Wpływ herbicydów na aktywność biologiczną i przemiany biochemiczne w glebie nie nawożonej oraz nawożonej organicznie i mineralnie

R O C Z N IK I G L E B O Z N A W C Z E T . X X X V II , N R 4, S . 83—102, W A R S Z A W A 1986

A N N A S T R Z E L E C

WPŁYW HERBICYDÓW NA AKTYWNOŚĆ BIOLOGICZNĄ

I PRZEMIANY BIOCHEMICZNE W GLEBIE NIE NAWOŻONEJ

ORAZ NAWOŻONEJ ORGANICZNIE I MINERALNIE

Z a k ła d M ik r o b io lo g ii I n s t y t u t u U p r a w y N a w o ż e n ia i G le b o z n a w s tw a w P u ła w a c h

Herbicydy wpływając na rozwój i aktywność m ikroflory glebowej

mogą oddziaływać na prowadzone przez nią procesy biochemiczne [

8

,

10

,

11

, 16, 26]. Oddziaływanie herbicydów załeży w bardzo dużym stopniu

o:l właściwości fizykochemicznych i biologicznych gleb, a tym samym od

ich nawożenia [

1

,

2

, S, 9, 19—25].

Celem pracy było zbadanie wpływu powszechnie stosowanych herbi­

cydów na aktywność biologiczną i przem iany biochemiczne zachodzące w

glebie o bardzo zróżnicowanych właściwościach chemicznych i biologicz­

nych w wyniku różnego jej nawożenia.

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

Doświadczenia prowadzono w w arunkach laboratoryjnych. Do badań

użyto gleby płowej wytworzonej z piasku gliniastego lekkiego, nie nawo­

żonej od 50 lat, nawożonej corocznie przez 50 lat 540 kg na hek tar NPK

(225 kg N, 65 kg P, 250 kg K) lub 60 t/ha obornika, co odpowiadało ilości

N PK wprowadzonej w nawozach m ineralnych. Próbki tej gleby pochodzi­

ły z wieloletniego doświadczenia nawozowego prowadzonego w Skiernie­

wicach.

Półkilogramowe próbki powietrznie suchej gleby z poszczególnych

kombinacji nawozowych traktow ano 50 ppm herbicydu (tab. 1). Kontrolę

stanow iły próbki gleby nie traktow anej herbicydami. Każda z serii do­

świadczalnych założona była w 5 powtórzeniach. Wszystkie próbki gle­

bowe inkubowano w tem peraturze ±

2 0

°С przez

6

miesięcy, utrzym ując

ich wilgotność na poziomie 50% całkowitej pojemności wodnej. Bezpo­

średnio po założeniu doświadczeń oraz po 0,5, 1, 2, 3, 4 i

6

miesiącach in­

kubacji przeprowadzono analizy próbek badanej gleby.

Analizy mikrobiologiczne obejmowały oznaczenia ogólnej liczebności

bakterii i promieniowców na pożywce agarowej z wyciągiem glebowym

Ta b e l a

1

W ykaz badanych herbicydów — List o f the herbicides investigated

! Herbicyd ! Substancja czynna ' Producent

84 A. Strzelec

Herbicides 1 Active substances Producer

Aretit — Aretite dinoseb i Terbwerke Hoechst A G .— R F N Terbwerke Hoechst AG — FR G A falon linuron i Terbwerke Hoechst AG — R F N

j Terbwerke H oechst AG — FRG Tenoran i chloroksuron 1 Ci ba Geigy A G — Szwajcaria

Ciba Geigy A G — Switzerland Tribun il I metabenzotiazuron ! Bayer A G — R F N Bayer A G — FR G Atrazyna 50 atrazyna i 1

Fisons Lim. Agrochem. Div. — Anglia Fisons Ltd. Agrochem. Div. — England j Igrań j m etylotiotriazyna

i

Ciba G eigy A G — R F N | Ciba Geigy A G — FR G ■

G ram okson parakwat i

paraquate j

ICI Plant Prot. Ltd — Anglia ICI Plant Prot. Ltd. — England

i K

HPO

, ogólnej liczebności grzybów na pożywce M artina, ogólnej li­

czebności drobnoustrojów rozkładających błonnik metodą W inogradskie-

go, liczebności azotobaktera metodą Fenglerowej i miano nitryfikatorów

metodą Pochon i Tardieuxa.

Aktywność dehydrogenaz oznaczano

metodą

Ca s i d a ,

K l e i n a

i S a n t o r o [3].

Analizy chemiczne dotyczyły oznaczeń pH metodą potencjometrycz-

ną, N ogółem — metodą K jeldahla, m ineralnych form azotu w wyciągu

z 5-procentowym K

2

S 0

4

— metodą kolorym etryczną, С ogółem — metodą

Tiurina, С kwasów huminowych i fulwowych w wyciągu 0,1 M NaOII —

metodą Tiurina.

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

Wpływ herbicydów na rozwój m ikroflory i przebieg procesów bioche­

micznych w badanej glebie zależał od rodzaju jej nawożenia i od właści­

wości wprowadzonego do niej herbicydu.

W P Ł Y W N A W O Ż E N IA N A W Ł A Ś C IW O Ś C I G L E B Y

W p ł y w n a w o ż e n i a n a c h e m i c z n e w ł a ś c i w o ś c i g l e b y

(tab.

2

). Coroczne nawożenie gleby obornikiem w yraźnie zwiększało za­

wartość w niej m aterii organicznej, gdy tymczasem nawożenie m ineralne

wykazywało tendencje do zmniejszania jej ilości w glebie. Nawożenie m i­

neralne zmniejszało również ilości ruchomej frakcji węgla, natom iast

na-W pływ herbicydów na aktyw ność biologiczną...

