2000 GAP Cevre Kongresi, Bildiriler Kitabi, 1. Cilt, Sayfa 295-304, 16-18 Ekim 2000, Sanliurfa.
Doc.Dr. Metin DIGRAK
Ferdag ÇOLAK
Kahramanmaras Sütçü İmam Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Biyoloji Bolümü, 46045- Kahramanmaras/TÜRKİYE
OZET
Bu çalismada, tarimda yaygin olarak kullanilan herbisitlerden ticari adi Glean 75 DF ve Hammer 10 WP, etkili maddesi 1-(2-chlorophenylsulphonyl) -3-(4-methoxy-6-methyl-1,3,5-triazin-2-yyl) urea olan chlorsulfuron ve ticari adi Dual 500 EC olan 2-chloro-6’-ethyl-N-(2-metoxy-1-methylethyl)acet-o-toluidi-de olan metolachlor’un toprak mikroflorasi üzerine etkisi arastirildi.
Çalismada kullanilan herbisitlerden chlorsulfuron, toplam canli bakteri ve aktinomiset sayisinin gelismesini tesvik etmistir. Aerob endospor ve anaerob bakterilerin sayisinda degisiklik gozlenmedi. Maya-küf gelismesinin olumsuz etkiledigi tespit edildi. Metholachlor ile muamele edilen toprakta ise, toplam canli bakteri ve aktinomiset sayisi kontrol ile yaklasik benzer bulundu. Selülolitik bakteriler ile maya-küf sayisinin olumsuz etkilendigi belirlendi.
Effect of Chlorsulphuron and Metalochlor on Soil Microorganisms
ABSTRACT
İn this study the effect of herbicides chlorsulfuron (trade name is Glean 75 DF and Hammer 10 WP) 1-(2-chlorophenylsulphonyl) -3-(4-methoxy-6-methyl-1,3,5-triazin-2-yyl) urea and metolachlor (trade name is Dual 500 EC) 2-chloro-6’-ethyl-N-(2-metoxy-1-methylethyl)acet-o-toluidi-de which are commonly used in agriculture were investigated on soil microflora.
İt was determined that the total viable bacteria and actinomycetes number was found to be increase in the chlorsulfuron-treated soil sample. This treatment had no inhibitory effect on the grown of the aerob endospore-forming and anaerobic bacteria, wherease the growth of mold and yeasts was adversely affected. On the other hand the total viable bacteria and actinomycete number was found to be similar than that of control groups in the metolachlor-treated soil. Thereafter an decline in the cellulolytic bacteria number, mold and yeast were observed in the herbicide-treated soil.
1. GİRİS
Pestisitler, besin maddelerinin üretimi, tüketimi ve depolanmalari sirasinda, besin degerini bozan bitkilere zarar veren bocekleri, mikroorganizmalari, yabanci otlari yok etmek, bununla beraber bitki büyümesini ayarlayici, yaprak dokülmesini saglayici ve rutubet alici olarak kullanilan madde veya maddeler karisimina verilen genel bir isimdir.
Birim alandan alinan ürün miktarini artirmak için verimi yüksek tohum kullanma, uygun toprak islemesi, iyi sulama ve gübreleme yaninda kültür bitkilerini zararli organizmalardan korumak için bilinçli bir tarimsal mücadeleye gereksinim vardir. Hastalik, zararli ve yabanci otlar, kültür bitkilerinde % 25-30’a varan bir ürün kaybina neden olmaktadir. Bu kaybi onlemek veya en aza indirmek amaci ile, kültürel onlemler, fiziksel, kimyasal ve biyolojik adi verilen degisik savas teknikleri uygulanmaktadir. Ancak, bunlar içerisinde sonucun hemen alinabilmesi ve uygulamasinin kolay olmasi nedeniyle kimyasal mücadele digerlerine gore daha yogun olarak kullanilmaktadir (1).
