Во многих странах, в том числе и в Болгарии, проводятся исследования по превращению и детоксикации гербицидов в почве.
Гербициды различаются по продолжительности действия и последействия в почве. Передвижение, накопление и превращение гербицидов в почве зависят как от химического состава, дозы и формы препарата, так и растительного покрова, физико-технических и биологических свойств почвы, сезона и т. д. Детоксикация гербицидов в почве протекает по физико-химическому, химическому и биологическому путям.
В последние годы накапливается все больше данных, свидетельствующих о том, что решающим фактором для активации процессов детоксикации гербицидов являются почвенные микроорганизмы. Детоксикация некоторых гербицидов не начинается или протекает в несколько раз медленнее в стерильной почве, чем в естественных условиях (Шитс, 1959; Хилл, 1954 и др.). Скорость разложения препарата амитрол. как показал анализ 55 почвенных образцов, зависела от численности и активности микроорганизмов. Аналогичные данные получены и по инактивации атразина в различных почвах.
Гербициды разлагаются под влиянием почвенных микроорганизмов, превращаясь в доступные соединения, используемые в дальнейшем в качестве источника питания или энергии.
Микроорганизмы играют решающую роль в разложении 2,4-Д. В стерильной почве 2,4-Д сохраняет фитотоксичность длительное время, а при заражении такой почвы микроорганизмами разложение препарата протекает интенсивно. Известны и другие виды почвенных микроорганизмов, способные разлагать 2,4-Д. Аудус выделил штамм бактерии В. globiforme, развивающийся на питательной среде, где 2,4-Д использован в качестве единственного источника углерода, образующегося в результате разложения препарата. Были выделены также бактерии рода Azotobacter, нормально развивающиеся на питательной среде, в которой источником углерода является 2,4-Д. Имеются и другие данные, свидетельствующие о том, что различные почвенные бактерии способны инактивировать 2,4-Д или 2М-4Х, если их используют в качестве источника углерода. Гербицид 2,4-Д разлагается довольно быстро, 2М-4Х медленнее и 2,4,5-Т очень медленно. Инактивация в почве препаратов 2,4-Д и 2М-4Х в большей степени обусловлена влиянием микроорганизмов, чем разложение гербицида 2,4,5-Т.
Механизм разложения гербицидов в почве является предметом многих исследований.
Из гербицидов, производных карбамида, на практике используют фенурон, монурон, диурон, монолинурон, линурон, метобромурон, метоксибромурон, хлороксурон, сидурон, тиурон и т. д. Температура и влажность, благоприятные для развития и жизнедеятельности почвенных микроорганизмов, ускоряют инактивацию этих гербицидов в почве. Данные многочисленных исследований, проведенных в стерильной и нестерильной почве, свидетельствуют о том, что микрофлора активно участвует в разложении перечисленных выше гербицидов. Почвенные микроорганизмы родов Xanthomonas, Bacillus, Penicillium, Aspergillus и т. д. способны использовать препарат монурон в качестве единственного источника азота. Гайсбюллер и др. (1963) показали, что 25-35% внесенного тенорана разрушается в гумусной почве в течение 8 недель.
Исследования in vitro более чем 80 штаммов почвенных микроорганизмов показали, что некоторые штаммы В. mycoides, В. mesentericus, Ps. fluorescens, Asp. niger, Asp. flavus, P. clavigerum, P. notaturn и т. д. способны использовать гербициды монолинурон и линурон в качестве источника азота.
Для борьбы с однолетними сорняками в последние годы стали широко применять некоторые производные триазина — симазин, атразин, прометрин, десметрин и т. д., характеризующиеся высокой селективностью по отношению к сельскохозяйственным культурам и относительно высокой эффективностью. Однако эта группа препаратов отличается большой устойчивостью в почве. В последние годы в литературе накапливается все больше данных об участии почвенных микроорганизмов в инактивации триазиновых гербицидов. Разложение симазина зависит от температуры и количества гумуса в почве. Инактивация симазина и атразина протекает быстро при наличии благоприятных условий для развития почвенных микроорганизмов.
Почвенные микроскопические грибы наиболее активно используют азот прометрина и атразина и в меньшей степени — симазина и пропазина. Актиномицеты в качестве источника азота используют прометрин. Симазин в почве разлагается преимущественно под влиянием грибов и актиномицетов. Грибы, такие как A. tereus, P. conescens, Trichoderma lignorum и т. д., разлагают до 90% и более гербицидов, внесенных в питательную среду.
