Экологические последствия фунгицидов на микробную популяцию и биохимическую активность почвы

УДК 574:632.95

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ФУНГИЦИДОВ НА МИКРОБНУЮ ПОПУЛЯЦИЮ И БИОХИМИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ПОЧВЫ

В.Ю. СИМОНОВ

ФГОУ ВПО «Брянская государственная сельскохозяйственная академия»

Исследовано влияние фунгицидов различных химических групп на интегральный показатель биохимической активности почвы (эмиссию СО2), количество микроорганизмов и бактерицидное действие этих фунгицидов на почвенные микроорганизмы, в частности Bacillus subtilis. Показано, что пестициды могут быть токсичными для микроорганизмов, но не оказывать влияния в рекомендованных дозах на уровень эмиссии СО2

Ключевые слова: фунгициды, почвенные микроорганизмы, биохимическая активность почвы, бактерицидное действие

ВВЕДЕНИЕ

Важным показателем устойчивости агробиоценозов в мероприятиях по защите растений является последействие пестицидов. Считается, что важнейшими показателями являются скорость разрушения (полураспад Т50) начального количества пестицида или их накопление (ПДК) в почве. В тоже время, они могут быть экотоксикантами для почвенной биоты, в том числе и микробиоты.

Скопление пестицидов в почве, действующих на активность микробиологических процессов, реально угрожает почвенному плодородию и качеству сельскохозяйственной продукции. В связи с этим необходимо анализировать сдвиги равновесия в микробиоценозах почвы, предвидеть характер и степень возможного действия новых пестицидных препаратов на почвенные микроорганизмы и осуществляемые ими процессы. Изучение действия отдельных ядохимикатов на жизнедеятельность и физиологическую активность некоторых групп микроорганизмов, а также закономерностей устойчивости видов или иных сообществ в условиях применения пестицидов позволит выработать меры, обеспечивающие противодействие пестицидным изменениям в экосистемах и практическое использование микроорганизмов с целью повышения урожайности растений [1].

Проведено большое количество лабораторных исследований по изучению влияния применяемых препаратов на размножение и их токсическое действие на почвенную микрофлору. Однако в контролируемых условиях (температура, влажность, аэрация) на искусственных питательных средах многие микроорганизмы малочувствительны к

высоким концентрациям препаратов, поэтому не следует эти результаты переносить на агроэкологические условия. В естественных условиях в почве взаимодействие вносимых препаратов и микроорганизмов значительно сложнее, так как они определяются не только действием препарата, но и сложными взаимоотношениями микроорганизмов в микробоценозе и химическими свойствами почвы. Необходимо учитывать, что промежуточные продукты распада пестицидов могут оказаться более токсичными по отношению к микрофлоре почвы, поэтому очень важно уделять внимание деструкции и детоксикации пестицидов почвенными микроорганизмами [2].

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ На Выгоничском госсортоучастке Брянской области нами исследовались химические (Альто супер, КЭ - 0,5 л/га; Амистар Экстра, СК - 0,6 л/га) и биологические (Планриз, Ж - 0,5 л/га) фунгициды, используемые в технологиях выращивания зерновых культур. В качестве зерновой культуры используется яровой ячмень - сорт Гонар.

Сортоучасток расположен на серых лесных среднесуглинистых почвах учебного хозяйства «Кокино», содержание гумуса 3,26-3,33 %, подвижных форм P2O5 24,6-26,5 мг и K2O 18,3-19,4 мг/100 г почвы, pHKCl 5,7-5,9. Условия минерального питания были перед посевом (N60P60K60).

Физико-химические и агрохимические свойства почв определяли по общепринятым методикам: рН солевой вытяжки потенциометрически [3]; гумус по методу Никитина с колориметрическим окончанием по Орлову-Гриндель [3]; обменный калий и подвижный фосфор по методу А.Г. Кирсанова [4].

1. Использовался традиционный мелко-деляночный метод рендомизированных повторений (15 м2) в 4-х кратной повторности [5].

2. Метод почвенных дисков использовали для определения токсичности водорастворимых пестицидов путём наложения почвенных дисков на газоны тест-бактерий (рис.1). В качестве индикатора использовали споровую почвенную бактерию Bacillus subtilis (Ehrenberg) Cohn. [6-7].

3. Метод посева на твердые питательные среды использовали для определения общего количества микробов в почве [8-10].

4. Определение содержания выделившегося СО2 почвой определяли по Карпачевскому

[3].