₈₅

Ta b e l a

2

W pływ wieloletniego nawożenia N P K i obornikiem na właściwości piasku gliniastego lekkiego. Wyniki średnie z analiz po 0 ,0 ,5 , 1 ,2 , 3 , 4 i 6 miesiącach inkubacji

Effect o f long-term N P K and farmyard manure fertilization on properties o f light loam y sand. Values are means o f analyses after 0, 0.5, 1, 2, 3, 4 and 6 m onths o f soil incubation

Rodzaj analizy G ieba nie naw ożona Unfertilized soil G leb a+ obornik S o il- I -farmyard manure G leb a-f N P K S o il+ N P K Analysis kind ilość number % 1 ilość number % kontroli % o f control ilość number % kontroli % o f control

Liczebność bakterii i promie­ niow ców , mil. na g gleby

N um ber o f bacteria and acti- 5,2 100 23,4 450 11,1 213 nom ycetes, mill, per 1 g o f ! 1

soil

Liczebność prom ieniowców, mil. na g gleby

Num ber o f actinomycetes, 1,1 100 2,35 213 1,8 164 mill, per 1 g o f soil

Liczebność grzybów, tys. na g i

1

gleby

Num ber o f fungi, thous. per 35,6 100 46,1 129 48,4 136

1 g o f soil 1 Liczebność bakterii i 1 1 i prom ieniowców 11 ! Liczebność grzybów

N um ber o f bacteria and

146 100 1 508 i ' 347 229 157 actinomycetes

Num ber o f fungi ii

I

O gólna liczebność drobno­ ustrojów celulolitycznych, tys. na g gleby ;

Total number o f celulolytic 1,9 100 12,9 ! 679 9,7 510 microorganisms, thous. per

1 g o f soil

Liczebność nitryfikatorów, tys. na g gleby

N um ber o f nitrifiers., thous. 3,4 100 3,0 88 9,8 288 per 1 g o f soil

Liczebność azotobaktera, licz­ ba kom órek na g gleby

Num ber o f Azotobacter cells, 0 — 107 — 0 — cells per 1 g o f soil

8 6 A. Strzelec

с.

d.

1 ! 2 ! 3 i 4 ! 5 i 6 ! 7 j

I Aktyw ność dehydrogenaz, i ц1 H na 100 g gleby I A ctivity o f dehydrogenases, I jil H per 100 g o f soil

I

j mg С ogółem na 100 g gleby mg o f total С per 100 g o f soil mg С kwasów hum usowych na 100 g gleby

mg o f С o f humic acids per 100 g o f soil

Procent materii organicznej Per cent o f organic matter mg N ogółem na 100 g gleby mg o f total N per 100 g o f soil j mg N - N H 4. na 100 g gleby I mg o f N - N H 4 per 100 g o f I soii i mg N - N O 2 na 100 g gleby mg o f N -N O 2 per 100 g o f soil m g N - N O 3 na 100 g gleby mg o f N - N O 3 per 100 g o f soil

I C ałkowita zawartość N mine-

! ralnego, mg na 100 g gleby j m g total N per 100 g o f soil i p h

wożenie obornikiem zwiększało ją przeszło 2,5-krotnie. Podobne zmiany

obserwowali w glebie pod wpływem jej jednostronnego nawożenia 'mine­

ralnego również inni badacze [14].

Zwiększenie zapasów m aterii organicznej w glebie nawożonej obor­

nikiem powodowało około 2,5-krotny wzrost ilości N ogółem. Natomiast

m ineralne nawożenie gleby zwiększało ilość w niej tego pierw iastka śred­

nio o

8

%. Ponieważ w obu rodzajach nawozów wprowadzono takie same

i

1

ości azotu, należy więc sądzić, że nawożenie m ineralne stym ulując pro­

ces mineralizacji m aterii organicznej powoduje dość znaczne stra ty tego

pierwiastka. W glebie nawożonej NPK stwierdzono praw ie 3-krotnie wię­

cej azotu mineralnego (NH

4

+ N 0

2

+ N 0 3) niż w glebie nie nawożonej

i o 75% więcej niż w glebie nawożonej obornikiem.

W p ł y w n a w o ż e n i a n a b i o l o g i c z n ą a k t y w n o ś ć g l e b y

(tab. 2). Nawożenie gleby, a szczególnie nawożenie obornikiem, zwiększało

! i ! i 90 i 100 : 486

I

;

i

i

i

!

l

i

j

I

,

W pływ herbicydów na aktywność biologiczną...

₈₇

bardzo znacznie liczebność w niej badanych drobnoustrojów. Pod wpły­

wem nawożenia zmieniał się w glebie stosunek ogólnej liczebności bak­

terii i promieniowców do ogólnej liczebności grzybów, co jest według

M y ś k o w a [13] zjawiskiem korzystnym z punktu

widzenia żyzności

gleby. Wartość tego stosunku dobrze odzwierciedla biologiczną aktywność

gleby i w wielu przypadkach koreluje z wysokością plonów roślin.

Nawożenie gleby stymulowało rozwój w niej drobnoustrojów rozkła­

dających błonnik. W glebie nawożonej m ineralnie ogólna liczebność tych

drobnoustrojów była około 5-krotnie wyższa niż w glebie, nie nawożonej,

natom iast w glebie nawożonej obornikiem wzrost ten był prawie siedmio­

krotny. Ze względu na rolę, jaką odgrywa ta grupa drobnoustrojów w

procesie hum ifikacji m aterii organicznej, wzrost jej liczebności i aktyw ­

ności jest zjawiskiem korzystnym [

10

].