Симазин в почве также способен разлагать бактерии родов Arthrobacter, Bacillus, Corynebacterium, некоторые актиномицеты (род Streptomyces) и микроскопические грибы родов Aspergillus, Fusarium, Penicillium и Trichoderma; атразин — микроскопические грибы родов Penicillium, Trichoderma и бактерии рода Bacillus; симетон — грибы рода Aspergillus и т. д.
К дипиридиновым гербицидам относятся препараты паракват и дикват. Разложение параквата в почве отмечено под влиянием некоторых изолированных, но не идентифицированных почвенных бактерий.
Период адаптации почвенных микроорганизмов к отдельным гербицидам различен. Например, к производным карбамида бактерии приспосабливаются примерно в течение 2 мес, к 2,4-Д — в течение 6—21 дней, к диалату — 6-7 и триалату — 28—45 дней. После адаптации микроорганизмы начинают быстро размножаться и используют внесенный препарат в качестве источника питательных веществ или энергии.
По мнению Аудус, Хирш, Александер (1960), почва «обогащается» микроорганизмами, которые адаптировались к соответствующим гербицидам, и разложение повторно внесенного этого же гербицида протекает намного быстрее. Ускорение разложения в этом случае объясняется сокращением фазы «торможения».
Бактерии, изолированные из почвы, в которую вносили в первый раз препарат, обладают меньшей способностью разлагать далапон и ТХА по сравнению с бактериями, изолированными из почвы, которые были активированы гербицидом. Аналогичные сведения получены также и с гербицидом 2,3,5,6-ТБ.
Установлена прямая зависимость скорости инактивации гербицида от влажности, температуры, аэрации почвы и других факторов, влияющих на развитие и жизнедеятельность микроорганизмов. В условиях, благоприятных для развития микроорганизмов, разложение гербицидов протекает быстро. Физико-химическое связывание некоторых препаратов с органическим веществом почвы тормозит их инактивацию. В почвах с высоким содержанием органического вещества микробиологические процессы протекают интенсивно, в связи с чем инактивация большинства гербицидов происходит быстрее, чем в сухих и легких по механическому составу, бедных органическим веществом почвах. Баршел (1961) приводит данные о том, что при 18°С в почве, содержащей 1% гумуса, за 150 дней разлагается 50% симазина, а при содержании 10% гумуса в течение 170 дней инактивируется 85% внесенного препарата. Имеются также другие данные, свидетельствующие о том, что в почвах с высоким содержанием органического вещества инактивация гербицидов (2,3,5,6-ТБ, 2,4-Д, монурона, диурона, атразина, димида и т. д.) протекает быстро.
Как показали Парвер и Хедсон (1966) (по Фетфаджиевой, 1973) , препарат дикамба инактивируется микроорганизмами с различной скоростью в зависимости от реакции почвы: при pH 4 — быстро, а при pH 7,5 — медленно.
При низких температурах гербициды разлагаются медленно. При переходе от отрицательных к положительным температурам скорость разложения пропазина, пирамина, алипура и мурбетола возрастает (Попов, Ладонин, 1968). При температуре 20—30°С активируется деятельность почвенной микрофлоры и ускоряется инактивация гербицидов в почве. Данные по изучению скорости микробиологического разложения атразина и диурона в почве при температуре 10, 20 и 30°С свидетельствуют, что при температуре выше 10° С скорость разложения атразина возрастает вдвое, а диурона — даже втрое. Количество препарата амибен в дозе 50 мг/кг почвы при температуре 15°С не менялось в течение 11 месяцев, при 25°С разлагалось 42%, а при 35°С — 46% (Шейб, 1965, по Фетфаджиевой, 1968). Микробиологическое разложение в почве препарата 2,3,5,6-ТБК (в дозе 2 мг/кг) завершается при 15°С за 9 месяцев, а при 25 и 35°С — за 4—5 месяцев. Атразин в этих условиях разлагается соответственно за 9 и 1-2 месяца. Рандокс и вегадекс во влажной почве при температуре 27—28°С инактивируются за 6 недель, а в сухой почве при такой же температуре — за 18.
В сухих почвах гербициды атразин, симазин, хлоразин, фенурон долгое время сохраняют свою токсичность, а в хорошо увлажненных почвах они инактивируются в 5 раз быстрее.
Не только физико-химические и биологические свойства почв, но и применяемые агротехнические приемы, активирующие микробиологические процессы, влияют на скорость детоксикации гербицидов.
Органическое (40 т/га навоза) или органоминеральное удобрение (N240P240K240 + 40 т/га навоза) ускоряет детоксикацию метрибуцина, тогда как минеральные удобрения существенно не влияют на этот процесс. Слабо происходит детоксикация гербицидов при внесении в почву фосфорно-калийных удобрений и особенно при применении высоких доз фосфора.