В последние два десятилетия во многих странах проведены многочисленные исследования по эффективности и фитотоксичности большого числа используемых гербицидов.
Для борьбы с сорняками при возделывании многих культур установлены оптимальные препараты, дозы, сроки и способы их применения. Проведены многочисленные исследования о влиянии гербицидов на микробиологические процессы в почве, которые осуществлялись по двум направлениям: влияние гербицидов на биологические процессы в почве, а также метаболизм и детоксикация гербицидов почвенными микроорганизмами.
Вопрос о воздействии гербицидов на почвенную микрофлору весьма актуален, поскольку необходимо знать, в какой степени применение гербицидов сказывается на жизнедеятельности почвенных микроорганизмов и как это, в свою очередь, влияет на плодородие почвы и питание растений.
Общее количество микрофлоры. Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что внесение гербицидов в рекомендуемых дозах не подавляет развитие почвенной микрофлоры, а вызывает лишь временную перегруппировку различных микроорганизмов или временное изменение интенсивности биологических процессов в почве.
Пошон и др. (по Мишустину, 1964) не обнаружили негативного влияния триазиновых гербицидов, таких как прометон, пропазин, симазин и атразин в дозе 2,5 кг/га на жизнедеятельность микроорганизмов. Препараты на основе 2,4-Д, ДНОК (диназол-50), 2М4Х, далапон, ИФК и т. д., вносимые в дозах, превышающих рекомендуемые, подавляют развитие почвенных бактерий.
На площадях, обработанных гербицидами, активность различных групп почвенных микроорганизмов подавляется обычно через 10-20 дней после внесения препаратов и остается очень низкой в течение нескольких недель, а в отдельных случаях — 2—3 месяцев. Внесение высоких доз некоторых гербицидов может привести к более длительному ингибированию активности почвенной микрофлоры. Например, диназол-50, внесенный в два приема в дозе 18 кг/га, подавляет активность различных групп микроорганизмов более чем на 6 месяцев.
Воздействие, оказываемое гербицидами на почвенные микроорганизмы, зависит наиболее часто от их химического состава. Триазин и производные карбамида менее токсичны для почвенной микрофлоры, чем производные фенола. Часто наличие другого атома в молекуле сходных по активности веществ увеличивает их токсичность. Так, наличие атомов хлора в гербицидах, производных карбамида, приводит к увеличению их токсичности для почвенной микрофлоры.
Почвенные микроорганизмы по-разному реагируют на гербициды. Анаэробные бактерии более чувствительны к препарату 2,4-Д, чем аэробные. По данным Мишустина, аспорогенные бактерии более устойчивы к гербицидам, чем бактерии рода Bacillus и актиномицеты, а наиболее чувствительные — грибы. Штейнбренер и др. также считают, что бактерии более устойчивы к гербицидам, чем грибы. Мицковский отмечает, что спорообразующие бактерии и актиномицеты устойчивы к препарату 2,4-Д. Актиномицеты и грибы чувствительны к гербициду диназол-50, однако ингибирование их жизнедеятельности бывает кратковременным.
К препарату афалон (большим дозам — 4 кг/га) более чувствительны бактерии, менее — актиномицеты или грибы. После применения препарата теноран отмечено ингибирование развития бактерий и актиномицетов и активирование микроскопических грибов.
Результаты исследования Штина показали, что препарат 2,4-Д в дозе 2 кг/га не токсичен для почвенных микроорганизмов, низкие дозы этого препарата даже активируют их развитие. К повышенным дозам гербицидов наиболее чувствительны цианобактерии и диатомовые водоросли.
Чувствительность к гербицидам в большой степени зависит от вида и штамма микроорганизмов. При изучении влияния гербицидов 2,4-Д, атразина и симазина на микроорганизмы не отмечено различий в составе бактерий, растущих на мясо пептоновом агаре, однако численность флуоресцентных бактерий снижалась, а микобактерий — увеличивалась.
При исследовании влияния гербицидов, таких как диназол-50, афалон и димид, взятых в различных концентрациях (0,001—2%), на различные штаммы В. tyсоides, В. megaterium, В. virgillus и В. mesentericus установлено, что диназол-50 более токсичен для В. mycoides, чем для В. virgillus и В. mesentericus. Наиболее чувствительным к указанным гербицидам оказался В. mycoides, штамм 81, размножение которого ингибировалось при концентрации гербицида в питательной среде 0,001%, и наиболее устойчивым В. virgillus, штамм 92, который не реагировал ни на одну из изучаемых концентраций. Аналогичное влияние оказывал также препарат афалон: наиболее чувствительными к нему оказались штаммы В. mycoides, а устойчивыми — В. mesentericus. Токсичность афалона для изучаемых штаммов немного слабее, чем диназола-50. Все изучаемые концентрации димида не были токсичными для штаммов указанных бактерий (Ранков, 1967).
