Agrochemicals effect on the enzymatic activity of agricultural soil: review
DOI:
https://doi.org/10.22579/22484817.1082Keywords:
crop, enzyme activity, microorganisms, organic matter , soilAbstract
The article "Effect of agrochemicals on enzymatic activity of agricultural oil: A bibliographic revision" addresses the importance of soil enzymatic activity in the context of agriculture and the impact of agrochemicals on this activity. In view of the fact that agriculture is fundamental for the economy and food security, but intensive cultivation and the change from forest to cultivated soils have generated a negative impact on soil degradation, emitting large amounts of CO2 into the atmosphere, It is analysed the different types of agrochemicals used in agriculture, such as pesticides, insecticides, herbicides, as well as changes in the enzymatic activity of the soil, which
is a key indicator of its health and quality. Therefore, a review of various studies from the period between 2002 and 2023 is carried out, which compile research related to the effects of agrochemicals on soil enzymatic activity and the possible mechanisms underlying these changes. Is thus, that among the results, the importance of understanding these effects and how they can alter the activity of the enzymes responsible for key processes, such as the decomposition of organic matter, the availability of nutrients and the regulation of the soil microbiota, stands out. Likewise, it is recommended to consider the implications of these findings in agricultural and environmental management, as well as in the promotion of sustainable practices that minimize the negative impact of agrochemicals on the enzymatic activity of the soil and on ecosystems in general.
References
• Afanador, L. N. (2017). Biofertilizantes: conceptos, beneficios y su aplicación en Colombia. Ingeciencia, 2(1), 65-76. https://editorial.ucentral.edu.co/ojs_uc/index.php/Ingeciencia/article/view/2353
• Agbeve, S., Osei-Fosu, P. & Carboo, D. (2014). Levels of organochlorine pesticide residues in Mondia whitei, a medicinal plant used in traditional medicine for erectile dysfunction in Ghana. https://api.semanticscholar.org/CorpusID:43379958
• Ahmad, S., Chandrasekaran, M. & Ahmad, H. W. (2023). Investigation of the Persistence, Toxicological Effects, and Ecological Issues of S-Triazine Herbicides and Their Biodegradation Using Emerging Technologies: A Review. Microorganisms, 11(10), 2558. https://doi.org/10.3390/microorganisms11102558
• Alkorta, I., Aizpurua, A., Riga, P., Albizu, I., Amézaga, I. & Garbisu, C. (2003). Soil Enzyme Activities as Biological Indicators of Soil Health. Reviews on Environmental Health, 18(1), 65-73. https://doi.org/10.1515/REVEH.2003.18.1.65
• Álvarez, S. (2005). La descomposición de materia orgánica en humedales: la importancia del componente microbiano. Ecosistemas, 14(2), 17-29. https://www.researchgate.net/publication/26495772_La_descomposicion_de_materia_organica_en_humedales_la_importancia_del_componente_microbiano
• Azcarate, M. P., Montoya, J. C. & Koskinen, W. C. (2015). Sorption, desorption and leaching potential of sulfonylurea herbicides in Argentinean soils. Journal of Environmental Science and Health, Part B, 50(4), 229-237. https://doi.org/10.1080/03601234.2015.999583
