不同浓度氯嘧磺隆对土壤微生物群落和土壤呼吸强度的影响

马吉平　陈庆隆　陈柳萌　王洪秀　姚健　丁晨

摘要[目的] 研究不同浓度氯嘧磺隆的使用对土壤微生物群落和土壤呼吸强度的影响。[方法]通过实验室模拟，研究不同浓度氯嘧磺隆对黄棕壤微生物（细菌、真菌和放线菌）种群数量和呼吸强度的影响。[结果]氯嘧磺隆的使用刚开始抑制土壤细菌和真菌的生长，14 d后促进其生长；低浓度氯嘧磺隆促进放线菌的生长，高浓度则抑制放线菌的生长；氯嘧磺隆会显著抑制土壤呼吸作用。[结论]为研究氯嘧磺隆对土壤生态系统的影响提供理论依据。

关键词氯嘧磺隆；土壤；微生物群落；呼吸强度

中图分类号S154.3文献标识码A文章编号0517-6611（2014）09-02593-04

基金项目公益性行业科研专项（201103007，201203072）；江西省自然科学基金项目（20114BAB214018）。

作者简介马吉平（1981-），男，江苏扬中人，助理研究员，从事环境微生物学研究。

氯嘧磺隆（Chlorimuron-ethyl）是一种磺酰脲类除草剂，20世纪70年代中期由美国杜邦公司发现，于1986年在美国取得注册登记并大规模商品化生产，90年代后开始在我国使用。氯嘧磺隆通过抑制乙酰乳酸合酶（ALS）的合成从而抑制植物根部和幼芽生长去除杂草，因其具有对大豆高度安全、杀草谱广、可混性强等优点，特别是对苣荬菜、刺菜等大豆田恶性杂草的防治效果显著，所以氯嘧磺隆及其复配制剂在我国的使用量较大[1]。氯嘧磺隆具有不易挥发、不易光解、半衰期较长等特点，在土壤中主要通过化学水解和土壤微生物的降解作用而消失[2-3]。

作为土壤生物群落中种类最多的一种，土壤微生物在土壤生态系统中发挥重要作用，土壤中大部分生物及化学转化过程是通过土壤微生物的活动实现的。土壤微生物不仅对土壤营养元素的迁移转化起着重要作用，而且也对土壤中环境污染物的分解、净化和迁移转化起着不可忽视的作用[4]。在使用过程中，除草剂进入土壤后，土壤微生物由于其对环境条件变化的敏捷反应而成为显示土壤环境变化最显著的类群，因此，研究除草剂对土壤微生物的影响已成为评价除草剂生态安全性的重要指标之一，也是除草剂生态毒理学研究的热点之一[5-6]。土壤呼吸作用强度是衡量土壤微生物活性的重要指标，其变化可以反映土壤微生物的活跃程度。

关于氯嘧磺隆的使用对土壤微生物数量的影响研究较少，笔者采用实验室模拟方法，研究不同浓度氯嘧磺隆对土壤微生物种群数量和土壤呼吸强度的影响，旨在探讨氯嘧磺隆对土壤的生态效应，以便为土壤氯嘧磺隆污染的生态风险评价和防治提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试农药和试剂。 95%氯嘧磺隆原药，于江苏常隆化工有限公司购买，其余试剂均为分析纯。

1.1.2 供试土壤。 供试土壤为黄棕壤，其基本理化性质：pH 6.5，有机质13.23 g/kg，速效氮72.71 mg/kg，全氮0.85 g/kg，速效磷12.54 mg/kg，速效钾126.53 mg/kg。土壤为从未使用过氯嘧磺隆的表层土壤（0～30 cm），土壤经风干过筛（Φ=2 mm）后备用。

1.1.3 培养基。 牛肉膏蛋白胨培养基（培养普通细菌用）：牛肉膏5.0 g/L，蛋白胨10.0 g/L，NaCl 5.0 g/L，pH 7.2。改良高氏1号培养基（培养放线菌用）：KNO3 1.0 g/L，FeSO4·7 H2O 001 g/L，K2HPO4 0.5 g/L，MgSO4·7 H2O 05 g/L，NaCl 0.5 g/L，淀粉20.0 g/L，pH 7.2。 马丁氏培养基（培养真菌用）：K2HPO4 1.0 g/L，MgSO4·7 H2O 0.5 g/L，葡萄糖10.0 g/L，蛋白胨5.0 g/L，1%孟加拉红水溶液3.3 ml/L，pH自然，临用时添加25 mg/L链霉素[7]。

1.2方法取经处理的新鲜风干土5.0 kg，装入底部带有通气孔的塑料小桶（上口直径220 mm，底面直径150 mm，高度160 mm）， 28 ℃预培养14 d后，向土壤中分别加入不同浓度的氯嘧磺隆，使其终浓度为0、5、10、20、50 μg/kg干土，将土样搅拌均匀后置于28 ℃继续培养。在整个试驗过程中，采用称重法适时向各组处理中补充水分，使处理的含水量维持在20%。采用五点取样法定期进行取样，测定土壤中不同微生物种群的数量以及土壤呼吸强度。微生物种群数量的测定采用稀释涂布计数法，对各组处理和对照分别进行系列梯度稀释，取合适稀释度的土壤悬液0.1 ml分别涂布于各个种群相应的培养基平板上，细菌和放线菌平板在30 ℃下培养7 d后进行计数，真菌平板在28 ℃下培养3 d后进行计数。土壤呼吸作用的测定采用密闭静置培养法[8]。

