Главная Коллекция "Revolution" Сельское, лесное хозяйство и землепользование Вплив інсектицидів на ферментативну активність ґрунту на зрошуваних землях

Вплив інсектицидів на ферментативну активність ґрунту на зрошуваних землях

Встановлення впливу діючих речовин неонікатиноїдних інсектицидів клотіанідину, тіаметоксаму, тіаклоприду і хлорорганічного інсектициду хлорпіріфосу на біохімічні показники ґрунту в умовах зрошування. Вплив на ґрунтові мікроорганізми різних концентрацій.

Рубрика Сельское, лесное хозяйство и землепользование
Вид статья
Язык украинский
Дата добавления 20.08.2022
Размер файла 3,0 M
рефераты на заказ со скидкой

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Державне підприємство «Центральна лабораторія якості води та ґрунтів»

Інституту водних проблем і меліорації

Національної академії аграрних наук України

Вплив інсектицидів на ферментативну активність ґрунту на зрошуваних землях

Мельничук Ф.С. - д.с.-г.н., старший науковий співробітник, директор

Марченко О.А. - к.біол.н., старший науковий співробітник

Коваль Г.В. - аспірант

Шатковська К.Б. - науковий співробітник

Біохімічні показники ферментативних систем ґрунтових мікроорганізмів, що беруть участь у перетвореннях органічних та неорганічних сполук, широко використовуються в ролі тест-об'єктів для визначення впливу на гомеостаз ґрунту пестицидів із метою встановлення їх токсичності та вивчення процесів біоремідіації. Вплив на життєдіяльність мікробіому ґрунту застосування засобів захисту рослин в умовах зрошення ще є маловивченим питанням і потребує широкого дослідження в умовах різних ґрунтових зон України.

Відбір проб ґрунту проводився в умовах Лісостепу України на дослідних ділянках у ФГ «Агротехлаб» (с. Любарці Бориспільськогор-ну Київської обл.) протягом 2019-2020рр. на гібриді соняшнику Неома. Вегетаційні поливи соняшнику проводили із застосуванням методу дощування. Рівень передполивної вологості - 70-80 % НВ. Протягом досліду в ґрунт вносили неонікотиноїдні інсектициди клотианідин, тіаметоксам, тіаклоприд і хлорорганічний інсектицид хлорпірифос у 1-кратній, 5-кратній та 10-кратній дозах. Досліджували ферментативну активність уреази, кислої та лужної фосфатази і дегідрогенази, дихання ґрунту, трансформацію азоту за загальноприйнятими агрохімічними методиками. Отримані дані проаналізовані двофакторним аналізом.

У результаті проведених досліджень виявлено інгібуючу дію всіх досліджуваних препаратів на ґрунтове дихання, активність лужної фосфатази і дегідрогенази. Активність уреази та кислої фосфатази при експозиції інсектицидів протягом 14 днів знижувалась, а при збільшенні тривалості дії препаратів незначно підвищувалась. Це може свідчити про утворення в бактеріальних угрупованнях ґрунту резистентних популяцій за умови більшої тривалості дії інсектицидів. Крім того, досліджувані неонікатиноїдні інсектициди в різних дозах викликали посилення процесів амоніфікації протягом 56 днів експозиції в порівнянні з контролем та уповільнювали нітрифікацію до 28 днів експозиції. Низька доза хлорпірифосу до 56 доби стимулювала збільшення утворення аміачного азоту в ґрунті, а підвищені дози викликали зменшення вмісту аміачного азоту протягом перших 14 днів експозиції і повільне збільшення під час подовження тривалості контамінації. Вірогідно, це пов'язано з токсичністю хлорпіріфосу в підвищених дозах для мікроорганізмів. Таким чином, активність ферментів є важливим показником гомеостазу ґрунту під час визначення особливостей впливу інсектицидів на процеси життєдіяльності мікроорганізмів в умовах зрошення.

Ключові слова: зрошення, ферментативна активність ґрунту, інсектициди, дихання ґрунту, трансформація азоту, клотіанідин, тіаметоксам, тіаклоприд, хлорпіріфос.