Nawożenie wpływało również na rozwój m ikroflory biorącej udział w

przem ianach azotu. W glebie nawożonej nawozami m ineralnym i liczeb­

ność nitryfikatorów zwiększyła się w stosunku do gleby nie nawożonej

prawie 3-krotnie, a ilość azotanów przeszło

8

-krotnie. Natomiast nawoże­

nie obornikiem zmniejszało liczebność nitryfikatorów .

Azotobakter występował jedynie w glebie nawożonej obornikiem.

Badania dehydrogenaz wykazały, że aktywność tego enzymu koreluje

z zawartością w glebie m aterii organicznej. Nie stwierdzono natom iast

zależności pomiędzy aktywnością dehydrogenaz, a liczebnością w glebie

drobnoustrojów, na co zwrócono już uwagę [4].

W P Ł Y W H E R B IC Y D Ó W N A W Ł A Ś C IW O Ś C I G L E B Y W Z A L E Ż N O Ś C I OD J E J N A W O Ż E N IA

Rodzaj i wielkość oddziaływania herbicydów na rozwój drobnoustro­

jów i natężenie prowadzonych przez nie procesów biochemicznych zale­

żały od właściwości gleby oraz właściwości herbicydów (ryc. 1—14). Na

zależność pomiędzy właściwościami gleb a reakcją ich mikroflory na h er­

bicydy zwrócono uwagę w naszych wcześniejszych pracach [19, 25, 26, 27,

28] i w badaniach innych autorów [

6

, 7, 17].

Wpływ herbicydów na rozwój m ikroflory glebowej przedstawiał się

następująco. Najm niejszy wpływ herbicydów na rozwój bakterii i pro­

mieniowców obserwowano w glebie nie nawożonej, w której ich liczeb­

ność była 4,5-krotnie mniejsza niż w glebie nawożonej obornikiem i 2-

-krotnie mniejsza niż w glebie nawożonej nawozami m ineralnym i (ryc.

1

).

Wprowadzenie do gleby nie nawożonej afalonu, atrazyny lub gramoksonu

wpływało stym ulująco na rozwój bakterii i promieniowców, zwiększając

ich ogólną liczebność podczas trw ania doświadczenia średnio o 18 do 60%,

natom iast pozostałe herbicydy zmniejszały ją jedynie w stosunkowo nie­

wielkim stopniu (6—28%). Znacznie niekorzystniej w pływ ały herbicydy

na ogólną liczebność bakterii i promieniowców w glebie nawożonej. W

glebie nawożonej m ineralnie rozwój tych drobnoustrojów ham owany był

88

bicydów. Stosunkowo najpóźniej ich w pływ na rozwój bakterii i prom ie­

niowców uwidocznił się w glebie nie nawożonej. W glebie nawożonej

NPK zmniejszenie liczebności tych drobnoustrojów obserwowano po dwu

tygodniach inkubacji z herbicydam i i utrzym ywało się ono do trzeciego

miesiąca. Po tym czasie obserwowano stopniowe zmniejszanie się tego

niekorzystnego oddziaływania herbicydów. W glebie nawożonej oborni­

kiem ham ujący wpływ herbicydów uwidocznił się już bezpośrednio po

ich wprowadzeniu do gleby, następnie nasilał się i utrzym yw ał mniej

więcej na tym samym poziomie aż do końca trw ania doświadczenia.

Wcześniejsze nasze badania przeprowadzone z tym i samymi herbicy­

dami w trzech różnych rodzajach gleb wykazały, że w przeciwieństwie do

obecnie uzyskanych wyników herbicydy stanow iły znacznie większe za­

grożenie dla m ikroflory gleby piaszczystej, ubogiej w m aterię organiczną

i o małej liczebności drobnoustrojów, niż dla m ikroflory gleby piaszczys­

tej, zawierającej dw ukrotnie więcej m aterii organicznej i znacznie licz­

niejszą mikroflorę. Najsłabszy wpływ herbicydów notowano w madzie,

glebie najaktyw niejszej biologicznie [27). Na zależność pomiędzy aktyw ­

nością biologiczną gleb a reakcją ich m ikroflory na herbicydy zwrócono

już uwagę w literaturze [15].

przez herbicydy średnio w 20 do 50%, natom iast w glebie nawożonej

obornikiem aż w 40 do 58% (rye. 1). W glebie z poszczególnych serii na­

wozowych obserwowano ponadto różnice w dynamice oddziaływania

her-W pływ herbicydów na aktyw ność biologiczną...

₈₉

Różna reakcja na herbicydy m ikroflory gleby nie nawożonej i nawo­

żonej może wynikać z różnic w liczebności i składzie m ikroflory w tych

glebach [8]. M ikroflora zasiedlająca gleby od wielu lat nie nawożone ma

na ogół znacznie mniejsze wymagania pokarmowe i jest znacznie mniej

różnorodna niż m ikroflora gleb intensywnie nawożonych. W glebach in ­

tensyw nie nawożonych, szczególnie nawozami organicznymi, rozwijają

się drobnoustroje o bardzo zróżnicowanym składzie gatunkowym i częs­

to bardzo specyficznych wymaganiach pokarmowych. M ikroflorę tę ce­

chuje zazwyczaj znacznie większa wrażliwość na niekorzystne zmiany

środowiska niż m ikroflorę gleb od wielu lat nie nawożonych. Różnice w

reakcji m ikroflory na herbicydy mogą wynikać również z odmiennych

przemian, jakim ulegają poszczególne herbicydy w tych glebach [9, 19,

25]. Na zachowanie się herbicydów wpływa ilość i jakość m aterii orga­

nicznej, która może przyspieszać lub hamować tempo ich rozkładu [20,

24, 25]. Podobnie mogą wpływać na rozkład herbicydów również nawozy

m ineralne [2, 21, 22, 23, 25]. O zwiększonym oddziaływaniu herbicydów

na mikroflorę glebową pod wpływem nawożenia organicznego gleby do­

noszą także inni badacze [29].

