Вплив гербіциду імідазолінонової групи на стан ґрунтової мікробіоти при вирощуванні соняшника на богарі

Сучасні технології вирощування соняшника передбачають створення оптимальних умов розвитку рослин впродовж вегетації. Обробіток ґрунту є важливою умовою для вирощування польових культур, адже раціональний обробіток здатний підвищити врожайність культур не на один рік (Ткаліч 2014). Одним з найбільших негативних факторів, що знижують ефективність заходів, спрямованих на підвищення врожайності соняшнику, вважається забур'яненість посівів (Poliakov et al. 2015). Використання гербіцидів значно зменшує кількість бурПянів та сприяє повноцінному росту та розвитку рослин (Ткаліч 2014).

Євро-лайтнінг Плюс - гербіцид, який знищує широкий спектр однодольних та дводольних бур'янів, включаючи найбільш проблемні - амброзію, вовчок, осот. Препарат діє через листя та грунт. Препаративна форма являє собою водний розчин, діючими речовинами якого є імазапір (7,5 г/л) та імазамокс (16,5 г/л), які поглинаються через листя та проникають через кореневу систему. Пересуваючись ксилемою і флоемою, вони діють як інгібітор ензиму ацетогідроксиацидсинтази, або ацетолактатсинтази. Ензим каталізує утворення амінокислот лейцину, валіну, ізолейцину, тому пригнічення дії ферменту сприяє зниженню синтезу амінокислот та загибелі бурПянів. Розкладання препарату в ґрунті відбувається мікробіологічно (Рекомендации, 2017). гербіцид агроекологічний агроценоз соняшник

Мікробоценози ґрунту відіграють значну роль у життєдіяльності рослин, оскільки вони здатні переробляти необхідні органічні речовини для росту рослин (Tkacz and Poole 2015). Проте взаємодія мікробів і рослин не завжди зводиться до трофічних функцій. У багатьох випадках вона обумовлюється метаболічними зв'язками, опосередкованими фізіологічно активними речовинами, що продукуються мікроорганізмами і впливають на ріст рослин.

Пестициди, які використовуються для захисту культур, мають неоднозначний вплив на мікробіоту. Реакція мікробіоценозу залежить від хімічного складу пестициду, ґрунтово-кліматичних умов тощо. Лише деякі пестициди можуть швидко перетворюватися на менш токсичні сполуки, інші ж акумулюються в ґрунті, особливо при постійному використанні одних і тих же препаратів. Таке накопичення пестицидів призводить до зменшення врожайності культур, оскільки має безпосередній вплив на родючий шар ґрунту. Деякі мікроорганізми здатні утилізувати певні хімічні сполуки, які входять до складу гербіцидів. Серед деструкторів імозамоксу були відмічені Bacillus sp., Pseudomonas sp., Alcaligenes sp., стійкість до кломазону відмічено у Pseudomonas sp., Streptomyces sp. та Bacillus sp., до гліфосату - у Bacillus sp. і Arthrobacter sp, до 2,4-дихлорфеноксиоцтової кислоти - у Bacillus sp. та Streptomyces sp. (Бровко та ін. 2018).

Рядом авторів встановлено негативний вплив на біологічні показники ґрунту, включаючи токсичність, чисельність мікроорганізмів основних еколого- трофічних груп, біомасу, дихання при дії гербіциду на основі імазамоксу та кломазону на прикладі вирощування сої. При цьому був встановлений негативний вплив на ґрунтову мікробіоту через порушення взаємозв'язків біоценозу, наслідком чого стала зміна родючості ґрунту (Бровко та ін. 2016).

Метою наших досліджень було зПясування впливу різних концентрацій препарату Євро-лайтнінг Плюс на стан ґрунтової мікробіоти агроценозів соняшника при вирощуванні його на богарі.

