甲基磺草酮对盐城地区土壤过氧化氢酶活性和细菌数量的影响

殷春涛　祁恒佐　许安盈　陈天明

【摘 要】通过实验室培养试验，模拟土壤生态系统研究了不同玉米除草剂甲基磺草酮分别对典型土壤酶活性过氧化氢酶和典型微生物细菌的影响。结果表明，甲基磺草酮对土壤酶活性和微生物有显著差异。甲基磺草酮对土壤过氧化氢酶的活性表现为先激活后抑制再激活的作用，低浓度的甲基磺草酮对土壤细菌具有促进作用。土壤微生物与土壤酶之间存在一定的相关性。

【关键词】甲基磺草酮；土壤微生物；土壤酶；相关性

【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

土壤生物学功能的维持很大程度上依赖于土壤微生物生物量及其活性，土壤微生物是土壤生态系统物质循环的重要基础。农药的土壤降解实质是由植物根系、土壤动物及微生物分泌出各种土壤酶而进行的酶促反应。大量研究表明，土壤微生物及酶活性对农药的土壤降解起着重要重要作用[1，2]。同时，农药进入土壤后对土壤微生物生物量及其活性也会产生影响，进而影响土壤生物学功能。因此，化学农药进入土壤后对土壤微生物及其活性的影响成为农药生态安全评价的重要指标之一。

1 材料与方法

1.1 供试土壤

供试土壤样品采自盐城的盐碱土，均为0～20cm耕作层土壤，经風干磨细，过20目筛备用。按照常规方法对供试土壤进行处理和基本理化性质的测定。土壤理化性质见表1。

1.2 主要仪器及化学试剂

SW-CJ-1D单人净化工作台； SPX-250B-Z生化培养箱；YXQ-LS-75SII立式压力蒸汽灭菌炉；高效液相色谱仪： Perkin Elmer。

甲基磺草酮（纯度98.2%，由江苏省农业科学院提供），乙腈为色谱纯（TEDIA），其他化学试剂均为分析纯。

1.3 实验设计

本实验设置3组甲基磺草酮溶液处理组。处理组加入污染物甲基磺草酮的浓度分别为25μg/kg、50μg/kg、100μg/kg鲜土。分别称取上述处理的风干土样3kg左右，装入相同的塑料小盆中，加入适量蒸馏水，使土壤保持水淹状态，于35℃生化培养箱中预培养一周。在添加污染物后的第0、3、6、9、15 d取样测定土壤含水率、甲基磺草酮含量和微生物数量（细菌）。在整个实验阶段，每隔3～4天称重法调节含水量以补充蒸发散失水分，使含水量在试验期间保持恒定。

1.4 微生物计数

细菌采用稀释平板计数法。细菌用牛肉蛋白胨培养基培养[3-4]。

1.5 酶活性的测定

过氧化氢酶活性测定采用高锰酸钾滴定法，以消耗的0.1 mol/L高锰酸钾溶液的量表示（011 mol/L KMnO4 ml/g）[5]。

2 结果与讨论

2.1 土壤过氧化氢酶活性的动态响应

从图1可以看出，甲基磺草酮对盐城土壤过氧化氢酶有激活效应。在开始的6天内，各浓度甲基磺草酮对土壤过氧化氢酶活性抑制率无明显差异，不同浓度处理后酶活性也无显著差异；第6-9天各浓度甲基磺草酮处理后的土壤过氧化氢酶活性有下降趋势；但是从第9天到培养结束，各浓度甲基磺草酮处理土壤的过氧化氢酶活激活效应明显加强。自培养后第3天开始，各浓度与对照相比其激活程度达到显著水平，并且在甲基磺草酮浓度为50ug/kg的时候，激活程度最大；甲基磺草酮施用量达到100ug/kg的土壤酶激活程度减弱，培养至15天时激活程度达到最大，均高于对照组。

