氟苯尼考对土壤微生物活动影响研究

呼秀智薛占永王绥华苏峰赵坤坤（河北工程大学农学院邯郸056021）



氟苯尼考对土壤微生物活动影响研究

呼秀智 薛占永 王绥华 苏峰*赵坤坤*（河北工程大学农学院 邯郸 056021）

为了评价氟苯尼考对土壤微生物活动的影响，采用室内培养模拟实验，研究了氟苯尼考对土壤微生物数量、呼吸活动和其对纤维分解作用的影响。结果表明，在同一浓度下，氟苯尼考对土壤微生物抑制作用强弱顺序为：细菌＞放线菌＞真菌。其抑制作用随氟苯尼考浓度增加而增大，药物活性维持期为5~6d。所测的不同浓度的氟苯尼考对土壤微生物呼吸活动的影响有所差异。在此试验中，低浓度的氟苯尼考(10mg/kg)对土壤的呼吸作用表现不明显，而高浓度(500mg/kg)的氟苯尼考则对土壤的呼吸作用有明显的抑制作用。同时，不同浓度的氟苯尼考对土壤微生物分解纤维作用的影响不同，随着药物浓度的增加，土壤微生物对纤维分解作用呈明显递减趋势。

氟苯尼考 微生物 纤维分解

随着集约化畜牧业的发展，兽药或饲料添加剂的使用日渐增加。使用后的兽药或饲料添加剂经过一定的转归进入土壤生态系统，并随食物链(其中动物、植物)影响微生物，对生态系统造成不良的影响。因此排放到环境中的药物对环境生物的潜在毒性也成为国际上研究的热点[1,2]。

微生物在土壤生态系统中对氮和碳等物质的循环起着主导作用。近年来，化学物质和土壤微生物的关系已成为环境科学的重要研究领域[3]。氟苯尼考(氟甲砜霉素)作为一种抗菌谱较广的药物，其特点是抗菌作用好、口服或注射给药均吸收迅速，特别是无潜在致再生障碍性贫血作用，因此在兽医临床上得到广泛应用。药物经动物体内的转归后仍有大部分随排泄物排放到环境中。该药在环境中的代谢和对环境生物的影响尚未见文献报道。本研究旨在通过研究氟苯尼考对土壤微生物活动的影响，了解该药物对土壤生态系统的生态毒理学效应，以便为药物的环境安全性评价提供依据[4-6]。

1 试验材料与方法

1.1 试验土壤 采自河北工程大学实习基地果园苗圃，为壤性土质质细，取距表层15~20㎝土壤，晾干后过40目筛[7]。

1.2 试验方法 （1）测定氟苯尼考对土壤微生物种群的影响。取过筛后的供试土壤样品2g，用无菌水逐级稀释，使其成为10-1土壤稀释液、10-2稀释液。再依次配置10-3、10-4、10-5、10-6土壤稀释液。试验所用的药物的质量分数分别为100、10、1、0mg/kg。然后准确称量氟苯尼考，将氟苯尼考加lml去离子水溶解，用无菌水倍比稀释，每个稀释度设3个重复，以无菌水做对照，同时取0.5ml壤稀释液作药物空白对照。向每个平皿加入0.5ml土壤稀释液、13.5ml细菌培养基或真菌培养基、1ml药物稀释液，将平皿倒置于恒温箱中培养(温度为28℃ ±1℃)，分别于培养24h、48h记录细菌菌落数，同时分别于培养48h、72h、96h记录真菌菌落数，与药物空白对照相比计算药物对细菌和真菌的平均抑制率。（2）采用直接吸收法(密闭法)滴定测定氟苯尼考对土壤微生物呼吸作用的影响。测定原理为：在密闭系统中放置土壤及过量的NaOH标准溶液，土壤微生物在呼吸过程中释放出来的由NaOH吸收。在BaCI2存在条件下，用HCI滴定剩余的NaOH，根据消耗的盐酸量求得释放出的CO2量。①取50g供试土壤，加入1g葡萄糖，混匀，放于100ml高型烧杯中，加入少量水湿润，将小烧杯放入容积为2.5L的可密闭容器中，在25±1℃的恒温箱中培养7d，同时培养4组，分别编号CK，1，2，3。②要使受试药物的浓度分别达到10mg/kg，100mg/kg，500mg/kg，将一定量的药物添加到土壤中，充分混匀，并加入一定量的水，使土壤的含水量达到田间最大持水量的60%，放入换过气的可密闭容器中，同时放入盛有20ml 0.2mol/L标准NaOH的小烧杯，密闭封口后，置于恒温箱继续培养，于12h、24h、36h、48h、60h、72h定期取出小烧杯，每瓶加数滴酚酞指示剂，立即用0.2mol/L的HCl滴定剩余的NaOH。同时换进盛有新鲜NaOH溶液的小烧杯，继续培养，按上述步骤进行测定。各处理重复3次。

表1 呼吸作用所用的药物剂量 (mg、ml)

由于各处理中用等量的NaOH用于吸收土壤呼吸时释放的CO2，可求出滴定对照与各处理所消耗的HCl之差，按每毫升消耗的NaOH相当于2.2mgCO2计算土壤的总呼吸作用及土壤呼吸的CO2释放量，每次测定结果如下式计算100g干土中的CO2释放量w，W=(空白值-滴定值)×HCl摩尔浓度×CO2分子量×50/干土重。通过测定，土壤的含水量是15%[8]。（3）测定纤维素的分解。①将细白布剪成7×3cm大小的布条，总共剪5片，置于0.1%H2SO4溶液中煮沸，直至布条与碘液不成蓝色反应为止(此时表明布上淀粉已经被除净)。②取出布条，用水洗去多余的H2SO4，用铅笔标上号码，分别为1，2，3，4，5，于105℃烘箱内烘至恒重，称重备用，并分别记好布条重量。③称取25g新鲜土壤2份，先将一份置于培养皿中，铺平，将称过重量的布条平铺其上，再将一份土壤覆盖布条上，按布的顺序在平皿上分别标记1，2，3，4，5。然后按表2分别加药。各个处理重复3次。④10d后取出布条，仔细洗去附着在布条上的土粒，在烘箱里于105℃烘至恒重，并称重[9]。