Матеріали та методи досліджень

Дослідження проводились у 2017-2018 роках. Зразки ґрунту для аналізу відбирали з ризосфери рослин і ґрунту міжрядь у кінці вегетації соняшнику за варіантами: 1 - контроль (ґрунт без внесення гербіциду), 2 - ризосферний ґрунт після обробки препаратом (доза внесення 1,2 л/га); 3 - ґрунт міжрядь (1,2 л/га); 4 - ризосферний ґрунт (2,5 л/га); 5 - ґрунт міжрядь (2,5 л/га). Термін обробки - 2 4 пари справжніх листків соняшника.

Для обліку чисельності основних еколого-трофічних груп мікроорганізмів використовували оптимальні середовища: для амоніфікаторів - м'ясо-пептонний агар (МПА), для бактерій, що утилізують мінеральні сполуки азоту - крохмаль-аміачний агар (КАА), для оліготрофів - ґрунтовий агар (ҐА), для олігонітрофілів - голодний агар (ГА); для бактерій роду Azotobacter - середовище Ешбі; для мікроскопічних грибів використовували середовище Чапека-Докса з сахарозою (ЧА). Тривалість культивування бактерій - 3-5 діб, грибів 7-14 діб за температури 28оС. Повторність досліду - п'ятиразова. Чисельність мікроорганізмів, що виросли, виражали в колоніє утворювальних одиницях (КУО) у 1 грамі повітряно сухого ґрунту; кількість бактерій роду Azotobacter визначали за % обростання ґрунтових грудочок на середовищі Ешбі.

Для оцінки активності мікробіологічних процесів, що протікають у досліджуваних ґрунтах, використовували коефіцієнти: мінералізації-іммобілізації (См-і), який розраховували за співвідношенням кількості мікроорганізмів, що засвоюють мінеральний і органічний азот (КАА/МПА); оліготрофності (Соліг.) - за відношенням кількості оліготрофів, що ростуть на бідних середовищах, до сумарної чисельності бактерій на КАА і МПА;

педотрофності (Спед.) - за співвідношенням мікроорганізмів на ґрунтовому агарі до кількості мікроорганізмів, що виросли на м'ясопептонному агарі (ҐА/МПА) (Методы ... 1991).

Статистичну обробку отриманих даних проводили з використанням пакету прикладних програм Microsoft Excel 2013.

Результати досліджень та їхнє обговорення

Порівняльний аналіз кількісних характеристик мікробних комплексів кореневої зони соняшника, що вирощувався у стаціонарному інфекційному розсаднику Інституту олійних культур НААН України, показав достовірні відмінності чисельності основних еколого-трофічних груп бактеріальної мікрофлори від контролю в залежності від дози гербіциду Євро-Лайтнінг Плюс (табл. 1). Так, загальна чисельність бактерій в ризосфері контрольних рослин (без обробки гербіцидом) становила 12,82 млн. КУО/г ґрунту. Після обробки препаратом з дозою 1,2 л/га загальна кількість бактеріальної мікрофлори в ризосфері соняшника й міжряддях становила відповідно 9,99 і 8,92 млн. КУО/г ґрунту. Найменш чисельними були мікробоценози, що сформувалися в ризосфері й міжряддях при обробці гербіцидом з дозою 2,5 л/га - 6,92 і 5,52 млн. КУО/г ґрунту. У цілому, загальна чисельність бактеріальної мікрофлори кореневої зони соняшника після обробки гербіцидом з дозою 1,2 л/га знижувалась у 1,2-1,3 рази порівняно з контролем, а у варіанті з дозою препарату 2,5 л/га - у 1,4-1,5 рази.

Таблиця 1 Чисельність бактерій різних еколого-трофічних груп, виділених з ґрунту агроценозів соняшника

Нами встановлена загальна тенденція зниження чисельності основних еколого-трофічних груп бактеріальних мікроорганізмів зі зростанням дози препарату. Так, чисельність амоніфікаторів у кореневій зоні соняшнику без обробки гербіцидом (контроль) становила 1,67 млн. КУО/г ґрунту і перевищувала показники дослідних варіантів у 1,3 рази (доза 1,2 л/га) і в 1,5 рази (доза 2,5 л/га). Чисельність мікроорганізмів, що утилізують мінеральний азот (на КАА), у ризосфері та міжряддях знижувалась порівняно з контролем відповідно в 1,3 і 1,5 рази (доза 1,2 л/га) та в 2 і 3 рази (доза 2,5 л/га).

