Wpływ właściwości gleb na reakcję ich mikroflory na herbicydy

ROCZNIKI GLEBOZNAW CZE T. X X X V I I , NR 1, S. 129—138, W A R S Z A W A 1986

A N N A S T R ZE L E C

WPŁYW WŁAŚCIWOŚCI GLEB NA REAKCJE

ICH MIKROFLORY NA HERBICYDY

Instytut U praw y, N aw ożenia i G leboznaw stw a w Puławach

W S T Ę P

Mimo licznych badań nad wpływem herbicydów na rozwój i aktyw­

ność mikroflory glebowej, nie jesteśmy w dalszym ciągu w stanie okreś­

lić jednoznacznie, jakiego rodzaju i wielkości jest to oddziaływanie. Za­

leży ono bowiem nie tylko od właściwości herbicydu i drobnoustroju,

ale również od czynników środowiska [4,

, 9, 11, 12]. J o h n e n [7]

•dzieli te czynniki środowiska na cztery następujące grupy: fizykoche­

miczne właściwości gleb, ich aktywność biologiczna, warunki klimatycz­

ne i zabiegi agrotechniczne.

W związku z tym wyniki badań prowadzonych w warunkach pplo-

wycn nad wpływem właściwości gleb na reakcję ich mikroflory na her­

bicydy, są na ogół trudne do interpretacji. Mikroflora glebowa bowiem

może reagować w znacznie większym stopniu na zmiany środowiska

związane z wegetacją roślin, warunkami klimatycznymi lub agrotechniką

niż bezpośrednio na herbicydy [1, 5]. Dlatego w badaniach nad wpływem

właściwości gleb na reakcję ich mikroflory na herbicydy preferowane są

raczej testy laboratoryjne, prowadzone w glebie w warunkach kontrolo­

wanych. Natomiast badania na podłożach syntetycznych mają spełniać

jedynie funkcje pomocnicze, mające na celu wyjaśnienie pewnych za­

leżności [3].

Celem pracy było zbadanie wpływu herbicydów, obecnie stosowanych

лу

praktyce rolniczej, na rozwój mikroflory w glebach o różnych właści­

wościach fizykochemicznych i różnej aktywności biologicznej.

M A T E R IA Ł I M E T O D Y B A D A Ń

Do badań użyto mady pylastej, gleby brunatnej wytworzonej z piasku

słabo gliniastego i gleby pseudobielicowej wytworzonej z piasku glinia­

stego lekkiego (tab. 1). Próbki gleb (1 kg) inkubowano przez

miesięcy

Gome p h y sic o -c h e m ic a l p r o p e r tie s o f the s o i l e examined

Gleba - S o il

Procent f r a k c ji mechanicznych /ÇS w mm/ Per cent o f m echanical f r a c t io n s

/d i a in ram/ , C ałkow ita pojemność wodna phh2o N С Jhrocer.t С кчга sów huminowych i fulwowych M ateria organiczna 1 , 0 - 0 ,1 0 , 1 - 0 , 0 2 < 0 ,0 2 T o ta l water ca p a c ity 3 Per cen t o f С in humic and f u l v i c a c id s Organic m atter % Mada p y la s ta S i l t y a l l u v i a l s o i l

G leba brunatna wytworzona z piasku sła b o g l i n i a s t e ­

7 47 46 49 7 , 8 0 ,1 8 5 1 ,8 7 9 0 ,2 4 8 3 ,0

go

Brown s o i l developed from B lig h tly loamy sand

Gleba płowa wytworzona z piasku g li n i a s t e g o le k ­

85 9 6 30 7 , 0 0 ,0 9 9 1 ,0 2 0 0 ,3 4 4 1 .9

kie go

S o il le s s iv e ' developed from loamy sand

Właściwości gleb a działanie herbicydów na mikroflorę

121

gramoksonu, igranu, tenoranu lub tribunilu. Kontrolę stanowiły próbki

gleb nie traktowanych herbicydami. W czasie inkubacji próbek utrzy­

mywano ich wilgotność na poziomie 50% całkowitej pojemności wodnej.

Każda z serii założona była w pięciu powtórzeniach.