Pestisitlerin tarimsal mücadelede basari saglamalari oldukça sevindirici olmustur. Ancak, bu kimyasallarin bilimsel denetimden yoksun, gelisi güzel ve asiri dozda kullanilmalari sonunda, zararlilar disindaki yararli canlilar ve çevrenin diger unsurlari üzerine olan olumsuz etkileri bulunmaktadir.
Pomarsol, mitikol ve rubigan’in toprak mikroorganizmalari üzerine farkli sekillerde etkili oldugu, platoon’un ise olumsuz etkisinin olmadigi belirtilmistir (2). Birçok pestisidin yararli mikroorganizmalar üzerinde olumsuz etkileri tepit edilmis, bunlara ek olarak amonifikasyon ve denitrifikasyonu engelledigi belirtilmistir (3).
Digrak ve ark. (4), fungisitlerden antrakol, dithane, ridomil ve rivaman’nin toprak mikroorganizmalari üzerine olumsuz etkilerinin bulunmadigini, insektisitlerden reldane ve basudin’in toplam canli bakteri, anaerobik bakteri, maya ve küf sayisini olumsuz yonde etkiledigini tespit etmisleridir. Ayrica, tarimda yaygin olarak kullanilan bazi pestisitlerin toprak mikroorganizmalari üzerine etkilerinin pestisit gruplarina bagli olarak degistigi belirtilmektedir (5,6).
PCP uygulanmis toprakta kontollere oranla gram negatif bakterilerin sayilarinda azalma oldugu ayrica, amonyum nitrifikasyonunun da engellendigi vurgulanmistir (7). Tütünde mavi küf hastaligina karsi fungusit olarak kullanilan antrakol' ün toprak mikrofunguslarinin sayisini azaltici yonde etkiledigi belirtilmistir (8).
Bu çalismada tarimda kullanilan iki herbisitin toprak mikroorganizmalari üzerine etkisi arastirilmistir. Boylece ülkemizde yaygin olarak kullanilan pestisitlerin insan, hayvan ve çevre sagligina zararli etkisinin bertaraf edilmesi ve toprak verimliligi üzerinde dogrudan etkili olan mikroorganizma gruplarinin etkilenmemesi konusunda yapilan ve yapilacak olan çalismalara katkida bulunmak amaçlanmistir.
2. MATERYAL VE YONTEM
2.1. Pestisitler
Çalismada, tarimda yaygin olarak kullanilan herbisitlerden ticari adi Glean 75 DF ve Hammer 10 WP, etkili maddesi 1-(2-chlorophenylsulphonyl) -3-(4-methoxy-6-methyl-1,3,5-triazin-2-yyl) urea olan chlorsulfuron ve ticari adi Dual 500 EC olan 2-chloro-6’-ethyl-N-(2-metoxy-1-methylethyl)acet-o-toluidi-deolan metolachlor’un toprak mikroflorasi üzerine etkisi arastirildi.
2.2. Toprak Ornegi
Daha once pestisit uygulanmamis kumlu-killi-tinli (Kum %48.8; Mil %24.2; pH 7.8; Organik madde %1.8; Toplam azot %0.15; Alinabilir fosfor 17.8 ppm; Degisebilir K+ (m.e./100 g toprak) 1.08; Degisebilir Ca++ (m.e./100 g toprak); Degisebilir Mg++ 6.96) bir tarla topragi kullanilmistir. Toprak ornekleri Kahramanmaras Sütçü İmam Üniversitesi Ziraat Fakültesi Çitosan uygulama çiftliginden temin edilmistir.
2.3. Herbisitlerin Topraga Uygulanmasi
Daha once steril edilen kavanozlara alinan tarla topragi laboratuvara getirilerek 2 mm gozenekli elekten elenmis ve birer kg alinarak steril beherlere konmustur. Pestisitler prospektüsünde belirtilen miktarlarda (chlorsulfuron 372 g/ da; metolachlor 500 cc/da) topraga ilave edilmis ve iyice karistirilmistir. Hazirlanan pestisitli topraklar 28 °C de 30 gün süre ile inkübe edilmistir. Kontrol olarak herbisit uygulanmamis topraklar kullanilmis ve çalismalar iki paralel olarak yürütülmüstür (9,10).
