Glyphosate and urea co-exposure: Impacts on soil nitrogen cycling.
J Hazard Mater · 2025 · 492:138150 · PMID 40188540 · 등급5 동물·현장 현장조사 · 농업과 정책 > 기타·종설 · 식물
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글리포세이트는 가장 널리 사용되는 제초제이며, 토양 환경에서 요소와 같은 질소 비료와 자주 공존한다. 질소 순환은 토양 생태 기능 및 영양 균형 유지에 핵심적인 과정이다. 그러나 글리포세이트와 요소의 공동 노출이 이 과정에 미치는 영향은 불분명한 상태였다. 본 연구는 98일간의 배양 실험을 통해 글리포세이트 (10 mg/kg)와 요소 (260.87 또는 347.83 mg/kg, 각각 180 또는 240 kg N/ha에 해당)의 공동 노출이 토양 질소 순환에 미치는 영향을 조사하였다. 토양 영양분, 효소 활성도, 박테리아 군집 구조 및 기능 유전자를 분석하였다. $\text{NH}_4^+$-N과 $\text{NO}_3^-$-N 함량은 각각 44.70-53.43 %와 36.74-49.12 %로 유의하게 감소하였다. 공동 노출은 박테리아 다양성을 감소시키고 질소 순환 유전자를 변화시켜, $\text{nifH}$는 감소시키는 반면 $\text{amoA}$와 $\text{nosZ}$를 증가시켰으며, 이는 질소 투입 잠재력의 감소와 무기질소 손실의 증가를 나타냈다. 효소 분석 결과, 질산화 및 탈질화가 과도하게 활성화되었음이 확인되어 질소 이용 가능성이 낮아졌다. 부분 최소 제곱 구조 방정식 모델링(PLS-SEM)은 공동 노출이 아질산염 환원효소와 아질산염 환원효소 활성 증가를 통해 $\text{NH}_4^+$-N과 $\text{NO}_3^-$-N을 간접적으로 감소시켰음을 보여주었다. 본 연구는 토양 환경에서 제초제와 비료 간의 복잡한 상호작용을 강조하며, 농업 시스템 전반의 토양 건강 및 작물 생산에 미치는 영향을 이해하기 위한 추가 연구의 필요성을 역설한다.ORIGINAL ABSTRACT
Glyphosate, the most widely utilized herbicide, frequently coexists with nitrogen fertilizers such as urea in soil environments. Nitrogen cycling is a key process for maintaining soil ecological functions and nutrient balance. However, the effects of co-exposure to glyphosate and urea on this process have remained unclear. This study investigated the impact of co-exposure to glyphosate (10 mg/kg) and urea (260.87 or 347.83 mg/kg, equivalent to 180 or 240 kg N/ha) on soil nitrogen cycling through a 98-day incubation experiment. Soil nutrients, enzyme activities, bacterial community structure, and functional genes were analyzed. NH4+-N and NO3--N contents significantly decreased by 44.70-53.43 % and 36.74-49.12 %, respectively. Co-exposure reduced bacterial diversity and altered nitrogen cycling genes, decreasing nifH while increasing amoA and nosZ, indicating reduced nitrogen input potential and increased inorganic nitrogen loss. Enzyme analysis confirmed excessive activation of nitrification and denitrification, lowering nitrogen availability. Partial least squares structural equation modeling (PLS-SEM) showed co-exposure indirectly decreased NH4+-N and NO3--N via enhanced nitrate and nitrite reductase activities. The study highlights the complex interactions between herbicides and fertilizers in soil environments and underscores the need for further research to understand the implications for wider soil health and crop production in agriculture systems.| 저자 | Li, P.; Zhai, W.; Li, B.; Guo, Q.; Wang, Y.; Gu, Y.; Zheng, L.; Zhao, F.; Liu, X.; Wang, P.; Liu, D. |
|---|---|
| 저널 | Journal of hazardous materials |
| 권·호·쪽 | 492, 138150 |
| PMID | 40188540 |
| DOI | 10.1016/j.jhazmat.2025.138150 |
| MeSH | Glyphosate; Glycine; Urea; Nitrogen Cycle; Soil Microbiology; Herbicides; Soil; Nitrogen; Bacteria; Soil Pollutants; Fertilizers |