Динаміка чисельності мікрофлори і біохімічної активності чорнозему типового за застосування комплексу пестицидів
DOI:
https://doi.org/10.31073/acss90-07Ключові слова:
мікробні угруповання грунту; пестициди; ферментативна активність ґрунтуАнотація
У стаціонарному польовому досліді протягом вегетаційного періоду 2019 р. досліджено динаміку параметрів мікробіологічних та біохімічних показників чорнозему типового важкосуглинкового на ділянках, оброблених комплексом пестицидів, порівняно з контрольними, необробленими ділянками. Оцінено стан мікробних угруповань у ґрунті під пшеницею озимою за одноразового та під кукурудзою за одно- і дворазового застосування сумішей декількох сучасних гербіцидів, фунгіцидів та інсектицидів. Стан мікрофлори контролювали тричі за вегетаційний період за параметрами чисельності мікроорганізмів різних еколого-функціональних і таксономічних груп, ферментативної активності ґрунту та інтегрованих біологічних показників. Спочатку, через 1 і 4 доби після застосування пестицидів, чисельність мікроорганізмів і активність ферментів зростали, але згодом (через 3 тижні) відбувалося зниження значень показників відносно необробленого пестицидами ґрунту – чисельність мікрофлори під пшеницею знизилася у середньому на 28 %, а під кукурудзою, яку за тиждень до другого відбирання проб обробили сумішшю пестицидів другий раз, – на 63 %. Через п’ять місяців після одноразового застосування комплексу пестицидів на посівах пшениці озимої значення чисельності мікроорганізмів окремих груп у ґрунті були вдвічі, а деякі і втричі меншими за відповідні значення у контрольному варіанті. З посиленням пестицидного навантаження (збільшенням кратності обробок) ступінь пригніченості мікрофлори зростав. Після двох обробок посівів кукурудзи чисельність мікрофлори й активність ферментів у ґрунті були значно нижчими порівняно з контролем, ступінь зниження був більшим, ніж за одноразової обробки пшениці. З часом відбувалося поступове відновлення біологічних властивостей ґрунту, але навіть через п’ять місяців після двох обробок посівів кукурудзи пестицидами чисельність мікрофлори залишалася значно нижчою порівняно з контролем. Наприкінці вегетації обох культур біологічні властивості чорнозему типового не досягли рівня аналогічного ґрунту без застосовування пестицидів.
Посилання
References
Bublyk L.I., Kruk I.V., Kruk L.S. 2008. Methods for monitoring of soil contamination in agrocenoses. Plants Protection and Quarantine. (Zakhyst i karantyn Roslyn). Vol. 54. P. 87–99. (Ukr.).
Andrea M.M., Peres T.B., Luchini L.C., Pettinelli A.J. 2000. Impact of long-term pesticide application on some soil biological parameters. Journal of Environmental Science and Health. Part. B, Pesticides, Food Contaminants, and Agricultural Wastes. Vol. 35. Issue 3. P. 297–307. DOI: https://doi.org/10,1080 / 03601230009373271.
Kalia A., Gosal S.K. 2011. Effect of pesticide application on soil microorganisms. Archives of Agronomy and Soil Science. Vol. 57. Issue 6. P. 669–596. DOI: https://doi.org/10.1080/03650341003787582.
Baxter J., Cummings S.P. 2008. The degradation of the herbicide bromoxynil and its impact on bacterial diversity in a top soil. Journal of Applied Microbiology. Vol. 104. Issue 6. P. 1605–1616. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2007.03709.
Singh N.K., Desai C.K., Rathore B.S., Chaudhari B.G. 2015. Bio-efficacy of Herbicides on Performance of Mustard, Brassica juncea (L.) and Population Dynamics of Agriculturally Important Bacteria. Proceedings of the National Academy of Sciences, India Section B: Biological Sciences. Vol. 86. Issue 3. P. 743–748. DOI: https://doi.org/10.1007/s40011-015-0521-1.
Devi Y.B., Meetei T.T., Kumari N. 2018. Impact of Pesticides on Soil Microbial Diversity and Enzymes: A Review. Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. Vol. 7. Issue 6. P. 952–958. DOI: https://doi.org/10.20546/ijcmas.2018.706.113.
Kruglov Y.V. 1991. Soil microflora and pesticides. Moscow: Agropromizdat, 129 p. (Rus.).
Blagodatskaya E.V., Anan’eva N.D. 1996. Assessment of the resistance of soil microbial communities to pollutants. Eurasian Soil Science. Vol. 29. Issue 11. P. 1251–1255.
Matarueva I.A. 1998. On the assessment of sod-podzolic soils’ microbiological activity. Soil Science (Pochvovedenie). No. 1. P. 78–87. (Rus.).