2.4. Mikroorganizma Sayilarinin Belirlenmesi
İnkübasyon süresinin farkli günlerinde (0, 5, 10, 15, 20 ve 30. gün) pestisitli ve kontrol olarak hazirlanan topraktan onar gram alinmis ve 90 ml steril fizyolojik su kullanilarak 10-7 ye kadar dilüsyonlari hazirlanmistir. Uygun dilüsyondan alinan ornekler kati besiyerlerinin amaca gore içine veya üzerine ekilmis, sonuçlar 1 g firinda kuru toprakta mikroorganizma sayisi olarak degerlendirilmistir (11,12).
Toplam canli bakteri sayisi Plate Count Agar (PCA) (Difco) besiyerinde (13), Aerob endospor olusturan bakterilerin sayiminda PCA besiyerinde (12) uygun dilüsyondaki ornekten 10’ar ml steril tüplere aktarilarak 80° C de 20 dak. tutulduktan sonra hemen sogutulmus ve ekimi yapilmistir (13). Anaerob bakteri sayisi Brewer Anaerobic Agar (BAA) (Difco)' da belirlenmistir. Ekimi yapilan plaklar anaerobik kavanozda inkübe edilmistir. Aktinomiset sayisi için litreye 50 mg sikloheksimit ve rifampisin ilave edilmis Bacto Actinomycetes İsolation Agar (AİA) (Difco) (14), Proteolitik bakterilerin sayisi Jelatinli besiyerinde (11), Selülolitik mikroorganizmalar Selüloz Mineral Tuz besiyerinde (15), Maya-küf sayisinin belirlenmesinde ise asitlendirilmis Patoto Dextrose Agar (PDA) (Oxoid) (pH: 3.5) kullanilmistir (11,12).
3. SONUÇLAR VE TARTİSMA
Tarimda yaygin olarak kullanilan insektisitlerden Chlorsulfuron’un toprak mikroorganizmalari üzerine etkisi Çizelge 1’de gosterilmistir. Chlorsulfuron uygulanan topraktaki toplam canli bakteri ve aktinomiset sayilari inkübasyon süresince kontroldan fazla bulunmustur. Bazi mikroorganizmalar kendileri için yabanci olan kimyasal maddeleri metabolizmasinda kullanmaktadir. Pestisitlerin çogu mikroorganizmalar için yeni bilesiklerdir. Bu nedenle, mikrofloranin adaptasyon eksikligi nedeniyle baslangiçta biyolojik ayrisma hizinda yetersizlik gorülebilir. Düsük pestisit konsantrasyonlarinda mikrofloranin biyoadaptasyonu yavas bir sekilde olmaktadir (4).
Herbisitler, uygun konsantrasyonda toprakla muamele edildigi takdirde topraktaki total bakteri popülasyonunu etkilememektedir. Topraktaki fungus ve aktinomiset sayisinin insektisit ve herbisitlere karsi duyarli olmadigi belirtilmektedir (16).
Aerop endospor olusturan bakteriler ve anaerobik mikroorganizmalarin sayisinda herhangi bir degisiklik olmadigi gozlenmistir. Nitekim Çizelge 1’de gorüldügü gibi baslangiçta 1g toprakta 2.0-2.2x104 oldugu tespit edilmis ve 5. günden itibaren pestisitli ve kontrol grubu topraktaki sayi yaklasik benzer bulunmustur. Topraktaki mikrobiyal populasyonun pestisitin parçalanmasi ile ilgili oldugu belirtilmektedir (16,17). Bazi arastirmalarda pestisitlerin parçalanmasinda teshis edilen bazi türlerin dogrudan etkili oldugu gosterilmistir (18,19).
