Влияние гербицидов на некоторые микроорганизмы южного карбонатного чернозема

Размещено на http://www.allbest.ru/

ВЛИЯНИЕ ГЕРБИЦИДОВ НА НЕКОТОРЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫ ЮЖНОГО КАРБОНАТНОГО ЧЕРНОЗЕМА

почвенный микроорганизм гербицид черноземный

К. К. Кунанбаев

Н. Г. Власенко

Особенности южных карбонатных черноземных почв, растительности и климата засушливых степей накладывают характерный отпечаток на деятельность микроорганизмов, формируя специфические микробные ценозы.

Южному карбонатному чернозему присуща довольна высокая биогенность, причем в окультуренной почве она выше, чем в целинной. Основную долю в биоценозе составляют бактерии (86-96 %) и актиномицеты (до 13 %), беднее представлены микроскопические грибы (менее 1 %). Бактериальная флора в основном представлена неспороносными бактериями рода Pseudomonas. Помимо неспороносных, она содержит и споробразующие бактерии, большая часть которых в изучаемых черноземах пребывает в активной вегетативной форме. В составе бацилл доминируют группы, хорошо ассимилирующие минеральные формы азота: Bacillus idosus, Bac. megaterium, Bac. mesentericus. Почвенные грибы являются пионерами в освоении свежих растительных остатков, и, как наиболее требовательные к кислороду сапрофиты, они в основном сосредоточены в поверхностных слоях. В родовом составе грибной микрофлоры превалируют Penicillium, Mucor, Trichoderma, Fusarium, в меньшем количестве встречаются представители родов Alternaria, Dematium, Cladosporium и другие темноцветные грибы. Из физиологических групп наиболее широко распространены аммонификаторы, в меньшей степени - денитрификаторы, нитрификаторы и азотобактер. Развитие последних двух групп микробов сильно лимитирует недостаток влаги, в период засухи они могут совсем не обнаруживаться. Так, например, азотобактер - свободно живущий азотфиксатор - очень требователен к окружающим условиям среды. Недостаток влаги и подвижного фосфора в южном карбонатном черноземе лимитирует его размножение. В большом количестве он обнаруживается лишь в периоды благоприятного увлажнения, с преимуществом в окультуренной почве [1].

Целинный южный карбонатный чернозем слабо заселен аэробными целлюлозоразрушающими микроорганизмами. Увеличение численности целлюлозоразрушающего микронаселения в окультуреной почве призошло главным образом за счет целлюлозных бактерий (Cytophaga spp.,), наиболее энергичных по сравнению с грибами Мисог spp., Dematium 8рр.) и актиномицетами, разрушителей клетчатки. Основная масса целлюлозоразрушающих организмов сосредоточена на глубине 0-25 см, т. е. в местах аккумуляции доступных форм клетчатки [2, 3].

Описанные выше группы микроорганизмов являются основными представителями южных карбонатных черноземов в Северном Казахстане. В связи с интенсификацией земледелия и переходом на нулевую технологию обработки почвы, подразумевающую интенсивное применение пестицидов, в частности гербицидов, происходит изменение численности и видового разнообразия микроорганизмов. По мнению ряда авторов [4, 5], опосредованное воздействие пестицидов на микрофлору связано с изменением источников питания или условий среды для каждой конкретной таксономической или физиологической группы. Согласно М. Ф. Овчинниковой [6], внесение повышенных доз гербицидов приводит к временной перегруппировке в микробоценозе. При этом их действие на отдельные группы микроорганизмов проявляется неодинаково даже в пределах одной систематической группы. После внесения гербицидов иногда наступает непродолжительный период депрессии микроорганизмов, который восстанавливается благодаря появлению устойчивых мутантных форм или вследствие образования ферментов, гидролизующих препарат. В связи с этим представляет интерес выявить степень влияния гербицидов, применяемых в производстве, на различные физиологические группы почвенных микроорганизмов (бактерии, грибы, целлюлозоразрушающие микроорганизмы) в засушливых условиях степи Казахстана.

Цель наших исследований - изучить изменения, происходящие в количественном составе почвенных микроорганизмов, участвующих в разложении органического вещества, под воздействием гербицидов.

Для изучения кратковременного действия гербицидов на некоторые группы почвенных микроорганизмов в 2009 г. на стационаре ТОО «НПЦ ЗХ им. А. И. Бараева» были заложены 2 полевых деляночных опыта. В первом испытывали гербицид Дезормон Эфир, КЭ (этилгексиловый эфир 1,4 дихлорфеноксиуксусной кислоты, 720 г/л), во втором - Барс Супер, КЭ (феноксапроп-п-этил, 100 г/л), которые имеют широкое применение на посевах зерновых в Республике Казахстан. Гербициды вносили с помощью ранцевого опрыскивателя в фазе кущения яровой пшеницы сорта Астана 2, выращиваемой по нулевой обработке почвы. Норма расхода препаратов - 0,8; 1,6; 2,4 л/га. Площадь делянки 48 м², повторность трехкратная. Почва опытного участка (южный карбонатный чернозем), где были заложены полевые опыты, характеризовалась следующим агрохимическим составом: содержание гумуса в слое 0-10 см - около 3,2 %, нитратного азота - 27,3 мг/кг почвы, подвижного фосфора - 41,3 мг/кг почвы.

