STUDIES ON THE EFFECTS OF HERBICIDES ON SOIL NITRIFICATION*
Authors: DEBONA A. C. , AUDUS L. J. 
Published: July 2006

Summary. A perfusion technique was used to examine effects of selected herbicides (concentration range 50–1000 ppm) on the rate of oxidation of ammonia to nitrate in garden loam soil. Effects on the nitrification rate of soil, previously enriched with nitrifying organisms, were used to estimate direct action on the processes of ammonia oxidation. The kinetics of nitrification in fresh soil were used to estimate effects on bacterial growth and to detect possible adaptations to herbicide toxicity. The herbicides used could be ranged in the following order of increasing effectiveness as inhibitors of ammonia oxidation: dichlobenil < paraquat < picloram < 2,3,6‐TBA = chlorthiamid < bromoxynil < chlorflurazole < ioxynil < propanil. Endothal only stimulated ammonia oxidation, even up to 1000 ppm. Endothal, paraquat and 2,3,6‐TBA had no apparent effects on bacterial proliferation; the inhibitory effects of the remaining herbicides were in the order: picloram < dichlobenil = bromoxynil < ioxynil < chlorthiamid = chlorflurazole = propanil. With the exception of paraquat and endothal all herbicides seemed to become less toxic during perfusion of fresh soil, i.e. over the enrichment period of 26–28 days. In the case of propanil and chlorthiamid this could have been due to the destruction of the herbicide by soil micro‐organisms. With picloram and 2,3,6‐TBA it is probable that there was an adaptive loss of sensitivity of the nitrifying organisms to the toxic action of the herbicides. The evidence available suggests that Nitrosomonas is more sensitive than Nitrobacter to herbicide action.

Recherches sur les effets des herbicides sur la nitrification

Résumé. Une technique de perfusion a été utilisée pour examiner les effets d'une série d'herbicides (á des concentrations de 50 á 1000 ppm) sur le taux d'oxydation de l'ammoniac en nitrate dans un sol de jardin limoneux. Les effets sur le taux de nitrification du sol, préaiablement enrichi avec des organismea nitrifiants, ont été utilisés pour évaluer l'action directe sur les processus d'oxydation de l'ammoniac. Les données cinétiques de la nitrification dans un sol frais ont été utilisées pour évaluer les effets sur la croissance des bactéries et pour déceler les adaptations possible h la toxicité de l'herbicide. Les herbicides utilisés purent être classés comme suit dans i'ordre croissant d'activité inhibitrice de I'oxydation de I'ammoniac: dichlobénil<paraquat<piclorame<2,3,6‐ TBA = chlorthiamide<bromoxynil<chlorflurazole<ioxynii<propanil. Scul l'endothal provoqua une stimulation de I'oxydation de I'ammoniac jusquà 1000 ppm. L'endothal, le paraquat et le 2,3,6‐TBA ne présentèrent pas d'activité apparente sur la proiifération bactérienne; les effets inhibiteurs des autres herbicides furent, dans I'ordrc: piclorame < dichlobenil = bromoxynil<ioxynil<chlorthiamide = chlorflurazole = propanil. A l'exception du paraquat et de l'endothal, tous les herbicides parurent devenir moins toxiques pendant la perfusion sur un sol frais, c'est‐à‐dire au deli delà période d'enrichissemenl de 26 à 28 jours. Dans le cas du dichlobénil et du chlorthiamide, ceci pourrait avoir été provoqué par la destruction de l'herbicide par lea micro‐organismes. Avec le piclorame et le 2,3,6‐TBA, il est probable qu'il y eut une adaptation consistanten une perte dela sensibilité des organismes nitrifiants vis‐à‐vis de i'action toxique des herbicides. Les résultats obtenus suggèrent que les Nitrosomonas sont plus sensibles que les JVitrobacter kà l'action des herbicides.

Untersuchungen zum Einfluss von Herbiziden auf die Nitrifikation des Bodens

Zusammenfassung. Mit Hilfe einer Perfusionsmethode wurde der Einfluss von bestimmten Herbiziden (Konzentration zwischen 50 und IOO ppm) auf die Oxydationsrate von Ammonium zu Nitrat in Garteniehmboden untersucht. Der Einfluss auf die Nitrifikationsrate des Bodens, der zuvor mit nitrifizierenden Organismen angereichert worden war, wurde als Mass fur die direkte Wirkung der Herbizide auf die Prozesse der Ammoniumoxydation verwendet. Die Kinetik der Nltrifikation in frischem Boden wurde als Mass für die Beeinflussung des Bakterienwaehstums und zur Feststellung einer moglicherweise auftretenden Adaptation an die Herbizidtoxizität verwendet. Für untersuehte Herbizide ergab sich, geordnet nach zunehnnender Hemmung der Ammoniumoxydation, folgende Reihenfolge: Diehlobenil<Paraquat<Pieloram<2,3,6‐TBA = Chlorthiamid<Bromoxynil<Chlorflurazole<Ioxynil<Propanil. Endothal stimulierte die Ammoniumoxydation selbst in Konzentration bis zu 1000 ppm. Endothal, Paraquat und 2,3,6‐TBA hatten keinen augenscheinlich Efifekt auf die bakterielle Proliferation; fur die Hemmwirkung der ubrigen Herbizide ergab sich folgende Reihenfolge: Picloram < Dichlobenil = Bromoxynil < Ioxynil < Chlorthiamid = Chlorflurazole = Propanil. Mit Ausnahme von Paraquat und Endothal wurden alle Herbizide wahrend der Perfusion dureh frisehen Boden, d.h. wahrend einer Enrichmentperiode von 26–28 Tagen, of Tensichtlich weniger toxiseh. Im Falle von Propanil und Chlorthiamid kann dies auf den Abbau der Herbizide durch die Bodenmikroorganismen zurüekzuführen sein. Bei Piclorani und 2,3,6‐TBA handelte es sich wahrscheinlich um einen adaptiven Verlust der Empfindlichkeit der nitrifizierenden Organismen gegenuber der toxisehen Wirkung der Herbizide. Die Ergebnisse lassen den Sehluss zu, dass Nitrosomonas gegenüber Herbizide empfindlicher ist als Nitrobakter.