草銨膦對麥田土壤微生物數量及酶活性的影響

張葉子，王依惠，董成武，佘曉云，石 巖

(青島農業大學旱作技術山東省重點實驗室，山東青島 266109)

土壤微生物是土壤養分轉化與腐殖質形成過程的重要參與者，土壤酶活性可反映土壤微生物的活性，代表土壤中物質代謝的旺盛程度[1]。土壤微生物量及其酶活性較其他土壤因素可更迅速影響土壤環境。農藥等有機污染物會改變土壤微生物數量及酶活性，影響土壤養分的釋放，進而影響作物的生長[2]。因此，化學農藥對土壤微生物及其酶活性的影響已成為土壤生態安全、土壤生產力評價的重要指標，也是農藥環境生態毒理學研究的熱點之一[3-4]。

草銨膦(glufosinate)是一種廣譜性除草劑，對植物的地上和地下部均有殺死作用[5]。草銨磷由于具有活性高、藥效快、非選擇性、無土壤活性等優點[6]，是我國小麥用首選除草劑。目前，關于草銨膦的研究主要集中在藥效、殘留分析方法及其對植物生理特性的影響等方面[7-9]，國內外鮮見關于草銨膦對土壤微生物及酶活性影響方面的報道。本試驗擬在大田條件下，研究不同濃度草銨膦對麥田土壤微生物數量及酶活性的影響，為更合理使用草銨膦提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試小麥品種為濟麥22。草銨膦有效成分含量為20%，水劑，由永農生物科學有限公司生產。草銨膦標準品：粉劑，純度為99.0%，由上海阿拉丁生化科技股份有限公司生產。

1.2 試驗設計

試驗于2015年10月至2016年6月在青島農業大學黃島區寶山試驗基地(36.02°N, 119.85°E)進行大田試驗。供試土壤類型為沙壤土，試驗前土壤pH值為6.57，有機質含量為1.1%，速效磷為41.3 mg·kg-1，速效鉀為103.6 mg·kg-1，全氮為1.3%，堿解氮為87.5 mg·kg-1。采取隨機區組設計，設置5個草銨膦濃度，分別為0、2、4(推薦劑量)、6、8 L·hm-2，依次記為CK、T1、T2、T3、T4，3次重復。每個小區面積為54 m2(3 m×18 m)，小區間隔離帶為1 m。播種前施750 kg·hm-2復合肥(N∶P2O5∶K2O為12∶15∶10)作底肥。小麥于2015年10月14日播種，播量為187.5 kg·hm-2，播種后立即采用手持式噴霧器對麥田進行草銨膦噴藥處理。2016年6月8日收獲。于越冬期、返青期、拔節期、抽穗期、開花期、灌漿期和成熟期取小麥植株樣和土樣。

1.3 測定項目及方法

土壤微生物數量采用常規稀釋平板法[10]測定，用MPN法計數。細菌采用牛肉膏蛋白胨培養基培養，7 d后計數；真菌采用馬鈴薯瓊脂培養基，4 d后計數；放線菌采用高氏1號培養基，9 d后計數。土壤過氧化氫酶活性測定采用高錳酸鉀滴定法，以1 g土壤消耗0.1 mol·L-1高錳酸鉀溶液微升數(μL)表示。土壤蔗糖酶活性測定采用3,5-二硝基水楊酸比色法，以24 h后1 g土壤消耗葡萄糖的毫克數(mg)表示。脲酶活性測定采用尿素水解法，以24 h后1 g土壤消耗NH4+-N的毫克數(mg)表示[11-13]。

1.4 數據處理

試驗數據采用Excel、DPS等軟件進行計算、繪圖及統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對小麥土壤微生物數量的影響

2.1.1 草銨膦對土壤細菌數量的影響

由表1可以看出，在不同草銨膦施用量下，隨著小麥生育期的推進，土壤中細菌的數量整體表現為先上升后下降的趨勢。從返青期到抽穗期上升幅度大致相同，在抽穗期達到最高值，從抽穗期到成熟期逐漸下降，其中，開花期到成熟期下降幅度最大。各生育時期，各處理的土壤細菌數量表現為T3>T2>T1>CK>T4(開花期T2>T3)。在開花期，T2處理的細菌數顯著高于T4處理，CK與T1、T2、T3和T4處理差異均不顯著。在成熟期，CK與T1、T2和T4處理間的差異均不顯著，顯著低于T3處理。