表2 纤维素分解作用的药物用量 (mg/ml、ml)

2 结果和分析

2.1 氟苯尼考对土壤呼吸作用的影响 每50kg干土所产生的CO2的量见表3。

表3 经过培养后100g干土不同时间产生的CO2量 (mg/kg、mg)

表4 经过培养后不同时间的CO2产气量的数据分析 (mg/kg)

**表示差异极显著(P<0.01)，*表示差异显著(P<0.05)。

将不同时间产生的CO2量通过生物学统计分析，其结果见表4。表中的数据表明，为10mg/kg药物浓度与对照(0mg/kg)相比，前者对土壤微生物的呼吸活动的抑制不显著。从数据上看，其对土壤微生物的活动还有一定的促进作用，但此作用不明显。100mg/kg的药物浓度与对照(0mg/kg)相比，前者对土壤微生物的呼吸活动有显著的抑制作用，而高浓度(500mg/kg)与对照(0mg/kg)相比，前者对土壤微生物的呼吸作用的抑制则极为显著。同时100mg/kg与10mg/kg的药物浓度相比，100mg/kg的药物浓度对土壤微生物呼吸作用的抑制较为显著，500mg/kg的与10mg/kg的药物浓度相比，500mg/kg的药物浓度对微生物的呼吸作用有极为显著的抑制作用。500mg/kg与100mg/kg的药物浓度相比，500mg/kg的药物浓度对土壤微生物呼吸作用的抑制较为显著，所以不同浓度的药物对土壤微生物的呼吸作用影响不同。随着药物浓度的升高，微生物的呼吸作用呈显著的抑制。

图1 CO2生成量随时间变化的关系

由图1我们可以看出，时间因素对土壤微生物的呼吸作用(即二氧化碳的生成量)也有一定的影响作用。从第12h到第24h这段时间里，药物对土壤微生物的呼吸作用表现出一定的抑制作用。从第48h开始，加入低浓度的氟苯尼考的土壤中CO2的释放量不但没有减弱，反而有所增强，随着时间的推移，到第60h，含有低浓度药液的土壤的CO2产气量也逐渐趋于对照组。

2.2 不同浓度的药物对土壤微生物分解纤维素作用的影响 土壤微生物对纤维素的分解作用如下表(表5)。

表5 土壤微生物对纤维素的分解作用 (g、%)

经过显著性检验后发现：加入药物后的布条的分解率与对照组(1号)有着极为显著的差异并且这种差异随着药物浓度的升高而升高。这充分证明不同浓度的药物对土壤微生物的影响作用不同。

3 讨论

氟苯尼考具有广谱抗菌性，它通过干扰细菌蛋白合成而快速抑菌，对常见的革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌以及支原体均有很强的抑制作用。因此，在畜牧生产中被广泛用来预防动物疾病。氟苯尼考主要从肾脏排泄，尿中浓度较高，由于它多以原型排出，因而还具有生物活性。

氟苯尼考在不同动物体内的生物利用度不同，各种不同的给药途径也会造成氟苯尼考的生物利用度不同，由于上述原因，其生物利用度从38%~96.5%不等，即有3.5%~62%不等的药物随尿液排出体外，因此在设置试验组浓度时，有10mg/kg，100mg/kg，500mg/kg不等[10]。

不同浓度的氟苯尼考对土壤中微生物的呼吸活动影响不同，低浓度的氟苯尼考对其呼吸作用的抑制效果不显著，而高浓度的氟苯尼考则对土壤微生物有显著的抑制作用。但是这种抑制作用随着时间的延长逐渐减弱。主要原因可能是刚加入药物时，药物对土壤微生物的抑制作用或者杀灭了土壤微生物，因而使土壤的呼吸作用逐渐减弱，在第12~24h之间有一定的表现，从第36h开始，由于所采土样中可能含有大量的有机质，所以其种群数量较多，种类也较为复杂，药物并不能杀灭所有的土壤微生物，因而活着的土壤微生物大量繁殖，使其呼吸作用变强，产气量增加。不同浓度的氟苯尼考对土壤中微生物对纤维素的分解作用也不同，这种分解作用随着药物浓度的增高也逐渐降低，其主要原因可能与微生物的呼吸作用相同。

进入环境中的兽药，在对环境产生影响的同时，也受到环境中各种因素的影响。因此在环境中的转归过程也不尽相同。由于其药物的性质、剂量不同，它们在环境中的转归也不同。关于氟苯尼考在土壤中的转归过程还有待于进一步研究。

4 结论

高浓度的氟苯尼考对土壤中微生物的呼吸作用具有明显的抑制作用。同时这种抑制作用随着时间的延迟表现出一定的差异，主要是在第12~24h表现出一定的抑制作用。而后从24h以后，随着土壤微生物的大量繁殖和土壤微生物的呼吸作用的增强，产气量逐渐增加。不同浓度的氟苯尼考对土壤微生物分解纤维素的作用也表现出一定的抑制，这种抑制作用随着药物浓度的增加而逐渐加强。

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（2010–12–12）

河北省教育厅资助项目

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1007-1733(2011)02-0003-03