Po 0, 0,5, 1, 2, 3, 4 i 6 miesiącach inkubacji próbek przeprowadzono

ich analizę mikrobiologiczną. Analiza obejmowała oznaczenia: ogólnej li­

czebności bakterii i promieniowców na pożywce agarowej z wyciągiem

glebowym i

K2HPO4,

ogólnej liczebności grzybów na pożywce Martina,

mikroflory celulolitycznej metodą Winogradskiego, azotobaktera metodą

Fenglerowej, miana nitryfikatorów metodą Pochona i Tardieux’a oraz

aktywności dehydrogenaz metodą Casida, Kleina i Santoro.

Wyniki tych siedmiu analiz przedstawiono jako procent kontroli,

średni dla 6 miesięcy inkubacji gleb.

W Y N I K I B A D A Ń I D Y S K U S J A

Użyte do badań gleby różniły się znacznie składem mechanicznym,

zawartością materii organicznej, N ogółem, odczynem oraz liczebnością

drobnoustrojów i aktywnością wytwarzanych przez nie dehydrogenaz

(tab. 1).

Reakcja mikroflory tych gleb na herbicydy zależała od rodzaju her­

bicydu, rodzaj badanej grupy drobnoustrojów i od właściwości gleby.

Reakcja ta objawiała się różnym natężeniem hamowania lub stymulo­

wania rozwoju badanych drobnoustrojów i aktywności wytwarzanych

przez nie dehydrogenaz.

Spośród badanych drobnoustrojów najwrażliwsze na obecność w pod­

łożu herbicydów okazały się nitryfikatory. Ich liczebność podczas

inku-* — M in /g gleby k o n tro ln e j— M /n /g o f soil (control)

Rye. 1. W p ły w herbicydów na liczebność w glebach nitryfikatorów

A — mada pylasta, В — piasek słabo gliniasty, С — piasek gliniasty lekki; herbicydy: 1 — afalon, 2 — aretit, 3 — atrazyna, 4 — gramokson,

5

Fig. 1. The influence of herbicydes on num bers of nitrifying bacteria in soils A — alluvial soil from dust, В — slighty loamy sand, С — loamy sand; 1 — afalon, 2 — aretit,

Rye. 3. W p ły w herbicydów na ogólną liczebność w glebach m ikroflory rozkłada­ jącej błonnik

objaśnienia — jak w rys. 1

Fig. 3. The influence of herbicides on total num bers of celulolytic m icroflora in soils

Właściwości gleb a działanie herbicydów na mikroflorę 133

bacji badanych gleb zmniejszała się w obecności herbicydów średnio

o kilka do ponad 80°/o (rye.

). Najsilniej na rozwój nitryfikatorów dzia­

łały: aretit, gramokson i tribunil. Wpływ tych herbicydów zależał od ro­

dzaju gleby i był znacznie słabszy w madzie niż w glebach piaszczystych.

Herbicydy były również silnym inhibitorem wzrostu azotobaktera

(ryc. 2). Bakterie te występowały jedynie w madzie i w piasku słabo gli­

niastym, przy czym w madzie było ich podczas inkubacji średnio przeszło

30-krotnie więcej niż w piasku. Wpływ herbicydów na rozwój tych bak­

terii był znacznie silniejszy w glebie piaszczystej. Herbicydami najsilniej

hamującymi ich rozwój były gramokson i aretit.

Pod wpływem herbicydów na ogół zmniejszała się w badanych glebach

liczebność mikroflory rozkładającej błonnik, a szczególnie udział w jej

składzie baktërii błonnikowych (ryc. 3). Potwierdziło to wyniki naszych

wcześniejszych badań [13, 14]. Herbicydem najsilniej hamującym rozwój

mikroflory celulolitycznej był aretit. Herbicyd ten zmniejszał jej liczeb­

ność w madzie średnio o 44%, w piasku słabo gliniastym o

%, a w pia­

sku gliniastym lekkim aż o 94%. W glebach lekkich, a szczególnie w

piasku gliniastym lekkim, glebie o najmniejszej liczebności tych drobno­

ustrojów, afalon okazał się silnym stymulatorem ogólnej liczebności mi­

kroflory celulolitycznej. Należy jednak zaznaczyć, że wzrost ogólnej licz­

by tych drobnoustrojów był spowodowany intensywnym namnożeniem

się rozkładających błonnik promieniowców. Podobne zjawisko obserwo­

wano i w innych naszych pracach [14, 15].