Melnychuk F.S., Marchenko О.А., Koval G.V., Shatkovska K.B. The effect of insecticides on the enzymatic activity of the soil on irrigated lands

Biochemical parameters of enzymatic systems of soil microorganisms involved in the transformation of organic and inorganic compounds are widely used as test objects to determine the pesticides effect on soil homeostasis to determine their toxicity and study bioremediation processes. The impact of the application of plant protection products under irrigated conditions on the vital activity of the soil microbiome requires extensive research under the conditions of different soil zones of Ukraine.

Soil sampling was carried out in the Forest-Steppe of Ukraine at the experimental plots in FE “Agrotechlab” (Lyubartsi village, Boryspil district, Kyiv region) in 2019-2020 on a Neoma sunflower hybrid. Vegetative watering of sunflower was carried out using the sprinkling method. The level of pre-irrigation humidity was 70-80 %> HB. During the experiment, the neonicatinoid insecticides clothianidin, thiamethoxam, thiacloprid and the organochlorine insecticide chlorpyrifos were applied to the soil in 1 multiple, 5 multiple and 10 multiple doses. The enzymatic activity of urease, acidic and alkaline phosphatase and dehydrogenase, soil respiration, nitrogen transformation were studied according to generally accepted agrochemical methods. The obtained data were analyzed in a two-factor analysis.

As a result of the conducted research, the inhibitory effect of all investigated pesticides on soil respiration, alkaline phosphatase and dehydrogenase activity was revealed. The urease and acid phosphatase activities during 14 days of insecticides exposition decreased, and with increasing duration of pesticides action increased slightly. This may indicate the formation of resistant populations in the soil bacterial groups under a longer duration of the action of insecticides. In addition, the studied neonicatinoid insecticides in different doses caused the intensification of ammonification processes during 56 days of exposure compared to control and slowed nitrification to 28 days of exposure. Low doses of chlorpyrifos up to 56 days stimulated an increase in ammonia nitrogen formation in the soil, and higher doses caused a decrease in ammonia nitrogen content during the first 14 days of exposure and a slow increase with prolonged contamination. This is probably due to the toxicity of chlorpyrifos in high doses to microorganisms. Thus, the activity of enzymes is an important indicator of soil homeostasis for determining the characteristics of the insecticides impact on the vital processes of microorganisms under irrigation.

Key words: irrigation, soil enzymatic activity, insecticides, soil respiration, nitrogen transformation, clothianidin, thiamethoxam, thiacloprid, chlorpyrifos.

Вступ

Постановка проблеми. Важливу роль у сталому функціонуванні агроекосистем відіграють біохімічні процеси, які відбуваються в ґрунтах завдяки життєдіяльності мікроорганізмів. Шляхом складних перетворень органічних та неорганічних сполук ґрунтові мікробіоми забезпечують поживними речовинами та енергією фітоценози. Ферментативні системи, які беруть участь в таких перетвореннях, надзвичайно чутливі до змін в оточуючому середовищі і тому широко використовуються в якості тест-об'єктів для визначення впливу на гомеостаз ґрунту різних агротехнічних заходів. Зокрема, проводяться дослідження впливу пестицидів на біохімічні показники ґрунту з метою встановлення їх токсичності та вивчення процесів біоремідіації. Вплив на життєдіяльність мікробіому ґрунту під час застосування засобів захисту рослин в умовах зрошення ще є маловивченим питанням і потребує широкого дослідження в умовах різних ґрунтових зон України.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. За даними сучасних досліджень, біодеградація неонікотіноїдів пов'язана з процесами нітрифікації [1, с. 65]. Крім того, неоникотіноїдні інсектициди також піддаються розщепленню в процесах перетворення азотвмісних сполук. Так, китайськими вченими з ґрунту була виділена азотфіксуюча бактерія Ensifer meliloti, яка здатна гідролізувати тіа- клоприд до амідної форми [2, с. 14]. Також з ґрунту виділено штами бактерій Pseudoxanthomonas sp., які здатні до біодеградації ацетоміприду та беруть участь у процесах відновлення нітратів та нітритів [3, с. 263].

