Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 9
1.1. История появления пестицидов 9
1.2. Негативные последствия от применения пестицидов 11
1.3. Классификация пестицидов 14
1.3.1. Классификация пестицидов по химической природе 14
1.3.2 Классификация пестицидов по областям применения 16
1.3.3. Классификация пестицидов по персистснтности 17
1.4. Циркуляция пестицидов во внешней среде 18
1.4.1, Влияние пестицидов на почвенные микроорганизмы 21
1.4.2- Разложение пестицидов почвенными микроорганизмами 32
2. Собственные исследования 49
2.1. Материалы и методы исследований 49
2.2. Результаты и обсуждение 59
2.2.1. Влияние гербицида глин па микроорганизмы почвы 59
2.2.2, Влияние каратэ на микроорганизмы почвы 64
2.2.3. Влияние картоцида на микроорганизмы почвы 72
2.2.4. Влияние нитролопа на микроорганизмы почвы 88
2.2.5, Влияние семихипона на микроорганизмы почвы 101
2.2.6, Влияние хлортиазида на микроорганизмы почвы 107
2.2.7. Влияние юглона на микроорганизмы почвы 119
2.2.8, Влияние пестицида 3249 на микроорганизмы почвы 125
Заключение 135
Выводы 139
Список использованных литературных источников... 141
- История появления пестицидов
- Классификация пестицидов по химической природе
- Влияние гербицида глин па микроорганизмы почвы
- Влияние картоцида на микроорганизмы почвы
Введение к работе
Актуальность темы. Одной из негативных проблем современности является глобальное химическое загрязнение биосферы, что порождает обоснованное беспокойство о возможном нарушении экологического равновесия в отдельных экосистемах. Особую опасность представляют синтетические соединения, поступающие в природу в результате хозяйственной деятельности человека. Важное место среди них занимают химические средства защиты растений и животных - пестициды (Вашков и др., 1965; Алексеев, 1975; Шустов, Шустова, 1995; Ермаков и др., 2001),
Использование пестицидов с целью повышения продуктивности в растениеводстве и животноводстве обусловливает рост ассортимента и объемов их применения. Вторая половина XX века, как известно, считается эрой синтетических соединений, абсолютно чуждых живой природе (Ананьева, 2003; Федоров и др., 1996). В связи с этим на совещании специалистов Госсанэпидслужбы России (1999 г.) была обсуждена необходимость регламентации средств защиты растений и представлены принципы оценки пестицидов, используемых в ветеринарной практике. Более того, выражались требования, чтобы вновь создаваемые препараты не обладали отдаленными токсическими последствиями и не создавали предпосылок для нарушения экологического баланса в различных экосистемах.
Однако, независимо от форм и способов применения, пестициды продолжают попадать в почву, накапливаться в ней и влиять на микробные сообщества. Установлено, что реакция почвенных микроорганизмов на действие пестицидов чрезвычайно разнообразна и зависит от многих факторов: химической природы, персистентности препаратов, почвенно-климатических характеристик и пр. (Груздев, 1987; Круглов, 1991). Необходимость исследования взаимодействия пестицидов с почвенной микрофлорой обусловлена важнейшей ролью микроорганизмов в создании почвенного плодородия и оптимизации условий вегетации растений. Поэтому важно
6 значение разработок микробиологического способа очистки почвы от пестицидов (Васильева и др., 1994), В связи с этим ведутся поиски и конструирование штаммов микробов-деструкторов пестицидов и интродукция их в природные экосистемы (Заборина и др., 1997; Кочетков и др., 1997; Плотникова и др., 2001; Шевелуха и др., 2003). Представляется актуальным также вопрос замены токсичных пестицидов на препараты нового типа, менее загрязняющие среду и обладающие способностью разрушаться под воздействием микроорганизмов.