Herbicydy w pływ ały również na rozwój grzybów glebowych, przy

czym wpływ ten zależał od właściwości gleby (ryc. 2). W glebie nie n a­

wożonej atrazyna, gramokson i tenoran w yraźnie stym ulow ały rozwój

tych drobnoustrojów. W glebie nawożonej obornikiem większość

herbicy-R y c. 2. W p ły w h e r b ic y d ó w n a o g ó ln ą lic z e b n o ś ć g r z y b ó w

o b j a ś n ie n ia j a k w r y c . 1

Fig. 2. Effect of herbicides on the total number of fungi e x p la n a tio n s — as in F ig. 1

A. Strzelec R y c. 3. W p ły w h e r b ic y d ó w n a s to s u n e k o g ó ln e j lic z e b n o ś c i b a k te r ii i p r o m ie n io w ­ c ó w do lic z e b n o ś c i g r z y b ó w o b j a ś n ie n ia j a k w r y c . 1 F ig . 3. E ffe c t o f h e r b ic id e s on th e r a tio o f to ta l n u m b e r o f b a c te r ia a n d a c t in o m y - c e te s to th e to ta l n u m b e r o f fu n g i e x p la n a t io n s — a s in F ig . 1

clów hamowała rozwój grzybów, co szczególnie w yraźnie obserwowano w

pierwszych tygodniach inkubacji gleby. W glebie nawożonej m ineralnie

ham ujący wpływ herbicydów utrzym yw ał się prawie przez cały okres in­

kubacji. Najsilniejszym inhibitorem tych drobnoustrojów okazał się are-

tit, co potwierdziło wyniki naszych wcześniejszych badań [26, 27].

Herbicydy wpływając na rozwój poszczególnych grup drobnoustrojów

zmieniały proporcje pomiędzy ich liczebnością w glebie. Pod wpływem

herbicydów zmniejszała się na ogół wartość stosunku ogólnej liczebności

bakterii i promieniowców do ogólnej liczebności grzybów (ryc. 3). Szcze­

gólnie wyraźnie obserwowano to w glebie nawożonej obornikiem. Jed y ­

nie aretit i w znacznie mniejszym stopniu afalon zwiększały średnią w ar­

tość tego stosunku.

Herbicydy w pływ ały również na rozwój i skład jakościowy m ikroflo­

ry rozkładającej błonnik (ryc. 4, 5). Pod ich wpływem wyraźnie m alała

w glebie ilcść bakterii celulolitycznych, co wykazano na przykładzie gleby

nawożonej NPK (ryc. 5B). Równocześnie ze spadkiem liczebności bakterii

obserwowano wzrost liczebności promieniowców biorących udział w roz­

kładzie błonnika, szczególnie wysoki po 4 i 6 miesiącach inkubacji gleby.

R ye. 4. W p ły w h e r b ic y d ó w n a d y n a m ik ę r o z w o ju m ik r o flo r y c e iu lo lit y c z n e j w g le b ie n a w o ż o n e j m in e r a ln ie

o b j a ś n ie n ia j a k w r y e . 1

Fig. ,4. E ffe c t o f h e r b ic id e s o f th e d e v e lo p m e n t d y n a m ic s o f c e lu lo ly t ic m ic r o flo r a in s o il f e r t iliz e d w it h m in e r a l s u b s ta n c e s

R ye 5 W p ły w h e r b ic y d ó w n a o g ó ln ą lic z e b n o ś ć m ik r o flo r y c e lu lo lity c z n e j (A , B , C) i n a b a k te r ie c e lu lo lit y c z n e w g le b ie n a w o ­ żo n e j N P K (B ,)

o b j a ś n ie n ia j a k w r y e . 1

F ig 5 E ffe c t o f h e r b ic id e s o n th e to ta l n u m b e r o f c e llu lo ly t ic m ic r o flo r a (A, B, C) a n d on c e llu lo ly t ic b a c te r ia in so il fe r tiliz e d w it h N P K (B J

W pływ herbicydów na aktyw ność biologiczną...

₉₃

R y c. 6. W p ły w h e r b ic y d ó w n a m ia n o n itr y fik a to r ó w

o b j a ś n ie n ia j a k w r y c . 1

• F ig . 6. E ffe c t o f h e r b ic id e s on th e titr e o f n itr ifie r s

e x p la n a t io n s — a s in F ig . 1

Spowodowało to wzrost ogólnej liczebności m ikroflory celulolitycznej

(ryc. 4, 5B), mimo silnego ham owania rozwoju bakterii celulolitycznej

(ryc. 6Bi). Herbicydem najsilniej ham ującym rozwój m ikroflory biorącej

udział w rozkładzie błonnika był aretit.

O wpływie herbicydów na rozwój i aktywność m ikroflory celuloli­

tycznej donoszą także inni badacze [10, 11]. Wpływ herbicydów przeja­

wiał się statystycznie istotnym zwiększeniem lub zmniejszeniem aktyw ­

ności tego procesu i był zdaniem tych badaczy wynikiem selekcji drobno­

ustrojów. Istnieje jednak pogląd, że pestycydy mogą powodować zm iany

w składzie m ikroflory, ale jest mało prawdopodobne, by pod ich w pły­

wem następowało całkowite wyeliminowanie niektórych gatunków [5].