Під час дослідження впливу на ґрунтові мікроорганізми різних концентрацій (0,02 мг/кг, 0,2 мг/кг, 2,0 мг/кг) тіаметоксама або динотефурану встановлено зниження інтенсивності метаболізму вуглецю та підвищення активності азотного обміну. При цьому при низьких дозах тіаметоксама утилізація джерел вуглецю збільшувалась, а при високих - зменшувалась. Відмічено, що низькі дози динотефурану викликають збільшення використання амінів, вуглеводів та фенольних сполук. На думку авторів, низькі дози обох неонікотиноїдів збільшували біоріз- номаніття мікроорганізмів ґрунту, а при середніх та високих нормах популяції мікроорганізмів деградували [4, с. 10]. Встановлено інгібуючу дію на метаболічні процеси в ґрунті циперметрину та тіаметоксаму, яка проявлялась у зниженні ферментативної активності дегідрогенази, уреази, каталази та фосфатази. Крім того, рН та вологість ґрунту позитивно корелювали з активністю дегідрогенази, ката- лази та уреази та негативно корелювали з активністю фосфатази [5, с. 10442].

Мета дослідження - встановити вплив діючих речовин неонікатиноїдних інсектицидів клотіанідину, тіаметоксаму, тіаклоприду і хлорорганічного інсектициду хлорпіріфосу на біохімічні показники ґрунту в умовах зрошування

Матеріали і методи досліджень

Відбір проб ґрунту проводився в умовах Лісостепу України на дослідних ділянках у ФГ «Агротехлаб» (с. Любарці Бориспільського р-ну Київської обл.) протягом 2019-2020 рр. на гібриді соняшнику Неома. Вегетаційні поливи соняшнику проводили із застосуванням методу дощування: перший - перед утворенням зачатків суцвіття, у фазі 2-3 пар листків, другий - на початку утворення кошиків, третій - на початку цвітіння, четвертий і п'ятий - у період наливання насіння. Рівень передполивної вологості - 70-80 % НВ. Протягом досліду в ґрунт вносили неонікотиноїдні інсектициди клотіанідин, тіаметоксам, тіаклоприд і хлорорганічний інсектицид хлорпіріфос у 1-кратній, 5-кратній та 10-кратній дозах.

Досліджували ферменти уреазу, кислу та лужну фосфатази і дегідрогеназу, дихання ґрунту, трансформацію азоту за загальноприйнятими агрохімічними методиками [6, с. 263-271].

Статистичний аналіз зібраних даних проводили в модулях програми M^rosoS: Ехсеї® і в спеціалізованій статистичній програмі R® (https://www.r-project.org/). Отримані дані проаналізовані двофакторним аналізом. Двонаправлений дисперсійний аналіз (ANOVA) проводили для визначення відсотка варіації досліджених параметрів ґрунту під впливом різних доз кожного дослідженого пестициду.

Результати досліджень та їх обговорення

інсектицид ферментативний ґрунт зрошування

Проведені дослідження показали, що неонікотиноїдні інсектициди клотіанідин, тіаметоксам та тіаклоприд, так само як і хлорорганічний інсектицид хлорпірифос, при внесенні 1 кратної, 5 кратної та 10 кратної доз достовірно суттєво (табл. 1) пригнічували дихальні процесі в ґрунті починаючи з першого дня експозиції, що напряму корелювало з дозою пестицидів та тривалістю дії препаратів (рис. 1). Отримані дані свідчать про високу токсичність досліджуваних інсектицидів для процесів обміну енергії аеробної мікрофлори ґрунту. Відомо, що ґрунтове дихання є об'єктивним біопоказником стану та якості ґрунту тому, що метаболічні процеси аеробного окислення безпосередньо залежать від фізіологічного стану клітин мікроорганізмів [7, с. 120].