Кількісні показники бактеріальної мікрофлори, що виросла на ґрунтовому агарі (ГА), мали тенденцію до зниження в 1,7-2,5 порівняно з контролем, але, слід зазначити, що чисельність бактерій у ризосфері соняшника в усіх варіантах була нижчою порівняно з ґрунтом міжрядь. Чисельність оліготрофів, що виросли на голодному агарі, була досить високою і достовірно не відрізнялась від контролю. Виключенням були зразки ґрунту міжрядь (доза 2,5 л/га), де чисельність мікрофлори була менше в 1,3--1,5 рази ніж у інших варіантах і в 1,6 рази порівняно з контролем.

Найменша чисельність бактерій роду Azotobacter була відмічена у контролі (21 % оброслих ґрунтових грудочок), тоді як у досліді відмічалася тенденція до зростання цього показника. Так, при обробці гербіцидом дозою 1,2 л/га чисельність бактерій у ризосфері та в міжряддях становила відповідно 62 % і 51 %, що перевищувало показники контролю майже в 3 і 2,4 рази. При підвищенні дози внесення гербіциду чисельність бактерій Azotobacter становила відповідно 48 і 39 % (рис. 1).

Рис. 1. Чисельність бактерій роду Azotobacter (кількість оброслих грудочок, %)

Загальна чисельність мікроскопічних грибів у ризосфері контрольних рослин була в 2,3 рази більше, ніж у ґрунті міжрядь соняшника при обробці гербіцидом у дозі 1,2 л/га. Обробка препаратом з дозою 2,5 л/га призвела до більшого зниження чисельності грибів. Так, кількісні показники в контролі були більшими в 2,0 і 2,9 разів за ті самі показники відповідно в ризосфері рослин і ґрунті міжрядь (рис. 2).

Рис. 2. Загальна чисельність колоній грибів на середовищі Чапека-Докса

Проведений нами аналіз активності біологічних процесів, що протікають у досліджуваних ґрунтах, за розрахованими коефіцієнтами показав відмінності мікробіологічних показників в ризосфері соняшника й ґрунті міжрядь при обробці різними дозами гербіциду. Як свідчать дані таблиці 2, мікробіологічна активність ґрунту знижувалася зі зростанням дози препарату. Слід зазначити, що в ризосфері рослин процеси мінералізації відбувались більш активно, що відбивалось на значеннях коефіцієнтів мінералізації-іммобілізації, які перевищували в 1,3 рази показники ґрунту міжрядь.

Таблиця 2 Мікробіологічні показники ґрунту агроценозів соняшника за дії різних доз гербіциду Євро-Лайтнінг Плюс

Про насичення ґрунту легкодоступними сполуками мінерального азоту зі зростанням концентрації гербіциду свідчать більш високі значення коефіцієнтів оліготрофності (Сошг = 0,22-0,3), які перевищували майже в 2 рази показники як ризосфери і міжряддя за дози 1,2 л/га, так і контролю (Соліг. =0,14).

Коефіцієнти педотрофності, які відбивають швидкість розкладання гумусу і споживання фульвокислот, знижувались в ризосфері дослідних рослин соняшника майже в 2 рази порівняно як із контролем, так і з ґрунтом міжрядь, що свідчить про уповільнення процесів розкладання гумусу автохтонною мікрофлорою.

Таким чином, встановлена загальна тенденція зниження чисельності основних еколого-трофічних груп мікроорганізмів зі зростанням дози препарату. Мікробіологічні коефіцієнти, які відображають функціональну активність мікрофлори (коефіцієнти оліготрофності, мінералізації-іммобілізації, педотрофності), свідчать про зміни біологічної активності ґрунтової мікрофлори під впливом гербіциду Євро-Лайтнінг Плюс, що призводить до погіршення агроекологічного стану досліджуваних ґрунтів.

Висновки