Цель и задачи исследования. Цель работы — оценить действие пестицидов глин, каратэ, картоцида, пнтролопа, ссмихинона, хлортиазида, юглона и гербицида 3249 на численность основных групп почвенных микроорганизмов и выявить препараты, подвергающиеся биодеградации. Для сё достижения предстояло решить следующие задачи:
Изучить действие различных доз исследуемых пестицидов на численность актиномицетов, гетеротрофных бактерий и плесневых грибов.
Выявить чувствительность чистых культур почвенных микроорганизмов к различным концентрациям исследуемых пестицидов.
Выявить пестициды, способные разрушаться под действием микроорганизмов и выделить штаммы, разрушающие их,
Изучить деструктивную активность выделенных штаммов.
Разработать последовательность методических приемов изучения воздействия пестицидов на почвенные микроорганизмы.
Научная новизна. Впервые изучено влияние производственных и экспериментальных доз новых пестицидов картоцида, нитролона, семнхинона, хлортиазида, юглона, гербицида 3249, а так же препаратов, широко используемых на территории Саратовской области, глин и каратэ на почвенные микроорганизмы. Проведена оценка действия пестицидов па рост некоторых фитопатогенных микроорганизмов в чистой культуре. Выделены и идентифицированы штаммы бактерий, способные использовать пестициды в
процессе жизнедеятельности. Изучены их ростовые и деструктивные
характеристики в отношении пестицидов различной химической природы.
Практическая значимость. Даны характеристики действия
производственных и экспериментальных доз пестицидов на численность почвенных микроорганизмов, которые рекомендованы для учета при разработке оптимальных условий применения этих препаратов. Создана коллекция, насчитывающая 83 штамма бактерий - деструкторов. Разработана последовательность методических приемов изучения воздействия пестицидов на почвенные микроорганизмы и особенность выделения микробов -деструкторов» На основании полученных данных разработаны методические рекомендации «Изучение влияния пестицидов на микроорганизмы почвы» (Саратов, 2002), которые используются в учебном процессе при подготовке специалистов-микробиологов в Саратовском госуниверситете имени Н.Г\ Чернышевского, а также в Белгородском государственном технологическом университете имени В.Г. Шухова при выполнении курсовых и дипломных проектов по специальности 32*07,00 - Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов. Основные положения, выносимые на защиту:
Внесение исследованных пестицидов в почву вызывает изменение численности микробов, которое зависит от дозы препаратов. Утверждается избирательное влияние пестицидов на основные группы почвенных микроорганизмов.
Качественная и количественная оценка микроорганизмов после контакта с пестицидами выявила изменение состава микробной ассоциации и нарастание содержания бактерий родов Bacillus и Pseudomonas.
При длительном контакте микробов с пестицидами выделялись микроорганизмы, усваивающие углерод пестицидов.
Пестициды каратэ, картоцид, нитролон, хлортиазид и гербицид 3249 подвергаются микробному разложению видами родов Bacillus и Pseudomonas,
s Апробация работы. Основные положения диссертации были представлены и обсуждены на региональной конференции «Проблемы экологии и охраны окружающей среды» (Саратов, 1999), юбилейной конференции, посвященной 90-летию Саратовского госуниверситета (Саратов, 1999), межвузовской конференции молодых ученых «Растение, микроорганизмы и среда» (Санкт-Петербург, 2000), Международном симпозиуме «Проблемы изучения ландшафтов Европы» (Пенза, 2001), научной конференции молодых ученых «Стратегия взаимодействия микроорганизмов с окружающей средой» (Саратов, 2002), Международной научно-методической конференции «Экология, образование, наука и промышленность» (Белгород, 2002), II Международной научной конференции «Ксенобиотики и живые системы» (Минск, 2003). Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 12 работах. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, собственных исследований, включающих материалы и методы, полученные результаты, заключение, выводы и список использованной литературы. Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, включает 25 рисунков и 32 таблицы. Список литературы содержит 156 источников, в числе которых 120 отечественных.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобразования РФ (№ 34.35,51, 6835.03), Государственный регистрационный номер темы -01930002303,
История появления пестицидов
Переход человека к сельскому хозяйству около 10 тыс, лет до н.э. поставил человечество перед проблемой конкуренции с насекомыми за пищу. С появлением монокультуры в растениеводстве возникли участки, изобилующие некоторыми видами растений, и неизбежно создались локальные скопления вредителей, использующих эти виды в пищу. Ранний пример использования химических средств для борьбы с насекомыми и болезнями растений относится к временам Древней Греции н Древнего Рима, Еще Гомер упоминал об отравляющем действии серы, а Плиний Старший советовал для протравливания семян бобовых употреблять мышьяк, соду и оливковое масло. В 16 веке для этих целей китайцы, кроме соединений мышьяка, использовали никотин в форме экстрактов табака (http:// ecosafe. chat, ru/water/pest. html).