Tertychna O.V., Andrienko G.G., Moklyachuk L.E. 2005. Agroecological assessment of the effect high concentrations of pesticides on soil microbial coenosis. Scientific works of Poltava State Agrarian Academy. Vol. 4. Issue 23. P. 174–177. (Ukr.).
Iutynska G.O., Yamborko N.A., Pindrus A.A. 2010. Investigation of Mutagenic Activity of Hexachlorocyclohexane and Products of Its Microbial Degradation. Microbiological Journal. Vol. 72. Issue 6. P. 18–22. URL: http://library.nuft.edu.ua/ebook/file/MB_72_6_2010.pdf. (Ukr.).
Andrienko V.O., Moklyachuk L.I., Andrienko G.G., Tertychna O.V., Gorodiska M.I. 2006. Assessment of the effect of contamination by persistent pesticides on the soil microbiocenosis formation. Scientific Bulletin of the National Agrarian University. Issue 100. P. 281–287. (Ukr.).
Chabanyuk Y., Brovko I., Koretsky A., Mazur S. 2016. Functioning of soil microbiota under the influence of herbicides. Agroecological journal. No. 4. P. 122–127. URL: http://www.iogu.gov.ua/wp-content/uploads/2016/12/%D0%B6%D1%83%D1%80%D0%BD%D0%B0%D0%BB_4_2016-%D1%81.57-66.pdf. (Ukr.).
Brovko I.S., Chabanyuk Y.V., Mazur S.V., Yashchuk V.U. 2016. Biosensor properties of soil microbiota under the influence of pesticides. Agroecological journal. No. 3. P. 111–116. URL: http://www.iogu.gov.ua/wp-content/uploads/2016/12/%D0%B6%D1%83%D1%80%D0%BD%D0%B0%D0%BB_%E2%84%963_2016.pdf. (Ukr.).
Brovko I.S., Chabanyuk Y.V., Koretsky A.P., Mazur S.V. 2017. Relationships between biological indicators of soil due to herbicide action. Agorecological journal. No. 1. P. 87–93. URL: http://www.iogu.gov.ua/wp-content/uploads/2016/12/%D0%90%D0%B3%D1%80%D0%BE%D0%B5%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%96%D1%87%D0%BD%D0%B8%D0%B9-%D0%B6%D1%83%D1%80%D0%BD%D0%B0%D0%BB_1_2017.pdf. (Ukr.).
Usataya O.S., Katruk E.A., Merenyuk H.S. 1988. Dynamics of soil microbiological processes under the influence of fungicides used in viticulture: Abstracts III All. Sym. “Soil Biodynamics”, Kharku, October 25-27, 1988, Tallinn, 159 p. (Rus.).
Emnova E.E., Merenyuk G.V., Tsurkan L.G., Slanina V.A. 1991. A system for assessing the potential genetic hazard of chemical pollutants for soil microorganisms. Guidelines. Chisinau, 47 p. (Rus.).
Rashid B., Husnain T., Riazuddin S. 2010. Herbicides and Pesticides as potential pollutants: A Global Problem. Plant adaptation and Phytoremediation. Chapter 19. Part 2. P. 427–447. DOI: https://doi.org/10.1007/978-90-481-9370-7_19.
Alexander M. 1994. Biodegradation and Bioremediation. Academic Press, New York. 692 p.
Bollag W.B., Dec J., and Bollag J.-M. 2000. Biodegradation. In: Encyclopedia of Microbiology. Second Edition. Academic Press, Inc., New York. Vol. 1. P. 461–471.
Garipova S. 2014. Perspectives on using endophitic bacteria for the bioremediation of arable soils polluted by residual amounts of pesticides and xenobiotics. Biology Bulletin Reviews. Vol. 4. Issue 4. P. 300–310. DOI: https://doi.org/10.1134/S2079086414040033.
Ingram C.W., Coyne M., and Williams D.W. 2005. Effects of commercial diazinon and imidacloprid on microbial urease activity in soil. Journal of Environmental Quality. Vol. 34. Issue 5. P. 1573–1580. DOI: https://doi.org/10.2134/jeq2004.0433.
Littlefield-Wyer J.G., Brooks P., and Katouli M. 2008. Application of biochemical fingerprinting and fatty acid methyl ester profiling to assess the effect of the pesticide Atradex on aquatic microbial communitie. Environmental Pollution. Vol. 153. Issue 2. P. 393–400. DOI: https://doi.org/10.1016/j.
Niewiadomska A. 2004. Effect of carbendazim, imazetapir and thiramon nitrogenase activity, the number of microorganisms in soil and yield of red clover (Trifolium pretense L.). Polish Journal of Environmental Studies. Vol. 13. Issue 4. P. 403–410. URL: http://www.pjoes.com/Effect-of-Carbendazim-Imazetapir-and-Thiram-on-r-nNitrogenase-Activity-the-Number,87676,0,2.html.