Pestisit uygulanmis toprak ile bu topraktaki mikroorganizmalar arasindaki iliski arastirilmistir. Bu tip topraklarda, ozellikle dominant olan mikrobiyal gruplarin pestisit bilesiklerini metabolizmalarinda kullanabilecek enzim sistemine sahip oldugu gorülmüstür (20).
Aktinomiset sayisi Çizelge 1’de gorüldügü gibi, chlorsulfuron ile muamele edilmis toprakta daha fazla bulunmustur. İnkübasyonun baslangicinda 7.8x103/g olarak tespit edilen aktinomiset sayisi kontrol ve chlorsulfuron uygulanan toprakta 20. günde 1.5x105/g - 7.0x106 /g ollarak belirlenmistir. Pestisitler ve bazi organik bilesikler topraktaki mikroorganizmalarin metabolizmasinda enerji kaynagi olarak kullanilmaktadir (21).
Proteolitik bakterilerin sayisi 5. günü kontrolün 1 g’inda 6.3x105, chlorsulfuron uygulanan toprakta ise 5.9x106 olarak tespit edilmistir. Diger günlerde kontrol ve insektisitli toprakta yaklasik benzer sonuçlar bulunmustur.
Chlorsulfuron uygulanmis toprakta selülozü parçalayabilen mikroorganizmalarin sayisi kontrole gore daha az bulunmustur. Baslangiçta 1 g toprakta 9.3-8.2x102 olarak tespit edilen sayi 5. günde kontrolde 4.7x104/g, pestisitli topragin 1 g’inda ise 1.0x103 olarak tespit edilmistir. İnkübasyon süresinin diger günlerinde kontrolde selülolitik mikroorganizmalarin sayisinin fazla oldugu tespit edilimsitr. Otuzuncu günde kontrol ve herbisit uygulanan topraktaki selülolitik bakteri sayisi sirasiyla 3.0x104/g ve 2.7x104/g olarak bulunmustur.
Pestisitlerin bir kisminin bazi ozel toprak mikroorganizma gruplarini oldürdügü bilinmektedir. Aslinda toprakta yasayan mikroorganizmalar o kadar büyük populasyona sahiptir ki, bir kaç fumigant hariç tutulacak olursa bir çok pestisit, toprak mikroorganizmalarinin bir çogunu oldürememektedir (15).
Chlorsulfuron uygulanmis topraktaki maya ve küfler olumsuz etkilenmistir. Maya-küf sayisi inkübasyon süresinin 1. günü kontrol ve insektisit uygulanmis toprakta x103/g olarak belirlenmistir. Diger günlerde kontrol ve pestisitli toprak arasinda onemli fark oldugu gorülmüstür (Kontrol x103 - chlorsulfuronx102/g toprak). Dickinson (21), fungisitlerden fentin asetat ve maneb'in topraktaki küf ve mayalarin gelismesini artirdigini belirtmistir.
MCPA pestisiti normal dozda kullanilinca toprak mikroorganizmalari üzerine etkisi onemsiz olmaktadir. Ayni tarlaya 2 yil MCPA uygulaninca mikrobiyal adaptasyon degismistir. Ancak, mikrobiyal parçalanma oraninda degisme olmamistir (15).
Cypermethrin uygulanmis tarla topraginda Çizelge 2 de gorüldügü gibi, toplam canli mikroorganizma sayisi onuncu güne kadar kontrol ile benzerlik gostermis diger günlerde cypermethrin uygulanan toprakta daha fazla oldugu gorülmüstür. İnkübasyon süresinin sonunda kontrol grubunda 1.5x107/g, cypermethrin uygulanan toprakta 3.0x107/g canli bakteri sayilmistir.
Aerop endospor olusturan bakteriler pestisit uygulanan toprakta inkübasyon süresinin 15. gününde kontroldan daha az bulunmustur. Diger günlerde (20 ve 30. gün) kontrolda azalma olurken insektisit uygulanan toprakta belirtilen bakteri sayisinin
Yine birçok pestisitin yararli mikroorganizmalar üzerinde olumsuz etkileri saptanmis, ayni zamanda amonifikasyon ve denitrifikasyonu engelledigi belirtilmistir (2,3,6).
