?化學藥劑對一季稻直播苗田福壽螺的殺滅效果及土壤細菌群落的影響?

摘要：為篩選農田福壽螺滅除效果好且對土壤微生物和水生動物損害小的化學藥劑，研究選取6種常用的福壽螺化學防控藥劑對一季稻直播苗田進行處理，探究其對福壽螺的滅除效果和對泥鰍及土壤細菌群落組成的影響。結果表明：用藥48 h后，低、高劑量的40%四聚乙醛懸浮劑處理下福壽螺滅除率均達到100%，泥鰍死亡率分別為13%和40%；高劑量的50%殺螺胺乙醇胺鹽可濕性粉劑和45%三苯基乙酸錫可濕性粉劑處理對土壤細菌群落結構影響較大，在門水平上主要影響變形菌門、綠彎菌門和疣微菌門，在屬水平上主要影響Gp6屬；6%四聚乙醛顆粒劑對土壤細菌群落的影響最小，其次為40%四聚乙醛懸浮劑。綜合而言，40%四聚乙醛懸浮劑可作為農田滅螺推薦藥劑，且劑量宜采用包裝最低推薦劑量。

關鍵詞：化學藥劑；藥劑濃度；福壽螺；農田防控；細菌群落

中圖分類號：S482 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2024）11-0060-08

Effects of Chemical Agents on Pomacea canaliculata and Soil Bacterial Community in the Seedling Fields of One-Season Direct Seeding Rice

YIN Xiao1，ZOU Gao-feng2，WAN Zi-xue3，YANG Hai-jun3，LI Kai-lai1

（1. Ningxiang Service Center for Rural Revitalization， Ningxiang 410600， PRC; 2. Shahe Market Management Office of Ningxiang， Ningxiang 410699， PRC; 3. College of Plant Protection， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， PRC）

Abstract： This study aims to select the chemical agents that are effective in eradicating Pomacea canaliculata from farmland while causing little damage to soil microorganisms and aquatic animals. Six commonly used chemical agents were applied in the seedling fields of one-season direct seeding rice. Their killing effects on P. canaliculata and effects on loach and soil bacterial communities were studied. The results showed that 40% metaldehyde suspension concentrate applied at both low and high doses achieved 100% eradication of P. canaliculata after 48 h， while causing the loach mortality rates of 13% and 40%， respectively. A high dose of 50% niclosamide ethanolamine wettable powder and 45% fentin acetate wettable powder significantly altered the soil bacterial community structure， mainly affecting Proteobacteria， Chloroflexi， and Verrucomicrobia at the phylum level and Gp6 at the genus level. The 6% metaldehyde granules had the slightest impact on the soil bacterial community， followed by 40% metaldehyde suspension concentrate. Based on these findings， 40% metaldehyde suspension concentrate is recommended as the preferred molluscicide for farmland use， with the adoption of the lowest recommended dose as indicated on the packaging.

Key words： chemical agents; concentration of agent; Pomacea canaliculata; prevention and control in farmland; bacterial community

福壽螺（Pomacea canaliculata Lamarck）作為首批列入中國外來入侵物種名錄的水生動物[1]，在長江中下游地區泛濫成災，嚴重威脅水稻的安全生產，是農田生產中亟待解決的有害生物之一[2]。目前福壽螺防控的方法主要包括物理法、化學法與生物法。物理法以人工拾螺和除卵[3]、攔截[4]、誘集[5-6]、調水防控[7]為主，勞動強度大、成本高且受水資源條件約束，僅適用于田塊面積小或水資源豐富的區域，對于成片水田福壽螺的防控難以取得實效。生物法主要是通過天敵進行福壽螺防控，如養殖中華鱉、青魚控制水域的福壽螺數量[8]，或者放養鴨子實現田間福壽螺減量，但對于福壽螺暴發成災區域稻田的防控成效差。當前，福壽螺防控見效快且效果好的方法為化學法[9]，常見化學藥劑有殺螺胺乙醇胺鹽[10]、四聚乙醛[11]、阿維菌素[12]及其復配藥