В науке постепенно сформировалось особое направление исследований по разработке, испытанию и внедрению препаратов для борьбы с вредителями сельскохозяйственных растении, паразитами животных и человека. У истоков развития этого направления стояли многие крупные ученые, достаточно привести имя великого экспериментатора М. Фарадея, получившего в 1825 году бензол, а затем путем хлорирования его на солнечном свету - гексахлоран (Вашков, 1965),
В 1S74 году синтезирован ДЦТ, оказавший большое влияние на развитие дезинсекции. Инсектицидные свойства его установлены в 1939 г. Соединение имеет формулу С14Н9СІ5 и называется 4,4 - дихлордифенилтрихлорм етил метан. Обладая высокими инсектицидными свойствами, препарат использовался для уничтожения колорадского жука, листогрызущих и других вредителей сельского хозяйства. Большую роль ДДТ сыграл в ликвидации очагов малярии, в борьбе со вшами и другими инвазиями (Ваіикоіі, 1965). Постепенно химические методы борьбы приобрели доминирующее положение в медицинской, ветеринарной и сельскохозяйственной практике. До 60-х годов основное внимание в защите растений уделялось пестицидам (Пилипснко, 1987).
Высокая экономическая эффективность пестицидов обусловливала рост объёмов их применения. Если в конце XIX века для защиты растений применялось сорок различных препаратов, то в настоящее время в арсенале химических средств защиты растений около 100 тыс, препаратов, приготовленных на основе более 700 химических веществ, относящихся к органическим и неорганическим соединениям. Их годовое производство в мире превышает 2 млрд. т, а площадь применения более 4 млрд. га (Саловарова, Трифонова, 1996).
В 80-х гг. прошлого столетия использование пестицидов способствовало увеличению сбора урожая в СССР на сумму 10-12 млрд. руб. в год. Более того, ежегодно дополнительно получали 22 мли т зерна, 11 млнт картофеля, 15 млнт сахарной свеклы, 3 млн т хлопка (Пилипенко, 1987).
Признавая несомненный положительный эффект применения пестицидов в различных сферах хозяйственной деятельности человека (Стрижков и др., 1997; Умаров и др., 1977), постепенно накапливались данные о негативных последствиях использования данных препаратов (Курдюков, 1982; Врочинский, Маковский, 1979). Оказалось, что насекомые постепенно адаптировались к пестицидам, появились новые устойчивые виды вредителей растений и экономический эффект от применения химических препаратов начал падать. Более того, с 1961 г. введено ограничение на применение «чуда химии» ДДТ, поскольку, попадая с дождевой водой в реки, воздух, почву, этот препарат загрязняет их, накапливается в цепях питания, сохраняя спою токсичность в течение многих лет (Васьковская, 1985).