Herbicydy hamując rozwój jednych rodzajów bakterii stymulowały

równocześnie rozwój innych, czego dowodem był wzrost ogólnej liczeb­

ności bakterii w glebach traktowanych niektórymi herbicydami (ryc. 4).

Herbicydy wpływały również na rozwój grzybów glebowych (ryc. 5).

Silnym inhibitorem tych drobnoustrojów okazał się aretit. Herbicyd ten

zwiększał tym samym średnią wartość stosunku ogólnej liczebności w

glebach bakterii i promieniowców do liczebności grzybów (ryc.

), co na­

leży uważać za zjawisko korzystne z punktu widzenia żyzności gleb [

].

Herbicydy wpływając na rozwój mikroflory badanych gleb oddziały­

wały również na aktywność wytwarzanych przez nie dehydrogenaz

(ryc. 7). W seriach z herbicydami aktywTność tych enzymów była mniej­

sza niż w seriach kontrolnych. Nie stwierdzono jednak większych różnic

w oddziaływaniu poszczególnych herbicydów. Trudno było również do­

patrzyć się zależności pomiędzy aktywnością dehydrogenaz a liczebnością

drobnoustrojów w badanych glebach. Na brak korelacji pomiędzy liczeb­

nością mikroflory a aktywnością enzymów zwrócono już uwagę, pod­

kreślając, że powodem braku tych zależności są różnice w sorpcji enzy­

mów przez różne gleby [2, 10]. Potwierdziły to również nasze badania.

Wpływ herbicydów na rozwój mikroflory w badanych glebach za­

leżał w dużym stopniu od właściwości tych gleb. Najsłabszy wpływ her­

bicydów obserwowano w madzie — glebie o dużej zawartości składników

* — Mln/g gleby k o n t ro ln e j-M !n /g o f soi! (co n tro l!

Ryc. 4. W p ły w herbicydów na ogólną liczebność w glebach bakterii i prom ieniow ców

objaśnienia — jak w rys. 1

Fig. 4. The influence of herbicides on total num bers bacteria and actinom ycetes in soils

explanations — as in Fig. 1

■ Tys/g g leb y ko n tro ln ej—Thousands/g o f soil (con trol) Rye. 5. W p ły w herbicydów na ogólną liczebność grzybów

objaśnienia — jak w rys. 1

Fig. 5. The influence of herbicides on total num bers of fungi in soils

Właściwości gleb a działanie herbicydów na mikroflorę ₁₃₅

Ryc. 6. W p ły w herbicydów na stosunek liczebności w glebie bakterii i prom ieniow ­ ców do liczebności grzybów

objaśnienia — jak w rys. 1

Fig. 6. The influence of herbicides on relation total num bers of bacteria and anti- nom ycetes to total num bers of fungi in soils

explanations — as in Fig. 1

* — f i l H2 /100 g g leby k o n t ro ln e j—p i Нг /100 g o f s o i! (co n tro !)

R yc. 7. W p ły w herbicydów na aktyw ność w glebach dehydrogenaz

objaśnienia — jak w rys. 1

Fig. 7. The influence of herbicides on activity of dehydrogenase in soils

ilastych i najzasobniejszej w materię organiczną, a więc o największej

pojemności sorpcyjnej. Gleba ta odznaczała się również największą li­

czebnością badanych drobnoustrojów. Stosunkowo najsilniej wpływały

herbicydy na mikroflorę gleby płowej wytworzonej z piasku gliniastego

lekkiego. Gleba ta zawierała najmniej materii organicznej i miała naj­

niższą aktywność biologiczną. Chaarakteryzowała się ona ponadto najniż­

szą wartością stosunku ogólnej liczebności w niej bakterii i promieniow­

ców do liczebności grzybów, co może świadczyć o niższej aktywności

biologicznej tej gleby [

].

L IT E R A T U R A

[1] B a l i c k a N .: Niektóre aspekty w zajem nego oddziaływania roślin i drobno­ ustrojów . Post. M ikrob. 22, 1983, 1, 87— 94.

[2] C l a r k e F. E., P a u 1 E. A .: The m icroflora of grassland. A d v. A gron. 22> 1970, 375.

[3] G r e a v e s M. P., M a l k o m e s H. P.: E ffect on soil m icroflora. W : Inter­ actions between herbicides and soil. Edit. Hance R. J., Academ ic Press. London

1980, 223— 253.