Herbicydy wpływ ały

również na rozwój

nitryfikatorów .

Rodzaj

i wielkość oddziaływ ania herbicydów na te drobnoustroje zależały od za­

w artości w glebie m aterii organicznej, a nie od ich liczebności (ryc. 6).

94

Mimo dużej różnicy pomiędzy liczebnością nitryfikatorów w glebie nie

nawożonej i nawożonej NPK ich reakcja na herbicydy w obu glebach by­

ła podobna. Herbicydy wyraźnie ham owały rozwój tej grupy drobno­

ustrojów, przy czym herbicydem najsilniej działającym był aretit. Nato­

miast w glebie nawożonej obornikiem herbicydy stym ulowały rozwój n i­

tryfikatorów , zwiększając ich liczebność o 45 do 185% w stosunku do li­

czebności w glebie kontrolnej.

O wpływie herbicydów na proces nitryfikacji donoszą także inni auto­

rzy, przy czym jedni obserwowali stym ulację tego procesu [16], inni n a­

tom iast hamowanie [3]. Istnieje pogląd, że w glebie traktow anej herbicy­

dami ,mimo hamowania rozwoju nitryfikatorów , może nastąpić tak zwa­

ne „bierne” gromadzenie się azotanów; reakcja zaś nitryfikatorów na

obecne w glebie herbicydy zależy w dużym stopniu od składu pozostałej

mikroflory glebowej [8].

Mikroorganizmem bardzo wrażliwym na właściwości środowiska gle­

bowego okazał się azotobakter. Bakteria ta występowała jedynie w glebie

pochodzącej z poletek nawożonych obornikiem. Herbicydy wprowadzone

do tej gleby zmniejszały liczebność azotobaktera o 36 do 93%. N ajsilniej­

szym inhibitorem tych bakterii byiy gramokson i aretit (ryc. 7), co po­

twierdziło wyniki naszych wcześniejszych badań [26, 27].

R yc. 7. W p ły w h e r b ic y d ó w na ro zw ó j a z o to b a k te r a o b ja ś n ie n ia j a k w r y c . 1 Fig. 7. E ffe c t o f h e r b ic id e s o f th e d e ­ v e lo p m e n t o f A z o to b a c te r e x p la n a t io n s — a s in F ig . 1

Herbicydy wpływając na rozwój drobnoustrojów glebowych oddzia­

ływały również na aktywność w ytw arzanych przez nie enzymów. A ktyw ­

ność dehydrogenaz malała w obecności herbicydów o 10 do 70% (ryc. 8).

Nie stwierdzono jednak wyraźnej korelacji pomiędzy aktywnością dehy­

drogenaz w glebie a liczebnością w niej drobnoustrojów. Również zda­

niem innych badaczy [ i8] aktywność tych enzymów rzadko koreluje z

aktywnością biologiczną i żyznością gleby, czego powodem jest ich silna

adsorpcja przez kompleks sorpcyjny gleb. Posłużenie się więc pomiarami

aktywności enzymatycznej gleby jako jedynym

wskaźnikiem wpływu

W pływ herbicydów na aktyw ność biologiczną...

₉₅

R y e. 8. W p ły w h e r b ic y d ó w na a k ty w n o ś ć d e h y d r o g e n a z o b ja ś n ie n ia j a k w ry e . 1

F ig . 3. E ffe c t o f h e r b ic id e s on th e a c t iv it y o f d e h y d r o g e n a s e s e x p la n a tio n s — as in F ig. 1

[6, 13] mało przydatne. Ważnych inform acji dla rolnictwa mogą dostar­

czyć wyniki badań nad wpływem herbicydów na przebieg głównych pro­

cesów biochemicznych, decydujących o żyzności gleby. [6].

W P Ł Y W H E R B IC Y D Ó W N A P R Z E M IA N Y B IO C H E M IC Z N E Z A C H O D Z Ą C E W G L E B IE

O żyzności i urodzajności gleby decydują w dużej mierze przem iany

w niej węgla i azotu. Badając wpływ herbicydów na przem iany tych

pierwiastków stwierdzono, że zależał on od właściwości gleby oraz rodza­

ju wprowadzonego do niej herbicydu (ryc. 9—14).

Badania nad przem ianam i węgla wykazały, że w glebie nie nawożonej

i nawożonej obornikiem herbicydy stym ulowały gromadzenie się tego

pierwiastka, natom iast w glebie nawożonej m ineralnie obserwowano pod

wpływem herbicydów zwiększenie jego strat (ryc. 9).

W glebie nawożonej m ineralnie i traktow anej herbicydam i stwierdzo­

no również stosunkowo duże straty azotu (ryc. 11), co wskazuje na nasi­

lenie procesu m ineralizacji m aterii organicznej. Nasilenie w obecności

herbicydów procesu m ineralizacji próchnicy obserwowano już wcześniej

[12]. Herbicydy wpływały również na zawartość w glebie ruchomej frak ­

cji węgla (ryc. 10), co stwierdzono także we wcześniejszych naszych ba­

daniach [26].

Stym ulacja przez herbicydy procesu m ineralizacji próchnicy powodo­

wała wzrost ilości azotu amonowego w badanych próbkach glebowych

o 12 do 220% (ryc. 12). Najwięcej amoniaku znaleziono w glebie trak to ­

wanej aretitem , podobnie jak w naszych wcześniejszych badaniach [26].