Последствия неумеренного применения пестицидов оказались самыми неожиданными. Опыление дубрав ДДТ в Молдавии привело к гибели 135 видов насекомых, среди которых 49 видов действительно вредных, а 86 полезных. Во время борьбы с непарным шелкопрядом в лесах Крыма было уничтожено 37% полезных насекомых. Несмотря на сокращение мирового производства и прекращение использования ДДТ и некоторых других хлорорганичсских инсектицидов, циркуляция их в окружающей среде продолжается (Васьковская, 1985). Предположительно, из 4,5 млн т ДДТ, произведенных в мире с 1950 по 1970 гг., вследствие медленного разложения, около 2/3 до сих пор находится в биосфере- Циркуляция ДДТ и ГХЦГ в атмосфере и гидросфере приводит к тому, что эти вещества продолжают поступать повсеместно на поверхность суши и воды. С осадками и пылью па всю площадь северного полушария в 1977 г. выпало: ДДТ - 4050 т, гамма-изомера ГХЦГ - 1620 т (Бублик и др., 1983). Длительное применение метал л содержащих пестицидов в отдельных районах привело к серьёзному загрязнению почвы. При обработке препаратами мышьяка в первый год было обнаружено 5,1-13,4 мг/кг пестицидов, а через 3 года 1,14-3,26 мг/кг почвы (Найштейи и др., 1975)- В результате длительного использования таких химических веществ в почве создалось депо из мышьяксодержащих соединений. Их количество в почве садов, полевых культур США и Канады в среднем достигло 53,5-165 мг/кг, максимально - до 830 мг/кг при фоновом уровне 10 мг/кг (Edwards, 1969), а в отдельных местах концентрация этих веществ в почве достигала 1700 мг/кг (Мельников, 1975). Значительное содержание меди и цинка образовалось в почве под садами и виноградниками в результате многолетнего применения соединений меди и цинка в качестве пестицидпых соединений - медного купороса, сульфата меди, хлорокиси меди, цинеба, цирама и др. (Груздев, 1973). Из почвы пестициды вместе с грунтовыми водами попадают в водоемы, а затем в водопроводную воду, при хлорировании которой происходит образование стойких ядовитых соединений (Елисеев и др., 2003; Tekcl ct. аЦ 2001),
Будучи биологически активными веществами, пестициды проявляют мутагенные и канцерогенные свойства (табл. I), оказывая тем самым многообразное отрицательное воздействие на окружающую среду, приводящее к нарушению стабильности, а зачастую к полному преобразованию экосистем и все возрастающей опасности глобального загрязнения биосферы (Куриними, 1976; Саловарова, Трифонова, 1996). Так, широкомасштабное применение гербицидов и дефолиантов (2,4-Д и 2,4,5-Т) во время войны во Вьетнаме привело к значительному загрязнению обширных территории этими препаратами. На обработанных землях произошли существенные изменения в разнообразии животного и растительного мира, обусловленные присутствием в этих пестицидах хлорированных диоксинов, проявляющих мутагенные и концерогенные свойства (Мицсвич и др., 2000).
Классификация пестицидов по химической природе
Высокая экономическая эффективность использования пестицидов в сельском хозяйстве и других областях способствовала быстрому развитию этой отрасли химической промышленности (Гар, 1978; Грин и др., 1979), Причем наблюдался не только рост производства отдельных псстицидных препаратов, но и постоянное изменение и совершенствование их ассортимента. Большое разнообразие пестицидов обусловило разработку классификации по химической природе, областям применения, степени токсичности, перснстснтности, способу проникновения в организм и механизмам действия в нем (Вашков и др, 1965; Голышин, 1982; Каган, 1981; Мельников и др., 1985; Мельников, 1987).
