羅紅霉素對小麥硝態氮和銨態氮吸收動力學的影響

龔鎮洪， 余彬彬, 2, 3， 黃盼盼， 汪曉麗， 錢曉睛

(1.揚州大學農業農村部耕地質量監測與評價重點實驗室，江蘇 揚州 225127； 2.南開大學環境污染過程與基準教育部重點實驗室，天津 300071； 3.農業部產地環境污染防控重點實驗室/天津市農業環境與農產品安全重點實驗室，天津 300071； 4.山東省東營市生態環境局，山東 東營 257100)

近年來，畜牧業經營越來越集約化，獸用抗生素被大量用于預防或治療動物疾病，其中約有60%～90%的抗生素及其代謝產物由于無法被動物完全吸收，通過排泄的形式排出，畜禽糞便又作為有機肥施入土壤，從而導致土壤中抗生素的高殘留[1]。抗生素在世界各國的使用量急劇上升，2030年預計將達到2.0×105t[2]，中國、俄羅斯、南非、巴西、和印度的抗生素使用量估計將增加99%，幾乎是這些國家預計人口增長的7倍[3]。世界范圍內，不同土壤環境中被廣泛檢出喹諾酮類[4]、四環素類[5]、磺胺類[1]和大環內酯類[6]等抗生素，抗生素進入土壤環境后，植物的吸收作用是抗生素重要的遷移轉化步驟。即使暴露在低劑量的受污染的土壤中，植物也會積累抗生素，最后通過食物鏈的方式影響人類健康[7]。大環內酯類抗生素是僅次于β-內酰胺類抗生素的第二大常用抗生素。2013年，中國大環內酯類抗生素使用量為4.22×104t，占抗生素總消費量的26%[8]。羅紅霉素作為一種典型的大環內脂類抗生素被添加到畜禽飼料中作為畜禽的促生長劑，有研究者對珠江口水產養殖區的水和沉積物中抗生素殘留進行檢測，發現脫水紅霉素質量濃度范圍為0.97～85.25 ng/g[9]，另外有研究者發現雞糞、牛糞中羅紅霉素質量分數范圍分別為1.21～1.77 mg/kg和1.23～1.52 mg/kg[10]。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗方法

供試小麥(TriticumaestivumL.)品種為徐麥33，由江蘇省連云港市種子站提供。羅紅霉素(Roxithromycin, ROX)購于上海生工生物工程公司，純度98%。小麥種子用3%的雙氧水浸泡，消毒20 min，經去離子水反復沖洗后，將種子放在鋁盤中，蓋上去離子水潤濕的濾紙，放入培養箱中催芽，培養箱溫度設置為(25±1) ℃。

待種子完全露白后，移入ROX質量濃度為0 mg/L、0.1 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L、10.0 mg/L 5個水平的1/4霍格蘭氏營養液中培養，待培養到兩葉一心后，用含相同ROX質量濃度的1/2霍格蘭氏營養液培養。全霍格蘭氏營養液配方為：Ca(NO3)24.0 mmol/L，KNO35.0 mmol/L，NH4NO31.0 mmol/L，KH2PO41.0 mmol/L，MgSO42.0 mmol/L，Fe-EDTA 0.5 mmol/L，KI 2.5×10-5mmol/L，HBO35×10-4mmol/L，MnSO47.4×10-4mmol/L，ZnSO45×10-5mmol/L，Na2MoO41×10-6mmol/L，CuSO41.6×10-7mmol/L，CoCl21×10-7mmol/L，pH為5.5。每3 d更換一次營養液，并且每小時間歇通氣20 min。

吸收試驗采用質量濃度梯度法[18]：小麥苗長到3葉1心時，將培養液換為含5個質量濃度水平ROX(0 mg/L、0.1 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L和10.0 mg/L)的無氮營養液，將不含ROX的無氮營養液作為對照，在其中耗竭2 d，使植株處于氮素養分饑餓狀態，支持電解質為0.2 mmol/L CaSO4。

1.2 ROX脅迫下吸收動力學試驗

1.3 ROX脅迫下吸收動力學試驗

1.4 數據分析

采用SPSS軟件進行數據分析，Duncan法進行多重比較，Origin軟件進行作圖。圖、表中所有數據均為平均值±標準差，顯著水平為P<0.05。

2 結 果

2.1 ROX脅迫對小麥苗吸收的影響

圖1 不同羅紅霉素(ROX)質量濃度下小麥根系的硝態氮吸收動力學曲線(平均值±標準差)Fig.1 Absorption kinetics of nitrate nitrogen in wheat roots under different concentrations of roxithromycin (ROX)

2.2 ROX脅迫對小麥苗吸收的影響

圖2 不同羅紅霉素(ROX)質量濃度下小麥根系對銨態氮的吸收動力學曲線(平均值±標準差)Fig.2 Absorption kinetics of ammonium nitrogen in wheat roots under different concentrations of ROX

2.3 ROX脅迫對小麥吸收和動力學參數的影響

表1 不同羅紅霉素(ROX)質量濃度下小麥吸收的動力學參數(平均值±標準差)

表2 不同ROX質量濃度下小麥吸收的動力學參數(平均值±標準誤差)

3 討 論

3.1 ROX脅迫對小麥根系吸收的影響

3.2 ROX脅迫對小麥根系吸收的影響

3.3 ROX脅迫對小麥吸收和動力學特征的影響

4 結 論