结合农药对土壤微生物的影响

关键字

Buprofezin-acephate-nontarget effects-soil enzymes-NPK-amendments

介绍

持续出现的一个主要问题,在现代农业是,它已成为一个共同趋势应用不同组的杀虫剂,同时或连续,对多种害虫的有效控制。很明显的农作物保护农药导致土壤中的农药残留,最终所有这些异型生物质化合物的水槽。它早就知道,农药应用推荐率对土壤中酶活性的影响很少或没有[17,5]。众多报道,然而,表明土壤酶活性有显著影响农药在应用于土壤长期利率高于推荐(11日,34)。

在最近的几十年里,有一个严重的担忧对棉花造成巨大的经济损失很多害虫。虽然一些杀虫剂使用需要的基础上对这些害虫的有效控制棉花,两种杀虫剂,特别是噻嗪酮(鼓掌®)和乙酰甲胺磷(Hythene®)广泛应用于近年来应对棉花的主要害虫。虽然,更多的数据存在其他杀虫剂的个体治疗,几乎没有信息可在文献中不属预定目标的影响,结合这两种杀虫剂对土壤中微生物的活动。在目前的调查,尝试,因此,评估了噻嗪酮和乙酰甲胺磷对多种纤维素酶,淀粉酶,也许和NPK-fertilizer-amended土壤转化酶活性。

材料和方法

土壤集合

土壤与和与已知的历史杀虫剂(噻嗪酮或乙酰甲胺磷)使用,收集从字段(本质上非常肥沃)在Nandyal种植棉花,安得拉邦的半干旱地区,印度12厘米的深度。收集到的样本混合、脱水和筛分2毫米网前使用。理化性能(表1)和微生物特性测定标准程序。土壤pH值决定使用一个电极和1:1.25水保泥浆[25]。电导率测定的100毫升水1克土壤样本使用Elico电导仪。约翰逊和乌尔里希[9]描述的方法用于估计60%持水能力。土壤有机碳和总氮含量是量化使用Walkley-Black方法[14]Micro-Kjeldahl方法[8],分别。细菌和真菌的数量(表2),在这两个土壤样品,孤立和枚举后连续稀释和电镀方法。

杀虫剂和肥料在本研究中选择

两种杀虫剂,噻嗪酮(2-tert-butylimino-3-isopropyl-5-phenyl-1 3 5-thiadiazinan-4-one)和乙酰甲胺磷(O, S-dimethyl乙酰phosphoramidothioate),选择目前的调查广泛而密集的使用在印度的现代农业。矿物肥料尿素,perphosphate钙和钾被使用在指定的速度(部分1所示)。

选择杀虫剂对土壤酶活性的影响

水解决方案的商业配方两种杀虫剂,噻嗪酮和乙酰甲胺磷准备水和添加到5 g的部分土壤试管(25×200毫米)杀虫剂组合,噻嗪酮+乙酰甲胺磷分级浓度(2.5 - 10μg g⁻¹土壤)如前所述Gundi et al . [7]。最终浓度(基于w / w)的每个杀虫剂包括2.5、5.0、7.5和10.0μg g−1土壤,这对应于0.25,0.5,0.75和1.0公斤公顷⁻¹分别[1]。这些浓度选择,因为选择杀虫剂的现场应用剂量范围从0.3 ~ 0.6公斤公顷⁻¹。在一组,土壤样品,收到修改了化肥杀虫剂组合。所有的管道包括储水控制保持在60%,和孵化28±4°C,活动后3天测试。经过3天的孵化,一式三份土壤样本撤回的试验了多种纤维素酶,淀粉酶、转化酶活性。

抑制百分比值计算相对于未经处理的控制活动。交互数据组合使用乘法生存模型进行分析的概述Stratton [24]。预期的交互反应的杀虫剂组合使用公式计算,E = X + [(100−X) / 100]×Y;E =预期的累加效应的混合物,百分之X =抑制由于组件,和Y =每分钱抑制由于组件B。实际抑制和预期之间的平均比率显著抑制大于或小于1.0表示合作和对抗,分别,而一个累加效应发生在实际的和预期的禁忌[23]之间没有显著性差异。

选择土壤酶的测定

多种纤维素酶

多种纤维素酶的活动被潘乔化验的方法描述和大米[16]表示mg葡萄糖g⁻¹30分钟⁻¹利用葡萄糖作为标准。一式三份土壤样本(5克)所需的时间间隔后被撤销,放置在50毫升厄伦美厄烧瓶和0.5毫升的甲苯是补充道。内容在烧瓶涨跌互现,10毫升0.5醋酸缓冲(pH值5.9)添加后15分钟紧随其后的10毫升的1%羧甲基纤维素(CMC)。孵化后30分钟,大约50毫升蒸馏水是补充道。然后暂停被绘画纸第一滤纸过滤,滤液的体积是100毫升蒸馏水。一个合适的整除的上层清液处理2毫升的碱性铜试剂[13];管被放置在沸水浴10分钟,冷却到室温。然后,混合处理1毫升arsenomolybdate试剂紧随其后加入5毫升蒸馏水。蓝色的发达在分光光度计在620海里。

淀粉酶

淀粉酶活性在治疗和杀虫剂,和/或fertilizer-treated土壤样品确定后,由科尔[3]和修正的方法涂(29、31)。5克的土壤样本被放置在25毫升的沸腾的试管,然后1毫升的甲苯是补充道。中的所有内容管彻底涨跌互现,15分钟后,6毫升2%醋酸淀粉0.2缓冲区(pH值5.5)补充道。管是培养48 h。土壤悬架是通过绘画纸第一滤纸过滤,滤液和还原糖含量由Nelson-Somagyi方法决定Elico数字分光光度计和活动表达的mg葡萄糖g⁻¹48小时⁻¹。

转化酶

土壤转化酶活性测试样品确定后涂的方法[32]。5克的土壤样本被放置在25毫升的沸腾的试管,和1毫升的甲苯是补充道。管的内容彻底涨跌互现。15分钟后,6毫升的18毫米的蔗糖0.2醋酸缓冲(pH值5.5)添加和管孵化6 h。最后,悬挂绘画纸第一滤纸过滤,滤液和还原糖的量是由Nelson-Somagyi Elico数字分光光度计的方法。葡萄糖的酶活性被表示为毫克每克土壤释放葡萄糖6 h (mg g⁻¹6小时⁻¹)。

结果

不属预定目标的噻嗪酮和乙酰甲胺磷对土壤的影响多种纤维素酶

乙酰甲胺磷治疗,在2.5μg g⁻¹土壤结合噻嗪酮7.5μg g⁻¹土壤酶活性造成显著的协同效应(表3)。添加剂反应是观察到的只有5μg g⁻¹土壤浓度的乙酰甲胺磷和2.5μg g⁻¹噻嗪酮的土壤。更高浓度的噻嗪酮、乙酰甲胺磷明显毒性,导致对立的相互作用对酶活性。事实上,土壤肥料修改样品一起杀虫剂组合在改变分级水平没有可衡量的影响的交互作用注意到没有收到氮磷钾化肥的土壤样本(表4一)。

不属预定目标的噻嗪酮和乙酰甲胺磷对土壤淀粉酶的影响

的速度在杀虫剂组合,噻嗪酮2.5μg g⁻¹施加在淀粉酶协同反应乙酰甲胺磷7.5μg g⁻¹土壤(表3 b)。一样,同样的组合5μg g⁻¹混合物中展示了添加剂对酶活性的影响。尽管如此,更高浓度的两种杀虫剂组合显示对土壤淀粉酶显著的拮抗作用。此外,结合两种杀虫剂更反对地互动与氮磷钾肥料在土壤淀粉酶收到(表4 b)。

不属预定目标的噻嗪酮和乙酰甲胺磷对蔗糖酶的影响

噻嗪酮和乙酰甲胺磷在相同浓度的2.5μg g⁻¹结合协同刺激引起的土壤蔗糖酶活性(表3 c)。添加剂反应是观察到的只有2.5μg g⁻¹噻嗪酮和5的土壤μg g⁻¹乙酰甲胺磷的土壤。然而,μg 7.5和10 g的组合⁻¹噻嗪酮与分级浓度的乙酰甲胺磷对土壤中蔗糖酶的活动引起敌对的反应。类似的结果也记录在土壤氮磷钾修改(表4 c)。

讨论

本研究中两种杀虫剂对他们不属预定目标的影响对土壤中酶的活动显示明显悲观的影响。从实验数据,它显然是明显,土壤纤维素酶是高度敏感的人为物质在土壤中。Gundi等。[6]报道,土壤处理久效磷,多达25μg g⁻¹无毒或刺激,但土壤纤维素酶活动是杀虫剂的负面影响以更高的利率。几项研究已经指出证据表明,尽管多种纤维素酶的活性在低利率刺激,但却严重影响当土壤处理更高浓度的不同农药包括baythroid[10],二嗪农[20],等等。在另一个工作,brominal和selecron抑制土壤中纤维素酶活性最潜伏期后[15]。令人惊讶的是,Cycon和Piotrowska-Seget[4]报道,有一个初始的人口下降异养细菌和真菌,但刺激在较高剂量的有机磷杀虫剂,二嗪农的土壤。另一方面,尽管低利率的杀虫剂组合影响协同和添加剂反应在多种纤维素酶的活性,但在更高的利率,在敌对的反应被记录在两种土壤。[6]一项研究发现证据支持,久效磷和氯氰菊酯或quinalphos和氯氰菊酯,在不同层次上产生了协同和拮抗反应向土壤中纤维素酶的活动。结论,研究人员警告说,噻嗪酮和乙酰甲胺磷的滥用,以更高的利率而不是现场应用利率,是多种纤维素酶在土壤有害。

正如前面强调的,噻嗪酮和乙酰甲胺磷在更高浓度也有毒土壤淀粉酶活性和相同的报道在很多研究中[6],21日。例如,硫丹在32和48μL L⁻¹据报道,刺激α-amylase活动在文化的上层清液滤液,但酶活性是在64年和80年μL L不利影响吗⁻¹[26]。但在其他的研究中,活动在低浓度刺激,但负面影响土壤较高的久效磷处理时,quinalphos,氯氰菊酯、氰戊菊酯(18,6),马拉松和氯菊酯[30]和其他有机磷杀虫剂[32]。相反,应用cyfluthrin和吡虫啉土壤最初抑制淀粉酶活性其次是刺激效应的3周的潜伏期[27]。有趣的是,在一个集中的930毫克公斤⁻¹对淀粉酶活性,fenamiphos有害的影响,降低24%,62天的治疗后在实验室条件下[19]。另一方面,噻嗪酮和乙酰甲胺磷在更高浓度的组合产生了敌对的反应也许和NPK-amended土壤淀粉酶活性。很少有出版的例子杀虫剂组合对土壤中淀粉酶活性的影响。在最近的一项研究中,Gundi等。[6]报道,约51%的淀粉酶活性的增加发生在久效磷和氯氰菊酯在5μg g⁻¹年底前10天孵化;分别,分别增加了30%和17%。因此,目前的结果表明,更高的利率两种杀虫剂的应用,单独或结合重复应用程序或极大地影响土壤淀粉酶。

本研究也试图探讨噻嗪酮和乙酰甲胺磷对土壤蔗糖酶活性的影响。这些发现的最重要的影响是,蔗糖酶是影响严重的重复应用和结合两个选择杀虫剂以更高的利率。有充分的证据表明,蔗糖酶活性增加了110.9%,报1.6μg baythroid g⁻¹土壤和减少了40.3%的最高水平研究[10]。在另一项研究中,Sreenivasulu和Rangaswamy[22]报道,土壤中蔗糖酶活性杀菌剂的浓度的增加而增加;酶的活动是每个化学测试的负面影响以更高的利率。另一方面,西维因杀虫剂应用于一个正常的农业剂量没有任何在土壤中蔗糖酶活性抑制作用[12]。相比之下,你的研究[28]表明,敌菌丹和百菌清抑制蔗糖酶活动一天暂时在土壤砂质壤土,后来,两天之后,抑制作用是缓解。沃特et al .[33]的一份报告证明了长期的阿特拉津的第一次应用显著降低土壤中蔗糖酶的活性。也许,更令人担忧的是,修正案与氮磷钾化肥的土壤似乎对蔗糖酶减少杀虫剂的毒性。Bielinska的研究和Pranagal[2],然而,显示应用程序的高水平的矿物与化学除草似乎同时受精有害尤其是土壤的生物活性。这意味着伴随pHKCl下降的另一个原因强烈降低土壤中酶活性的网站。因此,从以上数据,可以得出结论,蔗糖酶高度敏感时选择杀虫剂应用单独或组合。 But, amendment of the soil with NPK fertilizers seems to alleviate the toxicity of the insecticides towards invertase. Although these results suggest that the studied enzymes are known to be affected by the selected insecticides in vitro, it remains unclear how these are actually influenced at field level. In conclusion, insecticide combinations, at higher concentrations, resulted in an interaction leading to significant antagonistic effect on activities of all the soil enzymes tested. This clearly warrants the judicious use of insecticides at recommended doses only.

确认

我们要感谢美国博士Imthiyaz艾哈迈德,本金,Nandyal、印度国家P.G.学院提供实验室设施和鼓励我们通过了这项研究。

引用

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