Wpływ pestycydów na mikroflorę glebową

Gdy pestycydy są nakładane bezpośrednio na glebę lub gdy wchodzą do gleby z opadami atmosferycznymi, mogą być w niej przechowywane przez długi czas i mają pewien wpływ na mikroflorę glebową, która wynosi 80-100 milionów lub więcej w 1 cm3 gleby. Charakter i stopień tego efektu jest różny i zależy od właściwości i szybkości zużycia samego preparatu, czasu jego przechowywania w glebie, składu gatunkowego mikroorganizmów, składu mechanicznego i struktury gleby, temperatury, wilgotności, aktywności mikrobiologicznej gleby i innych czynników.

Działanie pestycydów ocenia się na głównych grupach mikroorganizmów glebowych poprzez określenie ich obecności w glebie i stosunku mikroorganizmów z różnych grup przed i po traktowaniu pestycydami.

Bezpośredni wpływ na glebę ocenia się za pomocą kilku wskaźników stosowanych w naukach o glebie. Pamiętaj, aby ocenić wpływ leków na główne grupy mikroorganizmów glebowych, co odbywa się poprzez określenie ich obecności w glebie i stosunku mikroorganizmów różnych grup do leczenia i po traktowaniu pestycydem.

Ponadto określa się aktywność bakterii nitryfikacyjnych, a także środków utrwalających azot - azotobacter. Hamowanie bakterii nitryfikacyjnych powoduje naruszenie metabolizmu azotu i gromadzenie się toksycznych azotanów w glebie.

Mikroorganizmy glebowe mają różną wrażliwość na środki owadobójcze. Przy powikłaniu struktury komórkowej mikroorganizmów obserwuje się wzrost wrażliwości na te związki. Wrażliwość niektórych grup mikroorganizmów na insektycydy rośnie z rzędu: bakterie, promieniowce, grzyby. Nawet wśród bakterii nitryfikacja i niektóre bakterie tlenowe rozkładające celulozę są bardziej wrażliwe na środki owadobójcze niż azotobakteria. Dlatego długotrwałe i systematyczne stosowanie środków owadobójczych może powodować pewną restrukturyzację cenozy mikrobiologicznej gleby i gromadzenie się w niej celulozy z resztek roślinnych.

Środki grzybobójcze stosowane do zaprawiania nasion negatywnie wpływają na mikroflorę glebową. Preparaty stosowane w celu ochrony roślin przed chorobami podczas sezonu wegetacyjnego nie wpływają na liczbę mikroorganizmów glebowych.

Herbicydy rozkładają się stosunkowo szybko w glebie, a stosowanie w zalecanych normach na ogół nie wpływa negatywnie na mikroflorę gleby. Po ich bezpośrednim wprowadzeniu do gleby, szczególnie w podwyższonych dawkach, obserwuje się tymczasowe zmiany w mikroflorze. Czasami występuje krótki okres obniżenia aktywności mikroflory, który jest przywracany z powodu pojawienia się stabilnych zmutowanych form lub z powodu tworzenia enzymów, które hydrolizują lek.

W zależności od szybkości rozkładu leku w środowisku wszystkie nowoczesne leki są podzielone na sześć grup:

1. okres rozkładu krótszy niż trzy miesiące-
2. trzy do sześciu miesięcy-
3. sześć do dwunastu miesięcy-
4. dwanaście do osiemnastu miesięcy-
5. dwa lata-
6. z całkowitym rozkładem trwającym ponad dwa lata.

Oczywiste jest, że szybkość rozkładu pestycydu zależy nie tylko od jego właściwości fizykochemicznych i struktury, ale także od warunków glebowych i klimatycznych regionu. Tak więc rozkład jakiegokolwiek pestycydu organicznego jest szybszy w gorącym i wilgotnym klimacie niż w zimnym i suchym. Pod tym względem powyższa klasyfikacja pestycydów według tempa ich rozkładu w środowisku jest warunkowa, ponieważ ten sam preparat w różnych warunkach klimatycznych rozkłada się w innym okresie (ryc.).

W zależności od środowiska czynniki wpływające na rozkład zmiany toksycznej. W atmosferze opary pestycydów są narażone na działanie promieni słonecznych, wody i tlenu, aw niektórych przypadkach ozonu. Głównymi reakcjami rozkładu pestycydów w atmosferze są: hydroliza parą wodną, ​​utlenianie tlenem i ozonem, a także przemiany fotochemiczne. Im intensywniejsze oświetlenie, tym szybszy rozkład leku w atmosferze. Ponadto część leku jest rozproszona w górnej atmosferze. W większości przypadków rozkład narkotyków następuje wystarczająco szybko i kończy się w ciągu kilku godzin. Jednak nie zawsze następuje rozkład fotochemiczny przy tworzeniu najprostszych produktów utleniania początkowego pestycydu. W niektórych przypadkach powstają złożone produkty kondensacji, które następnie wpadają do zbiorników wodnych i do gleby, gdzie następuje ich dalsze niszczenie. Jest to szczególnie często obserwowane w przypadku złożonych związków zawierających azot, takich jak podstawiony mocznik lub dinitroaniliny..

W układach wodnych rozkład pestycydów obejmuje nie tylko czynniki chemiczne (reakcje utleniania i hydrolizy), ale także hydrobionty, w których organizmie zachodzi rozkład leków. Trwałe leki mogą gromadzić się w organizmie organizmów wodnych, co w niektórych przypadkach niekorzystnie wpływa na aktywność życiową, a czasem prowadzi do ich śmierci. Organiczne związki fosforu, syntetyczne pyretroidy, estry kwasu karboksylowego, pochodne kwasu karbaminowego i kwasu tiokarbaminowego, herbicydy mocznikowe itp. Są szybko niszczone w środowisku wodnym..