По химической природе все пестициды разделяют на: 1. Неорганические соединения: - сера и ее соединения (ИСО, сольбар и др.); - соединения меди (бордосская жидкость, хлорокись меди, закись меди и др.); - соединения галогенов (кремнефторид магния, кремнефторид натрия, хлорат калия, хлорат натрия, хлорат магния и др ); - соединения фосфора (фосфиды цинка, алюминия и магния др.), 2. Органические соединения: - углеводороды и их производные (бензол, толуол, нафталин, дифенил, креолин, метилбромид, гексахлорэтан, гексахлорбутадиен, полихлорпинен, стробан, альдрин, дильдрин, ДДТ и др.); - нитросоедииения (нитролон, бронопол, нитропентахлорбензол, дентрифанил, октатион, фентрифанил, нитралин и др.); - спирты, фенолы, эфиры, альдегиды, кетоны» хиноны (глифтор, бластин, атоник, нитрафен, метоксифен, хлоранил, юглоп, ссмихпнон, дихлон и др.); - карбоновые кислоты и производные (тстрапион, альфа 3, табатрекс, мсталаксил, бутам, оксамат, ципрамид, сиглур, медлур, пропизамид, ДЭТА, ДЭКСА и др.); производные угольной кислоты (гербизан, тиохинокс, морестан, этилкхантогенат натрия, изопропилксантогенат натрия и др.); - производные тио- и дитиокарбаминовых кислот (карбарил, пропоксур, карбофуран, мекаптодиметур, фуратиокарб, картап, карбатион, цирам, фербам, мербам, ТМТД, фентиурам и др.); - производные мочевины и тиомочевины (дифлубензурон, дихлорадьмочевина, которан, гербан, глин, паторан, арезин, малоран, мстурин, дозанекс и др.); - фсноксиуксусные кислоты и се производные (2,4 - Д, гербицид 3249 и др.); - тиолы, сульфиды, сульфоны и их производные (миказин, хлорбепзид, алвисоїі-К, тетрадифон, каптан, дихлорфлуанид, толилфлуанид и др.); - тиоцианаты и изотиоцианаты (летан-384, танит, родан, трапекс и др.); - производные серной и сернистой кислот (тетрамин, арамит, пропаргит, эндосульфан и др.); - сульфоновыс кислоты и их производные (эйлан, митин ФФ, хлорфенсон, генит,перфлуидон и др.); - производные гидразина и азосоединсния (церенокс, азобензид, дексон, мильбекс и др.); - органические соединения ртути (этилмеркурхлорид, этилмеркур фосфат, церезан-М, МЭМХ, МЭМС, ФМА и др.); органические соединения олова, кремния, свинца, германия (трибутилоловогидроксид, трибутилоловоацетат, флузилалол и др,); - органические соединения фосфора (бутифос, 2,4-ДЭФ, фихлофос, нестан, гсптеиофос, круфомат, фосфолан, диазиион, ацефат, карбофос, фосфамид, хлорофос и др.); - органические соединения мышьяка, сурьмы, висмута, железа, бора; - хлорорганические соединения (хлортиазид, хлоронеб, ципсб, дихлорбенил, и др.); - - гетероциклические соединения (фенфурам, фуркарбонил, карбофуран, пенфен, картоцнд, пирокарболит, бутопироноксил, ДИД, варфарин, пирохлор, лонтрел, и др.). 3. Препараты растительного, бактериального и грибного происхождения (пирстрины, бактериальные и грибные препараты, антибиотики и фитонциды). 4. Синтетические пиретроиды (псрметрин, каратз, самурай и др.) 1-3-2- Классификация пестицидов по областям применения В зависимости от того, на какие вредные организмы действуют пестициды, их разделяют на следующие основные группы: акарициды - для борьбы с клещами; альгициды - для уничтожения водорослей и другой водной растительности; антисептики - для предохранения металлических и неметаллических материалов от разрушения микроорганизмами; арборициды - для уничтожения нежелательной древесной и кустарниковой растительности; афициды - для борьбы с тлями; бактерициды - для борьбы с бактериями - возбудителями бактериальных болезней растений, животных и человека; гербициды - для борьбы с сорными растениями; зооциды (родентициды, ратициды) - для борьбы с грызунами; инсектициды - для борьбы с вредными насекомыми; лимациды (моллюскоциды) -для борьбы с различными моллюсками; нематоциды - для борьбы с круглыми червями (нематодами); фунгициды - для борьбы с болезнями и фитопатогенными грибами -возбудителями заболеваний растений К пестицидам относят также регуляторы роста растений - химические средства стимулирования и торможения роста растений (ретарданты) препараты для удаления листьев (дефолианты) и подсушивания растений (десиканты), применяемые для облегчения трудоемкости работ по уборке урожая % хлопчатника, сои, картофеля и многих других культур; препараты для отпугивания (реппеленты), привлечения (аттрактанты) и стерилизации (половые стерилизаторы) насекомых. Разрабатываются препараты, отпугивающие насекомых от пищи - антифидинги или антифиданты.