Powodem gromadzenia się amoniaku w glebie nie nawożonej i nawożo­

nej m ineralnie inkubowanych z herbicydami mogło być hamowanie przez

R ye. 10. W p ły w h e r b ic y d ó w n a z a w a r to ś ć k w a s ó w h u m in o w y c h

o b j a ś n ie n ia j a k w r y e . 1

F ig . 10. E ffe c t of h e r b ic id e s o f th e c o n t e n t o f h u m ic a c id s

R y c. 12. W p ły w h e r b ic y d ó w n a z a w a r to ś ć w g le b ie N - N H 4

o b j a ś n i e n ia j a k w r y c . 1

F ig . 12. E f f e c t o f h e r b ic id e s o n th e N - N H 4

R y c. 14. W p ły w h e r b ic y d ó w n a z a w a r to ś ć w g le b ie N - N 0 3

o b j a ś n i e n ia j a k w r y c . 1

F ig . 14. E f f e c t o f h e r b ic id e s on th e N - N 0 3 c o n te n t in so il

W pływ herbicydów na aktyw ność biologiczną...

₉₉

te preparaty procesu nitryfikacji (ryc.

6

, 14). Natomiast w glebie naw o­

żonej obornikiem przyczyną gromadzenia się amoniaku mogła być sty ­

m ulacja przez herbicydy procesu amonifikacji, jak też osłabienie zdolno­

ści m ikroflory glebowej do jego zbiałczenia [

8

].

Badania natężenia procesu nitryfikacji mierzone ilością N—N 0

2

i

N—NO

3

wykazały, że herbicydy wprowadzone do gleby nie nawożonej i

nawożonej NPK zwiększały w glebie ilość azotynów (ryc. 13), zmniejsza­

jąc jednocześnie ilości azotanów (ryc. 14). Świadczyło to io ham owaniu

przez herbicydy drugiego etapu nitryfikacji. Natomiast w glebie nawożo­

nej obornikiem obserwowano pod wpływem herbicydów zmniejszanie ilo­

ści azotynów, gdy tymczasem ilość azotanów zależała od rodzaju h erb i­

cydu (ryc. 13, 14).

Wyniki naszych wcześniejszych i obecnych badań wykazały, że herbi­

cydy oddziałują ,na rozwój i aktywność m ikroflory glebowej,, a tym sa­

mym mogą oddziaływać na kierunek i dynamikę prowadzonych przez

nią procesów biochemicznych. Oddziaływanie herbicydów na glebę zale­

ży od jej rodzaju [9, 19, 26, 27, 28] »oraz od intensywności jej nawożenia

i rodzaju stosowanych nawozów [20, 21, 22, 23, 24, 25, 26].

L IT E R A T U R A

[1] B a k a l i v a n o v D . I.: S o il m ic r o b io lo g ic a l a s p e c ts o f h e r b ic id e p o llu tio n . S o fia 1980.

[2] B a k a l i v a n o v D. I., H l e v a r o v a S.: R e la t io n s h ip b e t w e e n s o il m ic r o f lo ­ ra a n d a fa lo n a n d p a to r a n h e r b ic id e s u n d e r f e r t iliz e r a p p lic a tio n . A c ta P h y t o

-p a th o lo g ic a A c d . S ei. H u n g a r ic a e 1977, 1— 2, 101. [3J С a s i d a L. E., K l e i n D. A. , S a n t o r e T.: S o il d e h y d r o g e n a s e a c t iv it y . S o il S e i. 1964, 98, 371. [4] C l a r k e F. B. , P a u l E. A.: T h e m ic r o flo r a o f g r a s s la n d . A d v . A g r o n . 22, 1970, 375. [5] D o m s c h K . H .: E in flu s s v o n P e s t iz id e n a u f m ik r o b ie lle P r o z e s s u n d „ o n - k o lo g is c h e ” B e z ie h u n g e n in B ö d e n . B e r. L a n d w ir ts c h . 1972, 50, 392. [6] G r e a v e s - M. P. , M a l k o m e s H. P.: E f f e c t s o n s o il m ic r o flo r a . In I n t e r a c ­ t io n s b e t w e e n h e r b ic id e s a n d th e so il. Ed. H a n c e R. J., A c a d . P r e s s L o n d o n 1980, p. 223.

[7] G r o s s b a r d E.: E ffe c ts o n s o il m ic r o flo r a . In H e r b ic id e s ; P h y s io lo g y , B io ­ c h e m is tr y , E c o lo g y , v o l. 2, E d. A u d u s L. J., A c a d e m ic P r e s s , L o n d o n 1976, p. 99.

[8] H a u k e - P a c e w i c z o w a T.: W p ły w h e r b ic y d ó w n a d z ia ła ln o ś ć m ik r o flo r y w g le b ie . P a m . p u ł. 1971, 46, 5.

[9] K o b u s J., S t r z e l e c A. , C z a b a n J.: I n f lu e n c e o f s o il p r o p e r tie s o n d i­ s a p p e a r a n c e o f a tr a z in e a n d lin u r o n . M at. M ię d z y n . S y m p .: M ik r o flo r a g le b o ­ w a a z w ią z k i c h e m ic z n e z a n ie c z y s z c z a ją c e g le b ę , P u ła w y 1971, 1, 2,17.

[10] M i k l a s z e w s k i S.: E f f e c t o f d if f e r e n t d o s e s o f a fa lo n e a n d m a n u r e o n t h e a c t iv it y o f c e llu lo lit ic m ic r o o r g a n is m s in so il i n t h e f o d d e r c a r r o t c u lt iv a t io n .

