Application of the ford-Walford method to microbial herbicide degradation in soil.
J Microbiol Methods · 2026 · 247:107595 · PMID 42289216 · 등급6 세포·모델 모델링연구 · 물질과 작용기전 > AMPA·분해 · 식물
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농업에서의 집약적이고 반복적인 살충제 사용은 환경적 우려와 생태계 다양성에 영향을 미치고 있다. 글리포세이트와 2,4-D는 잡초 방제를 위해 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 제초제 중 일부이다. 토양이 이러한 화합물에 지속적이고 장기간 노출되면 자연적인 생지화학적 과정이 손상될 수 있으며, 이는 영양분 순환 및 생물정화 과정에서 중요한 역할을 하는 토양 미생물총의 구조와 기능에 영향을 미친다. 본 연구에서는 바르타(Bartha)와 프라머(Pramer)의 스피로미터 기법을 이용하여 이러한 제초제의 생분해를 조사하였으며, 이 기법은 방출되는 이산화탄소 정량을 통해 종속영양 미생물 활성을 추정한다. 얻어진 실험 데이터는 포드-월포드(Ford-Walford) 모델로 분석되었으며, 이는 토양 내 제초제 미생물 분해 거동을 기술하고 $\text{CO}_2$ 생성의 안정화 점근적 한계를 추정할 수 있게 하였다. 결과에 따르면, 글리포세이트는 2,4-D보다 더 빠른 생분해 속도를 보여 환경 잔류성이 낮고 토양 내 축적 위험이 잠재적으로 적은 것으로 나타난 반면, 2,4-D는 더 높은 환경 잔류성을 보였다. 이러한 발견은 토양 내 제초제 잔류물에 대한 지속적인 모니터링과 지속 가능한 농업 관행의 채택 필요성을 강조한다. 미생물학적 분석법과 수학적 모델링의 통합은 또한 이질물 분해 메커니즘에 대한 가치 있는 통찰력을 제공하여, 잔류성 농화학물의 환경 영향을 완화하기 위한 전략을 뒷받침한다.ORIGINAL ABSTRACT
The intensive and recurring use of pesticides in agriculture has raised environmental concerns and impacts on ecosystem biodiversity. Glyphosate and 2,4-D are among the most widely used herbicides worldwide for weed control. Continuous and prolonged exposure of the soil to these compounds can compromise natural biogeochemical processes, affecting the structure and functioning of the edaphic microbiota, which plays a crucial role in nutrient cycling and bioremediation processes. In this study, biodegradation of these pesticides was investigated by the Bartha and Pramer spirometry technique, which estimates the heterotrophic microbial activity by the quantification of carbon dioxide released. Experimental data obtained were analyzed via the Ford-Walford model, which enabled the description of the behavior of the microbial degradation of pesticides in soil, estimating the asymptotic limit of stabilization of the CO2 generation. Results indicated that glyphosate shows a more accelerated biodegradation rate, with less environmental persistence and, potentially, less risk of accumulation in the soil, compared to 2,4-D, which showed more environmental persistence. These findings highlight the need for continuous monitoring of pesticide residues in soil and the adoption of sustainable agricultural practices. The integration of microbiological assays and mathematical modeling also provides valuable insights into xenobiotic degradation mechanisms, supporting strategies to mitigate the environmental impacts of persistent agrochemicals.| 저자 | Vera, J. P. A. V.; Santos, B. O. S.; Pires, M. S. G.; Poletti, E. C. C.; Coneglian, C. M. R. |
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| 저널 | Journal of microbiological methods |
| 권·호·쪽 | 247, 107595 |
| PMID | 42289216 |
| DOI | 10.1016/j.mimet.2026.107595 |
| MeSH | Herbicides; Soil Microbiology; Biodegradation, Environmental; Glycine; Glyphosate; Soil Pollutants; 2,4-Dichlorophenoxyacetic Acid; Soil; Carbon Dioxide |