По продолжительности действия (персистентности) пестициды разделяют на группы, сохраняющие продолжительность активности до 3-х мес, до б мес, до года, до 18 мес, до 2-х лет (Мельников и др., 1985).
В различных объектах окружающей среды и различных климатических зонах персистснтность одного и того же препарата может существенно изменяться и зависеть от физических (влажность, температура), химических (летучесть, гидролитическая стабильность, устойчивость к окислению кислородом воздуха) и биологических (устойчивость к влиянию почвенных организмов) воздействий. К наиболее перснстентным пестицидам относят соединения мышьяка, ртути, ДЦТ и препараты диенового синтеза, получаемые из гексахлорциклопентадиена (Врочинский, Маковский, 1979; Курдюков, 1982).
В зависимости от назначения препарата к нему предъявляются различные требования по персистентности. Однако во всех случаях непременным условием является разложение препарата на растениях к моменту сбора урожая. Для препаратов, вносимых в почву, персистентность должна быть наиболее высокой, но не должна превышать одного сезона для гербицидов и двух сезонов для средств борьбы с почвообитагощими вредителями. При этом препарат не должен поглощаться растениями и накапливаться в плодах или других частях растений, используемых в пищу человеком или домашними животными. Если обработка растений производится незадолго перед сбором урожая, то такие препараты должны отличаться малой стабильностью и полностью разлагаться до сбора урожая (Грин и др., 1979).
Влияние гербицида глин па микроорганизмы почвы
На территории Саратовской области широкое применение получил селективный гербицид глин, предназначенный для до- и послевсходовой обработки посевов пшеницы, послевсходовой обработки ржи, ячменя, овса, льна.
Препарат глин представляет собой белое кристаллическое вещество без запаха, температура плавления - 174-178С. Растворимость при 22С, в г/кг: в ацетоне - 57, гексане 0,01, метаноле - 14, дихлорметане - 102, толуоле - 3. Неустойчив в полярных растворителях (метанол, ацетон). Период полураспада (Т0,5) при 20С и рН 5,7-7,0 - 4-8 недель (Мельников, 1995).
Выпускается в виде 25 и 75% вододиспергирусмых гранул, 80% смачивающегося порошка, в смеси с метсульфур он метилом (препарат финесс) и другими гербицидами. Доза препарата, требуемая для гибели 50% опытных животных (ЛДзо), составляет для крыс 5545-6293 мг/кг, для рыб 250 мг/л. Пестицид не раздражает кожу и слизистые глаз. Меры предосторожности такие, как с малотоксичными пестицидами. Ориентировочно безопасный уровень воздействия (ОБУВ) в воздухе рабочей зоны 0?1 мг/м3. Эффективен против большинства однолетних широколистных и некоторых злаковых сорных растений при нормах расхода 7-50 мг/кг. Неактивен против овсюга. Обладает длительным последствием даже через 2-3 года. Разрешен для обработки льна-долгунца. Применяется опрыскиванием посевов в фазе «ёлочки» при высоте льна 3-10 см, один раз за ротацию севооборота при норме расхода 0,01 - 0,015 кг/га (Мельников, 1995). Устойчив при хранении в герметичной таре.