100 A. Strzelec

[11] M i k l a s z e w s k i S.: W p ły w h e r b ic y d ó w s t o s o w a n y c h d o g le b o w o n a a k t y w ­ n o ś ć d r o b n o u s tr o jó w c e lu lo lit y c z n y c h . Z esz . n a u k . A R W roc. R o ln . 1981, 130, 180. [12] M i k l a s z e w s k i S. , R o l a H. , R o l a J.: W p ły w w ie lo le t n ie g o s t o s o w a n ia h e r b ic y d ó w n a A g r o p y r u m r e p e n s o r a z n a z a w a r to ś ć i j a k o ś ć p r ó c h n ic y w g l e ­ b ie . Z esz. n a u k . A R W roc., R o ln . 1981, 34, 197. [13] M y ś k ó w W.: P r ó b y w y k o r z y s t a n ia w s k a ź n ik ó w a k t y w n o ś c i b io lo g ic z n e j do o c e n y ż y z n o ś c i g le b y . P o st. M ik r o b io l. 20, 1981, 3/4, 173. [14] M y ś k ó w W. , Z i ę b a S.: Z a w a r to ś ć i w ła ś c iw o ś c i p r ó c h n ic y w g le b a c h w z a le ż n o ś c i od n a w o ż e n ia m in e r a ln e g o i o r g a n ic z n e g o . W y d . IU N G , S e r . R -3 2 , P u ła w y , 1982. [15] P a r r J. P.: E f f e c t s o f p e s t ic id e s o n m ic r o o r g a n is m s in s o il a n d w a te r . In : P e s t ic id e s in s o il a n d w a te r ., E d. G u e n z i W . D ., S o il S o c . A m . M a d iso n 1974, p. 315. [13] R a n к о у V.: T h e e f f e c t o f s o m e h e r b ic id e s o n n it r if ic a tio n in so ils. P o c z w o z - n a n ie i a g r o k im ija 1968, 3, 81. [17] S i m o n - S y l v e s t r e G. , F o u r n i e r J. C.: E f f e c t s o f p e s t ic id e s o n th e s o il m ic r o flo r a . A d v . in A g r o n . 1979, 31, 1. [18] S k u j n i s J.: D e h y d r o g e n a s e : a n in d ic a to r o f b io lo g ic a l a c t iv it ie s in a r id s o ils . T r a n s. 10th In te r n . C on g. S o il S e i. v o l. 3, 1974, p. 101. [19] S t r z e l e c A.: E f f e c t o f s im a z in e o n g r o w th o f m ic r o o r g a n is m s a n d d e c o m ­ p o s itio n o f t h is p r e p a r a tio n in v a r io u s ty p e s o f so il. A c ta M ic ro b io l. P o l. S e r . B, 7, 1975, 1. [20] S t r z e l e c A.: T h e in f lu e n c e o f g lu c o s e o n s im a z in e d e c o m p o s itio n . A c ta M ic ro b io l. P o l. S e r . B , 7, 1975, 91. [21] S t r z e l e c A .: W p ły w a z o tu m in e r a ln e g o n a r o z k ła d s y m a z y n y . P a m . p u ł. 1975, 63, 183. [22] S t r z e l e c A .: W p ły w n a w o ż e n ia m in e r a ln e g o n a r o z k ła d s y m a z y n y w g l e ­ b ie. P a m . p u ł. 1976, 66, 131. [23] S t r z e l e c A .: T h e e f f e c t o f p h o sp h o r u s on th e d y n a m ic s o f a tr a z in e d is a p p e ­ a r a n c e fr o m s o il a n d P é n i c i l l i u m c i t r i n u m c u ltu r e f lu id . A c ta M ic r o b io l. P o l. 29, 1980, 167. [24] S t r z e l e c A .: W p ły w to r fu i b e n to n itu d o d a n y c h d o g le b y le k k ie j n a r o z w ó j w n ie j d r o b n o u s tr o jó w i te m p o r o z k ła d u a tr a z y n y . R o cz. g le b o z n . 33, 1982, 1/2, 47.

[25] S t r z e l e c A .: W p ły w n ie k tó r y c h c z y n n ik ó w ś r o d o w is k a n a r o z k ła d h e r b i­ c y d ó w c h lo r o - s - tr ia z y n o w y c h . P u ła w y 1983, W yd . IU N G , R — 172.

[26] S t r z e l e c A.: W p ły w h e r b ic y d ó w n a p r z e m ia n y b io c h e m ic z n e z a c h o d z ą c e w g le b a c h . R o cz. g le b o z n . 35, 2, 1984, 107— 121.

[27] S t r z e l e c A .: W p ły w w ła ś c iw o ś c i g le b n a r e a k c ję ich m ik r o flo r y n a h e r b i­ c y d y . R ocz. g le b o z n . 1986, 37, 129. [28] S t r z e l e c A. , K o b u s J., C z a b a n J.: T h e in f lu e n c e o f s - t r ia z in e a n d u r e a h e r b ic id e s o n th e d e v e lo p m e n t o f s o il m ic r o o r g a n is m s in v a r io u s t y p e s o f so il. R o c z. g le b o z n . 1985, 36, 4, 75. [29] V l a d u t a I., S o r e a n u I.: E f e c t u l u n o r in g r a s a m in te o r g a n ic e a s u p r a r e c o l- t e i d e p o r u m b si a c t iv a t i e n z y m a tic e a s o lu lu i in f u n c t ie d e a p lic a r e a e r b ic i- d u lu i G e s a p r k im 50. A n a le le I n s t. C e r c e ta r i C e r e a le P la n t e T e c h n ic e F u n d u le a , 41, 1976, 193.