Anaerop bakteri sayisi oldukça degisik bir durum gostermistir. Baslangiçta 1 g toprakta 1.1-1.5x102/g bakteri sayilmis 5. günde kontrolda 2.7x103/g, pestisitli toprakta 5.6x103/g, onuncu günde kontrolda 2.7x103/g, pestisitli toprakta ise 2.6x103/g anaerob bakteri sayilmistir. Otuzuncu günde ise kontrolün 1 g’inda 3.9x103, cypermethrin uygulanan toprakta ise 3.2x103/g olarak tespit edilmistir.
Her yil kullanilan pestisitlerden MCPA, glyphosate, paration, maleik hidrazid, triallat ve 2-metoksietil civaklorun toprakdaki mikroorganizma gruplarini etkilemedikleri belirtilmistir. Çalismada toplam mikroorganizma sayisi kontrolda 47x106/g, pestisit uygulanmis toprakta 48x106/g, selülolitik mikroorganizmalarin belirtilen pestisitlerin uygulandigi toprakta 1.9x106/g, kontrolda ise 2.6x106/g olarak tespit edilmistir (10).
Aktinomiset sayisi ise inkübasyonun ilk gününden itibaren pestisitli toprakta daha fazla bulunmustur. Yaygin olarak kullanilan pestisitlerin zehirli veya zehirli olmayan konsantrasyonlari ayri ayri organizma gruplarina (bakteriler, aktinomisetler, mantarlar) ve onlarin yürüttügü hayati olaylara (toprak solunumu, nitrifikasyon, nodül olusumu v.b.) etki etmektedir (19).
Proteolitik bakteri sayisi genel olarak degismemistir. Ancak, 20 ve 30. günde pestisit muamele edilen toprakta fazla bulunmustur (30. günde kontrolde 2.0x103g/ toprak; Cypermethrin 2.4x103/g toprak). Selülolitik mikroorganizmalar ile maya ve küf sayilari çalismalar süresince insektisit uygulanan toprak orneklerinde olumsuz etkilendigi gozlenmistir.
Bir, iki ve üç defa iprodion (Fungisit) uygulanmis toprakta (hektara 5 kg) 1 g toprakta maya ve küf sayisi sirasiyla 11x104, 23x104 ve 47x104 olarak tespit edilmistir. Aktinomiset sayisinin ise sirasiyla 11x104, 11x104 ve 18x104 olarak belirlenmis, kontrolda ise 11x104 /g oldugu belirtilmistir. Anaerob bakterileri ise 1 g toprakta 24x104, 4x104 ve 2x104 oldugu gosterilmistir (9).
Arastirmada bulunan sonuçlar, farkli pestisitlerin toprak mikroflorasi üzerinde farkli etkilere neden olabildigini gostermistir. Günümüzde zararlilarla mücadelelede pestisit kullanilmasindan vazgeçmek mümkün degildir. Bu nedenle, tarimda kullanilacak olan pestisitlerin seçilmesinde toprak mikroorganizmalari tarafindan kullanilabilen dolayisiyla hizli ayrisabilenlerin tercih edilmesine, çevrede ve gida maddelerinde kalinti birakmamasina, uygun konsantrasyonda ve belirli araliklarla kullanilmasina, çevre-ekosistem ve halk sagligi yonünden zorunlu oldugu sonucuna varilmistir.
5. KAYNAKLAR
1. Digrak, M. 1994. Elazig Yoresinde Yaygin Olarak Kullanilan Pestisitlerin Bacillus sp., Pseudomonas sp., Karisik Kültür ve Toprak Mikroorganizmalari ile Parçalanma Durumlarinin İncelenmesi. Doktora Tezi, Firat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 1994, 145 sayfa, Elazig.