1.3数据处理所有试验进行3次重复，数据为3 次重复的平均值，数据用Excel、Stst2软件进行分析处理，统计分析参考金益[9]的方法。

2 结果与分析

2.1 氯嘧磺隆对土壤微生物种群的影响

2.1.1 氯嘧磺隆对土壤细菌数量的影响。从图1、表1可以看出，氯嘧磺隆对土壤细菌数量的影响很大。处理后7 d内，土壤细菌的数量受到明显抑制，且抑制作用的程度和氯嘧磺隆的浓度成正相关，氯嘧磺隆的浓度越高，细菌受到的抑制作用也就越大。培养7 d后，细菌生长开始逐渐恢复，14 d左右恢复到接近对照的水平。14 d后，各个处理的细菌数量开始受到氯嘧磺隆的促进，且促进程度与氯嘧磺隆浓度成正相关。在28 d时，促进作用达到最高值，与对照相比达到显著水平，其中20 μg/kg和50 μg/kg处理细菌数量与对照相比分别增加了11.62%和11.98%。28 d后，氯嘧磺隆对细菌的促进作用开始逐渐减小，49 d试验结束时，低浓度处理（5、10 μg/kg干土）细菌数量基本恢复到对照水平，高浓度处理（20、50 μg/kg干土）细菌数量与对照相比仍有轻微增加。

2.2 氯嘧磺隆对土壤呼吸强度的影响从表2可以看出，土壤呼吸对氯嘧磺隆很敏感，在添加氯嘧磺隆后，各处理CO2的释放量明显受到一定程度的抑制，且抑制作用的程度与氯嘧磺隆浓度呈正比，氯嘧磺隆浓度越高，抑制作用越明显；各处理随着时间的延长，土壤呼吸强度逐渐降低，到28 d时，4组处理的土壤呼吸强度达到最低值，分别比对照下降了39.71%、42.04%、58.11%、45.11%，28 d后，除5 μg/kg处理仍继续降低外，另3组处理土壤呼吸强度都有不同程度的恢复，但总体而言，到49 d试验结束时，各处理的呼吸强度仍显著低于对照水平。

3结论与讨论

关于除草剂对土壤微生物的影响，已有学者进行了一些研究，吴小毛等[11]研究发现，仲丁灵处理土壤后在前期对土壤细菌和真菌均有一定的抑制作用，且抑制作用的程度与仲丁灵浓度成正比，处理7 d后，仲丁灵对土壤细菌和真菌表现为轻微的刺激作用；腾春红[12]研究了不同浓度的氯嘧磺隆对土壤中细菌、真菌和放线菌的影响，发现使用氯嘧磺隆后30 d土壤中细菌和真菌的数量均显著增加，而土壤中放线菌的数量则显著减少；史伟等[13]研究了咪唑乙烟酸对土壤微生物和酶活性的影响，发现咪唑乙烟酸不会对土壤细菌数量产生明显的影响，但其使用后土壤中真菌和放线菌数量均显著增加；于健垒等[14]研究了乙草胺对土壤微生物数量的影响，发现其对土壤细菌、真菌、放线菌生长均会产生一定的抑制作用。从该研究结果可以看出，氯嘧磺隆对土壤细菌和真菌的影响结果较相似，都表现为在初期抑制土壤细菌和真菌数量，经过一段时间后抑制作用得到恢复并促进土壤细菌和真菌数量的增加，在28 d左右到达一个高峰后开始慢慢下降，氯嘧磺隆浓度越高，对土壤细菌和真菌抑制和促进程度越强。产生这种现象的原因，可能是由于在刚接触氯嘧磺隆时，土壤细菌和真菌对其还不适应，因此在试验初期，其生长受到了一定程度的抑制，经过一段时间的适应后，土壤细菌和真菌能够利用添加的氯嘧磺隆作为其生长所需的碳源，促进自身的生长，但这种作用不是持续性的，随着土壤中外源添加的氯嘧磺隆被慢慢的降解和利用，氯嘧磺隆的浓度开始逐渐降低，各组处理的细菌和真菌数量逐渐恢复。氯嘧磺隆对土壤放线菌生长的影响明显和细菌、真菌不同，低浓度的氯嘧磺隆施药土壤放线菌的数量有所增加，高浓度的氯嘧磺隆能严重抑制土壤放线菌的生长，这说明土壤放线菌比土壤细菌和真菌对氯嘧磺隆更为敏感。

土壤微生物可以利用土壤中的有机物作为其生长所需的能源物质，通过对其逐步分解利用，最终以二氧化碳和矿质养分的形式释放，为土壤作物提供了可以利用的营养物质。土壤呼吸作用是土壤微生物群体代谢活动的主要外观表现，反映了土壤微生物总的活性，也成为评价农药安全性的一个重要指标[15]。李惠东等[16]研究了啶虫脒对土壤微生物呼吸作用的影响，发现经啶虫脒处理过的土壤，虽然对微生物二氧化碳的呼出量有一定的影响，但与对照相比均无显著性差异，这说明啶虫脒对土壤微生物的影响较弱；姜虎生等[17]研究了乙草胺、丁酯、春多多、氟乐灵4种常用除草剂对呼吸强度的影响，发现在初期4种除草剂对土壤呼吸强度均表现为轻微的激活作用，5 d后则出现一定的抑制作用，12 d后各处理土壤呼吸强度基本恢复到正常水平。该研究发现各组处理对土壤呼吸均有一定程度的抑制作用，高浓度处理对土壤呼吸的抑制作用表现得更为明显，直到试验结束时也达不到对照水平，该结果与前人对其他除草剂的研究存在差异，这说明土壤呼吸作用对氯嘧磺隆比较敏感。

氯嘧磺隆的使用会对土壤微生物及其活性产生一定的影响，尤其是高浓度处理，其影响在短期内很难恢复，因此，在田间施用氯嘧磺隆时一定要注意其使用量，使其浓度维持在土壤本身能够接受的范围内，否则就会破坏原有的土壤生态系统。

参考文献

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