2.1.2 草銨膦對土壤真菌數量的影響

由表2可以看出，隨著小麥生育期的推進，土壤中真菌的數量大體呈先上升后下降的趨勢，在返青期到開花期的上升幅度大致相同，開花期土壤真菌的數量達到最高值，從開花期到成熟期土壤真菌的數量持續下降且幅度較大。CK、T1、T2、T3和T4處理的土壤真菌數量從返青期到開花期分別增加了52.06%、45.25%、47.12%、46.96%和45.97%。在相同生育時期，土壤真菌數量基本表現為T3>T2>T1>CK>T4，不同處理間差異均不顯著。

表1 草銨膦對麥田土壤細菌數量的影響Table 1 Effect of glufosinate-ammonium on the number of bacteria in soil of wheat field 106·g-1

表中同列數據后不同字母表示處理間差異顯著。下表同。

Different letters after the values with in the same columns mean significantly different among the treatments at 0.05 level.The same in the following tables.

表2 草銨膦對麥田土壤真菌數量的影響Table 2 Effect of glufosinate-ammonium on the number of fungal in soil of wheat field 103·g-1

2.1.3 草銨膦對土壤放線菌數量的影響

由表3可以看出，隨著大田小麥生育期的推進，土壤中放線菌的數量大體表現為先上升后下降的趨勢。從返青期到拔節期上升幅度較快，從拔節期到開花期上升幅度較緩且在開花期達到最高值，從開花期到成熟期逐漸下降且幅度較大。CK、T1、T2、T3和T4處理的土壤放線菌數量從返青期到開花期分別增加了44.28%、36.97%、40.82%、37.33%和29.09%。在相同生育時期，土壤放線菌數量表現為T3>T2>T1>CK>T4。在成熟期，CK與T2和T3處理間差異顯著；其余時期，CK與其他處理間差異均不顯著。

表3 草銨膦對麥田土壤放線菌數量的影響Table 3 Effect of glufosinate-ammonium on the number of actinomycetes in soil of wheat field 105·g-1

2.2 不同處理對小麥土壤酶活性的影響

2.2.1 草銨膦對土壤過氧化氫酶活性的影響

由表4可以看出，隨著大田小麥生育期的推進，土壤過氧化氫酶活性大體表現為先上升后下降的趨勢。從小麥返青期到灌漿期持續上升，其中，返青期到拔節期上升幅度較大，在灌漿期，過氧化氫酶活性達到最高值；從灌漿期到成熟期，過氧化氫酶活性開始下降。CK、T1、T2、T3和T4處理的土壤過氧化氫酶活性從返青期到拔節期分別增加了28%、30%、32%、34%和23%。在抽穗期和成熟期，T3處理顯著高于CK，其余時期，CK與其他處理差異均不顯著。

表4 草銨膦對麥田土壤過氧化氫酶活性的影響Table 4 Effect of glufosinate-ammonium on catalase activity of soil in wheat field 0.1 mol·L-1 KMnO4·g-1·h-1

2.2.2 草銨膦對土壤脲酶活性的影響

由表5可知，隨著小麥生育期的推進，土壤脲酶活性大體呈先上升后下降的趨勢，在小麥返青期到拔節期間，脲酶活性上升幅度較大，在拔節期達到最高值，在拔節期到成熟期之間脲酶活性呈下降趨勢，其中，從抽穗期到開花期下降幅度較大。CK、T1、T2、T3和T4處理的土壤脲酶活性從返青期到拔節期分別增加了24%、22%、20%、17%和25%。相同時期，不同處理間差異均不顯著。

2.2.3 草銨膦對土壤蔗糖酶活性的影響

由表6可以看出，隨著小麥生育期的推進，土壤蔗糖酶活性大體呈先上升后下降的趨勢，在小麥返青期到灌漿期間上升(T2處理除外)，其中，返青期到拔節期蔗糖酶活性上升幅度較大，在灌漿期土壤蔗糖酶活性達到最高值；從灌漿期到成熟期蔗糖酶活性下降。CK、T1、T2、T3和T4處理的土壤蔗糖酶活性從返青期到拔節期分別增加了47%、40%、46%、55%和45%。在拔節期，CK與T3處理間差異顯著；其余時期，不同處理間的差異均不顯著。

