阿特拉津對土壤磷酸酶活性的影響

陳鵬　那日蘇　張春林　秦偲　張婭　張鳳杰

摘 要：采用室內培養方法，研究了阿特拉津脅迫對土壤中磷酸酶活性的影響。結果發現：在培養期間，阿特拉津對土壤磷酸酶表現為抑制—激活—抑制效應。3種模型擬合阿特拉津濃度與酶活性關系均達到顯著相關關系。土壤阿特拉津對土壤磷酸酶的生態閾值為19.51 mg·kg-1。

關鍵詞：阿特拉津；磷酸酶；活性

中圖分類號：S154.2 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.12.006

阿特拉津是一種選擇性內吸式除草劑， 常用于玉米、高粱、果園和林地， 可有效防除一年生禾本科雜草和闊葉雜草， 對多年生雜草也有抑制作用[1-2]。在世界各國得到了大面積的推廣使用。20世紀80年代，阿特拉津開始登陸中國， 在華北和東北地區的玉米種植區得到廣泛使用[3] ， 近些年阿特拉津使用面積不斷擴大， 2000 年全年的使用量為2. 835×106 kg， 每年用量平均以20%的速度遞增[4]，預計2020年使用量可達1.082×106 kg。

土壤酶是養分循環、有機質形成、能量代謝等過程的催化劑。土壤酶也是反映土壤肥力的有效生物指標[5]。土壤酶參與了外源化學品進入土壤后的生物轉化、能量代謝和生物分解等過程并發揮重要作用[6]。農藥使用效率不足30%[7]，施用農藥的70%殘留進入土壤，土壤酶必然參與農藥在土壤中的代謝作用，進而影響土壤的肥力狀況，因此農藥殘留污染土壤后對土壤酶活性的影響一直是土壤環境學家關注的熱點。很多研究表明，土壤酶活性在一定程度上可以反映農藥污染的程度，但是關于這方面的研究還存在諸多不足之處，諸如敏感酶活性的確定，測定時間的選擇，土壤性質的影響等，很多研究結論都缺乏一致性[8-10]。筆者擬通過模擬方法探討阿特拉津對遼寧地區典型水稻土中磷酸酶的影響規律，探討二者之間的關系及作用機理，為土壤生態監測和環境保護提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 供試土壤

本試驗土壤取自盤錦某水稻田0～20 cm 的表層土，自然風干磨碎，過0.8 mm篩，土壤類型為稻田土，基本物理化學性質如表1所示。

1.2 試驗方法

采用25 cm×40 cm×5 cm帶蓋白瓷盤加入1 000 g土壤，用25 mg·L-1阿特拉津的溶液噴灑，拌勻，使阿特拉津濃度分別為0，1，5，10，20，50，100 mg·kg-1，調節土壤含水量為田間最大含水量的 60%，瓷盤表面覆蓋保鮮膜，防止水分過量蒸發，然后置于（25±1） ℃恒溫培養箱中避光培養，每天用稱重法調節土壤含水量。分別在培養過程的第 1，3，6，10，15 d時取樣測定土壤酶活性。每個處理設3個重復，同時測量無土對照和無基質對照。采用磷酸苯二鈉比色法測定土壤磷酸酶活性[9]。

1.3 數據處理

采用SPSS和EXCEL 軟件進行數據分析處理和顯著性分析，大、小寫字母分別表示在0.01和0.05 水平上的差異顯著性。

2 結果與討論

土壤磷酸酶是可以快速地把有機磷轉化為植物可吸收的無機磷的土壤轉化酶。從供試土壤的不同時間的磷酸酶活性（表2）可以看出：土壤中加入阿特拉津培養1～6 d，在添加阿特拉津所有處理的土壤中，土壤磷酸酶的活性顯著低于對照（P<0.05），表現出明顯的抑制作用。但是在培養10 d時，所有阿特拉津處理的土壤磷酸酶活性顯著高于對照（P<0.05），表現出明顯的激活作用。在培養15 d時，土壤磷酸酶活性顯著低于對照（P<0.05），又表現出明顯的抑制作用。在整個培養過程中，阿特拉津對土壤磷酸酶活性表現出“抑制—激活—抑制”的趨勢。

