Факультет

Студентам

Посетителям

Роль экологических факторов в микробиологическом разложении гербицидов

Считая роль микробиологических процессов ведущей в деградации гербицидов, следует ожидать прямой зависимости между наличием оптимальных условий развития микроорганизмов и интенсивностью разложения гербицидов в почве.

Существование такой зависимости признается в научной литературе. Одним из главных экологических факторов, значительно влияющих на численность микрофлоры и ее деятельность, является содержание органического вещества в почве. Интенсивность разложения гербицидов в значительной степени обусловливается именно этим фактором. На основании исследований степени влияния ряда почвенных свойств на разложение пентахлорфенола С. Kuwatsuka и М. Igarashi на первое место поставили содержание органического вещества.

Гумус — мощный фактор адсорбции гербицидов и снижения их фитотоксического действия. Имеющиеся данные показывают, что для получения равнозначного по токсичности эффекта хлороксурона его необходимо внести в перегной в 110 раз больше, чем в раствор. Увеличение содержания органического вещества в почве ведет к снижению фитотоксического влияния гербицидов. Гуминовые вещества почвы — основной фактор депонирования и детоксикации гербицидов.

Дифференцируя влияние органического вещества почвы на гербициды, следует принимать во внимание его действие, с одной стороны, на детоксикацию, с другой — на разложение гербицидов. Снижение токсического влияния гербицидов при более высоком содержании в почве органического вещества далеко не всегда означает их разложение, которое, по данным многих исследователей, в этом случае происходит медленнее.

То обстоятельство, что многие гербициды разлагаются медленнее в почвах с более высоким содержанием органического вещества, объясняется адсорбцией токсикантов органическими коллоидами почвы, переходом их в труднодоступную для микроорганизмов форму.

По мере минерализации органического вещества почвы микробное разложение гербицидов ускоряется. При изучении разложения атразина и диурона Р. Л. Мак-Корвик и А, Е. Хилтболд наблюдали прямо пропорциональную зависимость между степенью минерализации органического вещества и скоростью разложения указанных гербицидов.

Интенсивность деградации гербицидов в почве зависит также от качества органического вещества. Исследования показали, что скорость распада прометрина в почве со степенью разложения торфа 25% в 2 раза выше, чем в почве с более гумифицированным органическим веществом при степени разложения торфа 35%.

Важным свойством почвы, в значительной степени определяющим почвенные процессы, является ее механический состав, оказывающий существенное действие и на разложение гербицидов. В тяжелых по механическому составу почвах с высоким содержанием глинистых минералов гербициды разлагаются медленнее, чем в легких (песчаных и супесчаных), поскольку эти минералы способны адсорбировать гербициды и переводить их в труднодоступное для растений и микроорганизмов состояние. Исследования Н. Д. Ананьевой и М. С. Соколова показывают, что адсорбция гербицидов тонкодисперсной фракцией почвы — существенный фактор, лимитирующий их биодеградацию в почве.

Однако степень адсорбции гербицидов в большей мере определяется природой глинистых минералов, чем их количественным содержанием. Один и тот же гербицид в разной степени адсорбируется различными минералами. Максимальная стойкость к адсорбции 2,4-Д и хлора-ИФК наблюдается у монтмориллонита, минимальная — у каолинита. Наиболее благоприятные условия для адсорбции гербицидов создаются в почве при высоком содержании органического вещества и глинистых минералов.

Микробиологическое разложение гербицидов зависит от гидротермических условий. Наиболее интенсивно гербициды разлагаются при оптимальных влажности и температуре. В опытах Н. А. Володарской скорость разложения симмтриазинов в почве была наибольшей при 35 °С и влажности 40—80% от полной влагоемкости. При температуре 4—6°С и влажности ниже 40% и выше 80% инактивация шла замедленно. Зависимость скорости разложения симазина и прометрина от температуры и влажности почвы отмечал также A. Walker. В лабораторных опытах с легкосуглинистой почвой (pH 7,0) время полуразло — жения симазина при 25 °С и влажности 13% составило 37 дней, а при 15 °С и влажности 7% — 234 дня. Разложение прометрина зависело от влажности почвы в еще большей степени: снижение влажности с 14 до 5% при 25 °С увеличило время полуразложения токсиканта почти в 20 раз (с 30 до 590 дней). В других сообщениях этого автора приводятся аналогичные данные о зависимости разложения симазина, линурона, пропизамида от температуры и влажности почвы. Разложение прометрина в торфяно-болотной почве низинного типа также существенно зависит от влажности почвы.

В наших исследованиях установлено, что наиболее благоприятной для разложения 2М-4Х является влажность 60% от полной влагоемкости. Отклонение от этой влажности как в сторону увеличения, так и уменьшения значительно снижает интенсивность разложения гербицида. Через 25 дней компостирования почвы в варианте 60% ПВ остатков гербицида практически не обнаружено (менее 0,6 мкг/г сухой почвы), при влажности 25% ПВ остаточное количество составило 18% внесенного, при влажности 85% ПВ — 30%.

Исследованием группового состава микрофлоры установлена четкая взаимосвязь между численностью целлюлозоразрушающих микроорганизмов и интенсивностью разложения 2М-4Х. Во все сроки наблюдения количество микроорганизмов указанной группы было максимальным в варианте с влажностью почвы 60% ПВ, где разложение гербицида проходило наиболее интенсивно.

Четкой зависимости между скоростью разложения 2М-4Х и численностью микроорганизмов других физиологических групп при различной влажности почвы не выявлено. Исключение составляют лишь сапрофиты, учитываемые на торфяном агаре, общее число которых в начальный период компостирования почвы с гербицидом было максимальным в варианте с влажностью почвы 60% ПВ, где и скорость разложения гербицида была наибольшей. Численность сапрофитных бактерий здесь в 5—7 раз была выше, чем при влажности почвы 25 и 85% от полной влагоемкости.