• Bajsa, N., Morel, M. A., Bra˜na, V. & Castro‐Sowinski, S. (2013). The Effect of Agricultural Practices on Resident Soil Microbial Communities: Focus on Biocontrol and Biofertilization. In Frans de Bruijn (Ed.), Molecular Microbial Ecology of the Rhizosphere (pp. 687-700). Editorial Wiley. https://doi.org/10.1002/9781118297674.ch65
• Beltrán-Pineda, M. E. y Bernal-Figueroa, A. A. (2022). Biofertilizantes: alternativa biotecnológica para los agroecosistemas. Revista Mutis, 12(1). https://doi.org/10.21789/22561498.1771
• Bini, I., Annabi, A., Jallouli, M., Marzouki, S., Gharbi, N., Elfazaa, S. & Montassar, M. (2016). Carbamates pesticides induced immunotoxicity and carcinogenicity in human: A review. Journal of Applied Biomedicine, 14, 85-90. https://doi.org/10.1016/j.jab.2016.01.001
• Botero, L. R., Nagles, N., Quintero, J. C. y Peñuela, G. A. (2011). Efecto de la concentración del metil paratión y el extracto de levadura como factores de selección de microorganismos degradadores del pesticida a partir de suelos contaminados. Revista Ingenierías Universidad de Medellín, 10(19), 13-20. http://www.scielo.org.co/pdf/rium/v10n19/v10n19a02.pdf
• Bustamante-Osuna L. Z., Cruz-Quiñonez, J. L., Guerrero-Flores, M. C., Medina-Torres, Y. M., Ortiz-Muñoz, M. I. y Rice-Maldonado, M. (2019). Efecto del uso del plaguicida metil-paratión sobre las propiedades físico-químicas y biológicas del suelo en los cultivos de tomate (Solanum lycopersicum) en el predio Campo Chaparral, Unidad Culiacán, México. https://www.researchgate.net/publication/333677151_EFECTO_DEL_USO_DEL_PLAGUICIDA_METIL-PARATION_SOBRE_LAS_PROPIEDADES_FISICO-QUIMICAS_Y_BIOLOGICAS_DEL_SUELO_EN_LOS_CULTIVOS_DE_TOMATE_Solanum_lycopersicum_EN_EL_PREDIO_CAMPO_CHAPARRAL_UNIDAD_CULIACAN_ME
• Cardona, W. A., Bolaños, M. M. y Chavarriaga, W. (2016). Efecto de fertilizantes químicos y orgánicos sobre la agregación de un suelo cultivado con Musa acuminata AA. Acta Agronómica, 65(2), 144-148. https://doi.org/10.15446/acag.v65n2.44493
• Cuervo Andrade JL. (2007). Interacción del glifosato (roundup®) con la biota microbiana del suelo y comportamiento de este herbicida en tres suelos del Tolima-Colombia, bajo condiciones controladas. [Tesis Doctoral]. Bogotá: Universidad Nacional de Colombia.
• COP- Convenio de Estocolmo sobre contaminantes orgánicos persistentes. (2019). Texto revisado de 2019 del Convenio que incluye enmiendas- Tratado Multilateral Ambiental que busca proteger la salud humana y el medio ambiente frente a los contaminantes orgánicos persistentes. Documento disponible en: https://www.pops.int/TheConvention/Overview/TextoftheConvention/tabid/2232/Default.aspx
• Cruz-Cárdenas, C. I., Zelaya, L. X., Sandoval, G., de los Santos, S., Rojas, E., Chávez, I. F. y Ruíz, S. (2021). Utilización de microorganismos para una agricultura sostenible en México: consideraciones y retos. Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas, 12(5), 899-913. https://cienciasagricolas.inifap.gob.mx/index.php/agricolas/article/view/2905/4188
• del Puerto, A. M., Suárez, S. y Palacio, D. E. (2014). Efectos de los plaguicidas sobre el ambiente y la salud. Revista Cubana de Higiene y Epidemiología, 52(3), 372-387. http://www.redalyc.org/articulo.oa?id=223240764010