劑[13-14]。化學藥劑滅螺見效快，但是存在生態安全風險，不合理用藥不僅會造成藥后的二次污染，而且嚴重影響其他水生生物的生存。因此，科學選用滅螺化學藥劑及其使用劑量尤為重要。滅螺藥劑對水生動物和土壤微生物的影響評估是科學、安全使用滅螺藥劑的基礎。當前已有部分研究探討了滅螺化學藥劑對非靶標生物的毒性[15-16]，但關于滅螺化學藥劑對土壤微生物影響的報道較少。細菌作為土壤中分布最廣、數量最多的微生物，是土壤重要生態功能實現的基礎之一，其群落結構特征與多樣性能反映土壤的質量[17]。有研究發現化學農藥的使用導致土壤性質和土壤酶活性發生了變化，從而影響土壤細菌結構及多樣性，甚至直接作用于細菌，改變細菌群落結構[18-19]。如常見的除草劑、殺蟲劑主要影響土壤中的擬桿菌門（Bacteroidetes）、放線菌門（Actinobacteria）、厚壁菌門（Firmicutes）、腸桿菌屬（Enterobacter）、氣單胞菌屬（Aeromonas）和叢毛單胞菌屬（Comamonas）等細菌種群[20-24]，使用藥劑后會降低水稻田中細菌群落的豐富度和多樣性。

研究選取了6種常用的福壽螺化學防控藥劑對一季稻直播苗田進行福壽螺滅除試驗，并考慮其對泥鰍和稻田土壤細菌群落組成和多樣性的影響，以期為篩選農田福壽螺滅除效果好且對土壤微生物和水生動物損害小的化學藥劑提供數據支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地位于寧鄉市雙江口鎮興桂村袁家大屋組（112°37'50'' E，28°23'48'' N），供試泥鰍和福壽螺來自試驗地周邊農田，試驗藥劑主要包括50%殺螺胺乙醇胺鹽WP（江蘇艾津農化有限責任公司）、6%四聚乙醛GR（徐州諾特化工有限公司）、40%四聚乙醛SC（江蘇艾津農化有限責任公司）、22%四聚·殺螺胺SC（湖南新長山農業發展股份有限公司）、5%阿維菌素EC（河南三浦百草生物工程有限公司）和45%三苯基乙酸錫WP（浙江禾本科技股份有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計與處理 試驗區為一季稻水田，面積120 m2，土壤耕作層0～40 cm。試驗設置11個處理，包括對照（CK，不施藥劑，投放福壽螺）和空白對照（KB，不施藥劑且不投放福壽螺），各處理具體設計見表1。每個處理設置重復3次，共33個處理小區，每個處理小區面積均為2.25 m2（1.5 m×1.5 m）。小區間采用堆土壟（高20 cm）和加泡沫擋板的方式作隔離處理，行距為50 cm。于2023年6月9日直播發芽的水稻種子，每個小區均勻撒播300粒；待各處理小區60%～70%的直播苗長至2葉一心（株高50～100 mm），于2023年6月28日15：00進行施藥處理。施用藥劑前對各小區采取人工拾螺處理，每個小區蓄水5 cm，并連續保持3 d。除空白對照外，每個小區投放福壽螺27頭（中螺9頭，雌成螺11頭，雄成螺7頭）和體重基本一致的泥鰍5尾。試驗為期3 d，用藥期間最高氣溫36℃，最低氣溫26℃，無降雨。

1.2.2 福壽螺、泥鰍數量統計與泥樣采集 用藥后，每間隔12 h統計各處理小區福壽螺和泥鰍的死亡數，并及時移除死亡的福壽螺和泥鰍。于2023年6月30日15：00采集各處理小區泥樣。根據NYT 1121.1—2006標準，使用5點取樣法采樣，采樣深度為0～20 cm。同一處理下3個小區的每個點采集300 g，充分混合后保留1 000 g，即每個處理采集1 000 g泥樣，共采集11個泥土樣品。每個泥土樣品平均分成兩份，低溫冰盒儲存并立即帶回實驗室，一份-80℃冷凍保存，另一份送至生工生物科技（上海）有限責任公司進行土壤微生物序列測定。