В почву вносили три дозы препарата: производственную концентрацию (7 мг/кг), в 10 (70 мг/кг) и в 100 раз (700 мг/кг) превышающие её. Для определения содержания актиномицетов, бактерии и плесневых грибов высев суспензий, полученных из всех проб, производили сразу, после внесения препарата, а также на пятые и 30 сутки» После инкубации проведен подсчет выросших колоний и определена численность микроорганизмов в 1 г почвы. Полученные данные по выявлению численности гетеротрофных бактерий в зависимости от доз внесенного препарата показали прогрессирующее возрастание количества бактерий при контакте с производственной концентрацией (ПК) пестицида (рис. 4а), При этом к 30 дню их численность увеличилась на 42%. Экспериментальные дозы, равные 10 и 100 ПК, вызывали незначительные отклонения количественных показателей но в течение всех сроков наблюдения содержание гетеротрофных бактерий оставалось выше контрольного уровня.
Совершенно иная динамика роста и накопления наблюдалась у плесневых грибов (рис. 46), Во всех пробах почвы с пестицидом выявлен подъем численности грибов на пятые сутки эксперимента, причем прослежена закономерность: с увеличением концентрации пестицида в почве повышались количественные показатели микробов. Однако к 30 суткам количество грибов снижалось.
Анализ полученных данных свидетельствует о том, что глин обладает стимулирующим влиянием на рост и размножение почвенных микроорганизмов. Подтверждением тому служит увеличение численности на 42% гетеротрофных бактерий и до 200% актипомицетов и грибов, причем нарастание количественного содержания микроорганизмов происходило при высокой (100 ПК) концентрации пестицида.
Нельзя исключать, естественно, роль физических и химических свойств почвы, способных оказывать влияние на распад препарата. В связи с этим были проведены эксперимсптьг по изучению действия гербицида глин на чистые культуры микроорганизмов без компонентов почвы.
Действие гербицида глин па бактерии В опытах использовали чистые культуры гетеротрофных бактерий родов Bacillus, Micrococcus, Pseudomonas, Staphylococcus, Sporosarcina, выделенные из почвы, содержащей пестицид, и фитопатогенные бактерии. Анализ чувствительности бактерий к производственной дозе препарата (7 мг/л) не выявил существенного влияния гербицида глин на рост данных бактерий (табл. 2).
Устойчивость почвенных бактерий к гербициду глин не исключает, однако, возможности его воздействия на фитопатогенные микроорганизмы В целях проверки этой возможности нами изучена чувствительность пяти видов фитопатогенных бактерий к данному препарату.
Анализ результатов показал (табл. 3), что гербицид глин не обладает бактерицидным свойством по отношению к фитопатогенным бактериям. Лишь очень большая доза (J5 мг/л) оказывала бактерицидный эффект по отношению к штаммам бактерий из родов Xanthomotias и Pseudomonas. Наибольшей чувствительностью обладали бактерии рода Clavibacter, минимальная бактериостатпческая концентрация которых составила 1 9 мг/л.
Влияние картоцида на микроорганизмы почвы
Картоцид является новым препаратом, предназначенным для борьбы с грибковыми болезнями овощных, цитрусовых, плодово-ягодных культур и виноградников. Рекомендован также для борьбы с гнилями при хранении овощей. Действующим веществом препарата является трикаптолактам меди (II) дихлорид, моногидрат.
Обобщенная формула вещества - C1SH35CI2CUN3O4. Молекулярная масса 492,0. Синтезирован в НИИ химических средств защиты растений одностадийным синтезом капролактама с CuCI2 - 2Н20 в расплаве. Представляет собой зеленое кристаллическое вещество с температурой плавления 80-82С. Хорошо растворим в воде, ксилоле, хлороформе, ацетоне и этиловом спирте (Мельников и др,, 1995). ЛДзо для белых крыс 1100 мг/кг (по д.в,), 2300 мг/кг (по препарату). Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны составляет 2 мг/м3. Рабочая концентрация 1 мг д.в. на кг почвы. Разрешен для борьбы с мальсекко, аптракнозом, паршой, серой плесенью, коллетотрихумом цитрусовых (норма расхода 9-12 кг д.в./га), для снижения потерь при хранении (в том числе и от кагатной гнили) сахарной свеклы (10 г/т препарата).