• Díaz-Rodríguez, A. M., Salcedo, L. A., Félix, C. M., Parra-Cota, F. I., Santoyo, G., Puente, M. L., Bhattacharya, D., Mukherjee, J. & de los Santos-Villalobos, S. (2021). The Current and Future Role of Microbial Culture Collections in Food Security Worldwide. Frontiers in Sustainable Food Systems, 4. https://doi.org/10.3389/fsufs.2020.614739
• Dilly, O. (2003). Regulation of the respiratory quotient of soil microbiota by availability of nutrients. FEMS Microbiology Ecology, 43(3), 375-381. https://doi.org/10.1111/j.1574-6941.2003.tb01078.x
• Dohrmann, A. B., Küting, M., Jünemann, S., Jaenicke, S., Schlüter, A. & Tebbe, C. C. (2012). Importance of rare taxa for bacterial diversity in the rhizosphere of Bt- and conventional maize varieties. The ISME Journal, 7(1), 37-49. https://doi.org/10.1038/ismej.2012.77
• El Mujtar, V., Muñoz, N., Prack, B., Pulleman, M. & Tittonell, P. (2019). Role and management of soil biodiversity for food security and nutrition; where do we stand? Global Food Security, 20, 132-144. https://doi.org/10.1016/j.gfs.2019.01.007
• Esquivel-Cote, R., Gavilanes-Ruiz, M., Cruz-Ortega, R. y Huante, P. (2013). Importancia agrobiotecnológica de la enzima ACC desaminasa en rizobacterias, una revisión. Revista Fitotecnia Mexicana, 36(3), 251-258. http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0187-73802013000300010&lng=es&nrm=iso&tlng=es
• Farooq, M. S., Wang, X., Uzair, M., Fatima, H., Fiaz, S., Maqbool, Z., Rehman, O. U., Yousuf, M. & Khan, M. R. (2022). Recent trends in nitrogen cycle and eco-efficient nitrogen management strategies in aerobic rice system. Frontiers in Plant Science, 13. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.960641
• Fosu-Mensah, B. Y., Okoffo, E. D., Darko, G. & Gordon, C. (2016). Assessment of organochlorine pesticide residues in soils and drinking water sources from cocoa farms in Ghana. SpringerPlus, 5, 869. https://doi.org/10.1186/S40064-016-2352-9
• Garay, I., Herrera, J., Fernández, J. A., Díaz, A. y Domínguez, E. Y. (2022). Contaminación en el suelo por uso irracional de agroquímicos y sus repercusiones en salud. Actas del VII Congreso de Investigación, Desarrollo e Innovación de la Universidad Internacional de Ciencia y Tecnología. https://revistas.unicyt.org/index.php/actasidi-unicyt/article/view/54
• Gómez-Luna, B. E., Hernández-Morales, A., Herrera-Méndez, C. H., Arroyo-Figueroa, G., Vargas-Rodríguez, L. y Olalde-Portugal, V. (2012). Aislamiento de bacterias promotoras del crecimiento de la rizósfera de plantas de guayaba (Psidium guajava). Ra Ximhai, 8(3), 97-102. https://doi.org/10.35197/rx.08.03.e1.2012.10.bg
• Gordon, C. y Marrugo, J. L. (2018). Prácticas Agrícolas Y Riesgos A La Salud Por El Uso De Plaguicidas En Agricultores Subregión Mojana – Colombia. Revista de Investigación Agraria y Ambiental, 9(1), 29-40. https://doi.org/10.22490/21456453.2098
• Grandez, G. (2020). Revisión Sistemática: Efectos de los agroquímicos en la calidad de los suelos agrícolas usando Bioindicadores, 2020. [Trabajo de grado Pregrado, Universidad César Vallejo. https://repositorio.ucv.edu.pe/handle/20.500.12692/59147
• Hernández-Soriano, MC; Mingorance, MD; y Peña, A. (2007). Interacción de pesticidas con una interfase de suelo modificada por surfactante: Efecto de las propiedades del suelo. Coloides y superficies A. Aspectos fisicoquímicos y de ingeniería, 306, 49-55.