1.2.3 細菌群落組成統計與多樣性計算 對測序得到的原始數據進行質量過濾，利用Flash軟件對序列進行連接，根據Index信息提取每個樣品的有效序列。使用QIIME軟件（http：//qiime.org/）進行序列過濾，并運用Mothur軟件（http：//www.mothur.org/）中UCHIME方法去除嵌合體序列，得到用于后續分析的優質序列。在QIIME中調用UCLUST工具對優質序列按相似度0.97進行聚類，選取每個類中最長的序列為代表序列；在QIIME中采用BLAST進行序列比對和物種注釋分析，獲得每個操作分類單元（Operational taxonomic unit，OTU）的分類學信息，在各分類水平上統計各樣本的群落組成。在Mothur軟件中使用summary.single命令，計算α多樣性指數。

1.3 數據處理

利用SPSS 26軟件采用鄧肯氏新復極差值（SSR）法和最小顯著極差值（LSR）法比較各處理間的顯著性差異，利用Excel 2019進行數據處理及繪圖。

2 結果與分析

2.1 化學藥劑對一季稻直播苗田福壽螺滅除率和泥鰍死亡率的影響

由表2可知，用藥后12 h后，福壽螺滅除率達到85%以上的處理組分別為LXX、LXD、WTX、WTD、SJSX、SJSD，其中LXX、LXD、SJSX、SJSD

處理下的泥鰍死亡率達到100%，表明用藥后短時間內，50%殺螺胺乙醇胺鹽WP、22%四聚·殺螺胺SC對福壽螺的滅除效果好，但是對非靶標水生動物泥鰍的危害也大。用藥24 h后，除去用藥12 h后福壽螺滅除率達到100%的處理組（WTD、SJSX、SJSD），福壽螺滅除率達到90%以上的處理組分別為LXX、LXD、WTX、AWJ，對應的泥鰍死亡率分別為100%、100%、13%、80%。用藥48 h后，MTD和BLD處理組對福壽螺的滅除效果仍然較差，分別為66.25%和73.75%，對應的泥鰍死亡率分別為33%、67%。

2.2 化學藥劑對一季稻直播苗田土壤細菌群落組成和多樣性的影響

2.2.1 化學藥劑處理下土壤細菌群落多樣性分析 對化學藥劑處理下一季稻直播苗田的11個土壤樣品的細菌進行測序，共獲得原始序列689 502條，經質量過濾后獲得優質序列516 881條。11個樣品細菌OTU稀釋曲線均趨于平緩（圖1），表明測序數據量合理，序列信息可以充分反映樣本總體信息。由表3可知，11個樣品中得到有效OTUs數目為2 259～2 951，各樣品文庫的覆蓋率為97%～98%，說明樣品中細菌基因序列被檢出的概率較高，測序結果能夠代表11個一季稻直播苗田土壤細菌群落的真實狀況。Shannon和Simpson指數用于衡量物種多樣性，Shannon指數值越大，生物多樣性越高[25]。從多樣性指數來看，除MTD處理下土壤細菌群落多樣性低于對照和空白外，其余處理下土壤細菌群落多樣性均高于或等于對照和空白。Chao1和ACE指數用于衡量物種的豐富度，指數越大，豐富度越高[26]。從Chao1指數來看，BLD處理下土壤細菌豐富度最大，SJSX處理下土壤細菌豐富度最小；從ACE指數來看，BLD處理下土壤細菌豐富度最大，MTD處理下土壤細菌豐富度最小。從所用藥劑來看，50%殺螺胺乙醇胺鹽WP和45%三苯基乙酸錫WP對一季稻直播苗田土壤細菌的豐富度影響比其他藥劑更大，且高劑量殺螺胺乙醇胺鹽（LXD）比低劑量殺螺胺乙醇胺鹽（LXX）更易促進土壤細菌豐富度的增加。整體而言，短期內各化學藥劑對一季稻直播苗田土壤細菌群落豐富度和多樣性均有一定影響，大部分表現為促進土壤細菌多樣性和豐富度的增加。

2.2.2 化學藥劑處理下土壤細菌群落主成分分析 由圖2可知，KB與CK樣品相距較近，表明福壽螺的投放對一季稻直播苗田土壤細菌群落影響不大；與CK距離最遠的為LXD和BLD處理，說明50%殺螺胺乙醇胺鹽WP與45%三苯基乙酸錫處理造成了一季稻直播苗田土壤細菌群落組成的極大變化；除此之外，各處理與CK在橫坐標軸相距由遠至近的依次為SJSX＞AWJ＞LXX＞WTD＞SJSD＞MTD＞WTX。綜上表明，殺螺胺類和三苯基乙酸錫類藥劑對一季稻直播苗田土壤細菌群落的影響較大，而四聚乙醛類藥劑對一季稻直播苗田土壤細菌群落的影響較低。