Таблиця 1

Дисперсійний аналіз (ANOVA) впливу дози та тривалості дії інсектицидів на дихальну активність ґрунту

Інсектицид

Джерело

варію

вання

Ступені

свободи

Середнє

Відхи

лення

Відсоток

варіювання

(%)

F

Р

Тіаметоксам

Доза

3

1157

385,7

89

1058,6

< 0,001

Час

3

55,9

18,6

4

51,1

< 0,001

Доза х час

9

244,8

27,2

6

74,7

< 0,001

Клотіанідин

Доза

3

892,5

297,5

84

373,8

< 0,001

Час

3

104,1

34,7

10

43,6

< 0,001

Доза х час

9

203,4

22,6

6

28,4

< 0,001

Тіаклопрід

Доза

3

864,5

288,2

87

882,8

< 0,001

Час

3

92,7

30,9

9

94,7

< 0,001

Доза х час

9

119,6

13,3

4

40,7

< 0,001

Хлорпіріфос

Доза

3

1927,9

642,6

92

825,1

< 0,001

Час

3

106,4

35,5

5

45,6

< 0,001

Доза х час

9

206,6

23

3

29,5

< 0,001

Активність ферменту уреази від першого до 14 дня експозиції тіаметоксаму, клотіанідину та хлорпіріфосу зменшувалась при всіх дозах інсектицидів, але при більш тривалій експозиції від 28 до 56 днів незначно підвищувалась в порівнянні з контролем (рис. 2). Ферментативна активність уреази під впливом тіаклоприду протягом першої доби знижувалась зі збільшенням дози препарату, а при продовженні експозиції зі збільшенням кратності дози активність ферменту підвищувалась. Варіація активності уреази щодо різних доз і днів експозиції була статистично значуща при Р < 0.001 (табл. 2). Вірогідно, це свідчить про залучення тіаметоксаму в субстратні перетворення уреазою та участь цього ферменту в біодеградаційних процесах. Фермент уреаза бере участь у гідролізі сечовини до вуглекислого газу та аміаку, завдяки чому відіграє ключову роль в азотному обміні ґрунту. Уреазна активність ґрунтів зумовлена тим, що екстрацелюлярні ферменти зв'язуються з органічними та неорганічними колоїдами з подальшим їх розщепленням. Тому незначне підвищення активності уреази можливо пояснюється тим, що частина ферментів може бути зв'язана з бактеріальними клітинами або їх залишками, і такі фракції не беруть участь в біохімічних процесах на початку експозиції [8, с. 104].

Рис. 1. Вплив різних доз інсектицидів на дихання ґрунту в умовах зрошення

Рис. 2. Вплив різних доз інсектицидів на уреазну активність ґрунту в умовах зрошення

Таблиця 2

Дисперсійний аналіз (ANOVA) впливу дози та тривалості дії інсектицидів на уреазну активність ґрунту

Інсектицид

Джерело

варію

вання

Ступені

свободи

Середнє

Відхи

лення

Відсоток варіювання (%)

F

Р

Тіаметоксам

Доза

3

136,6

45,5

10

25,2

< 0,001

Час

3

1000,1

333,4

74

184,6

< 0,001

Доза х час

9

609,2

67,7

15

37,5

< 0,001

Клотіанідин

Доза

3

238,1

79,4

14

29

< 0,001

Час

3

1286,1

428,7

75

156,9

< 0,001

Доза х час

9

554,8

61,6

11

22,6

< 0,001

Тіаклопрід

Доза

3

285,8

95,3

9

26,5

< 0,001

Час

3

2457,1

819

78

227,5

< 0,001

Доза х час

9

1218,2

135,4

13

37,6

< 0,001

Хлорпіріфос

Доза

3

695,5

231,8

51

41,6

< 0,001

Час

3

386,5

128,8

29

23,1

< 0,001

Доза х час

9

767,8

85,3

19

15,3

< 0,001

Фосфатази в ґрунті каталізують перетворення шляхом гідролізу органічних субстратів, що містять фосфор в неорганічний фосфор. Показники активності кислої та лужної фосфатаз пов'язані з швидкістю перетворення органічних речовин в ході колообігу фосфору в ґрунті [9, с. 308]. Активність лужної фосфатази всіма досліджуваними інсектицидами статистично значимо (табл. 3) інгібувалась при всіх дозах та особливо при максимальній 10 кратній концентрації (рис. 3). Тривалість дії інсектицидів несуттєво впливала на зниження ферментативної активності, але найменші показники відмічали при найбільшій експозиції протягом 56 днів.