Другая партия почвенных образцов для микробиологического анализа была отобрана со стационарных опытов института, где проводятся многолетние испытания препаратов. В 2011 г. применялись следующие гербициды: Пума Супер, КЭ (феноксапроп-п-этил, 100 г/л), Топик, КЭ (клодинафоп-пропаргил, 80 г/л), Фокстрот, ВЭ (фенклоразол-этил, 69 г/л), Мерит, МД (пироксулам, 45 г/л), Эстет, КЭ (2,4-Д эфир, 600 г/л), Гранстар, СТС (трибенурон-метил, 750 г/кг), Дикамба (3,6-дихлор-2-метоксибензойная кислота, 480 г/л), Дианат, ВР (дикамба, 480 г/л), Аксиал, КЭ (пиноксаден + антидот клоквинтосет-мексил, 45 + 11,25 г/л), Тренд 90, Ж (ПАВ, этоксилат изо- дециловый спирт, 900 г/л).

Через 7 дней после обработки гербицидами с опытных делянок отбирали почвенные образцы для последующего проведения микробиологического анализа. С этой целью в стерильные пакеты отбирали почву из слоя 0-10 см в 5 точках делянки методом конверта, а затем готовили средний образец. Отобранные образцы почвы просеивали через сито с ячейками 3 мм. Навеску почвы 10 г растирали в стерильной или фарфоровой ступке с небольшим количеством стерильной воды для десорбирования микроорганизмов с поверхности почвенных частиц и дезагрегирования микроколоний микроорганизмов [7]. Исходную почвенную суспензию разводили стерильной водой в соотношении 1: 10, 1: 100 (10 г почвы на 100 мл воды и затем 1 мл суспензии на 10 мл воды) и из них производили посев в чашки Петри. Количество бактерий, использующих органические формы азота, учитывали на мясопептонном агаре (МПА), количество бактерий, усваивающих минеральную форму азота, - на крахмально-амиачном агаре (КАА), микроскопические почвенные грибы - на подкисленном агаре Чапека-Докса, аэробные целлюлозоразрушающие микроорганизмы - на среде Гетчинсона. Агрометеорологические условия июня 2009 г. характеризовались следующими параметрами: среднемесячная температура воздуха была +17,6°С, что примерно соответствовало среднемноголетним значениям (+18,2°С), а сумма осадков составила всего 6,3 мм (при среднем многолетнем значении 40,3 мм), относительная влажность воздуха - 60 %, ГТК - 0,1 (при среднем многолетнем 0,7). Таким образом, июнь 2009 г. был чрезвычайно засушливым.

По результатам микробиологического анализа было выявлено, что применение гербицида Дезормон Эфир в рекомендованной норме расхода (0,8 л/га) снижало численность бактерий, усваивающих органические формы азота, на 50 % по сравнению с контролем, а увеличение дозировки гербицида в 2 раза приводило к их полному угнетению (табл. 1).

Таблица 1 Влияние гербицида Дезормон Эфир, КЭ на численность почвенных микроорганизмов (южный карбонатный чернозем)

Почвенные грибы подавлялись этим гербицидом слабее: их численность при применении двойной дозы гербицида уменьшилась на 25 % относительно контроля. Дезормон Эфир в рекомендованной и двойной норме расхода стимулировал развитие целлюлозоразрушающих микроорганизмов, повышая их количество в 2 раза, а при опрыскивании пшеницы гербицидом с нормой расхода, увеличенной втрое, численность этой группы микроорганизмов не отличалась от контрольной. Полученные данные согласуются с результатами исследований В. П. Шашкова [8], который показал, что систематическое применение гербицида 2,4-Д в течение 5 лет не вызывало ингибирования биологической активности почвы. Ингибирующий эффект этого гербицида носил временный характер. По мере детоксикации и устранения его из почвы происходит восстановление численности микроорганизмов.

Таким образом, наибольшее негативное влияние гербицид Дезормон Эфир оказывает на бактерии, усваивающие органические формы азота, почвенные грибы достаточно устойчивы к его воздействию. В рекомендованной норме расхода, а также при ее увеличении вдвое он стимулирует развитие целлюлозоразрушающих микроорганизмов.

Применение Барса Супер в большей степени угнетало бактерии, усваивающие органические формы азота: так, гербицид в норме 0,8 л/га снизил их количество по сравнению с контролем в 5,8 раза, 1,6 л/га - в 3 раза, а в норме 2,4 л/га - в 14,3 раза (табл. 2).