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ В 2006 году количество почвенных микроорганизмов Bacillus subtilis в контрольном

варианте в течение вегетационного периода было постоянно. После первой и второй обработки самое наименьшее количество бактерий у варианта 2. Амистар Экстра, ск, на втором месте

Таблица 1

Количество почвенных микроорганизмов Bacillus subtilis после I и II опрыскивания,

тыс. шт./г почвы

Варианты Опрыскивание Среднее за вегетационный период

первое отклонение второе отклонение

2006 год

1. Контроль (без фунгицида) 180,0 - 178,0 - 179,0

2. Амистар Экстра, СК 148,3 -31,7 145,0 -33,0 146,7

3. Альто супер, КЭ 161,7 -18,3 161,7 -16,3 161,7

4. Планриз, Ж 180,0 - 178,0 - 179,0

НСР0,05 7,7 6,1

2007 год

1. Контроль (без фунгицида) 98,0 - 47,0 - 72,5

2. Амистар Экстра, СК 94,0 -4,0 30,0 -17,0 62,0

3. Альто супер, КЭ 38,5 -59,5 51,0 4,0 44,8

4. Планриз, Ж 41,0 -57,0 49,7 2,7 45,4

НСР0,05 11,0 8,2

2008 год

1. Контроль (без фунгицида) 329,0 - 370,0 - 349,5

2. Амистар Экстра, СК 265,0 -64,0 276,0 -94,0 270,5

3. Альто супер, КЭ 307,0 -22,0 526,0 +156,0 416,5

4. Планриз, Ж 315,0 -14,0 413,0 +43,0 364,0

НСР0,05 5,3 6,3

идет вариант 3. Альто супер, кэ, и практически одинаковое количество бактерий с контролем имеет вариант 4. Планриз, ж.

В 2007 году количество почвенных микроорганизмов Bacillus subtilis в контрольном варианте было непостоянно и изменялось в зависимости от погодных условий. После первой обработки самое наименьшее количество бактерий у варианта 3. Альто супер, кэ, на втором месте идет вариант 4. Планриз, ж и практически одинаковое количество бактерий с контролем имеет вариант 2. Амистар Экстра, ск, чего нельзя сказать после второй обработки препаратами этот фунгицид имеет самое наименьшее количество бактерий, а у других вариантов по сравнению с контролем наблюдается увеличение количества бактерий, но, не превышая наименьшую существенную разность. Уменьшение количества бактерий после второго опрыскивания во втором варианте можно

объяснить также исходя из лабораторных данных (см. таблицу 3), где видно в этом варианте увеличение бактерицидного действия фунгицида на почвенные микроорганизмы (Bacillus subtilis).

В 2008 году количество почвенных микроорганизмов Bacillus subtilis в контрольном варианте увеличилось к концу вегетационного периода на 41 тыс. шт. После первой обработки самое наименьшее количество бактерий у варианта 2. Амистар Экстра, СК, на втором месте вариант 3. Альто супер, КЭ, на последнем месте идет вариант 4. Планриз, Ж. После второй обработки препаратами второй вариант также имеет самое наименьшее количество бактерий, а у других вариантов по сравнению с контролем наблюдается увеличение количества бактерий.

Таблица 2

Интенсивность выделения СО2 почвой с 1 га (кг/час) после I и II обработки ярового

ячменя (Гонар) фунгицидами

Варианты Опрыскивание Среднее за вегетацион ный период

первое отклонение второе отклонение

2006 год

1. Контроль (без фунгицида) 0,57 - 0,68 - 0,63

2. Амистар Экстра, СК 0,75 0,18 0,96 0,28 0,85

3. Альто супер, КЭ 0,67 0,1 0,77 0,09 0,72

4. Планриз, Ж 0,85 0,28 0,97 0,29 0,91

НСР0,05 0,08 0,08 -

2007 год

1. Контроль (без фунгицида) 0,37 - 0,48 - 0,43

2. Амистар Экстра, СК 0,55 0,18 0,76 0,28 0,66

3. Альто супер, КЭ 0,47 0,10 0,57 0,09 0,52

4. Планриз, Ж 0,65 0,28 0,77 0,29 0,71

НСР0,05 0,08 0,08

2008 год

1. Контроль (без фунгицида) 0,10 - 0,12 - 0,11

2. Амистар Экстра, СК 0,09 0,01 0,12 - 0,11

3. Альто супер, КЭ 0,10 - 0,11 -0,01 0,11

4. Планриз, Ж 0,10 - 0,15 0,03 0,13

НСР0,05 0,03 0,01

По интенсивности выделения СО2 почвой за 2006-2008 годы после I и II обработки фунгицидами биологический препарат 4. Планриз, Ж давал наибольшие показатели, чем химические. На втором месте идёт вариант 2. Амистар Экстра, СК и на последнем месте

вариант 3. Альто супер, КЭ. Все отклонения результатов от контроля превышают наименьшую существенную разность, кроме эмиссии углекислого газа в 2008 году, где по второму и третьему вариантам существенных отклонений нет.

На интегральный показатель состояния агробиоценоза фунгициды повлияли положительно, следовательно, данные препараты, в основном химической группы негативно влияют на определенные виды микроорганизмов, в данном случае на Bacillus subtilis.