Wpływ herbicydów na aktyw ność biologiczną... ₁₀₁ А. СТШЕЛЕЦ В Л И Я Н И Е Г Е Р Б И Ц И Д О В Н А Б И О Л О ГИ Ч Е С К У Ю АКТИ ВН О С ТЬ И Б И О Х И М И Ч Е С К И Е П РЕ О Б Р А ЗО В А Н И Я В П О Ч ВЕ Н Е У Д О Б РЕ Н Н О Й И У Д О Б Р Е Н Н О Й О РГ А Н И Ч Е С К И М И И М И Н Е Р А Л Ь Н Ы М И ВЕЩ ЕСТВАМИ О тдел микробиологии Института агротехники, удобрения и почвоведения в Пулавах

Ре з юме

102

A - Strzelec

S u m m a r y

S o il s a m p le s fr o m p a r tic u la r fe r t iliz e d s e r ie s d iffe r e d c o n s id e r a b ly w it h b io lo ­ g ic a l a n d c h e m ic a l p r o p e r tie s (T a b le 2). T h e r ic h e s t in o r g a n ic m a tte r a n d m o s t a c t iv e b io lo g ic a lly w a s th e s o il fe r t iliz e d w it h fa r m y a r d m a n u r e . M in e r a l f e r t iliz a ­ t io n w a s m u c h le s s e f f e c t iv e w it h r e g a r d to th e a b o v e s o il p r o p e r tie s . S o il s a m p le s fr o m e a c h f e r t iliz e d s e r ie s w e r e t r e a t e d w itih h e r b ic id e s (50 p p m ) a n d in c u b a te d fo r 6 m o n th s a t t h e t e m p e r a tu r e o f a b o u t 20°C . A s c o n tr o ls w e r e s o il s a m p le s n o n - t r e a t e d w it h h e r b ic id e s . T h e e x p e r im e n t r e s u lt s a r e p r e s e n te d in p e r c e n t o f t h e c o n tr o l a s m ean, v a lu e s fr o m th e a n a ly s e s a fte r 0, 0.5, 1, 2, 3, 4 a n d 6 m o n th s o f th e in c u b a tio n o f s a m p le s. T h e e f f e c t o f h e r b ic id e s on m ic r o flo r a w a s d iffe r e n t in s a m p le s fr o m v a r io u s f e r t iliz e d s e r ie s . F or in s ta n c e , th e w e a k e s t e f f e c t o f h e r b ic id e s o n t o t a l n u m b e r s o f b a c te r ia a n d a c t in o m y c e t e s w a s fo u n d in u n f e r t iliz e d so il, in w h ic h t h e y o c c u r r e d in 4 ,5 -fo ld lo w e r q u a n tity th a n in s o il fe r t iliz e d w it h fa r m y a r d m a n u r e a n d in t w i ­ ce lo w e r q u a n t it y th a n in N P K - f e r t iliz e d s o il. In u n f e r t iliz e d s o il s o m e o f a p p lie d h e r b ic id e s s tim u la te d th e d e v e lo p m e n t o f t h is g r o u p o f m ic r o o r g a n is m s a n d so m e o f th e m c a u se d a s lig h t (6— 28%) d e c r e a s e o f th e n u m b e r o f m ic r o o r g a n is m s , w h e ­ r e a s in th e N P K - f e r t iliz e d so il t h e ir n u m b e r d e c r e a s e d u n d e r th e e f f e c t o f h e r b ic id e s b y 20— 50%. In s o il f e r t iliz e d w it h fa r m y a r d m a n u r e th e n u m b e r o f m ic r o o r g a n is m s d e c r e a s e d u n d e r th e e f f e c t o f h e r b ic id e s e v e n b y 40— 58%. H e r b ic id e s c h a n g e d th e r a tio b e t w e e n th e to ta l n u m b e r o f b a c te r ia a n d a c ­ t in o m y c e t e s in so il a n d th e n u m b e r o f fu n g i. P a r t ic u la r ly u n fa v o u r a b le c h a n g e s of th is r e la t io n w e r e o b s e r v e d in s o il f e r t iliz e d w i t h f a r m y a r d m a n u r e . I t h a s b e e n fo u n d t h a t m ic r o o r g a n is m s o c c u r in g in t h e so il u n f e r t iliz e d s in c e 50 y e a r s w e r e m u c h le s s s e n s it iv e to h e r b ic id e s th a n m ic r o o r g a n is m s liv in g i n s o il f e r t iliz e d w it h fa r m y a r d m a n u r e . H e r b ic id e s a f f e c t e d , in g e n e r a l, u n fa v o u r a b le , a lso th e q u a lit a t iv e c o m p o s itio n o f c e llu lo ly t ic m ic r o flo r a a n d th e a z o to b a c te r d e v e lo p m e n t, b u t in t h e s o il u n fe r tiliz e d or fe r t iliz e d w it h N P K — a ls o t h e d e v e lo p m e n t o f n itr ifie r s . T h e a p p lie d h e r b ic id e s b r o u g h t a b o u t th e d e c r e a s e o f th e d e h y d r o g e n a s e a c t iv it y , th e s lig h t e s t d ro p b e in g o b s e r v e d in u n f e r t iliz e d so il a n d th e g r e a te s t — in s o il f e r t i l i ­ zed w it h fa r m y a r d m a n u re .

H e r b ic id e s a f f e c t e d a ls o t h e c a r b o n a n d n itr o g e n tr a n s fo r m a tio n s , t h e e f f e c t o f w h ic h d e p e n d e d g r e a tly , lik e in c a se o f m ic r o flo r a , on th e k in d o f s o il fe r t iliz a t io .

D o c. d r hab. A n n a S t r z e l e c Z a k ł a d M i k r o b i o l o g i i IU N G 24-100 P u ł a w y