过氧化氢酶是一种广泛存在于土壤和微生物体内的氧化还原酶，主要参与生物体新陈代谢过程中产生的过氧化氢的分解。微生物可以利用有机农药作为碳源在刺激自身生长的同时缓解农药毒性[6]，降解产物也可为土壤过氧化氢酶提供良好的生长条件，使过氧化氢酶活性被激活；甲基磺草酮在盐城土壤中的降解半衰期为34.68天[7]，其中前15天内土壤微生物可利用的碳源和能源较多，过氧化氢酶活性在前15天范围内被激活并逐渐增强。

2.2 甲基磺草酮胁迫对土壤细菌的影响

土壤细菌是土壤生态系统中微生物区系的主要成分。土壤微生物区系组成和数量变化对土壤中植物养分的转化和吸收以及各种植物病害的发生都有很大关系，是反映土壤环境质量变化的重要生物学指标之一[8]。

由图2可知，浓度为25ug/kg的甲基磺草酮处理的土壤，表现为随着培养时间的增加，细菌数量大体成上升趋势，即低浓度的甲基磺草酮对细菌具有促进作用；浓度为50ug/kg的甲基磺草酮对细菌的影响表现为先上升后下降，但是下降幅度不明显，前15天为促进作用，到第28天，表现为抑制作用，抑制率为1.75%；高浓度100ug/kg的甲基磺草酮对细菌的影响表现为先上升后下降，并且随着培养时间的增加，下降程度比较明显，表现为抑制作用，抑制为33.33%。endprint

2.3 土壤微生物数量与土壤酶活性的相关性分析

分别用过氧化氢酶3d，细菌3d进行线性分析，可知，回归方程为：y=2738.3x-141.58，现行关系R2为0.556。土壤微生物数量及种群数量的相关性不稳定。由此可知，土壤微生物与土壤酶活性之间有一定的相关性，并且呈正相关，具体原因还需要进一步试验研究[9]。

3 结论

3.1 不同浓度的甲基磺草酮对4种土壤过氧化氢酶活性的作用不一样，4种不同浓度的甲基磺草酮对土壤过氧化氢酶的活性表现为先激活后抑制再激活的作用。

3.2 低浓度的甲基磺草酮对土壤细菌具有促进作用，高浓度（50ug/kg，100ug/kg）的甲基磺草酮对土壤细菌为先上升后下降。

3.3 由土壤酶和土壤微生物的线性分析可知，R2为0.556，由此可知，土壤微生物与土壤酶活性之间有一定的相关性，并且呈正相关，具体原因还需要进一步试验研究。

【参考文献】

[1]朱鲁生，王军，林愛军，等.二甲戊乐灵的土壤微生物生态效应[J].环境科学，2002，23（3）：88-91.

[2]Yu Y L， Chen Y X， Luo Y M， et al. Rapid degradation of butachlor in wheat rhizosphere soil.[J]. Chemosphere， 2003， 50（6）：771.

[3]赵斌，何绍江.微生物学试验[M].北京：科学教育出版社，2002 ：69-267.

[4]周德庆.微生物学试验教程[M].北京：高等教育出版社，2006 ：1-20.

[5]中国科学院南京土壤研究所主编.土壤微生物研究法.北京：科学出版社.

[6]滕春红，陶波.除草剂氯嘧磺隆对土壤酶活性的影响[J].农业环境科学学报，2006，25（5）：1294-1298.

[7]殷春涛，陈天明，崔立强，等.典型土壤中除草剂甲基磺草酮降解特性研究[J].江苏农业科学，2014，42（5）：253-255.

[8]罗虹，刘鹏，李丽仙.铝胁迫对大豆根际土壤微生物区系的影响[J].土壤通报，2005，36（5）：735-738.

[9]闫雷，李晓亮，秦智伟，等.农药对土壤酶活性影响的研究进展[J].农机化研究，2009，31（11）：223-226.endprint