采用多種模型對阿特拉津濃度（C）與磷酸酶活性（U）關系進行擬合，結果見表3。擬合結果表明：6 d、10 d、15 d，阿特拉津濃度與土壤脲酶活性之間呈顯著性相關（P<0.01），阿特拉津對土壤磷酸酶活性與培養時間之間有重要作用，呈現抑制—激活—抑制的變化趨勢。3個模型均可較好地表征兩者的關系，揭示出磷酸酶活性在一定的濃度范圍內受阿特拉津的污染程度。用3種模型計算得到的阿特拉津的過氧化氫酶生態劑量范圍ED10～ED90的平均值范圍在19.51～1 251 mg·kg-1。

3 結 論

綜上所述，土壤酶對阿特拉津的高度敏感，可以用土壤酶活性指標評價農藥對土壤生態環境造成的影響。阿特拉津的加入抑制了土壤磷酸酶活性，在一定范圍內3種酶可以表征土壤阿特拉津的污染程度；計算獲得了阿特拉津輕度污染時的生態劑量ED10 值，磷酸酶的ED10為19.51 mg·kg-1；土壤磷酸酶酶活性對阿特拉津的污染最敏感；阿特拉津的生態毒性與土壤的接觸時間密切相關。

參考文獻：

[1] 吳濟南，王麗玲，王惟帥，等.不同密度下阿特拉津和乙草胺混用對玉米光合特性的影響[J]. 山西農業科學2011，39（8）：794- 796，808.

[2] 吳濟南， 王麗玲， 王惟帥，等. 阿特拉津和乙草胺混用對夏玉米葉片生理指標的影響[J].河南農業科學， 2011， 40（8） ： 142-144.

[3] Ye C M ， Lei Z F， Gong A J， et al . Analysis of atrazine product ion producing wastewater risk to seedling stage rice[J]. Environmental Science， 1999， 20（3） ： 82-84.

[4] Bintein S， Devillers J.Evaluating the environment alfate of atrazine in France[J]. Chemosphere， 1996， 32（12） ： 2441-2456.

[5] 馬瑞瑞，高小麗，崔雯雯，等.蕓豆連作田土壤酶活性和養分含量研究[J].華北農學報，2013，28 （5） ： 157 -162.

[6] Kalam A，Tah J， Mukherjee A K. Pesticide effects on microbial population and soil enzyme activities during vermicomposting of agricultural waste[J]. Journal of Environmental Biology， 2004，25（2）：201-208.

[7] 尹相博，楊夢璇，王冰，等.銅脅迫對紅小豆萌發的影響[J].吉林農業科學，2013，38（5）：10-11，35.

[8] 和文祥，閔紅，王娟，等.2，4-D對土壤酶活性的影響[J].農業環境科學學報，2006，25（1）：224-228.

[9] 辛承友，朱魯生，王軍，等.阿特拉津對不同肥力土壤蔗糖酶活性的影響[J].農業環境科學學報，2004，23（3）：479-483.

[10] 王金花，朱魯生，孫瑞蓮，等.阿特拉津對兩種不同施肥條件土壤脲酶的影響[J].農業環境科學學報，2004，23（1）：162-166.

摘 要：采用室內培養方法，研究了阿特拉津脅迫對土壤中磷酸酶活性的影響。結果發現：在培養期間，阿特拉津對土壤磷酸酶表現為抑制—激活—抑制效應。3種模型擬合阿特拉津濃度與酶活性關系均達到顯著相關關系。土壤阿特拉津對土壤磷酸酶的生態閾值為19.51 mg·kg-1。

關鍵詞：阿特拉津；磷酸酶；活性

中圖分類號：S154.2 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.12.006

阿特拉津是一種選擇性內吸式除草劑， 常用于玉米、高粱、果園和林地， 可有效防除一年生禾本科雜草和闊葉雜草， 對多年生雜草也有抑制作用[1-2]。在世界各國得到了大面積的推廣使用。20世紀80年代，阿特拉津開始登陸中國， 在華北和東北地區的玉米種植區得到廣泛使用[3] ， 近些年阿特拉津使用面積不斷擴大， 2000 年全年的使用量為2. 835×106 kg， 每年用量平均以20%的速度遞增[4]，預計2020年使用量可達1.082×106 kg。

土壤酶是養分循環、有機質形成、能量代謝等過程的催化劑。土壤酶也是反映土壤肥力的有效生物指標[5]。土壤酶參與了外源化學品進入土壤后的生物轉化、能量代謝和生物分解等過程并發揮重要作用[6]。農藥使用效率不足30%[7]，施用農藥的70%殘留進入土壤，土壤酶必然參與農藥在土壤中的代謝作用，進而影響土壤的肥力狀況，因此農藥殘留污染土壤后對土壤酶活性的影響一直是土壤環境學家關注的熱點。很多研究表明，土壤酶活性在一定程度上可以反映農藥污染的程度，但是關于這方面的研究還存在諸多不足之處，諸如敏感酶活性的確定，測定時間的選擇，土壤性質的影響等，很多研究結論都缺乏一致性[8-10]。筆者擬通過模擬方法探討阿特拉津對遼寧地區典型水稻土中磷酸酶的影響規律，探討二者之間的關系及作用機理，為土壤生態監測和環境保護提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 供試土壤

本試驗土壤取自盤錦某水稻田0～20 cm 的表層土，自然風干磨碎，過0.8 mm篩，土壤類型為稻田土，基本物理化學性質如表1所示。

1.2 試驗方法

采用25 cm×40 cm×5 cm帶蓋白瓷盤加入1 000 g土壤，用25 mg·L-1阿特拉津的溶液噴灑，拌勻，使阿特拉津濃度分別為0，1，5，10，20，50，100 mg·kg-1，調節土壤含水量為田間最大含水量的 60%，瓷盤表面覆蓋保鮮膜，防止水分過量蒸發，然后置于（25±1） ℃恒溫培養箱中避光培養，每天用稱重法調節土壤含水量。分別在培養過程的第 1，3，6，10，15 d時取樣測定土壤酶活性。每個處理設3個重復，同時測量無土對照和無基質對照。采用磷酸苯二鈉比色法測定土壤磷酸酶活性[9]。

1.3 數據處理

采用SPSS和EXCEL 軟件進行數據分析處理和顯著性分析，大、小寫字母分別表示在0.01和0.05 水平上的差異顯著性。

2 結果與討論

土壤磷酸酶是可以快速地把有機磷轉化為植物可吸收的無機磷的土壤轉化酶。從供試土壤的不同時間的磷酸酶活性（表2）可以看出：土壤中加入阿特拉津培養1～6 d，在添加阿特拉津所有處理的土壤中，土壤磷酸酶的活性顯著低于對照（P<0.05），表現出明顯的抑制作用。但是在培養10 d時，所有阿特拉津處理的土壤磷酸酶活性顯著高于對照（P<0.05），表現出明顯的激活作用。在培養15 d時，土壤磷酸酶活性顯著低于對照（P<0.05），又表現出明顯的抑制作用。在整個培養過程中，阿特拉津對土壤磷酸酶活性表現出“抑制—激活—抑制”的趨勢。

采用多種模型對阿特拉津濃度（C）與磷酸酶活性（U）關系進行擬合，結果見表3。擬合結果表明：6 d、10 d、15 d，阿特拉津濃度與土壤脲酶活性之間呈顯著性相關（P<0.01），阿特拉津對土壤磷酸酶活性與培養時間之間有重要作用，呈現抑制—激活—抑制的變化趨勢。3個模型均可較好地表征兩者的關系，揭示出磷酸酶活性在一定的濃度范圍內受阿特拉津的污染程度。用3種模型計算得到的阿特拉津的過氧化氫酶生態劑量范圍ED10～ED90的平均值范圍在19.51～1 251 mg·kg-1。

3 結 論

綜上所述，土壤酶對阿特拉津的高度敏感，可以用土壤酶活性指標評價農藥對土壤生態環境造成的影響。阿特拉津的加入抑制了土壤磷酸酶活性，在一定范圍內3種酶可以表征土壤阿特拉津的污染程度；計算獲得了阿特拉津輕度污染時的生態劑量ED10 值，磷酸酶的ED10為19.51 mg·kg-1；土壤磷酸酶酶活性對阿特拉津的污染最敏感；阿特拉津的生態毒性與土壤的接觸時間密切相關。

參考文獻：

[1] 吳濟南，王麗玲，王惟帥，等.不同密度下阿特拉津和乙草胺混用對玉米光合特性的影響[J]. 山西農業科學2011，39（8）：794- 796，808.

[2] 吳濟南， 王麗玲， 王惟帥，等. 阿特拉津和乙草胺混用對夏玉米葉片生理指標的影響[J].河南農業科學， 2011， 40（8） ： 142-144.

[3] Ye C M ， Lei Z F， Gong A J， et al . Analysis of atrazine product ion producing wastewater risk to seedling stage rice[J]. Environmental Science， 1999， 20（3） ： 82-84.

[4] Bintein S， Devillers J.Evaluating the environment alfate of atrazine in France[J]. Chemosphere， 1996， 32（12） ： 2441-2456.

[5] 馬瑞瑞，高小麗，崔雯雯，等.蕓豆連作田土壤酶活性和養分含量研究[J].華北農學報，2013，28 （5） ： 157 -162.

[6] Kalam A，Tah J， Mukherjee A K. Pesticide effects on microbial population and soil enzyme activities during vermicomposting of agricultural waste[J]. Journal of Environmental Biology， 2004，25（2）：201-208.

[7] 尹相博，楊夢璇，王冰，等.銅脅迫對紅小豆萌發的影響[J].吉林農業科學，2013，38（5）：10-11，35.

[8] 和文祥，閔紅，王娟，等.2，4-D對土壤酶活性的影響[J].農業環境科學學報，2006，25（1）：224-228.

[9] 辛承友，朱魯生，王軍，等.阿特拉津對不同肥力土壤蔗糖酶活性的影響[J].農業環境科學學報，2004，23（3）：479-483.

[10] 王金花，朱魯生，孫瑞蓮，等.阿特拉津對兩種不同施肥條件土壤脲酶的影響[J].農業環境科學學報，2004，23（1）：162-166.

摘 要：采用室內培養方法，研究了阿特拉津脅迫對土壤中磷酸酶活性的影響。結果發現：在培養期間，阿特拉津對土壤磷酸酶表現為抑制—激活—抑制效應。3種模型擬合阿特拉津濃度與酶活性關系均達到顯著相關關系。土壤阿特拉津對土壤磷酸酶的生態閾值為19.51 mg·kg-1。

關鍵詞：阿特拉津；磷酸酶；活性

中圖分類號：S154.2 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.12.006

阿特拉津是一種選擇性內吸式除草劑， 常用于玉米、高粱、果園和林地， 可有效防除一年生禾本科雜草和闊葉雜草， 對多年生雜草也有抑制作用[1-2]。在世界各國得到了大面積的推廣使用。20世紀80年代，阿特拉津開始登陸中國， 在華北和東北地區的玉米種植區得到廣泛使用[3] ， 近些年阿特拉津使用面積不斷擴大， 2000 年全年的使用量為2. 835×106 kg， 每年用量平均以20%的速度遞增[4]，預計2020年使用量可達1.082×106 kg。

土壤酶是養分循環、有機質形成、能量代謝等過程的催化劑。土壤酶也是反映土壤肥力的有效生物指標[5]。土壤酶參與了外源化學品進入土壤后的生物轉化、能量代謝和生物分解等過程并發揮重要作用[6]。農藥使用效率不足30%[7]，施用農藥的70%殘留進入土壤，土壤酶必然參與農藥在土壤中的代謝作用，進而影響土壤的肥力狀況，因此農藥殘留污染土壤后對土壤酶活性的影響一直是土壤環境學家關注的熱點。很多研究表明，土壤酶活性在一定程度上可以反映農藥污染的程度，但是關于這方面的研究還存在諸多不足之處，諸如敏感酶活性的確定，測定時間的選擇，土壤性質的影響等，很多研究結論都缺乏一致性[8-10]。筆者擬通過模擬方法探討阿特拉津對遼寧地區典型水稻土中磷酸酶的影響規律，探討二者之間的關系及作用機理，為土壤生態監測和環境保護提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 供試土壤

本試驗土壤取自盤錦某水稻田0～20 cm 的表層土，自然風干磨碎，過0.8 mm篩，土壤類型為稻田土，基本物理化學性質如表1所示。

1.2 試驗方法

采用25 cm×40 cm×5 cm帶蓋白瓷盤加入1 000 g土壤，用25 mg·L-1阿特拉津的溶液噴灑，拌勻，使阿特拉津濃度分別為0，1，5，10，20，50，100 mg·kg-1，調節土壤含水量為田間最大含水量的 60%，瓷盤表面覆蓋保鮮膜，防止水分過量蒸發，然后置于（25±1） ℃恒溫培養箱中避光培養，每天用稱重法調節土壤含水量。分別在培養過程的第 1，3，6，10，15 d時取樣測定土壤酶活性。每個處理設3個重復，同時測量無土對照和無基質對照。采用磷酸苯二鈉比色法測定土壤磷酸酶活性[9]。

