UNSORTED / Лекции - Техногенный риск - 2002 / риск / 0149

УДК 631.46:579.

Ксенофонтова О.Ю., Чиров П.А.

(СГУ, г.Саратов)

ИЗМЕНЕНИЯ ЧИСЛЕННОСТИ ПОЧВЕННЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПЕСТИЦИДОВ.

Химические средства защиты растений от вредителей остаются пока основными в сельскохозяйственном производстве, составляя часть технологии возделывания культур. Поскольку интенсивная химизация в сельском хозяйстве приводит к существенному загрязнению природной среды, важнейшим условием рационального использования пестицидов является предупреждение нежелательных для биосферы последствий. Это требует создания новых эффективных пестицидов направленного действия и, в то же время, экологически безопасных для других компонентов окружающей среды. Однако, независимо от формы и способа применения пестициды попадают в почву, накапливаются в ней и оказывают многостороннее влияние на самую чувствительную часть почвы – микробные сообщества, в значительной степени обеспечивающие плодородие почвы. В связи с этим экологическая оценка действия пестицидов и изучение спектра их влияния на основные компоненты микробиоценозов почв представляет важнейшее научное направление. Поэтому целью нашей работы являлось изучение влияния различных пестицидов на ассоциацию микроорганизмов, составляющих основу микробиоценоза почв Поволжского региона. В задачу исследований входило определение динамики численности гетеротрофных бактерий, актиномицетов и плесневых грибов при воздействии на них различных доз пестицидов, а также выявление микроорганизмов, разрушающих эти препараты.

Большая серия опытов проведена с экспериментальным внесением в лабораторных условиях в почву следующих пестицидов: хлортиазида, юглона, семихинона, нитролона, картоцида и каратэ.

В опытах использовали темно-каштановую почву с полей НИИ «Юго-Восток», содержащую 6% гумуса и имеющую рН 7.3. До момента забора почвенных образцов никаких химикатов не вносили. Перед введением в опыт почва увлажнялась до 60% от полной влагоемкости и смешивалась с пестицидом. Определение количественных показателей изучаемых микроорганизмов проводили по общепринятым в сельскохозяйственной микробиологии методам. В почву вносили три дозы пестицидов: доза рекомендуемая для практического использования (доза 1), а также дозы в 10 и 100 раз превышающие таковую (дозы 10 и 100 соответственно). Высевы проб почвы на питательные среды для количественного учета микроорганизмов проводили сразу после внесения препаратов, а также через 5 и 30 суток. Для каждой систематико-физиологической группы использовали специальные среды: гетеротрофные бактерии выявляли и учитывали на мясо-пептонном агаре (МПА), актиномицеты – на крахмало-аммичном агаре (КАА), плесневые грибы - на сусло-агаре. Контролем служила почва, не содержащая пестицида, а количество микроорганизмов, содержащееся в одном грамме этой почвы, было принято за 100 %. Динамика численности бактерий, актиномицетов и грибов отражалась в процентах по отношению к контролю.

По полученным данным были построены графики, которые позволили провести сравнительную оценку действия всех испытанных пестицидов на различные систематические группы микроорганизмов. Исследованиями, проведенными в различные интервалы времени, выявлена динамика показателей численности, отражающая степень влияния каждого пестицида на физиологическую активность микроорганизмов.

Анализ полученных данных показал, что на плесневые грибы отрицательным действием обладали хлортиазид, картоцид, каратэ, юглон и нитролон.

Однако, в отличие от хлортиазада, картоцида и каратэ, которые обладали непрерывным ингибирующим эффектом на протяжении всего срока наблюдений, юглон и нитролон оказывали кратковременное (в течение 5 суток) фунгицидное действие. Отмечено уменьшение численности грибов с увеличением концентрации пестицидов. Эти препараты можно отнести к фунгицидам.

Противоположным действием обладал семихинон, который усиливал размножение плесневых грибов. Очевидно, этот препарат явился дополнительным источником питания для грибов.

Исследование действия указанных препаратов показали, что присутствие в почве хлортиазида, картоцида и семихинона негативно отражается на жизнедеятельности актиномицетов. Повышенные дозы (10 и 100 производственных доз/кг почвы) хлортиазида и картоцида оказывали ингибирующее влияние в течение пяти суток, когда семихинон такими же дозами непрерывно тормозил жизнедеятельность этих организмов.

Совершенно иная картина наблюдалась в присутствии нитролона, картоцида, каратэ и юглона. Активная стимуляция численности актиномицетов наблюдалась сразу после внесения пестицидов нитролона, каратэ и производственой дозы картоцида (доза 1), а при внесении юглона - только на шестые сутки.

При изучении динамики численности гетеротрофных бактерий установлено стимулирующее действие хлортиазида, юглона, нитролона, картоцида и каратэ. Причем выявленная стимуляция численности бактерий, вызванная внесением пестицидов в почву, носит различный характер. Хлортиазид на протяжении 30 суток наблюдения непрерывно увеличивал количество бактериальных клеток в условиях всех испытанных доз. Установлена прямая зависимость между численностью и концентрацией препарата, которая выражалась в усилении размножения клеток при увеличении дозы пестицида. Юглон, картоцид и каратэ обладали стимулирующим эффектом на протяжении 5 суток от начала эксперимента, затем численность бактерий постепенно снижалась. Нитролон проявил стимулирующее действие только на 6 сутки контакта препарата с гетеротрофами, которое не прекратилось и на тридцатый день. Очевидно, продукты трансформации данного пестицида оказались доступными для усвоения клетками бактерий и использовались в процессе их жизнедеятельности.

Установлено бактерицидное действие семихинона на рост и размножение гетеротрофных бактерий, численность которых не восстанавливалась до контрольного уровня в течение всего срока наблюдения.

В следующей серии опытов из группы бактерий, проявивших стимуляцию роста при внесении хлортиазида, нитролона и картоцида методом селективного отбора были выделены штаммы-деструкторы, разрушающие эти препараты. Для этого исследуемые культуры неоднократно пересевали на синтетическую среду М9, содержащую различные концентрации пестицидов в качестве единственного источника углерода. Прирост биомассы штаммов и степень разрушения препаратов определяли спектрофотометрическим и колометрическим методом. Наиболее эффективными деструкторами оказались штаммы аэробных бактерий из родов Bacillus и Pseudomonas.

Таким образом, эксперименты показали, что хлортиазид, юглон, картоцид и каратэ представляют собой перспективные фунгициды и могут быть использованы для борьбы с плесневыми грибами, вызывающими заболевания растений. Бактерицидное действие семихинона позволяет использовать этот препарат против бактериальных болезней растений.

Нитролон обладал слабо выраженным угнетающим действием на гетеротрофные бактерии и плесневые грибы и вызывал резкий подъем численности актиномицетов. Однако эти изменения были кратковременными и не нарушали общий микробный баланс в почве.

Доказана элиминация хлортиазида, нитролона и картоцида из почвы под влиянием гетеротрофных бактерий, и выделены штаммы-деструкторы, разрушающие эти препараты. Это позволяет считать данные пестициды экологически безопасными.