Таблиця 3

Дисперсійний аналіз (ANOVA) впливу дози та тривалості дії інсектицидів на фосфатазну активність ґрунту

Інсектициди

Джерело

варію

вання

Ступені

свободи

Середнє

Відхи

лення

Відсоток варіювання (%)

F

Р

1

2

3

4

5

6

7

8

Тіаметоксам Кисла фосфатаза ґрунту

Доза

3

570

190

23

7,9

< 0,001

Час

3

1435,2

478,4

57

19,8

< 0,001

Доза х час

9

1344,7

149,4

18

6,2

< 0,001

Тіаметоксам Лужна фосфатаза ґрунту

Доза

3

2597,5

865,8

72

47,3

< 0,001

Час

3

428,6

142,9

12

7,8

< 0,001

Доза х час

9

1561

173,4

14

9,5

< 0,001

Клотіанідін. Кисла фосфатаза ґрунту

Доза

3

259,3

86,4

18

24,3

< 0,001

Час

3

843,1

281

59

79,1

< 0,001

Доза х час

9

971,2

107,9

23

30,4

< 0,001

Клотіанідін. Лужна фосфатаза ґрунту

Доза

3

1942,2

647,4

61

130,7

< 0,001

Час

3

952,4

317,5

30

64,1

< 0,001

Доза х час

9

849,8

94,4

9

19,1

< 0,001

Тіаклопрід. Кисла фосфатаза ґрунту

Доза

3

1349,5

449,8

26

16,5

< 0,001

Час

3

3286,3

1095,4

64

40,1

< 0,001

Доза х час

9

1187,6

132

8

4,8

< 0,001

Тіаклопрід. Лужна фосфатаза ґрунту

Доза

3

2998,8

999,6

60

56,4

< 0,001

Час

3

1740,4

580,1

35

32,7

< 0,001

Доза х час

9

643,9

71,5

4

4

< 0,001

Хлорпіріфос Кисла фосфатаза ґрунту

Доза

3

4345,8

1448,6

37

216

< 0,001

Час

3

6654,4

2218,1

57

330,8

< 0,001

Доза х час

9

2176,5

241,8

6

36,1

< 0,001

Хлорпіріфос Лужна фосфатаза ґрунту

Доза

3

4356,8

1452,3

76

114,6

< 0,001

Час

3

989,1

329,7

17

26

< 0,001

Доза х час

9

939,2

104,4

5

8,2

< 0,001

Рис. 3. Вплив різних доз інсектицидів на активність лужної фосфатази ґрунту в умовах зрошення

Рис. 4. Вплив різних доз інсектицидів на активність кислої фосфатази ґрунту в умовах зрошення

Зі збільшенням кратності дози активність кислої фосфатази в усіх варіантах досліджень інсектицидів статистично значимо (табл. 3) зменшувалась при експозиції до двох тижнів (рис. 4). При більш тривалій дії тіаметоксаму від 28 до 56 днів ферментативна активність зі збільшенням дози несуттєво відхилялась від контрольних показників. Вірогідно, це свідчить про те, що при більший тривалості інкубації інсектицидів з'являється резистентність у бактеріальних угруповань і відбувається відновлення популяції відповідних мікроорганізмів.

Транформація азоту в ґрунті відбувається в результаті життєдіяльності мікроорганізмів внаслідок перетворення азотовмісних органічних речовин у мінеральні з'єднання азоту. Цей процес складається із двох етапів: амоніфікації - окислення азотовмісних речовин до утворення солей амонію через вивільнення аміаку і його нейтралізації органічними і неорганічними кислотами та нітрифікації - утворення нітритів (NO2 ") та нітратів (NO3 ") з солей амонію. [10, с. 121].