• Hussain, S., Hartley, C. J., Shettigar, M. & Pandey, G. (2016). Bacterial biodegradation of neonicotinoid pesticides in soil and water systems. FEMS Microbiology Letters, 363(23), fnw252. https://doi.org/10.1093/femsle/fnw252
• Ibarra-Villarreal, A. L., Gándara-Ledezma, A., Godoy-Flores, A. D., Herrera-Sepúlveda, A., Díaz-Rodríguez, A. M., Parra-Cota, F. I. & de los Santos-Villalobos, S. (2021). Salt-tolerant Bacillus species as a promising strategy to mitigate the salinity stress in wheat (Triticum turgidum subsp. durum). Journal of Arid Environments, 186. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2020.104399
• IRAC España. (2024). Clasificación del modo de acción de insecticidas y acaricidas incluyendo nematicidas. Comité de acción contra la resistencia a insecticidas. (5.1 ed.). https://irac-online.org/documents/folleto-modo-de-accion-insecticidas-y-acaricidas/
• Joshi, H., Somduttand, S., Choudhary, P. & Mundra, S. L. (2019). Role of Effective Microorganisms (EM) in Sustainable Agriculture. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 8(03), 172-181. https://doi.org/10.20546/ijcmas.2019.803.024
• Krzysko-Lupicka, T. & Sudol, T. (2008). Interactions between glyphosate and autochthonous soil fungi surviving in aqueous solution of glyphosate. Chemosphere, 71(7), 1386-1391. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2007.11.006
• Landini, F, Beramendi, M. y Vargas, G. L. (2019). Uso y manejo de agroquímicos en agricultores familiares y trabajadores rurales de cinco provincias argentinas. Revista Argent Salud Pública, 10(38), 22-28. https://ri.conicet.gov.ar/bitstream/handle/11336/104376/CONICET_Digital_Nro.8932fef3-fbb9-4626-9e88-f4f8c237e4cf_A.pdf?sequence=2
• Li, M., Li, Q., Yao, J., Sunahara, G., Duran, R., Zhang, Q. & Ruan, Z. (2022). Transcriptomic response of Pseudomonas nicosulfuronedens LAM1902 to the sulfonylurea herbicide nicosulfuron. Scientific Reports, 12, 13656. https://doi.org/10.1038/s41598-022-17982-7
• Maphuhla, N. G., Lewu, F. B., y Oyedeji, O. O. (2021). The Effects of Physicochemical Parameters on Analysed Soil Enzyme Activity from Alice Landfill Site. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18(1), 221, 1-15. https://doi.org/10.3390/IJERPH18010221
• Mdeni, N. L., Adeniji, A. O., Okoh, A. I. & Okoh, O. O. (2022). Analytical Evaluation of Carbamate and Organophosphate Pesticides in Human and Environmental Matrices: A Review. Molecules, 27(3), 618. https://doi.org/10.3390/molecules27030618
• Mohammadi, K. (2011). Soil Microbial Activity and Biomass as Influenced by Tillage and Fertilization in Wheat Production. American-Eurasian Journal of Agricultural & Environmental Sciences (AEJAES), 10(3), 330-337. https://www.researchgate.net/publication/228476702
• Molina, N. P. y Castro, J. (2018). Síntomas oculares reportados por los trabajadores expuestos a agroquímicos en cultivos de flores. Ciencia y Tecnología para la Salud Visual y Ocular. 16(2), 45-53. https://doi.org/10.19052/sv.5331
• Ochoa, V., Hinojosa, M. B. Gómez-Muñoz, B. y García-Ruiz, R. (2007). Actividades enzimáticas como indicadores de calidad del suelo en agroecosistemas ecológicos. Revista de inicio a la investigación Universidad de Jaén. https://www.researchgate.net/publication/232607805_Actividades_enzimaticas_como_indicadores_de_calidad_del_suelo_en_agroecosistemas_ecologicos
• Ortiz, M. L., Ortiz, L. Y. y Chaves, G. (2013). Efecto de la aplicación de agroquímicos en un cultivo de arroz sobre los microorganismos del suelo. Acta Agronómica, 62(1),66-72. https://revistas.unal.edu.co/index.php/acta_agronomica/article/view/30023
• Pertile, M., Lopes, J. E., Araujo, F. F., Mendes, L. W., Van den Brink, P. J. & Ferreira, A. S. (2020). Responses of soil microbial biomass and enzyme activity to herbicides imazethapyr and flumioxazin. Scientific Reports 10, 7694, 1-9. https://doi.org/10.1038/s41598-020-64648-3