Изучено влияние рабочей (1 мг/кг) и экспериментальных доз картоцида (10 мг/кг и 100 мг/кг) на изменение количественных показателей микроорганизмов в почве.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что все дозы картоцида в первые дни опыта обладали стимулирующим действием на гетеротрофные бактерии, увеличивая их количество в 1,5-2,5 раза, по сравнению с контролем (рис. 7а). Причем стимулирующий эффект усиливался с увеличением концентрации препарата. Это говорит о том, что препарат подвергается деградации почвенными микроорганизмами. Однако, на 30 день выявлено снижение количественных показателей бактерий до уровня контроля. Вероятно, картоцид оказался быстро усвояемым субстратом для них и активно использовался в качестве питательного и энергетического материала, В то же время актиномицеты практически не усваивали препарат. Лишь при внесении малой дозы пестицида, численность актиномицетов оставалась на исходном уровне. При внесении же повышенных доз наблюдалось торможение ростовых процессов, но на 30 день их численность восстанавливалась до контрольных показателей (рис. 76),
Плесневые грибы оказались весьма чувствительными к пестициду. Наблюдалось подавление их роста, снизившее их количественные показатели до 70 % (рис. 7в), К 30 суткам в пробах, содержащих рабочую концентрацию препарата и в 10 раз превышающую её, наблюдалось слабое возобновление роста плесневых грибов. Однако численность их все же не достигала контрольного уровня.
Эти данные позволяют утверждать, что картоцнд подавляет грамположительные и стимулирует рост грамотрицательньтх бактерий, что свидетельствует об избирательном действии препарата. Возможно, он нарушает синтез клеточной стенки по типу [Ї - лактамных антибиотиков.
Чувствительность фитопатогенных бактерий к пестициду В связи с тем, что использование картоцида направлено на борьбу с грибковыми болезнями растений, нам представлялось интересным изучить его действие на рост фитопатогенных бактерий. В качестве тест объектов были выбраны музейные штаммы бактерий рода Erwinia. Представители этого рода являются возбудителями мягкой гнили растений» паразитами арбузов и вызывают тяжелый токсикоз у человека при употреблении в пищу пораженных плодов и ягод, Экзо - и эндотоксины эрвиний вызывают патологические процессы в организме человека и животных (Позднякова, 1981), Полученные данные (табл.7) показали, что все изученные штаммы проявили торможение роста на среде с пестицидом» Так как в своем составе картоцид содержит азот, нами был введен дополнительный контроль 2 (среда Эшби + картоцид).
Анализ результатов показал (рис, 8), что в присутствии пестицида наблюдалось увеличение содержания азота в среде, содержащей все изученные штаммы рода Azotobacier,
Способность бактерий использовать картоцид как источник углерода и энергии Поскольку пестицид обладал стимулирующим действием па численность гетеротрофных бактерий (рис, 7а), то мы предположили, что именно в этой группе микроорганизмов должны быть штаммы, использующие пестицид в качестве питательного и энергетического субстратов. В связи с этим нами была изучена способность бактерий использовать картоцид в процессах метаболизма. Для этого выделенные из почвы с пестицидом штаммы высевали на минеральную агаризованную среду М9 с комбинациями углеродного субстрата. В качестве источника углерода добавляли пестицид (П) или глюкозу (Г), На среде, содержащей глюкозу (М9 + Г) изучали способность бактерий к росту на синтетической среде М9, а на среде, содержащей препарат (М9+ П), выявляли штаммы, использующие пестицид как субстрат. Для подтверждения расщепления субстрата использовали индикатор бромтимоловый синий.
Изучено 50 штаммов гетеротрофных бактерий, из которых 60% культур составили бактерии рода Bacillus, 40% - грамотрицательные палочковидные бактерии и кокки. Полученные данные (табл. 8) позволили выявить 17 штаммов гетеротрофных бактерий, использующих пестицид как единственный источник углерода и энергии.
Похожие диссертации на Взаимодействие пестицидов и микроорганизмов почвы