2. Digrak, M., Kaçar, N., Sonmez, A. 1999. Pomarsol, Mitikol, Rubigan ve Platoon’un Toprak Mikroflorasi Üzerine Etkisi. Tr. J. of Agriculture and Forestry, 23, Ek Sayi 5:1071-1077, 1999.
3. Sato, K. 1987. Pentachlorophenol (PCP) Tolerance of Bacteria İsolated From Soil Percolated with PCP. J. Pesticide Sci.12, 582-598.
4. Digrak, M., Kirbag, S., Ozçelik, S. 1996. Bazi Pestisitlerin Toprak Mikroorganizmalari Üzerine Etkisi. Tr. J. of Agriculture and Forestry, 20:165-173.
5. Digrak, M., Ozçelik, S. 1998. Effect of Some Pesticides on Soil Microorganisms. Bull. Environ. Contam. Toxicol., 60: 916-922.
6. Digrak, M., Kirbag, S., Ozçelik, S.1997. Bazi Pestisitlerin Toprak Mikrobiotasi Üzerine Etkisi. Journal of Qafqaz University, 1, 1:10-26.
7. Sato, K. 1983. Effect of Pesticide Pentachlorophenol (PCP) on Soil Microflora. Plant and Soil 75:417-426.
8. Ozorgücü, B., Ekmekçi, S., Gonüz, A., Tort, N. 1992. Tütünde Antakol Uygulamasinin Toprak Mikrofunguslari Üzerine Etkileri. Xİ. Ulusal Biyoloji Kongresi. Genel Biyoloji, 235-246. 24- 27 Haziran 1992 Elazig.
9. Duah-Yentumi, S., Johnson, D.B. 1986. Changes in Soil Microflora in Response to Repeated Applications of Some Pesticides. Soil Biol.Biochem,18:629-635.
10. H. Heinonen-Tanski, Rosenberg, C., Siltanen, H., Kilpi, S., Simojoki, P. 1985. The Effect of Pesticides on Soil Microorganisms, Pesticide Residues in the Soil and Barley Yields. Pesticide Science,16:341-348.
11. Collins C.H., Lyne P.M., Grange, J.M. 1989. Microbiological Methods. Butterworths & Co. (Publishers) Ltd. London.
12. Seeley, H.W., VanDemark, W.H. 1981. Microbes in Action. W.H. Freman and Company, New York.
13. Bradshaw, L.J. 1992. Laboratory of Microbiology. Fourth Edition. Printed in USA.
14. Athalye, M., Lacey, J., Goodfellow, M. 1981. Selective İsolation and Enumeration of Actinomycetes Using Rifampisin. J. of Appl. Bacteriol., 51:289-297.
15. Anderson, J.R. 1978. Pestiside Effects of non-target Soil Microorganisms. İn Pesticide Microbiology. Academic Press, London, 611-628.
16. Obrigawitch T., Martin A.R., Roteth F.W. 1983. Degration of Thiocarbamate Herbicides in Soil Exhibiting Rapid EPTC Breakdown. Weed Sci 31:187-192, 1983.
17. Rahman A, James T.K. 1983. Decreased Activity of EPTC+R-25788 Following Repeated use in Some New Zealand soils. Weed Sci. 31:783-789, 1983.
18. Felsot, A.S, Maddox, J.V., Bruce, W. 1981. Enhanced Microbial Degradation of Carbofuran in Soils with Histories of Carbofuran Use. Bull. Environ. Contam. Toxicol., 26:781-783.
19. Ou, L.T., Gancarz, H., Wheeler, W.B., Rao, S.C., Davidson, J.M. 1982. İnfluence of Soil Temparature and Soil Moisture on Degration and Metabolism of Carbofuran in Soils. J. Environ Quak, 11:293-298, 1982.
20. Haktanir, K. 1985. Çevre Kirliligi. A.Ü. Ziraat Fakültesi, Teksir No: 107, Ankara.
21. Dickinson, C.H.1973. İnteractions of Fungicides and Leaf Saprophytes. Pesticide Science, 4: 563-574.