Штейнбренер и др. наблюдали разную чувствительность почвенных микроскопических грибов к препаратам симазина и В-6658, вносимых в питательную среду в дозах от 0,0065 до 0,1650%. В основном изучалась чувствительность штаммов рода Fusarium. Препарат симазин для различных штаммов и видов более токсичен, чем В-6658. Аналогичные исследования проводил Штин (1957) с почвенными водорослями. Результаты эксперимента с гербицидом 2,4-Д (концентрация от 0,05 до 0,0005%) показали, что для всех почвенных водорослей токсичными оказались дозы 0,01 и 0,05%. Однако для вида Phormidium tenue токсична даже самая низкая концентрация гербицида. В то же время гербицид в очень низких концентрациях (0,00002%) стимулирует рост некоторых водорослей, например Chlorella vulgaris.
Влияние, оказываемое гербицидами на микрофлору, зависит также от физико-химических свойств почв и от агротехнических приемов. Токсичность гербицида для почвенной микрофлоры на легких почвах, бедных органическим веществом, с низкой емкостью поглощения намного больше, чем на почвах с тяжелым механическим составом и высоким содержанием органического вещества. Препарат аретан, например, ингибирует жизнедеятельность почвенных микроорганизмов в различной степени в зависимости от физико-химических свойств почвы. Наиболее высокая токсичность наблюдается на аллювиально-луговых почвах с легким механическим составом и низким содержанием гумуса (1,8%). При этом сильно снижается численность актиномицетов и микроскопических грибов и в меньшей степени численность бактерий, использующих минеральный азот. Токсическое действие указанного гербицида намного слабее при внесении его в смолницу (3,3% органического вещества). Аретан в низких дозах (0,02 г на 1 г почвы) стимулирует размножение микроорганизмов, особенно актиномицетов и микроскопических грибов.
Внесение аретана на удобренную почву с высоким (7,5%) содержанием органического вещества не только не оказывает токсического действия на почвенные микроорганизмы, но даже (во всех исследуемых дозах) стимулирует развитие бактерий.
Влияние симазина на почвенную микрофлору в большой степени определяется агротехническими приемами. Применение симазина и междурядная обработка почвы стимулируют развитие почвенной микрофлоры. В хорошо удобренных почвах ингибирующее действие этого препарата проявляется слабее, чем на почвах, бедных питательными веществами. Следовательно, влияние гербицидов на почвенные микроорганизмы зависит также от удобрения. Метрибуцин на аллювиально-луговой почве слабо ингибировал жизнедеятельность почвенных микроорганизмов при внесении органических (40 т/га навоза) и органо-минеральных (40 т/га навоза + N240P240 К240) удобрений. При применении одних минеральных удобрений (N240P240К240) ингибирующее действие гербицида на почвенную микрофлору также незначительно, наиболее сильно оно выражено на неудобряемых землях. Аналогичные результаты были получены при внесении минеральных удобрений и гербицида аретан в аллювиально-луговые почвы.
Внесение навоза снижает ингибирующее действие гербицида на развитие различных групп микроорганизмов. При увеличении доз вносимого гербицида должны быть увеличены дозы органических удобрений для детоксикации гербицида в почве. Так, в течение 6 месяцев после внесения навоза наблюдается минимальный эффект ингибирования активности микрофлоры. Снижение ингибирующего влияния аретана на жизнедеятельность различных микроорганизмов, отмеченное при удобрении земель навозом, вызвано внесением в почву органического вещества, которое адсорбирует часть гербицида. Следовательно, этот эффект может иметь место не только на тяжелых и богатых органическим веществом почвах, но также на легких по механическому составу, бедных гумусом почвах, но удобренных навозом.
По мнению многих исследователей, снижение ингибирующего действия гербицидов при внесении удобрений вызвано улучшением питательного режима почвы. Для решения этих особенно важных для практики вопросов необходимо выяснить значение физико-химических свойств почвы и различных агротехнических приемов, имеющих место при воздействии гербицидов на почвенную микрофлору, что позволит прогнозировать токсичность используемых гербицидов.