Wang M.C., Gong M., Zang H.B., Hua X.M., Yao J., Pang Y.J., and Yang Y.H. 2006. Effect of methamidophos and urea application on microbial communities in soils as determined by microbial biomass and community level physiological profiles. Journal of Environmental Science and Health. Part B, Pesticides, Food Contaminants, and Agricultural Wastes. Vol. 41. Issue 4. P. 399–413. DOI: https://doi.org/10.1080/03601230600616155.
Lokhanskaya V.Y. 2008. Study of Agrocenosis Pollution by Pesticides. NAU Scientific Reports. 2 (10). P. 1–12. URL: http://www.nbuv.gov.ua/e-Journals/nd/2008-2/08lvioap.pdf. (Ukr.).
Niewiadomska A., and Klama J. 2005. Pesticide side effect on the symbiotic efficiency and nitrogenase activity of Rhizobiaceae bacteria family. Polish Journal of Microbiology. Vol. 54. Issue 1. P. 43–48. URL:https://www.researchgate.net/publication/7556608_Pesticide_side_effect_on_the_symbiotic_efficiency_and_nitrogenase_activity_of_Rhizobiaceae_bacteria_family.
Sardar D., and Kole R.K. 2005. Metabolism of chlorpyrifos in relation to its effect on the availability of some plant nutrients in soil. Chemosphere. Vol. 61. Issue 9. P. 1273–1280. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2005.03.078.
Antonious G.F. 2003. Impact of soil management and two botanical insecticides on urease and invertase activity. Journal of Environmental Science and Health. Part B, Pesticides, Food Contaminants, and Agricultural Wastes. Vol. 38. Issue 4. P. 479–488. DOI: https://doi.org/10.1081/PFC-120021667.
Monkiedje A., Spiteller M. 2002. Effects of the phenylamide fungicides, mefenoxam and metalaxyl, on the biological properties of sandy loam and sandy clay soils. Biology and Fertility of Soils. Vol. 35. Issue 6. P. 393–398. DOI: https://doi.org/10.1007/s00374-002-0485-1.
Monkiedje A., Ilori M.O., Spiteller M. 2002. Soil quality changes resulting from the application of the fungicides mefenoxam and metalaxyl to a sandy loam soil. Soil Biology and Biochemistry. Vol. 34. Issue 12. P. 1939–1948. DOI: https://doi.org/10.1016/S0038-0717(02)00211-0.
Zviagintsev D.G., Aseeva I.V., Babyeva I.P., Mirchink T.G. 1980. Methods of soil microbiology and biochemistry. Ed. by Zviagintsev D.G. Мoscow: MGU. 224 p. (Rus.).
Aristovskaya T.V., Khudyakova Y.A. 1977. Methods of studying the soils microflora and its vital functions. Methods of stationary soil study. Moscow: Nauka. P. 141–286. (Rus.).
Mishustin E.N. 1975. Associations of soil microorganisms. Мoscow: Nauka. 114 p. (Rus.).
Mukha V.D. 1980. About indicators reflecting the intensity and orientation of soil processes. Collection of scientific papers of the Kharkov Agricultural Institute. Vol. 273. P. 13–16. (Rus.).
Azzi G. 1959. Agricultural Ecology. Trans. from English Emelyanova N.A., Lisovskoy O.V., Shikedants M.P.; ed. by Pisarev V.E. Moscow: Publishing house of foreign literature. P. 242–243. (Rus.).
Naydyonova O.E., Baliuk S.A. 2014. Biological degradation of Chernozems under irrigation. Eurasian Journal of Soil Science. Vol. 3. Issue 4. P. 267–273. DOI: https://doi.org/10.18393/ejss.87170.
Haziev F.H. 1976. Fermentative activity of soils. Моscow: Science. P. 39–40. (Rus.).
Karyaginа L.А., Мichaylovskaya N.А. 1986. Determination of polyphenol oxidase and peroxidase activity in the soil. News of АS BSSR, series agricultural sciences. Міnsk. № 2. P. 40–41. (Rus.).
Arora S., Sahni D. 2016. Pesticides effect on soil microbial ecology and enzyme activity – An overview. Journal of Applied and Natural Science. Vol. 8. Issue 2. P. 1126–1132. DOI: https://doi.org/10.31018/jans.v8i2.929.
Min H., Ye Y.F., Chen Z.Y., Wu W.X., and Yufeng D. 2001. Effects of butachlor on microbial populations and enzymes activities in paddy soil. Journal of Environmental Science and Health, Part B. Pesticides, Food Contaminants, and Agricultural Wastes. Vol. 36. Issue 5. P. 581–595. DOI: https://doi.org/10.1081/PFC-100106187.
