СПОСОБ ПЕРВИЧНОГО ТОКСИКОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ПОСЕВОВ ОЗИМОЙ ПШЕНИЦЫ Российский патент 2004 года по МПК G01N33/00 A01C1/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для упрощения процедуры первичного токсикологического контроля путем заблаговременного выявления загрязненных посевов озимой пшеницы.

Современные технологии возделывания зерновых культур предусматривают применение широкого спектра средств химизации: пестицидов, регуляторов роста, минеральных удобрений. Для оценки степени загрязнения посевов в мировой практике широко применяется биологическое тестирование, которое исключительно перспективно вследствие доступности, простоты, экспрессивности и надежности используемых методов.

Известен способ индикации загрязнения при помощи специально созданных сортов (линий) культурных растений, чувствительных к загрязнению. Например, в Англии выведен сорт табака, чувствительного к загрязнению озоном. При воздействии озона на растения этого сорта через несколько суток по всей поверхности листовой пластинки образуется густая сеть некротических пятен серебристого цвета. Таким образом, по внешнему виду специально посеянных растений (тест-объектов) определяют зоны загрязнения (Л.В.Цаценко, О.Д.Филипчук. Биоиндикция и “генетический скрининг” загрязнения компонентов агроценоза //Сельскохозяйственная биология, 1997, №5, с.40).

Известен способ определения токсичности зерна, выращенного с использованием пестицидов (Л.Н.Петрова, С.О.Ушкалова, патент РФ №1690578, 1993) - прототип. Он основан на скармливании исследуемого и контрольного (выращенного без применения пестицидов) зерна тест-объекту (зерновой моли). При наличии статистически достоверной разницы между контрольным и исследуемым зерном его считают токсичным. Недостатком данного способа является необходимость разведения тест-объекта (зерновой моли) в лабораторных условиях и проведение анализа только после полного созревания зерна.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что первичный токсикологический контроль продовольственных посевов озимой пшеницы осуществляют в поле (начиная с фазы колошения), используя в качестве тест-объекта сорт озимой пшеницы Безостая 1. Этот сорт, как показали наши исследования, более других чувствителен к средствам химизации, используемым при возделывании озимой пшеницы по интенсивной технологии, а также к загрязнениям, которые накопились в почве в результате предшествующих обработок. Это проявляется в виде морфологических отклонений в строении колоса (морфозов), в то время как у других сортов такая реакция отсутствует, неустойчива или слабо выражена, хотя зерно явно обладает токсическими свойствами. Семена Безостой 1 при посеве примешивают к основному сорту в соотношении 0,01:1, а начиная с фазы колошения проводят однократный визуальный учет отклонений в строении колоса у тест-объекта по двум диагоналям поля. Частоту проявления морфозов (%) рассчитывают по формуле.

Спектр морфозов, возникающих под действием средств химизации, очень широк: “лишние” колоски на уступе колосового стержня, мутовчатость, раздвоение колоса, ветвистость, булавовидность, искривление колосьев, крючки, листья на уступах колосового стержня вместо колосков.

По современным представлениям, помимо гербицидов, колосовые морфозы могут возникать при воздействии на растения рентгеновским, ультрафиолетовым или γ-излучением, регуляторами метаболизма, химическими мутагенами в период активной деятельности меристем (Н.Ф. Батыгин. Онтогенез высших растений. - М.: Агропромиздат, 1986, с.56-57).

По нашим данным, внесение минеральных удобрений тоже может прямо или косвенно приводить к появлению морфозов у озимой пшеницы в пределах 7-39%, в зависимости от условий увлажнения, температурного режима и вида удобрений (С.О.Ушкалова. Биологическая индикация как метод мониторинга агроценоза в условиях интенсивных технологий возделывания зерновых культур. В сб.: Вопросы экологии в системе земледелия. - Ставрополь, 1993, с.132-139). После аварии на Чернобыльской АЭС частота проявления морфозов в опытах с систематическим внесением минеральных удобрений достигала 41%.

Морфозы колоса обычно относят к ненаследственным изменениям, но возникновение у растений морфозов определенного типа наследственно обусловлено. По мнению ряда авторов, склонность к морфозам отражает чувствительность генотипа к факторам окружающей среды, а химический стресс является фактором, способствующим дифференциации сорта по генетическим особенностям (Г.А.Кириллова, Н.С.Немцова, Т.С.Фадеева. О появлении растений с морфозами колоса в посевах ячменя после обработки их гербицидом 2,4-Д//Генетика, 1984, т.XX , №7, с.1182).

Технологически обработка посевов озимой пшеницы пестицидами совпадает с формированием генеративных органов. Переход в генеративную фазу развития у озимой пшеницы наступает после возобновления вегетации весной. Зачаточные колоски формируются примерно за 20-30 дней. После этого инициали апикальных меристем отмирают. К концу формирования колосков в колосе у главного побега начинается формирование генеративных органов у подгона. В объективной реальности обработка пестицидами, даже в оптимальный с точки зрения технологии срок, может вызвать появление морфозов, так как в посеве всегда найдутся растения, находящиеся в фазе активной деятельности меристем. Кроме того, на уровень частоты проявления морфозов могут влиять токсичные вещества, накопившиеся в почве в результате предшествующих химических обработок растений.

На основании исследований, проведенных в 1987-1996 гг., нами был предложен норматив, ограничивающий частоту проявления морфозов 20%. Превышение этого уровня обычно сопровождается остаточными количествами гербицидов в зерне после уборки урожая (С.О.Ушкалова. Экологическая оценка применения средств химизации при интенсивном возделывании озимой пшеницы. Автореферат диссертации к.с.-х.н. - Ставрополь, 1996, с.13).