Таблица 3

Бактерицидное действие фунгицидов на почвенные микроорганизмы

фунгицидами

Препарат Концентраци я, л/га Зона угнетения в мм после первой обработки, через Зона угнетения в мм после второй обработки, через

10 дней 20 дней 10 дней 20 дней

2006 год

1. Контроль (без фунгицида) 0 нет нет нет нет

2. Амистар Экстра, СК 0,6 1,0 нет 0,7 0,2

3. Альто супер, КЭ 0,5 0,5 нет 0,5 нет

4. Планриз, Ж 0,5 нет нет нет нет

НСР0,05 0,1 - 0,2 -

2007 год

1. Контроль (без фунгицида) 0 нет нет нет нет

2. Амистар Экстра, СК 0,6 0,8 0,3 2,3 1,0

3. Альто супер, КЭ 0,5 0,5 - 1,5 0,5

4. Планриз, Ж 0,5 нет нет нет нет

НСР0,05 0,1 - 0,2 0,2

2008 год

1. Контроль (без фунгицида) 0 нет нет нет нет

2. Амистар Экстра, СК 0,6 1,0 0,3 2,0 0,7

3. Альто супер, КЭ 0,5 0,6 нет 1,0 0,3

4. Планриз, Ж 0,5 нет нет нет нет

НСР0,05 0,2 - 0,2 0,1

Из лабораторных исследований за 2006-2008 годы можно отметить следующее: при совместном развитии в чашках Петри почвенных бактерий - Bacillus subtilis и бактерий, которые являются действующим веществом биологического препарата - Pseudomonas

fluorescens, штамм АР-33 не наблюдалось антагонизма, т.е. на питательной среде МПА не было зоны лизиса между колониями бактерий. При применении химических препаратов самая большая зона лизиса при накладывании почвенных дисков на МПА с газонами Bacillus subtilis была, как после первой обработки, так и после второй у варианта 2. Амистар Экстра, ск с действующим веществом азоксистробин + ципроконазол, на втором месте стоит вариант 3. Альто супер, кэ с действующим веществом пропиконазол + ципроконазол (производные триазола). С увеличением интервала времени отбора почвенных блоков более 20 суток после опрыскивания бактерицидное действие фунгицидов на почвенные микроорганизмы (Bacillus subtilis) не обнаружено.

Рис. 1. Чашка Петри с почвенными дисками и кружками фильтровальной бумаги, пропитанных рекомендуемой концентрацией фунгицида.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, установлено, что синтетические фунгициды альто супер и амистар экстра и биологический - планриз при обработках посева ячменя сорта Гонар влияли на численность почвенной бактерии Bacillus subtilis (Ehrenberg) Cohn., проявляя во времени после обработки различный по силе экотоксический эффект. Однако испытанные фунгициды не оказали негативного влияния на эмиссию СО2 из серой лесной почвы.

ЛИТЕРАТУРА

1. Клинцаре, А.А. Пестициды и микрофлора растений. - Рига: Зинатне, 1983. -

168 с.

2. Минеев, В.Г. Агрохимия, биология и экология почвы / В.Г. Минеев, Е.Х. Ремпе. - М.: Росагропромиздат, 1990. - 206 с.

3. Практикум по агрохимии: Учебное пособие. - 2-е изд., перераб. и доп./ Под ред. академика РАСХН В. Г. Минеева. - М.: Изд-во МГУ, 2001. - 689с.

4. Аринушкина, Е.В. Руководство по химическому анализу почв. М.: Изд-во МГУ, 1970. - 488 с.

5. Глуховцев, В.В. Практикум по основам научных исследований в агрономии / В.В. Глуховцев, В.Г. Кириченко, С.Н. Зудилин. - М.: Колос, 2006. - 240 с.

6. Краткий определитель бактерий Берги / Под ред. Дж. Хозлта. М.: Изд-во «Мир», 1980. с. 286-288.

7. Сэги, Й. Методы почвенной микробиологии / пер. с венг. И.Ф. Куренного; Под ред. и с предисл. Г.С. Муромцева. - М.: Колос, 1983. - 296 с.

8. Лабораторный практикум по общей микробиологии / Градова Н.Б. - М.: ДеЛи принт, 2001. - 131 с.

9. Методы экологических исследований. / Т.А. Власова, Е.В. Надежкина, Е.Н. Кузин и др. - Пенза: ВЦ ПГСХА, 2000. - 229 с.

10. Методы почвенной микробиологии и биохимии / Под ред. Д.Г. Звягинцева. М.: Изд-во МГУ, 1991. 304 с.

APPLICATIONS OF FUNGICIDES AND ECOLOGICAL EFFECTS ON THE MICROBAL POPULATION AND BIOCHEMICAL ACTIVITY OF

SOIL

V.U. SIMONOV

The Bryansk State Agricultural Academy

Influence fungicides various chemical groups on an integrated indicator of biochemical activity of soil (issue СО2), quantity of microorganisms and bactericidal action of these fungicides on soil microorganisms, in particular Bacillus subtilis is investigated. It is shown, that pesticides can be toxic for microorganisms, but not render influence in the recommended doses on level of issue СО2.

Keywords: fungicides, soil microorganisms, biochemical activity of soil, bactericidal action