2.2.3 化學藥劑處理細菌群落在門、屬水平上的組成與相對豐度 由圖3可知，各化學藥劑處理下一季稻直播苗田土壤微生物群落在門分類水平上組成相似，相對豐度≥1%的細菌門有8個，包括變形菌門（Proteobacteria，34.18%～42.29%）、酸桿菌門（Acidobacteria，12.31%～16.63%）、綠彎菌門（Chlor-oflexi，7.03%～14.61%）、疣微菌門（Verrucomicrobia，3.46%～8.03%）、厚壁菌門（3.10%～6.05%）、放線菌門（2.75%～4.47%）、擬桿菌門（1.96%～3.87%）、浮霉菌門（Planctomycetes，1.33%～3.93%）。其中，變形菌門為所有處理下的優勢菌門，相對豐度在KB、CK、LXX、LXD、MTD、WTX、WTD、SJSX、SJSD、AWJ、BLD處理下分別為36.88%、36.27%、34.18%、42.29%、37.87%、35.70%、37.04%、38.07%、35.12%、38.19%、37.41%；其次為酸桿菌門和綠彎菌門；11個處理下這3大優勢類群共占總細菌群落的60%以上。

進一步分析土壤細菌群落在屬水平上的分布（圖4），發現除去未鑒定分類的細菌以外，相對豐度≥1%的細菌菌屬中最優勢的6個類群屬于變形菌門、酸桿菌門和綠彎菌門。其中，在明確鑒定到具體屬的優勢菌中，Gp6屬、Spartobacteria_genera_incertae_sedis和Gp16屬是所有處理下土壤樣品中最多的3個屬，其中Gp6屬相對豐度在KB、CK、LXX、LXD、MTD、WTX、WTD、SJSX、SJSD、AWJ、BLD土壤樣品中分別為4.82%、4.31%、3.13%、3.12%、4.22%、4.06%、3.83%、3.80%、3.26%、3.88%、3.23%。在CK和KB中，Gp6屬豐度處于較高水平，所有藥劑對土壤中Gp6屬均具有抑制作用，且LXX、LXD處理下土壤樣品中Gp6屬相對豐度下降幅度最大，此外SJSD和BLD處理下Gp6屬相對豐度也偏低，說明殺螺胺類和三苯基乙酸錫類藥劑對土壤中Gp6屬細菌存在毒性。

2.2.4 化學藥劑處理下土壤細菌群落聚類分析 根據土壤中細菌群落在門水平上群落豐度的相似度，將11種處理下細菌群落聚成3類（圖5）。其中，AWJ、SJSX、BLD和LXD處理聚為一類；WTD、WTX、MTD、CK和KB處理聚為一類，說明四聚乙醛類藥劑處理下土壤細菌群落構成與空白和對照處理相似，對一季稻直播田土壤細菌群落影響最小；SJSD和LXX處理聚為一類。

2.2.5 化學藥劑處理下土壤細菌種群相對豐度與福壽螺滅除率、泥鰍死亡率的相關性 由表4可知，厚壁菌門與福壽螺滅除率顯著負相關，放線菌門分別與福壽螺滅除率、泥鰍死亡率極顯著負相關，其他優勢菌群與福壽螺滅除率、泥鰍死亡率均無顯著性相關關系。