[4] G r o s s b a r d E.: Effects on the soil m icroflora. W : H erbicides: Physiology, biochem istry, Ecology. Edit. A udus L. J., Academ ic Press. London, 2, 1976, 99. [5] G r o s s b a r d E., D a v i e s H. A .: Specific m icrobial responses to herbicides.

W eed Res. 16, 1976, 163— 169.

[6] H a u к e - P a с e w i с z o w a T .: W p ły w herbicydów na działalność m ikroflory w glebie. Pam . puł. 46, 1971, 5— 48.

[7] J o h n e n В. G .: N ebenw irkungen von Pflanzenschutzm itteln auf die Popula­ tionsdynam ik von Bodenorganism en. M itt. Bundesanst. Berlin— D ahlem , 1977r 178, 53.

[8] M у ś к ó w W .: Próby w ykorzystania w skaźników aktyw ności m ikrobiologicz­ nej do oceny żyzności gleby. Post. M ikrobiol. 20, 1981, 3/4, 173.

[9] P a r r J. F.: Effects of pesticides on m icroorganism s in soil and w ater. W : Pesticides in soil and water. Edit. Guenzi W . D., Soil Sei. Soc. A m ., M adison 1974, 315.

[10] S k u j i n s J. J.: Enzym es in soil. W : Soil Biochem istry. Edit. M e Laren A . D ., Peterson G. H., Edward A rnold, London 1967, 371.

[11] S t r z e l e c A .: Effect of simazine on growth of m icroorganism s and decom ­ position of this preparation in various types of soil. A cta M icrobiol. Pol. Ser. B y 7, 1975, 1, 1— 13.

[12] S t r z e l e c A .: W p ły w niektórych czynników środowiska na rozkład herbi­ cydów chloro-s-triazyn ow ych . Puław y, W y d . IU N G , Ser. R -172, 1983, 1— 89. [13] S t r z e l e c A .: W p ły w herbicydów na przem iany biochemiczne zachodzące

w glebach. Rocz. glebozn. 35, 1984, 2, 107— 121.

[14] S t r z e l e c A .: W p ły w herbicydów na aktyw ność biologiczną i przem iany biochemiczne różnie naw ożonej gleby lekkiej. W druku.

[15] S t r z e l e c A. , K o b u s J., C z a b a n J.: The influence of s-triazine and urea herbicides on the developm ent of soil m icroorganism s in various types of soil. Rocz. glebozn. 36, 1985, 4, 75— 87.

Właściwości gleb a działanie herbicydów na mikroflorę

137

Рез юме

D epartm ent of M icrobiology,

Institute of Soil Science and C ultivation of Plants at Puław y

S u mma r y

In a laboratory experim ent the effect of A falon , A retit, Atrazine, G ram oxon e, Igrane, Tonorane and Tribunil (50 ppm) on the biological activity of soils with various physico-chem ical properties and biological activity w as investigated. The soils used in experim ent w ere: silty alluvial soil (pH 7.8, 0.185% N , 1.879% C), light loam y sand (pH 5.7, 0,045% N , 0.449% C) and slightly loam y sand (pH 7.0, 0.098% N , 1.020% C).

The response of m icroflora of the soils exam ined to herbicides depended on soil properties and on the herbicide kind.

The w eakest effect of herbicides on the soil m icroflora developm ent w as observed in alluvial soil w ith the highest content of clay particles and organic m atter as w ell as with the highest am ount of m icroorganism s. The relatively

strongest effect of the herbicides on m icroflora w as found in the soils w ith the low est hum us content and amounts of m icroorganism s, for instances in the light loam y sand.

A m ong the investigated m icroorganism s nitrifying bacteria were the m ost sensitive to herbicides. Their amount decreased under the effect of herbicides from a few to over 80°/'o. The herbicides w ere also a strong inhibitor o f Azotobacter and ceUulolytic bacteria.

The herbicides decreased the activity of dehydrogenases in the soils exam ined. Aretit and G ram oxone w ere the herbicides affecting m ost strongly the develop­ m ent of m icroorganisms. A retit appared to be also the strongest inhibitor of fungi, and increased the ratio of the total am ount of bacteria and actinom ycetes to the amount of fungi in the investigated soils.

m m * "

Doc. dr hab. Anna Strzelec W płynęło do redakcji 1934.97.2T Osada Pałacowa — lUNG