Внесення в ґрунт досліджуваних неонікотиноїдних інсектицидів в 1-но кратній, 5-ти кратній та 10-ти кратній дозах статистично достовірно (табл. 4) підвищувало активність процесів амоніфікації протягом 56 днів експозиції в порівнянні з контролем (рис. 5). Вміст аміачного азоту в ґрунті в 1 кратній дозі хлорпіріфосу до 56 доби збільшувався, а в підвищеній 5 кратній дозі зменшувався протягом перших 14 днів експозиції і збільшувався при більший тривалості контамінації. Це свідчить про те, що низька концентрація хлорпірифосу та продуктів його деградації стимулює розвиток бактерій, що беруть участь в процесах амоніфікації органічних речовин. При 5-ти кратній дозі інсектициду відбувається інгібування процесів амоніфікації протягом двох тижнів, а в більш тривалій експозиції активність трансформації органічних сполук до аміачного азоту збільшується. Це є наслідком появи резистентності в мікроорганізмів до досліджуваних препаратів, стимуляції використання різних джерел органічного азоту та біодеградації інсектициду [4, с. 9].

Таблиця 4

Дисперсійний аналіз (ANOVA) впливу дози та тривалості дії інсектицидів на азот-трансформуючу активність ґрунту

Інсектицид

Джерело

варіюван

ня

Ступені

свободи

Середнє

Відхи

лення

Відсоток

варіювання

(%)

F

Р

Тіаметоксам Трансформація азоту N-NO3

Доза

3

1690

563,3

75

309,5

< 0,001

Час

3

190,7

63,6

8

34,9

< 0,001

Доза х час

9

1080,2

120

16

65,9

< 0,001

Тіаметоксам Трансформація азоту N-NH4

Доза

3

231,2

77,1

84

170,6

< 0,001

Час

3

26

8,7

9

19,2

< 0,001

Доза х час

9

47,7

5,3

6

11,7

< 0,001

Клотіанідин Трансформація азоту N-NO3

Доза

3

833,6

277,9

78

180,2

< 0,001

Час

3

33,7

11,2

3

7,3

< 0,001

Доза х час

9

570,7

63,4

18

41,1

< 0,001

Клотіанідин Трансформація азоту N-NH4

Доза

3

155,4

51,8

75

78,1

< 0,001

Час

3

20,1

6,7

10

10,1

< 0,001

Доза х час

9

87,5

9,7

14

14,7

< 0,001

Тіаклоприд Трансформація азоту N-NO3

Доза

3

1691,3

563,8

83

532,8

< 0,001

Час

3

140,9

47

7

44,4

< 0,001

Доза х час

9

642,6

71,4

10

67,5

< 0,001

Тіаклоприд Трансформація азоту N-NH4

Доза

3

336,8

112,3

67

145,4

< 0,001

Час

3

137,9

46

27

59,5

< 0,001

Доза х час

9

87,6

9,7

6

12,6

< 0,001

Хлорпірифос Трансформація азоту N-NO3

Доза

3

1908,4

636,1

77

168,1

< 0,001

Час

3

204,2

68,1

8

18

< 0,001

Доза х час

9

1078,9

119,9

14

31,7

< 0,001

Хлорпірифос Трансформація азоту N-NH4

Доза

3

527,4

263,7

77

350,3

< 0,001

Час

3

154,3

51,4

15

68,3

< 0,001

Доза х час

9

152,3

25,4

7

33,7

< 0,001

Процеси нітрифікації під час контамінації ґрунту досліджуваними інсектицидами в 1-но кратній, 5-ти кратній та 10-ти кратній дозах статистично достовірно уповільнювались до 28 днів експозиції (табл. 4). Вірогідно, це пояснюється стресовою або токсичною дією інсектицидів, що знижує популяцію нітратних бактерій [11, c. 14]. При більш тривалій експозиції до 58 днів вміст нітрат-аніонів в ґрунті знаходився на рівні контрольних зразків. Можливо, це свідчить про здатність мікробних популяцій виробляти резистентність до токсичної дії інсектицидів, поновлення проліферації і активності процесів нітрифікації до контрольного рівня [4, c. 9].