Таблица 2 Влияние гербицида Барс Супер, КЭ на численность почвенных микроорганизмов (южный карбонатный чернозем)

Численность почвенных грибов незначительно (на 7 %) повышалась по сравнению с контролем под воздействием этого гербицида в рекомендованной норме расхода. При увеличении дозировки препарата вдвое роста колоний грибов не наблюдали, а при применении тройной дозы гербицида их количество снизилось на 18 % относительно контроля. Численность целлюлозоразрушающих микроорганизмов во всех вариантах опыта снижалась в пределах от 15 до 43 % в зависимости от примененной нормы расхода препарата.

По мнению некоторых авторов [9, 10], пестициды в рекомендованных нормах расхода часто не ингибируют, а наоборот, стимулируют многие микробиологические процессы. Многолетнее использование пестицидов, по всей видимости, приводит к появлению резинстентности к гербицидам у различных групп почвенных микроорганизмов.

В опытах с многолетним использованием препаратов в рекомендованных нормах расхода, как правило, наблюдали повышение количества почвенных микроорганизмов (табл. 3).

Таблица 3 Влияние пестицидов на различные группы почвенных микроорганизмов (южный карбонатный чернозем)

Так, численность бактерий, усваивающих органические формы азота, повышалась при применении гербицидов 2,4-Д и Дианат по сравнению с контролем на 50 %. В вариантах с использованием Аксиала и Дианата количество бактерий, потребляющих неорганический азот, возросло в 2 и 3 раза соответственно. При использовании баковой смеси 2,4-Д + Дикамба изменений в количественном составе почвенных микроорганизмов не наблюдали.

В контроле соотношение численности бактерий, усваивающих неорганические и органические формы азота, было 1,15. Максимальное значение показателя зафиксировано в вариантах, где применяли Дианат и Аксиал (КАА/МПА = 2,41 и 2,0 соответственно). В остальных вариантах соотношение численности бактерий, усваивающих минеральные и органические формы азота, составило 1,38. В южном карбонатном черноземе явное преимущество численности бактерий на среде с минеральным азотом свидетельствует о более активно идущих процессах минерализации.

В опыте было показано положительное влияние гербицидов и на целлюлозолитические микроорганизмы, численность которых в зависимости от препарата увеличивалась в 1,7-2,6 раза. Исключение составил вариант с Топиком, где показатель был сопоставим с контролем.

ВЫВОДЫ

1. Действие гербицидов на численность почвенных микроорганизмов проявляется в широком диапазоне - от стимулирования до угнетения и зависит от препарата и его нормы расхода. Наиболее чувствительными к повышенным нормам пестицидов оказались бактерии, усваивающие органический азот: при применении гербицида Дезормон Эфир в норме 2,4 л/га их численность снизилась в 4 раза по сравнению с контролем, а Барса Супер - в 15 раз.

Многолетние использование гербицидов в рекомендованных нормах расхода приводит к увеличению численности почвенных микроорганизмов, участвующих в разложении 3.

Дианат и Аксиал его значение возросло в 2,1 и 1,7 раза, что свидетельствует об усилении процессов минерализации в почве.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Кашинская В. К. Микрофлора и биологическая активность южных карбонатных черноземов Целиноградской области // Теоретические вопросы агропочвоведения и мелиорации солонцов.- Целиноград, 1975.- С. 6-22.

2. Круглов Ю. В. Влияние пестицидов и продуктов их трансформации на сообщества почвенных микроорганизмов // Экология почвенных микроорганизмов.- М., 1975.- С. 23-27.

3. Мишустин Е. Н. Влияние гербицидов на микробиологические процессы в почвах // Изв. АН СССР. Сер. биол.- 1964.- № 2.- С. 197-210.

4. Мишустин Е.Н., Пушкинская О. И., Теплякова З. Ф. Эколого-географические и мелиоративно-почвенные исследования в Казахстане // Тр. Ин-та почвоведения АН Каз. ССР.- 1961.- Т.1.- С. 3-64.

5. Иллялетдинов А. Н. Микробиологическое превращение азотсодержащих соединений в почве.- Алма-Ата: Наука, 1976.- 281 с.

6. Овчинникова М. Ф. Взаимодействие гербицидов с почвами // Агрохимия.-1987.- № 5.- С. 118-139.

7. Звягинцев Д. Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии.- М.: Изд-во МГУ, 1991.- 304 с.

8. Шашков В. П. Комплексные меры борьбы с сорняками на Севере Казахстана.- Шортанды, 2007.-С.138-139.

9. Малиниченко С. М. Влияние симм-триазинов на микрофлору почв // Микробиол. журн.- 1971.- Т. 33, вып. 6.- С. 734-735.

10. Nebson L.M., HedrickH. I. Influence of ап experimental herbicide оп soil nitrogen-fixing bacteria and other microorganisms // Soi1 Sci.- 1976.- Vo1. 122, N 9.- Р. 206-215.

Размещено на Allbest.ru