Воздействие химических средств защиты растений на микроорганизмы почвы

Введение. Интенсивное сельское хозяйство успешно развивается за последние несколько десятилетий благодаря минеральным удобрениям и пестицидам, а также высокоурожайным сортам и гибридам сельскохозяйственных растений. Задача развития сельского хозяйства заключается в обеспечении продовольствием и достаточным питанием растущего населения, а также увеличивающихся животноводческих хозяйств. Внимание к экологии и правильному использованию природных ресурсов также являются актуальными вопросами развития аграрного сектора. Обеспокоенность по поводу загрязнения окружающей среды пестицидами в современном контексте использования пестицидов приобрела большое значение [1, 5]. Пестицидам в почвенной среде с точки зрения эффективности борьбы с вредителями и болезнями, воздействия на нецелевые организмы и мобильности за пределы объекта уделяется должное внимание. Кинетика и пути деградации зависят от абиотических и биотических факторов, которые специфичны для конкретного  пестицида.

Неблагоприятное воздействие химических средств на почвенные микроорганизмы, может повлиять на плодородие почвы, что становится серьезной проблемой в сельском хозяйстве. Поведение химических соединений в почвенной экосистеме различны, поскольку они разлагаются под воздействием различных факторов и могут находиться в почве, воде и т. д. Таким образом, необходимо следить за стойкостью и разложением пестицидов в почве, а также необходимо изучать влияние пестицидов на качество почвы путем углубленных исследований микробной активности почвы. Токсичность или загрязнение пестицидов можно снизить с помощью процесса биоремедиации, включающего использование микробов или растений [2, 4]. Они либо разлагают, либо используют пестициды в результате различных кометаболических процессов. В связи с ростом потребления растениеводческой продукции сельское хозяйство активно растет, и основная роль отводиться зерновым культурам: пшенице, овсу, кукурузе, сое и многим другим.

Целью данной работы является изучение воздействия химических средств защиты растений на почвенные микроорганизмы.

Основная часть. В связи, с большим увеличением потребностей человека в сельском хозяйстве это способствует росту применения в нем химических средств защиты растений, отказ от которых в данный момент не возможен, так как он приведет к существенной потери качества урожая из-за болезней и вредителей, снижение эффективности некоторых сельскохозяйственных методов, а также к существенной потери прибыли у фермеров. Но нельзя забывать и о вреде, которые пестициды наносят окружающей среде. Почва, люди и животные испытывают на себе их пагубное влияние.

Пестициды представляют из себя ксенобиотики. Это химические вещества, созданные искусственно самим человеком, не входящие в биоценоз. Из-за этой особенности они, попадая в окружающую среду, не способны вступить ни в один круговорот веществ, а значит их процесс разложения займет очень большое количество времени, за которое химикаты способны нанести существенный вред живым организмам [3, 4].

От пестицидов очень сильно страдает почвенная биота. Данная проблема сейчас является очень актуальной. К сожалению, из-за экономической выгоды многие фермеры игнорируют ее, что приводит к плохим последствиям в окружающей среде.

В почве обитает огромное количество всевозможных микроорганизмов, которые принимают участие во многих круговоротах веществ и необходимы для поддержания стабильности биоценоза.

Микроорганизмы способны разлагать высокомолекулярные соединения до простых неорганических веществ: воды, газов и различных минеральных соединений. Причем стоит отметить, что для каждого типа почв, существуют собственное их распределение. Численность микроорганизмов влияет на различные показатели, например, на количество и качество гумуса, содержание питательных элементов и т.д [6, 7].

Следует отметить еще одну немало важную функцию микроорганизмов, а именно это роль как основных деструкторов. При этом процессе микроорганизмы выделяют около 85 % углекислого газа. В ходе их дыхания растворяются минералы. В свою очередь мертвые органические вещества подвергаются процессам окисления и минералогическому разложению, то есть гумификации. Также идет синтез важных органических веществ при разложении органических соединений.

Необходимо также указать на роль грибов в почве. Они имеют способность разрушать лигнин (полимерное соединение, содержащееся в клетках сосудистых растений и характеризующее степень одревеснения их клеток) и ряд других сложных органических соединений. По мимо этого они способны образовывать и различные кислоты: лимонную, уксусную и т.д., и фульватный гумус. Это обеспечивает увеличение почвенной кислотности и, как следствие, приводит к разложению минералов.

Исходя из вышесказанного роль микроорганизмов в почве очень велика, именно поэтому вред, наносимый им химическими препаратами, приводит к весьма отрицательным последствиям [6-8].

Их применение оказывает разноплановое воздействие на микроорганизмы, что приводит к влиянию на все звенья биоценоза в их совокупности. Это приводит к нарушению экологического равновесия.

Однако, стоит отметить, что применение пестицидов не всегда несет за собой пагубные последствия для микроорганизмов. Например, при внесении в почву определенных видов химических препаратов, то происходит процесс стимуляции целлюлозаразрушающих и нитрифицирующих бактерий. Некоторые гербициды при многолетнем использовании способствовали увеличению количества грибов, которые выделялись из почвы. Также следует отметить, что при больших нормах препарата они не оказывают пагубное влияние на целлюлоаразрушающие бактерии, так как гербициды зачастую малотоксичные или совсем не токсичны для разных групп микроорганизмов.