• Piotrowski, J. S. & Rillig, M. C. (2008). Succession of Arbuscular Mycorrhizal Fungi: Patterns, Causes, and Considerations for Organic Agriculture. Advances in Agronomy, 97, 111-130. https://doi.org/10.1016/S0065-2113(07)00003-X
• Ritika, B. & Utpal, D. (2014). Biofertilizer, a way towards organic agriculture: A review. African Journal of Microbiology Research, 8(24), 2332-2343. https://doi.org/10.5897/AJMR2013.6374
• Sánchez, C., Enríquez, R., López, H. y Velásquez, M. (2018). Estudio cronoamperométrico de la transferencia de triazinas a través de la interfase de dos soluciones electrolíticas inmiscibles. Ingeniare. Revista chilena de ingeniería, 26(4), 585-592. https://dx.doi.org/10.4067/S0718-33052018000400585
• Sawunyama, P.; y Bailey, GW 2001. Modelado de la interacción de agroquímicos con superficies ambientales: pesticidas sobre superficies de rutilo y organo-rutilo. J. Mol. Structure 541, 119-129
• Schulz, R., Bub, S., Petschick, L. L., Stehle, S. & Wolfram, J. (2021). Applied pesticide toxicity shifts toward plants and invertebrates, even in GM crops. Science, 372(6537), 81-84. https://www.science.org/doi/10.1126/science.abe1148
• Silberman J. y Taylor, A. (2023). Carbamate Toxicity. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK482183/
• Silveira-Gramont, M. I., Aldana-Madrid, M. L., Piri-Santana, J., Valenzuela-Quintanar, A. I., Jasa-Silveira, G. y Rodríguez-Olibarria, G. (2018). Plaguicidas agrícolas: un marco de referencia para evaluar riesgos a la salud en comunidades rurales en el Estado de Sonora, México. Revista Internacional de Contaminación Ambiental, 34(1), 7-21. https://doi.org/10.20937/RICA.2018.34.01.01
• Simon-Delso, N., Amaral-Rogers, V., Belzunces, L. P., Bonmatin, J. M., Chagnon, M., Downs, C., Furlan, L., Gibbons, D. W., Giorio, C., Girolami, V., Goulson, D., Kreutzweiser, D. P., Krupke, C. H., Liess, M., Long, E., McField, M., Mineau, P., Mitchell, E. A. D., Morrissey, C. A., … Wiemers, M. (2015). Systemic insecticides (neonicotinoids and fipronil): trends, uses, mode of action and metabolites. Environmental Science and Pollution Research, 22, 5-34. https://doi.org/10.1007/s11356-014-3470-y
• Singh, J. S., Pandey, V. C. & Singh, D. P. (2011). Efficient soil microorganisms: A new dimension for sustainable agriculture and environmental development. Agriculture, Ecosystems & Environment, 140(3-4), 339-353. https://doi.org/10.1016/j.agee.2011.01.017
• Steinweg, J. M., Dukes J. S., Paul, E. A. & Wallenstein, M. D. (2013). Microbial responses to multi-factor climate change: effects on soil enzymes. Frontiers in Microbiology, 4. https://doi.org/10.3389/fmicb.2013.00146
• Vázquez, M. B., Moreno, M. V., Amodeo, M. R. & Bianchinotti, M. V. (2021). Effects of glyphosate on soil fungal communities: A field study. Revista Argentina de Microbiología, 53(4), 349-358. https://doi.org/10.1016/j.ram.2020.10.005
• Xie, H., Wang, X., Chen, J., Li, X., Jia, G., Zou, Y., Zhang, Y. & Cui, Y. (2019). Occurrence, distribution and ecological risks of antibiotics and pesticides in coastal waters around Liaodong Peninsula, China. Science of The Total Environment, 656, 946-951. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.11.449
• Yu, B., Chen, Z., Lu, X., Huang, Y., Zhou, Y., Zhang, Q., Wang, D. & Li, J. (2020). Effects on soil microbial community after exposure to neonicotinoid insecticides thiamethoxam and dinotefuran. Science of The Total Environment, 725. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.138328
• Zaragoza-Bastida, A., Valladares-Carranza, B., Ortega-Santana, C., Zamora-Espinosa, J., Velázquez-Ordoñez, V. & Aparicio-Burgos, J. (2016). Implications of the use of organochlorine in the environment, and public health. Abanico Veterinario, 6(1), 43-55. https://www.medigraphic.com/pdfs/abanico/av-2016/av161f.pdf
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