Fotochemiczny rozkład pestycydów w środowisku wodnym zachodzi w różnych kierunkach, ale głównie z powstawaniem ostatecznie prostych produktów.

Pestycydy w glebie są zmieniane lub całkowicie rozkładane w wyniku procesów fizykochemicznych, rozkładu mikrobiologicznego, absorpcji przez rośliny wyższe, fauny glebowej. Są usuwane z gleby w wyniku wietrzenia, parowania z parą wodną, ​​ługowania wodą, usuwania przez rośliny.

W dużym stopniu indywidualne procesy rozkładu pestycydów w glebie zależą nie tylko od ich właściwości, ale także od właściwości gleby, czynników klimatycznych i środowiskowych..

Pestycydy wprowadzone do gleby zmniejszają ich aktywność biologiczną z powodu adsorpcji przez koloidy glebowe. Stopień adsorpcji większości środków owadobójczych i chwastobójczych jest większy w glebie zawierającej próchnicę, w porównaniu z gliną. Ustalono zależność adsorpcji od pH i kwasowości hydrolitycznej gleby. Na przykład adsorpcja 2,4-D i 2M-4X wzrasta wraz ze spadkiem pH roztworu glebowego. Oprócz zawartości i właściwości próchnicy glebowej ważny jest adsorpcja preparatów przez skład mechaniczny oraz zawartość gliny i mułowych frakcji gleby.

Opady i temperatura również wpływają na adsorpcję substancji toksycznych. Ma to praktyczne znaczenie, ponieważ aplikacji herbicydów na glebę w chłodne i wilgotne dni towarzyszy ich adsorpcja w powierzchniowej warstwie gleby, dzięki czemu są one chronione przed wymywaniem i rozkładem.

Utrata pestycydów z gleby na skutek parowania z parą wodną jest charakterystyczna głównie dla herbicydów o wysokiej prężności pary, takich jak gesagard, dual, eradican, treflan. Włączenie takich preparatów natychmiast po opryskaniu gleby znacznie zmniejsza ich straty w postaci par.

Pestycydy mogą się rozkładać pod wpływem światła słonecznego. Ponadto w procesie fotoutleniania niektórych z nich, a także metabolitów, istotną rolę odgrywa długofalowe promieniowanie ultrafioletowe (290–400 mmk). Pod wpływem promieniowania słonecznego zarówno herbicydy, jak i insektycydy tracą swoją toksyczność..

E.M. Mishustin (1964) podkreślił, że nie ma form organicznych naturalnych i sztucznych związków, które nie byłyby wykorzystywane jako źródło pożywienia dla niektórych rodzajów mikroorganizmów glebowych. Bakterie biorące udział w transformacji i detoksykacji pestycydów dotyczą głównie form nieporowatych: Pseudomonas, Arthrobacter, Prątki.

OK Actinomycetales największym zainteresowaniem jest rodzaj Nocardia. Wśród grzybów niższych gatunki związane z Fusarium, Aspergillus, Pénicillium. Ale skuteczna detoksykacja występuje tylko wtedy, gdy leki są stosowane w stężeniach, które nie są toksyczne dla tych organizmów..

Aby zwiększyć rolę mikroorganizmów w transformacji pestycydów, konieczne jest wprowadzenie aktywnych form do gleby i stworzenie odpowiednich warunków dla ich życia.

Mechanizm metabolizmu pestycydów pod wpływem mikroorganizmów glebowych ogranicza się do następujących głównych reakcji: dehalogenacji, dealkilacji, utleniania, redukcji, hydrolitycznego rozszczepiania wiązania eterowego.

Dealkilacja jest niehydrolityczną drogą rozkładu w glebie niektórych grup herbicydów, takich jak herbicydy połączone eterem (2,4-D, 2M-4X).

Ścieżka rozkładu hydrolitycznego w glebie jest charakterystyczna dla pestycydów, które obejmują estry i amidy.

Ogromne znaczenie w rozkładzie środków owadobójczych i chwastobójczych ma ich utlenianie w glebie przez mikroorganizmy. Wśród współczesnych środków owadobójczych syntetyczne pyretroidy są na ogół bardziej odporne na degradację mikrobiologiczną niż fosforany organiczne i karbaminiany..

Środki grzybobójcze stosowane do zaprawiania nasion i opryskiwania roślin podczas sezonu wegetacyjnego są mniej rozkładane w glebie pod wpływem mikroflory poprzez silne działanie bakteriobójcze i grzybobójcze..

Absorpcja i usuwanie pestycydów z gleby przez rośliny w dużej mierze zależy od ich cech gatunkowych. Według niektórych raportów, w tych samych warunkach (rodzaj gleby, temperatura i wilgotność gleby, wskaźnik zużycia narkotyków), mniej środków owadobójczych usuwa się z gleby na obszarach, na których uprawia się groszek i ziemniaki, a przede wszystkim tam, gdzie uprawia się kukurydzę. Zasadniczo na uprawach rzędowych i na polu parowym detoksykacja pestycydów zachodzi intensywniej, co wiąże się z aktywnymi procesami mikrobiologicznymi.

Szczególną rolę w usuwaniu herbicydów z gleby mają rośliny odporne na te substancje ze względu na obecność w nich mechanizmów szybkiego detoksykacji za pomocą układów enzymatycznych. Szybkość rozkładu pestycydów zależy również od wieku roślin. U młodych roślin proces ten zachodzi szybciej niż u starych, ze względu na wyższą aktywność fizjologiczną.