Storchous I.M. 2013. Influence of herbicides on soil microflora. Zakhyst i karantyn roslyn. Issue 59. P. 277–284. (Ukr.).
Mayanglambam T., Vig K., and Singh D.K. 2005. Quinalphos persistence and leaching under field conditions and effects of residues on dehydrogenase and alkaline phosphomonoesterases activities in soil. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. Vol. 75. Issue 6. P. 1067–1076. DOI: https://doi.org/10.1007/s00128-005-0858-x.
Menon P., Gopal M., Parsad R. 2005. Effects of chlorpyrifos and quinalphos on dehydrogenase activities and reduction of Fe3+ in the soils of two semi-arid fields of tropical India. Agriculture Ecosystems & Environment. Vol. 108. Issue 1. P. 73–83. DOI: https://doi.org/10.1016/j.agee.2004.12.008.
Xie X.M., Liao M., Huang C.Y., Liu W.P., Abid S. 2004. Effects of pesticides on soil biochemical characteristics of a paddy soil. Journal of Environmental Sciences. Vol. 16. Issue 2. P. 252–255.
Demanou J., Monkiedje A., Njine T., Foto S.M., Nola M., Serges H., Togouet Z., Kemka N. 2004. Changes in soil chemical properties and microbial activities in response to the fungicide Ridomil gold plus copper. International Journal of Environmental Research and Public Health. Vol. 1. Issue 1. P. 26–34. DOI: https://doi.org/10.3390/ijerph2004010026.
Engelen B., Meinken K., Von Wintzingerode F., Heuer H., Malkomes H.P., Backhaus H. 1998. Monitoring impacts of a pesticide treatment on bacterial soil communities by metabolic and genetic fingerprinting in addition to conventional testing procedures. Applied Environmental Microbiology. Vol. 64. Issue 8. P. 2814–2821. URL: https://aem.asm.org/content/aem/64/8/2814.full. pdf.
Nowak A., Nowak J., Klodka D., Pryzbulewska K., Telesinski A., Szopa E. 2004. Changes in the microflora and biological activity of the soil during the degradation of isoproturon. Journal of Plant Diseases and Protection. 19. P. 1003–1016.
Singh J., Singh D.K. 2005. Dehydrogenase and phosphomonoesterase activities in groundnut (Arachis hypogeae L.) field after diazinon, imidachlorprid and lindane treatments. Chemosphere. Vol. 60. Issue 1. P. 32–42. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2004.11.096.
Singh D.K., and Kumar S. 2008. Nitrate reductase, arginine deaminase, urease and dehydrogenase activities in natural soil (ridges with forest) and in cotton soil after acetamiprid treatments. Chemosphere. Vol. 71. Issue 3. P. 412–418. DOI: https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2007.11.005.
Andrea M.M., Peres T.B., Luchini L.C., Bazarin S., Papini S., Matallo M.B., Savoy V.L.T. 2003. Influence of repeated applications of glyphosate on its persistence and soil bioactivity. Pesquiza Agropecuária Brasileira. Vol. 38. Issue 11. P. 1329–1335. DOI: https://doi.org/10.1590/S0100-204X2003001100012.
Sukul P. 2006. Enzymes activities and microbial biomass in soil as influenced by metalaxyl residues. Soil Biology and Biochemistry. Vol. 38. Issue 2. P. 320–326. DOI: https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2005.05.009.
Arora S., Arora S., Sahni D., Sehgal M., Srivastava D.S., Singh A. 2019. Pesticides use and its Effect on Soil Bacteria and Fungal Populations, Microbial Biomass Carbon and Enzymatic Activity. Current science. Vol. 116. Issue 4. P. 643–649. DOI: https://doi.org/10.18520/cs/v116/i4/643-649.
Reis F., Tornisielo V., Martins B., Souza A., De Andrade P.A., Andreote F., Silveira R., Filho R. 2019. Respiration induced by substrate and bacteria diversity after application of diuron, hexazinone, and sulfometuron-methyl alone and in mixture. Journal of Environmental Science and Health. Part B Pesticides Food Contaminants and Agricultural Wastes. Vol. 54. Issue 6. P. 1–9. DOI: https://doi.org/: 10.1080/03601234.2019.1620043.
Wang C., Wang F., Zhang Q., Liang W. 2016. Individual and combined effects of tebuconazole and carbendazim on soil microbial activity. European Journal of Soil Biology. Vol. 72. P. 6–13. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.2015.12.005.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Поширення статті здійснюється на умовах ліцензії відкритого доступу Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