Но, в большинстве случаев, химические вещества оказывают отрицательную роль на часть микроорганизмов, живущих в почве и принимающих участие в активной трансформации органического вещества и труднодоступных форм минерального питания, усеваемые растениями. В результате обработки почвы может также произойти перестройка экосистемы [1-3].

Пестициды способны оказывать отрицательное воздействие не только на почвенную биоту, но и на других членов окружающей среды.

Очень серьезный вред наносит обработка полей химикатами опыляющим насекомым и в первую очередь медоносным пчелам, полезным насекомым, а также к гибели птиц. Например, число куропаток, обитающих на полях, продолжает сокращаться из-за воздействия пестицидов. Основным кормом для куропаток служат насекомые, обитающие в полях. При обработки последних химическими препаратами защиты растений естественная пища этих птиц уничтожается. Кроме насекомых в их рацион также входят и семена, в которых накапливаются вредные химические соединения. Эти факторы зачастую приводит к сокращению количества популяций куропаток в местах, которые подвергались обработки пестицидов.

Используя химикаты для своей выгоды, человек забывает, что они также способны нанести серьезный вред его собственному здоровью, вызвав множество опасных патологий и заболеваний, способные привести к летальному исходу. Степень вреда у разных видов пестицидов различна, как и виды вызываемых патологий. Так, ученые в своих работах, связанной с влиянием пестицидов на человеческий организм, пишут о трех способах попадания в него пестицидов: трансдермальный, пероральный и ингаляционный путь. Они в своей работе отмечают, что основная сложность при отравлении пестицидами трансдермальным путем заключается в трудности его определения. Дело в том, что вещества способны попасть на любом этапе работы с ними. Причем опасность представляют не только вещества, находящиеся в жидком агрегатном состоянии, но и в твердом. Подобные вещества могут находиться в виде порошков или гранул. Также огромную роль играет область поражения кожи, например, в местах с чувствительной кожей всасывание вредных веществ куда больше, чем местах с более грубым кожным покровом [5, 6].

При пероральном пути совершается наибольшее количество заражения пестицидами. Ученые отмечают, что заражение этим способом происходит из-за халатности, которую человек допускает при обращении с этими вредными веществами. Кроме халатности человек может получить вред, если проведет нетщательную очистку продуктов питания, которые были недавно подверглись загрязнению пестицидами. Что касается третьего пути, то заражение им происходит по средством вдыхания вредных веществ при работе с ними без специальных средств защиты, совершенно необходимых в данной ситуации. Ученые отмечают, что воздействию пестицидов в малых дозах подвержены все люди на Земле. Они накапливаются в организме человека под действием таких факторов, как пищевой рацион, географическое расположение региона и т.д. Пестициды способны вызывать очень серьезные патологии, и в целом, отрицательно влиять на организм человека [7, 8].

Непрерывный рост применения пестицидов в агроэкосистемах с целью обеспечения продовольствием постоянно растущего населения вызывает все большую озабоченность для здоровья человека и окружающей среды. После попадания в агроэкосистему судьба пестицидов и их транспортировка в значительной степени определяются природой пестицидов и свойствами почвы, в дополнение к обитающим в почве микробам, фауне и флоре. Изменения в микробиологическом составе почвы, свойствах почвы и ферментативной активности, возникающие в результате применения пестицидов, являются важными факторами, существенно влияющими на продуктивность почвы [3-5]. Нарушения в составе микробного сообщества могут привести к значительным нарушениям круговорота основных питательных веществ, металлов и последующему усвоению растениями. Неизбирательное применение связано с накоплением пестицидов в растительных продуктах питания, кормах и продуктах животного происхождения. Кроме того, применение пестицидов с длительным периодом полураспада загрязняют водную среду и накапливаются в растениях, животных и микробах, выживающих там. Чтобы избежать негативных последствий применения пестицидов, различными исследователями представлено множество методов, относящихся к физическим, химическим и биологическим категориям. В настоящее время проводят исследования, касающиеся загрязнения пестицидами возделываемых сельскохозяйственных почв; токсичности для почвенных микробов, растений, беспозвоночных и позвоночных животных; воздействие на характеристики почвы; где тщательно проанализированы меры по снижению токсичности с помощью подходов к управлению, основанных на биотехнологиях [2-6].

Заключение. Пестициды по мимо пользы для человека, приводят к отрицательному воздействию на биоценоз. Из-за них снижается численность почвенных микроорганизмов, подвергаются воздействию животные и сам человек. В настоящее время сложно представить себе полный отказ них. Он приведет к снижению объемов сбора зерна, а, следовательно, к голоду в некоторых странах и к потере прибыли у фермеров. Однако можно с уверенностью сказать, что основной задачей ученых в данной области будут являться поиски путей снижения их отрицательного влияние с сохранением эффективности или поиск достойной замены, которая полностью избавит человечество от необходимости использования пестицидов.