3 討論與結論

化學藥劑環境安全評價是應用工作中十分重要的一部分。該研究中，用藥48 h后50%殺螺胺乙醇胺鹽WP和22%四聚·殺螺胺SC處理下福壽螺滅除率達到100%時，泥鰍致死率也達到了100%，說明其具有較強的非靶標生物毒性。殺螺胺乙醇胺鹽的殺螺活性是通過抑制線粒體氧化磷酸化和ATP產生實現的[27]，同時也會影響NADH向NAD+的轉化過程[28]，因此對泥鰍、魚類等水生生物也具備較強的毒性[29]；部分好氧兼氧微生物的呼吸作用也依賴線粒體的氧化磷酸化過程[30-31]，因此殺螺胺乙醇胺鹽還可能對土壤中部分細菌種群產生影響。用藥24 h后40%四聚乙醛SC處理下福壽螺滅除率達到了100%，但對泥鰍死亡率卻顯著低于其他藥劑處理，且一季稻直播苗田土壤細菌群落結構組成與對照組中細菌群落結構非常接近，說明四聚乙醛類藥劑未對土壤微生物群落造成明顯影響。這可能與土壤中存在能夠及時降解四聚乙醛的微生物群落有關，Thomas等[32]研究表明不動桿菌屬能夠有效降解四聚乙醛，而Castro-Gutiérrez等[33]研究則發現γ-變形菌綱、β-變形菌綱細菌具有降解四聚乙醛的作用。此外，45%三苯基乙酸錫WP對福壽螺防效差，但是對土壤微生物群落結構的影響較大，可能與其可作為殺菌劑有關[34]，有研究表明三苯基乙酸錫的添加會抑制某些土壤微生物從而抑制其對苯酚胺的降解[35]。綜上，研究中所用化學藥劑可分為3類，第1類藥劑滅除福壽螺的效果好，同時對泥鰍和土壤微生物影響也大，如50%殺螺胺乙醇胺鹽WP和22%四聚·殺螺胺SC；第2類藥劑滅除福壽螺的效果好，同時對泥鰍和土壤微生物影響也較小，是比較理想的農田福壽螺滅除化學藥劑，如40%四聚乙醛SC；第3類藥劑對福壽螺滅除效果差，且對非靶標生物有一定殺傷力，需要進一步調整用法用量，如5%阿維菌素EC、6%四聚乙醛GR和45%三苯基乙酸錫WP。

豐富的土壤微生物多樣性有利于維持土壤生態系統的穩定[36]。土壤細菌菌群數量和豐富度的變異程度是反映土壤群落多樣性的重要指標[37-38]，可以用α多樣性指數評估土壤微生物群落多樣性，多樣性指數越高說明微生物群落多樣性越豐富、菌群分布更均勻[39]。該研究發現施用藥劑一定程度刺激了土壤微生物群落多樣性的提升，與張冰等[40]研究中施用高劑量二氯喹啉酸提升了土壤細菌多樣性的結果類似。但不同藥劑處理下土壤細菌群落多樣性和豐富度差異不明顯，這可能與研究的試驗周期較短有關，該研究從藥劑施用到土壤采樣時間僅為48 h，而微生物群落豐富度變化需要一定的時間[41]。

優勢菌是微生物群落組成和結構的重要部分，是決定微生物群落生態平衡與功能的關鍵因素[42]。在門水平上，各藥劑處理下的優勢類群為變形菌門、酸桿菌門和綠彎菌門，與其他研究者對水稻土細菌的研究結果相似[40，43-44]。一些變形菌門細菌具有獨特的固氮能力，通常與土壤全碳、全氮呈正相關[45]，有利于促進稻田養分循環，提升土壤質量[46]。酸桿菌門通常被認為是貧營養型細菌，疣微菌門和綠彎菌門細菌豐度與土壤全氮、有機質、速效磷和速效鉀呈負相關[47]，這3類微生物數量一般在有機質含量較低的貧瘠土壤上較為豐富[48-50]。相比對照，LXX、SJSD處理下變形菌門相對豐度下降，而SJSX、LXD處理下變形菌門相對豐度卻增加，酸桿菌門、綠彎菌門、疣微菌門相對豐度則降低。這說明SJSD、LXX的施用一定程度上降低了有機物的分解利用，而SJSX、LXD卻可能刺激了有益菌，變相促進了土壤肥力的增加。

總體而言，在使用化學藥劑對福壽螺進行防控時，不僅要考慮藥劑的滅螺效果，還要注意其對非靶標水生生物和土壤微生物的影響。綜合考慮藥劑的福壽螺滅除效果及環境安全性，40%四聚乙醛懸浮劑滅螺效果好，同時對泥鰍和土壤微生物影響也較小，是比較理想的一季稻直播苗田福壽螺滅除藥劑，且劑量宜采用包裝最低推薦劑量。

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（責任編輯：王婷）