Does nitrogen fertilization history affects short-term microbial responses and chemical properties of soils submitted to different glyphosate concentrations?
PLoS One · 2017 · 12:e0178342 · PMID 28552945 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 농업과 정책 > 기타·종설 · 제형(GBH)
요약 생성 대기 중입니다.
초록 전문 번역 · gemma4:e4b
질소(N) 비료와 글리포세이트계 제초제의 사용이 전 세계적으로 증가하고 있으며, 농업 부문이 가장 큰 시장 점유율을 차지하고 있다. 글리포세이트의 농학적 및 사회경제적 유용성은 잘 확립되어 있으나, 장기간의 N 시비 유무에 따른 환경에서 적용된 글리포세이트가 미생물 기능 활성 및 토양 양분 가용성에 미치는 잠재적 영향에 대한 지식은 여전히 제한적이다. 본 연구에서는 합성 N 비료를 6년간 공급받았거나 받지 않은(N0) 토양을 이용하여, 다양한 농도(글리포세이트 무처리군, CK; 현장 적용률, FR; 현장 적용률의 100배, 100FR)의 글리포세이트 적용이 생물학적 및 화학적 매개변수에 미치는 영향을 평가하였다. 즉각적인 처리(1일 후) 시, 가장 높은 농도의 글리포세이트(100FR)는 N 비료 공급 이력이 없는 토양에서 알칼리성 인산분해효소(AlP) 활성을 음(-)의 방향으로 변화시켰으며, N+ 조건의 CK 및 FR 처리와 비교하여 N0 조건에서 양이온 교환 용량(CEC)을 감소시켰다. 반면, 100FR 적용은 N 비료 공급 이력과 관계없이 질산염($\text{NO}_3^-$)과 가용 인산염($\text{PO}_4^{3-}$)을 증가시켰다. 이후 8일 및 15일 경과 시, $\text{N+100FR}$ 및 $\text{N+FR}$ 처리는 각각 탈수소효소(DH)와 AlP 활성에서 가장 낮은 값을 보였으며, 요소분해효소(URE) 활성은 주로 N 비료 공급에 의해 영향을 받았다. 15일 경과 후에는 N 비료 공급 이력과 관계없이 FR 글리포세이트 적용이 미생물 군집의 탄소 기질 분해(평균 우웰 색 발현도, AWCD로 표현)를 음(-)의 방향으로 변화시켰다. 대조적으로, 100FR 처리는 $\text{N+}$ 및 $\text{N0}$ 처리에서 각각 AWCD를 양(+)의 방향으로 변화시키고 $\text{PO}_4^{3-}$을 5% 및 16%, $\text{NO}_3^-$을 126% 및 119% 증가시켰다. 또한, 100FR 처리는 평균 순질산화율의 증가를 초래하였다. 주성분 분석(PCA) 결과, 100FR 글리포세이트 처리는 아민 기질을 대사할 수 있는 미생물 군집을 선택하는 것으로 나타났다. 전반적으로, 지난 6년간 N 비료 공급이 부족했던 조건과 가장 높은 글리포세이트 적용률(100FR)의 결합은 AWCD, 기능적 다양성, $\text{NO}_3^-$, $\text{PO}_4^{3-}$ 및 질산화율에서 가장 높은 값을 유도하였다. 본 연구는 6년간의 집중적인 N 비료 사용이 글리포세이트 적용에 대한 비표적 효과를 변화시킬 수 있음을 시사한다. 기능 활성, 질산화 및 양분 함량은 현장 적용률의 100배로 적용되었을 때만 글리포세이트에 의해 증가하였다.ORIGINAL ABSTRACT
The use of nitrogen (N) fertilizer and glyphosate-based herbicides is increasing worldwide, with agriculture holding the largest market share. The agronomic and socioeconomic utilities of glyphosate are well established; however, our knowledge of the potential effects of glyphosate applied in the presence or absence of long-term N fertilization on microbial functional activities and the availability of soil nutrients remains limited. Using an ex situ approach with soils that did (N+) or did not (N0) receive synthetic N fertilization for 6 years, we assessed the impact of different rates (no glyphosate, CK; field rate, FR; 100 × field rate, 100FR) of glyphosate application on biological and chemical parameters. We observed that, after immediate application (1 day), the highest dose of glyphosate (100FR) negatively affected the alkaline phosphatase (AlP) activity in soils without N fertilization history and decreased the cation exchange capacity (CEC) in N0 compared to CK and FR treatments with N+. Conversely, the 100FR application increased nitrate (NO3-) and available phosphorus (PO43-) regardless of N fertilization history. Then, after 8 and 15 days, the N+\100FR and N+\FR treatments exhibited the lowest values for dehydrogenase (DH) and AlP activities, respectively, while urease (URE) activity was mainly affected by N fertilization. After 15 days and irrespective of N fertilization history, the FR glyphosate application negatively affected the degradation of carbon substrates by microbial communities (expressed as the average well color development, AWCD). By contrast, the 100FR treatment positively affected AWCD, increasing PO43- by 5 and 16% and NO3- by 126 and 119% in the N+ and N0 treatments, respectively. In addition, the 100FR treatment resulted in an increase in the average net nitrification rate. Principal component analysis revealed that the 100FR glyphosate treatment selected microbial communities that were able to metabolize amine substrates. Overall, the lack of N fertilization in the 6 past years combined with the highest glyphosate application rate (100FR) induced the highest values of AWCD, functional diversity, NO3-, PO43- and nitrification. We concluded that the intensive use of N fertilization for 6 years may change the non-target effects of glyphosate application on enzyme activities. The functional activities, nitrification and nutrient contents were increased by glyphosate only when applied at 100 times the field application rate.| 저자 | Nivelle, E.; Verzeaux, J.; Chabot, A.; Roger, D.; Spicher, F.; Lacoux, J.; Nava-Saucedo, J. E.; Catterou, M.; Tétu, T. |
|---|---|
| 저널 | PloS one |
| 권·호·쪽 | 12(5), e0178342 |
| PMID | 28552945 |
| DOI | 10.1002/ps.366 |
| MeSH | Fertilizers; Glycine; Nitrogen; Soil Microbiology; Glyphosate |