Дегідрогеназа - позаклітинний фермент, що бере участь на початкових етапах окислення органічних речовин при перенесенні електронів або водню від субстратів до акцепторів. Дегідрогеназна активність є індикатором мікробної окисної активності, яка характеризує ефективність процесів деградації органічної речовини та оцінки мікробіологічної активності у ґрунті [12, с. 45]. Досліджувані інсектициди суттєво значуще при Р < 0.001 (табл. 5) впливали на дегідрогеназну активність ґрунту. Відмічено, що пригнічення ферментативної активності знаходилось у прямій залежності від збільшення тривалості інкубації та кратності дози досліджуваних препаратів (рис. 6). Найменші значення показників активності дегідрогенази спостерігались на чотирнадцятий день після внесення інсектицидів та корелювали з дозою інсектициду. При більш тривалій експозиції активність незначно збільшувалась, що, можливо, свідчить про прояви резистентності мікробних угруповань до токсичної дії досліджуваних інсектицидів та відновлення біомаси мікроорганізмів в ґрунті.

Рис. 5. Вплив різних доз інсектицидів на трансформацію азоту грунту в умовах зрошення

Таблиця 5

Дисперсійний аналіз (ANOVA) впливу дози та тривалості дії інсектицидів на дегідрогеназну активність ґрунту

Інсектицид

Джерело

варію

вання

Ступені

свободи

Середнє

Відхи

лення

Відсоток

варіювання

(%)

F

Р

Тіаметоксам

Доза

3

1090,1

363,4

78

637,1

< 0,001

Час

3

205

68,3

15

119,8

< 0,001

Доза х час

9

301,5

33,5

7

58,7

< 0,001

Клотіанідин

Доза

3

2033,3

677,8

78

2514,9

< 0,001

Час

3

458,7

152,9

18

567,4

< 0,001

Доза х час

9

318,8

35,4

4

131,4

< 0,001

Тіаклоприд

Доза

3

1301,3

433,8

81

261,2

< 0,001

Час

3

214,8

71,6

13

43,1

< 0,001

Доза х час

9

238,9

26,5

5

16

< 0,001

Хлорпі-

рифос

Доза

3

1798,4

599,5

88

3378,5

< 0,001

Час

3

139

46,3

7

261,2

< 0,001

Доза х час

9

341,1

37,9

6

213,6

< 0,001

Рис. 6. Вплив різних доз інсектицидів на дегідрогеназну активність ґрунту в умовах зрошення

Висновки

Встановлено, що інсектициди навіть у рекомендованих нормах змінюють фізико-хімічні характеристики ґрунтової екосистеми. У результаті досліджень виявлено інгібуючу дію всіх досліджуваних препаратів на ґрунтове дихання, активність лужної фосфатази і дегідрогенази. Активність уреази та кислої фосфатази під час експозиції інсектицидів протягом 14 днів знижувалась, а при збільшенні тривалості дії препаратів незначно підвищувалась. Це може свідчити про утворення в бактеріальних угрупованнях ґрунту резистентних популяцій при більший тривалості дії інсектицидів. Крім того, досліджувані неонікатиноїдні інсектициди в різних дозах викликали посилення процесів амоніфікації протягом 56 днів експозиції в порівнянні з контролем та уповільнювали нітрифікацію до 28 днів експозиції. Низька доза хлорпірифосу до 56 доби стимулювала збільшення утворення аміачного азоту в ґрунті, а підвищені дози викликали зменшення вмісту аміачного азоту протягом перших 14 днів експозиції і повільне збільшення при подовжені тривалості контамінації. Вірогідно, це пов'язане з токсичністю хлорпірифосу в підвищених дозах для мікроорганізмів. Таким чином, активність ферментів є важливим показником гомеостазу ґрунту під час визначення особливостей впливу інсектицидів на процеси життєдіяльності мікроорганізмів в умовах зрошення.