Наименьшая скорость разложения прометрина наблюдалась при влажности почвы 85% ПВ. В отличие от 2М-4Х скорость разложения прометрина не изменялась при отклонении влажности почвы от оптимальной в сторону уменьшения.

При компостировании почвы с гербицидом в течение 5 месяцев остаточное количество его в почве с влажностью 25 и 60% ПВ составляло 0,6—0,7, а в почве с влажностью 85% ПВ — 3,1 мкг/г сухой почвы.

Изучение микрофлоры при различной влажности почвы выявило четкую связь между скоростью разложения прометрина и численностью микроскопических грибов и актиномицетов.

В почве с влажностью 25 и 60% ПВ, где разложение прометрина шло с максимальной скоростью, количество этих микроорганизмов было значительно большим, чем в почве с влажностью 85% ПВ.

Сведения о зависимости интенсивности разложения различных гербицидов от температуры и влажности почвы приводятся в ряде других работ.

Следует отметить, что влияние гидротермических условий на разрушение гербицидов в почве в большой мере зависит от характера самих гербицидов. По данным Ю. Я. Спиридонова и др., пиклорам интенсивно разлагается при температуре 35 °С и влажности почвы 100% от полной влагоемкости. Разложение других гербицидов, по имеющимся данным, идет медленнее при повышенной влажности почвы. Распад прометрина и дикотекса в торфяно-болотной почве при влажности выше оптимальной происходит гораздо медленнее.

Одним из важных экологических факторов, существенно влияющих на микробиологическую деятельность почвы и разложение гербицидов, является реакция почвенной среды. Действие этого фактора на интенсивность микробиологического разложения гербицидов осуществляется как непосредственно (путем влияния на микробную деятельность), так и через изменение адсорбционных свойств почвы. Многими исследователями показано, что адсорбция гербицидов почвой зависит от величины pH. Поскольку, как отмечалось выше, адсорбированные почвенными коллоидами гербициды становятся более устойчивыми к микробиологическому воздействию, их разложение в почве не может не зависеть от величины pH. Работами Ю. Я. Спиридонова и др. установлено, что смещение pH с кислой реакции до нейтральной и слабощелочной резко снижает скорость инактивации пиклорама. Аналогичная закономерность отмечена авторами при изучении прометрина. Известкование торфяно-болотной почвы примерно в 2 раза снижало интенсивность разложения в ней прометрина. Так, при внесении в почву СаСO3, исходя из половины и полной гидролитической кислотности, остаточное количество гербицида по истечении 3 мес составило 6—7% от внесенного в почву, в то время как без известкования эта величина была равна лишь 3%. Известкование торфяно-болотной почвы в условиях применения гербицида 2М-4Х резко увеличило численность микроорганизмов основных физиологических групп. Это четко проявилось как при внесении в почву СаСO3 исходя из половины гидролитической кислотности, так и при известковании по полной дозе СаСO3. Особенно сильно под влиянием известкования численность микроорганизмов возрастала в начале компостирования. Количество сапрофитов при учете на торфяном агаре, микроорганизмов, учитываемых на МПА и КАА, через одну неделю после внесения в почву гербицида и СаСO3 увеличилось примерно в 8 раз по сравнению с неизвесткованным фоном. В дальнейшем численность микрофлоры в почве известкованных вариантов несколько снижалась, хотя действие известкования продолжало сказываться довольно четко. Количество плесневых грибов под влиянием известкования изменялось меньше, чем численность микроорганизмов других физиологических групп (возрастало лишь в 1,2—2 раза).

Известкование почвы полной дозой СаСО3 способствовало развитию микрофлоры в большей степени, чем при внесении в почву половинной дозы СаСO3.

Необходимо отметить, что известкование почвы с добавлением гербицида 2М-4Х не только оказывало благоприятное действие на рост численности микрофлоры, но и снижало ингибирующее влияние этого гербицида, наблюдавшееся в отдельные периоды компостирования в отношении микроорганизмов, учитываемых на торфяном агаре, на МПА, и целлюлозоразрушающих микроорганизмов.

В литературе имеются указания на то, что при высоком содержании в почве элементов питания минеральные удобрения могут действовать депрессивно, подавляя почвенную микрофлору и биохимические процессы. В наших исследованиях наблюдалось угнетающее действие высоких доз. фосфорно-калийных удобрений в отношении нитрификаторов на 14-е и 25-е сутки компостирования и микроорганизмов, учитываемых на МПА, в первую неделю компостирования.

Средние дозы фосфора и калия способствовали развитию микроорганизмов этих групп во все сроки наблюдения. Определенных закономерностей в развитии микроорганизмов других физиологических групп под влиянием фосфорно-калийных удобрений установить не удалось.

Исследование скорости разложения 2М-4Х при различном содержании в почве фосфора и калия показало, что фосфорно-калийные удобрения не влияли на интенсивность разложения гербицида.

Во все сроки наблюдения как при внесении фосфора и калия в средней и высокой дозах, так и без них остаточное количество 2М-4Х было практически одинаковым.

Полученные нами данные позволяют сделать вывод о неодинаковой скорости разложения гербицида 2М-4Х в разные периоды после его внесения. Интенсивность разложения гербицида нарастает к концу времени его распада. В течение первых 7 суток компостирования почвы разлагается лишь 12,5—15% гербицида; за вторую неделю — 26,5—31,3,%, а за последующие 10 дней — больше половины.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.



Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: