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农药对土壤微生物群和管理的影响

      世界卫生组织(WHO)指出,在发展中国家,有300万例农药中毒病例。农用化学品的长期集约使用和滥用对土壤生物多样性、农业可持续性和食品安全产生不利影响,对营养安全、人类和动物健康造成长期有害影响。大多数农用化学品会对土壤微生物功能和生化过程产生负面影响。有益微生物群落多样性和组成的改变可能通过减少养分可用性或增加疾病发生率而对植物生长和发育不利。目前,土壤科学需要定性、创新和需求驱动的研究,特别是在发展中国家,通过创造有利和值得信赖的工作氛围来促进高质量的生态友好研究,从而奖励生产力和优点。

文章《农药对土壤微生物群和管理的影响:综述》回顾了(1)各种农用化学品对土壤微生物多样性和环境的影响;(2)小农对可持续作物保护和增强解决方案的重要性;(3)为科学界、政策制定者和土地管理者服务的管理策略,将土壤增强和可持续性实践整合到小农家庭中。目前的回顾提供了对粮食和营养安全的农业土壤管理的更好理解。


研究过程

作物生长和氮磷利用效率

      土壤类型也可以在除草效果中发挥关键作用。在质地粗糙的土壤中,这种影响可能更严重。例如,之前报道了除草剂对砂质粘壤土中鹰嘴豆的微生物结合和活力的严重负面影响。属于三嗪类的除草剂分子由于其残留效应和在土壤中的持久性,在长期施用时更危险。阿特拉津的重复施用可以显着降低土壤微生物的强度。同样,莠去津和异丙甲草胺可以改变土壤中不同种类放线菌和细菌的生物多样性。草甘膦属于有机磷类非选择性除草剂,可降低磷酸酶活性达;抑制土壤生物群的生长和活性,在实验室条件下测试时对菌根真菌有毒性作用。施用除草剂对土壤微生物群落、酶和生化反应的不同影响见。


除草剂对土壤生化和酶促环境的影响

      除草剂会减少由土壤微生物和酶促反应控制的几种有益的生化过程,这些过程在维持或改善土壤健康方面起着至关重要的作用。由土壤微生物驱动的生化过程包括矿化和相关的生物转化,如营养动力学(硝化、反硝化和氨化)、氧化还原反应、产甲烷等,都受到除草剂暴露的影响。即使在施氮后,用丙磺隆处理的土壤中反硝化和硝化的生化过程也会减弱。除草剂还会影响土壤酶活性,这些酶活性会影响土壤剖面中土壤肥力和生物功能的“生物指数”。乙草胺及其衍生物对参与氮转化的细菌(即荧光素、枯草芽孢杆菌和草分枝杆菌)有毒。除草剂阿特拉津和西玛津在以10 mg/L的用量施用时可以完全抑制自养黄杆菌的生长和生物作用。除草剂甲草胺和莠去津会对细菌的功能产生负面影响,这些细菌是氨化和土壤脱氢酶活性所必需的,施用量高于田间推荐剂量。对微生物活性的影响因除草剂的施用方式而异。例如,草甘膦成块施用可以显着降低酶活性,但作为颗粒施用时则不然。除草剂莠去津和异丙甲草胺可分别降低转化酶和脱氢酶的活性。


研究结果

杀虫剂与土壤微生物环境

      与除草剂相比,杀虫剂对土壤微生物的影响更大,尽管不如杀菌剂。一些杀虫剂对有益微生物的生长和存活有害,但其他杀虫剂可能有刺激作用或没有作用。例如,氨基甲酸酯类杀虫剂(如克百威、甲硫威和西维因)对土壤微生物环境和酶活性具有广泛的负面影响。同样,属于有机磷化学组的杀虫剂(即乐果、二嗪农、毒死蜱、喹硫磷和马拉硫磷)会抑制土壤细菌、真菌和酶的生长和种群。砷、滴滴涕和林丹对微生物生物量、微生物过程和酶活性也有负面影响,这归因于它们在土壤中的长期残留效应和持久性。表显示了不同杀虫剂对与养分循环相关的土壤微生物群和动物群的影响。


一些关键的有效管理策略

      生物农药是可以从微生物中提取的天然物质(微生物农药)、含有添加遗传物质的植物来源(植物掺入保护剂 - PIP)和其他提供害虫控制的天然产物(生化农药)。生物农药或生物农药在害虫管理方法中发挥着重要作用,可作为化学农药的更好、更环保的替代品,同时最大限度地减少土壤污染和污染,同时不影响土壤微生物群落。生物农药确保良好的土壤健康和环境可持续性,以实现生态友好型农业生产。在任何生命系统中引入有益微生物都需要对致病微生物种群具有特征性的主导作用。大多数情况下,当直接施用于土壤或作为叶面施用时,这些生物产品可提高植物的营养吸收效率并提高作物性能。虽然由病原微生物制成的生物农药对目标害虫具有特异性,但来自有益相互作用物的生物农药提供了更好的生态解决方案。此外,与传统化合物相比,生物农药不会危害环境和土壤微生物。


研究结论

      农业发展的任务是在不损害生物圈生态和环境的情况下,为不断增加的人口提供足够的营养和剩余营养。杀虫剂及其使用在发展中国家被视为灵丹妙药。由于大量农药及其衍生物在土壤系统中存在相当长的一段时间,农药对土壤环境和人类健康造成严重危害。大多数杀虫剂会对微生物的生物功能、多样性、组成和生化过程产生负面影响。农药导致土壤肥力失衡,直接影响作物产量。

      明智和有区别地使用农药至关重要,因为大多数有害影响是由超过推荐用量的施用剂量引起的。对农民、经销商、行业、政策制定者和其他利益相关者进行歧视使用农药的教育对于减少对人类和环境的不利影响至关重要。关于农药对微生物群落的长期影响及其在土壤环境中的长期生态毒理学影响,需要精心设计的实验。