Подальші дослідження різних параметрів ґрунту, таких як зміни в угрупуваннях мікроорганізмів, мікрофауни, ферментативної активності, хімічного складу, є важливими для оцінки токсичності та процесів біодеградації пестицидів в агро-екоценозах.

Список використаної літератури

1. Peng Zhang, Chao Ren, Hongwen Sun, Lujuan Min Sorption, desorption and degradation of neonicotinoids in four agricultural soils and their effects on soil microorganisms Sci Total Environ. 2018 Feb 15;615:59-69. DOI: 10.1016/j. scitotenv.2017.09.097.

2. Feng Ge, Ling-Yan Zhou, Ying Wang, Yuan Ma, Shan Zhai, Zhong-Hua Liu, Yi-Jun Dai, Sheng Yuan Hydrolysis of the neonicotinoid insecticide thiacloprid by the N2-fixing bacterium Ensifer meliloti CGMCC 7333 International Biodeterioration & Biodegradation. Volume 93, September 2014. Pages 10-17. DOI: https://doi.org/ 10.1016/j.ibiod.2014.05.001.

3. Guangli Wang, Yanjiao Zhao, Hao Gao, Wenlong Yue, aMinghua Xiong, Feng Li, Hui Zhang, Wei Ge Co-metabolic biodegradation of acetamiprid by Pseudoxanthomonas sp. AAP-7 isolated from a long-term acetamiprid-polluted soil. Bioresource Technology. Volume 150, December 2013, Pages 259-265. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2013.10.008.

4. Effects on soil microbial community after exposure to neonicotinoid insecticides thiamethoxam and dinotefuran Bo Yu, Ziyu Chen, Xiaoxia Lu, Yuting Huang, Ying Zhou, Qi Zhang, Dan Wang, Jingyao Li. Science of the Total Environment. Volume 725, 10 July 2020, 138328. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138328. P. 1-11.

5. Filimon, SO Voia, R Popescu, G Dumitrescu, LP Ciochina, M Mituletu et al The effect of some insecticides on soil microorganisms based on enzymatic and bacteriological analyses. Romanian Biotechnological Letters. 2015; 20 (3): 10439-10447.

6. Агрохімічний аналіз: підручник / М.М. Городній, А.П. Лісовал, А.В. Бикин та ін. / За ред. М.М. Городнього, 2-е видання. Київ: Арістей, 2005. 476 с.

7. Ashim Chowdhury Saswati Pradhan * Monidipta Saha * Nilanjan Sanyal Impact of pesticides on soil microbiological parameters and possible bioremediation strategies Indian J. Microbiol. (March 2008) 48:114-127 DOI: 10.1007/s12088-008-0011-8.

8. Baboo M, Pasayat M, Samal A, Kujur M, Maharana JK, Pate AK. Effect of four herbicides on soil organic carbon, microbial biomass - enzyme activity and microbial populations in agricultural soil. IJREST. 2013; 3(4):100-112) ISSN 2249-9695.

9. Pant HK, Warman PR. Enzymatic hydrolysis of soil organic phosphorus by immobilized phosphatases. Boil. Fertil Soils. 2000; 30: 306-311 DOI: 10.1007/ s003740050008.

10. Звягинцев Д.Г. Биология почв: учебник для вузов. Москва: МГУ, 2005. 445 с.

11. T. L. Ataikiru, G. S. C. Okpokwasili and P. O. Okerentugba Impact of Pesticides on Microbial Diversity and Enzymes in Soil South Asian. Journal of Research in Microbiology 4(2): 1-16, 2019. DOI: 10.9734/SAJRM/2019/v4i230104.

12. Zhang C, Liu G, Xue S, Wang G. Soil bacterial community dynamics reflect changes in plant community and soil properties during the secondary succession of abandoned farmland in the Loess Plateau. Soil Biol. Biochem. 2016; 97: 40-49. URL: https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2016.02.013.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены