甲基磺草酮對鹽城地區(qū)土壤過氧化氫酶活性和細(xì)菌數(shù)量的影響

殷春濤　祁恒佐　許安盈　陳天明

【摘 要】通過實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)試驗(yàn)，模擬土壤生態(tài)系統(tǒng)研究了不同玉米除草劑甲基磺草酮分別對典型土壤酶活性過氧化氫酶和典型微生物細(xì)菌的影響。結(jié)果表明，甲基磺草酮對土壤酶活性和微生物有顯著差異。甲基磺草酮對土壤過氧化氫酶的活性表現(xiàn)為先激活后抑制再激活的作用，低濃度的甲基磺草酮對土壤細(xì)菌具有促進(jìn)作用。土壤微生物與土壤酶之間存在一定的相關(guān)性。

【關(guān)鍵詞】甲基磺草酮；土壤微生物；土壤酶；相關(guān)性

【Abstract】The effects of different maize herbicides，methyl sulfone，on soil enzyme catalase and typical microbial bacteria were studied by laboratory culture experiment and simulated soil ecosystem.The results showed that there were significant differences in soil enzyme activities and microbes.The activity of methotrexate on soil catalase was the first to inhibit the reactivation after activation. Low concentration of methotrexate could promote soil bacteria.There is a certain correlation between soil microbes and soil enzymes.

【Key words】Methyl sulfoxalone；Soil microbe；Soil enzyme；Correlation

土壤生物學(xué)功能的維持很大程度上依賴于土壤微生物生物量及其活性，土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的重要基礎(chǔ)。農(nóng)藥的土壤降解實(shí)質(zhì)是由植物根系、土壤動(dòng)物及微生物分泌出各種土壤酶而進(jìn)行的酶促反應(yīng)。大量研究表明，土壤微生物及酶活性對農(nóng)藥的土壤降解起著重要重要作用[1，2]。同時(shí)，農(nóng)藥進(jìn)入土壤后對土壤微生物生物量及其活性也會(huì)產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響土壤生物學(xué)功能。因此，化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)入土壤后對土壤微生物及其活性的影響成為農(nóng)藥生態(tài)安全評價(jià)的重要指標(biāo)之一。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

供試土壤樣品采自鹽城的鹽堿土，均為0～20cm耕作層土壤，經(jīng)風(fēng)干磨細(xì)，過20目篩備用。按照常規(guī)方法對供試土壤進(jìn)行處理和基本理化性質(zhì)的測定。土壤理化性質(zhì)見表1。

1.2 主要儀器及化學(xué)試劑

SW-CJ-1D單人凈化工作臺(tái)； SPX-250B-Z生化培養(yǎng)箱；YXQ-LS-75SII立式壓力蒸汽滅菌爐；高效液相色譜儀： Perkin Elmer。

甲基磺草酮（純度98.2%，由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供），乙腈為色譜純（TEDIA），其他化學(xué)試劑均為分析純。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)設(shè)置3組甲基磺草酮溶液處理組。處理組加入污染物甲基磺草酮的濃度分別為25μg/kg、50μg/kg、100μg/kg鮮土。分別稱取上述處理的風(fēng)干土樣3kg左右，裝入相同的塑料小盆中，加入適量蒸餾水，使土壤保持水淹狀態(tài)，于35℃生化培養(yǎng)箱中預(yù)培養(yǎng)一周。在添加污染物后的第0、3、6、9、15 d取樣測定土壤含水率、甲基磺草酮含量和微生物數(shù)量（細(xì)菌）。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)階段，每隔3～4天稱重法調(diào)節(jié)含水量以補(bǔ)充蒸發(fā)散失水分，使含水量在試驗(yàn)期間保持恒定。

1.4 微生物計(jì)數(shù)

細(xì)菌采用稀釋平板計(jì)數(shù)法。細(xì)菌用牛肉蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng)[3-4]。

1.5 酶活性的測定

過氧化氫酶活性測定采用高錳酸鉀滴定法，以消耗的0.1 mol/L高錳酸鉀溶液的量表示（011 mol/L KMnO4 ml/g）[5]。

2 結(jié)果與討論

2.1 土壤過氧化氫酶活性的動(dòng)態(tài)響應(yīng)

從圖1可以看出，甲基磺草酮對鹽城土壤過氧化氫酶有激活效應(yīng)。在開始的6天內(nèi)，各濃度甲基磺草酮對土壤過氧化氫酶活性抑制率無明顯差異，不同濃度處理后酶活性也無顯著差異；第6-9天各濃度甲基磺草酮處理后的土壤過氧化氫酶活性有下降趨勢；但是從第9天到培養(yǎng)結(jié)束，各濃度甲基磺草酮處理土壤的過氧化氫酶活激活效應(yīng)明顯加強(qiáng)。自培養(yǎng)后第3天開始，各濃度與對照相比其激活程度達(dá)到顯著水平，并且在甲基磺草酮濃度為50ug/kg的時(shí)候，激活程度最大；甲基磺草酮施用量達(dá)到100ug/kg的土壤酶激活程度減弱，培養(yǎng)至15天時(shí)激活程度達(dá)到最大，均高于對照組。

過氧化氫酶是一種廣泛存在于土壤和微生物體內(nèi)的氧化還原酶，主要參與生物體新陳代謝過程中產(chǎn)生的過氧化氫的分解。微生物可以利用有機(jī)農(nóng)藥作為碳源在刺激自身生長的同時(shí)緩解農(nóng)藥毒性[6]，降解產(chǎn)物也可為土壤過氧化氫酶提供良好的生長條件，使過氧化氫酶活性被激活；甲基磺草酮在鹽城土壤中的降解半衰期為34.68天[7]，其中前15天內(nèi)土壤微生物可利用的碳源和能源較多，過氧化氫酶活性在前15天范圍內(nèi)被激活并逐漸增強(qiáng)。

2.2 甲基磺草酮脅迫對土壤細(xì)菌的影響

土壤細(xì)菌是土壤生態(tài)系統(tǒng)中微生物區(qū)系的主要成分。土壤微生物區(qū)系組成和數(shù)量變化對土壤中植物養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和吸收以及各種植物病害的發(fā)生都有很大關(guān)系，是反映土壤環(huán)境質(zhì)量變化的重要生物學(xué)指標(biāo)之一[8]。

由圖2可知，濃度為25ug/kg的甲基磺草酮處理的土壤，表現(xiàn)為隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，細(xì)菌數(shù)量大體成上升趨勢，即低濃度的甲基磺草酮對細(xì)菌具有促進(jìn)作用；濃度為50ug/kg的甲基磺草酮對細(xì)菌的影響表現(xiàn)為先上升后下降，但是下降幅度不明顯，前15天為促進(jìn)作用，到第28天，表現(xiàn)為抑制作用，抑制率為1.75%；高濃度100ug/kg的甲基磺草酮對細(xì)菌的影響表現(xiàn)為先上升后下降，并且隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，下降程度比較明顯，表現(xiàn)為抑制作用，抑制為33.33%。endprint

2.3 土壤微生物數(shù)量與土壤酶活性的相關(guān)性分析

分別用過氧化氫酶3d，細(xì)菌3d進(jìn)行線性分析，可知，回歸方程為：y=2738.3x-141.58，現(xiàn)行關(guān)系R2為0.556。土壤微生物數(shù)量及種群數(shù)量的相關(guān)性不穩(wěn)定。由此可知，土壤微生物與土壤酶活性之間有一定的相關(guān)性，并且呈正相關(guān)，具體原因還需要進(jìn)一步試驗(yàn)研究[9]。

3 結(jié)論

3.1 不同濃度的甲基磺草酮對4種土壤過氧化氫酶活性的作用不一樣，4種不同濃度的甲基磺草酮對土壤過氧化氫酶的活性表現(xiàn)為先激活后抑制再激活的作用。

3.2 低濃度的甲基磺草酮對土壤細(xì)菌具有促進(jìn)作用，高濃度（50ug/kg，100ug/kg）的甲基磺草酮對土壤細(xì)菌為先上升后下降。

3.3 由土壤酶和土壤微生物的線性分析可知，R2為0.556，由此可知，土壤微生物與土壤酶活性之間有一定的相關(guān)性，并且呈正相關(guān)，具體原因還需要進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

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