2.2.4 草銨膦對土壤磷酸酶活性的影響

由表7可以看出，在不同草銨膦施用量下，隨著大田小麥生育期的推進，土壤磷酸酶活性大體呈先上升后下降的趨勢，在小麥返青期到開花期間上升，其中，返青期到拔節期上升幅度較大，在開花期磷酸酶活性達到最高值；從開花期到成熟期，磷酸酶活性持續下降。從返青期到拔節期，CK、T1、T2、T3和T4處理的土壤磷酸酶活性增加幅度分別為96%、99%、94%、1.01%和1.00%。在相同生育時期，不同處理間差異均不顯著。

表5 不同草銨膦處理對麥田土壤脲酶活性的影響Table 5 Effect of different glufosinate-ammonium treatments on urease activity of soil in wheat field mg·g-1

表6 不同草銨膦處理對麥田土壤蔗糖酶活性的影響Table 6 Effect of different glufosinate-ammonium treatments on invertase activity of soil in wheat field mg·g-1

表7 草銨膦對麥田土壤磷酸酶活性的影響Table 7 Effect of glufosinate-ammonium on phosphatase activity of soil in wheat field mg·g-1

3 討 論

土壤微生物數量與土壤中的微生物種類、環境溫度和栽培措施有關[14]。趙 蘭等[15]研究表明，丁草胺對土壤細菌先表現出顯著的抑制作用，隨著時間的延長，對細菌的生長表現出顯著的刺激生長作用。本試驗中，在小麥整個生育時期，細菌數量在低濃度(2、4和6 L·hm-2)草銨膦處理下增加，在高濃度(8 L·hm-2)處理下減少，但與CK差異不顯著。這可能是由于本試驗草銨膦施用劑量較低。徐蔣來等[17]研究表明，中、低濃度的丁草胺和華星草克對土壤真菌、放線菌數量影響較小，高濃度處理則對真菌、放線菌抑制作用明顯，但隨除草劑施入時間的延長，抑制作用在21 d基本恢復至對照水平。本研究結果表明，真菌和放線菌數量從小麥返青期后開始上升，在開花期達到最高值，從開花期后開始下降且幅度較大，而細菌在抽穗期達到最高值，CK與各處理間差異不顯著。

研究表明，敵草胺、精異丙甲草胺、丁草胺、乙草胺、丙草胺和異丙甲草胺等酰胺類除草劑在培養初期對土壤酶活性有一定抑制作用,隨著培養時間的推移，活性呈恢復或被激活的變化趨勢[17-18]。本研究結果表明，過氧化氫酶在低濃度(2、4和6 L·hm-2)草銨膦處理下，隨著草銨膦施用劑量的增加而增加，在高濃度(8 L·hm-2)草銨膦處理下活性受到抑制。姜偉麗等[19]研究表明，在土壤中施加中高濃度(500 mg·kg-1)草銨膦會顯著影響土壤酶活性，但后期基本上恢復到對照水平，影響時間較短；而高濃度處理(5 000 mg·kg-1)會顯著影響土壤酶，且難恢復到對照水平，影響時間較長。本研究表明，脲酶、蔗糖酶和磷酸酶在低濃度(2、4和6 L·hm-2)下均表現為活性被激活，高濃度(8 L·hm-2)中酶活性受到抑制，在小麥整個生育時期內酶活性均低于對照，其中磷酸酶活性在拔節期有短暫增加。在小麥生長期內，土壤酶活性大體上表現為先增加后減少，總體來看，施用6 L·hm-2草銨膦的麥田土壤微生物數量及酶活性均高于其他處理，但與施用4 L·hm-2草銨膦的土壤微生物數量及酶活性的差異不顯著，因此，建議麥田除草施用4～6 L·hm-2草銨膦。根據本課題組的草銨膦雜草防效試驗，在雜草較多時建議的施用量為6 L·hm-2。