1.3 數據處理

采用SPSS和EXCEL 軟件進行數據分析處理和顯著性分析，大、小寫字母分別表示在0.01和0.05 水平上的差異顯著性。

2 結果與討論

土壤磷酸酶是可以快速地把有機磷轉化為植物可吸收的無機磷的土壤轉化酶。從供試土壤的不同時間的磷酸酶活性（表2）可以看出：土壤中加入阿特拉津培養1～6 d，在添加阿特拉津所有處理的土壤中，土壤磷酸酶的活性顯著低于對照（P<0.05），表現出明顯的抑制作用。但是在培養10 d時，所有阿特拉津處理的土壤磷酸酶活性顯著高于對照（P<0.05），表現出明顯的激活作用。在培養15 d時，土壤磷酸酶活性顯著低于對照（P<0.05），又表現出明顯的抑制作用。在整個培養過程中，阿特拉津對土壤磷酸酶活性表現出“抑制—激活—抑制”的趨勢。

采用多種模型對阿特拉津濃度（C）與磷酸酶活性（U）關系進行擬合，結果見表3。擬合結果表明：6 d、10 d、15 d，阿特拉津濃度與土壤脲酶活性之間呈顯著性相關（P<0.01），阿特拉津對土壤磷酸酶活性與培養時間之間有重要作用，呈現抑制—激活—抑制的變化趨勢。3個模型均可較好地表征兩者的關系，揭示出磷酸酶活性在一定的濃度范圍內受阿特拉津的污染程度。用3種模型計算得到的阿特拉津的過氧化氫酶生態劑量范圍ED10～ED90的平均值范圍在19.51～1 251 mg·kg-1。

3 結 論

綜上所述，土壤酶對阿特拉津的高度敏感，可以用土壤酶活性指標評價農藥對土壤生態環境造成的影響。阿特拉津的加入抑制了土壤磷酸酶活性，在一定范圍內3種酶可以表征土壤阿特拉津的污染程度；計算獲得了阿特拉津輕度污染時的生態劑量ED10 值，磷酸酶的ED10為19.51 mg·kg-1；土壤磷酸酶酶活性對阿特拉津的污染最敏感；阿特拉津的生態毒性與土壤的接觸時間密切相關。

參考文獻：

[1] 吳濟南，王麗玲，王惟帥，等.不同密度下阿特拉津和乙草胺混用對玉米光合特性的影響[J]. 山西農業科學2011，39（8）：794- 796，808.

[2] 吳濟南， 王麗玲， 王惟帥，等. 阿特拉津和乙草胺混用對夏玉米葉片生理指標的影響[J].河南農業科學， 2011， 40（8） ： 142-144.

[3] Ye C M ， Lei Z F， Gong A J， et al . Analysis of atrazine product ion producing wastewater risk to seedling stage rice[J]. Environmental Science， 1999， 20（3） ： 82-84.

[4] Bintein S， Devillers J.Evaluating the environment alfate of atrazine in France[J]. Chemosphere， 1996， 32（12） ： 2441-2456.

[5] 馬瑞瑞，高小麗，崔雯雯，等.蕓豆連作田土壤酶活性和養分含量研究[J].華北農學報，2013，28 （5） ： 157 -162.

[6] Kalam A，Tah J， Mukherjee A K. Pesticide effects on microbial population and soil enzyme activities during vermicomposting of agricultural waste[J]. Journal of Environmental Biology， 2004，25（2）：201-208.

[7] 尹相博，楊夢璇，王冰，等.銅脅迫對紅小豆萌發的影響[J].吉林農業科學，2013，38（5）：10-11，35.

[8] 和文祥，閔紅，王娟，等.2，4-D對土壤酶活性的影響[J].農業環境科學學報，2006，25（1）：224-228.

[9] 辛承友，朱魯生，王軍，等.阿特拉津對不同肥力土壤蔗糖酶活性的影響[J].農業環境科學學報，2004，23（3）：479-483.

[10] 王金花，朱魯生，孫瑞蓮，等.阿特拉津對兩種不同施肥條件土壤脲酶的影響[J].農業環境科學學報，2004，23（1）：162-166.