В 1999-2001 гг. были дополнительно проведены исследования по уточнению сортовых особенностей проявления морфозов колоса (32 сорта), расширен ассортимент изученных гербицидов (12) и фонов минерального питания (9). Параллельно определена токсичность зерна с использованием зерновой моли в качестве тест-объекта.

Наблюдения позволили выявить сорт озимой пшеницы, который может быть использован как тест-объект для индикации загрязнения посева веществами, вызывающими аномалии в морфологии у растений - это Безостая 1 (табл.1).

Анализируя данные учетов, мы пришли к выводу, что растения сорта Безостая 1 чутко реагируют на загрязнение посева появлением морфозов колоса, которые можно учесть при полевом обследовании еще задолго до уборки урожая. При изучении гербицидов нового поколения (табл.2) было установлено, что летальность тест-объекта (зерновой моли) при кормлении зерном может регистрироваться, когда частота проявления морфозов колоса ниже установленного ранее норматива, рассчитанного по данным химического анализа. Поэтому для посевов озимой пшеницы, предназначенных для детского и диетического питания, норматив частоты проявления морфозов целесообразно установить в пределах не более 6%. Именно такой уровень характерен для посевов, не подвергавшихся химической обработке (Л.Н.Петрова, С.О.Ушкалова. Аномалии в строении колоса пшеницы. В сборнике: Циклы в природе и обществе. - Ставрополь, 2002, т, 1, с.145).

Использование сорта озимой пшеницы Безостая 1, предрасположенного к проявлению морфозов в условиях химического стресса, для заблаговременного выявления загрязненных посевов отличает заявляемое техническое решение от прототипа.

Пример осуществления способа

К предназначенным для посева семенам озимой пшеницы Дар Зернограда примешали семена сорта Безостая 1. Смешивание семян производили в соотношении 1:0,01, то есть на 1 тонну обычных семян брали 10 кг семян тест-объекта (Безостая 1). Химическую обработку посева проводили на IV этапе органогенеза озимой пшеницы баковой смесью гербицидов Луварам (1,3 л/га) и Пума Супер (0,6 л/га).

За полтора месяца до уборки урожая (фаза колошения озимой пшеницы) провели однократный визуальный учет отклонений в строении колоса у тест-объекта. Маршрут обследования - по двум диагоналям поля. Осмотр колосьев - по мере обнаружения тест-объекта в посеве, то есть растений сорта Безостая 1.

К учитываемым отклонениям в морфологии колоса (морфозам) относили колосья с “лишними” колосками на уступе колосового стержня, раздвоение колоса, ветвистые, мутовчатые, искривленные, булавовидные, колосья с листьями на уступах колосового стержня вместо колосков, крючки.

Расчет частоты проявления морфозов проводили по формуле

M=m·100/n,

где М - частота проявления морфозов колоса, %;

m - количество колосьев с морфозами, шт.;

n - общее количество осмотренных колосьев, шт.

При обследовании осмотрено 4550 колосьев тест-объекта. Из них 1925 имели отклонения в морфологии колоса. Частота проявления морфозов колоса составила 1925·100/4550=42,3%. Она значительно превышает 6% уровень, характерный для посевов, не загрязненных гербицидами. Таким образом, обследованный посев не может быть использован для получения экологически чистого зерна, пригодного для детского и диетического питания. Гибель зерновой моли после питания зерном составила 75%.

Используя предлагаемый способ, можно за полтора месяца до уборки урожая зерна (фаза колошения озимой пшеницы) провести массовый первичный токсикологический контроль и выявить поля, загрязненные гербицидами и другими веществами, вызывающими аномалии в морфологии растений.

Биологический материал для тест-объекта (семена озимой пшеницы Безостая 1) доступен, отличается устойчивой урожайностью и высоким качеством зерна.

Способ первичного токсикологического контроля загрязнения продовольственных посевов озимой пшеницы не требует специального оборудования, реактивов и высокой квалификации лаборантов. Норма выработки при осмотре посевов до 10 га/ч.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для упрощения процедуры первичного токсикологического контроля путем заблаговременного выявления загрязненных посевов озимой пшеницы. В качестве тест-объекта используют сорт озимой пшеницы Безостая 1, который примешивают к высеваемым семенам основного сорта. Затем однократно проводят учет морфологических отклонений в строении колоса тест-объекта в поле, начиная с фазы колошения. Далее определяют частоту проявления морфологических отклонений путем расчета процентного количества колосьев с морфозами от общего количества осмотренных колосьев. При частоте проявления морфологических отклонений колоса тест-объекта, превышающей 6%, не используют посев для получения экологически чистого зерна. Способ не требует специального оборудования, реактивов и высокой квалификации лаборантов. 2 табл.

Способ первичного токсикологического контроля продовольственных посевов озимой пшеницы, включающий использование тест-объекта, отличающийся тем, что в качестве тест-объекта используют сорт озимой пшеницы Безостая 1, который примешивают к высеваемым семенам основного сорта, затем однократно проводят учет морфологических отклонений в строении колоса тест-объекта в поле, начиная с фазы колошения, и определяют частоту проявления морфологических отклонений путем расчета процентного количества колосьев с морфозами от общего количества осмотренных колосьев, при этом при частоте проявления морфологических отклонений колоса тест-объекта, превышающей 6%, не используют посев для получения экологически чистого зерна.