乙草胺对苎麻农田土壤微生物数量的影响

邢虎成，唐映红，薛丽君，杨宇怿，崔国贤

(湖南农业大学农学院，长沙410128)

乙草胺是目前农业生产中应用较为广泛的一种酰胺类除草剂，可以用于多种作物防除一年生禾本科杂草和部分阔叶杂草［1］，是我国需求量较多的三大除草剂之一［2］。但是长期大量施用乙草胺将会对土壤环境质量以及农田生态系统产生不利的影响［3］，也抑制其他物种的生存，现已被美国环保局定为B－2类致癌物［4］，其潜在环境风险越来越受到关注，但其对土壤微生物的副作用常被忽略［5］。

土壤微生物是土壤环境质量变化的表征指标［6～8］，长期以来，有关污染物对土壤微生物影响的研究主要集中在重金属方面［9～11］。乙草胺施用对土壤微生物数量的影响已有报道，并且短期效应(3 d)和较长期效应(60 d)的研究均有［12，13］，主要集中在实验室内培养土壤添加乙草胺对土壤微生物种群结构的影响。关于除草剂对田间土壤微生物数量及功能影响等方面的研究较少，尤其是乙草胺对苎麻田中微生物数量的影响的研究几乎空白。本研究通过田间喷施乙草胺，探讨乙草胺施用对苎麻田中土壤微生物数量的影响，为乙草胺合理施用及对苎麻田生态系统中微生物群落多样性的影响提供一定的参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料及试验设计

试验地设在湖南农业大学老苎麻试验基地。该基地种植湘苎3号已达10年，从2007年开始未进行日常田间管理，只进行了苎麻收获。土壤为红壤，连续5年内未使用任何农药，全氮1.23 g/kg，碱解氮 84 mg/kg，速 效 磷 29.38 mg/kg，速 效 钾90.95 mg/kg，pH值约 5.42。土壤细菌数量为3.77×103cfu/g，真菌数量为 2.57 ×103cfu/g，放线菌数量为6.9×103cfu/g。

试验设置3种浓度(900 g/hm2，1 800 g/hm2，3 600 g/hm2)的乙草胺处理，2012年头麻发芽前喷施。处理小区面积均为4 m2，每处理3次重复，随机区组排列，对照(CK)使用清水。分别于喷施乙草胺第7、14、21 d后取样，按照对角线法，取距表层0～30 cm的土样。每小区随机5点取样，将各采样点土壤集中在一起混匀，按需要量装入密封袋，做好标记，保存至实验室冰箱备用。

1.2 测定项目及方法

测定土壤细菌、放线菌、真菌数量，均采用稀释平板法［14］，细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基培养，放线菌采用高氏1号培养基培养，真菌采用马铃薯琼脂培养基培养，每个处理重复3次。

1.3 数据分析方法

数据应用Excel 2003和DPS3.0进行分析处理，采用Duncan’s新复级差测验法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 乙草胺施用对土壤细菌数量的影响

从图1可知，在3种浓度乙草胺处理下，土壤细菌数量随着时间的变化呈抑制－逐渐恢复的趋势。与CK相比，在施用乙草胺7 d后，土壤中细菌对乙草胺有明显的不良反应，3种浓度下的土壤细菌数量均有较大幅度的降低，900 g/hm2、1 800 g/hm2、3 600 g/hm2浓度处理的土壤细菌数量分别下降了27.78%、41.67%、66.67%。在第7到21 d之间，土壤细菌数量都有所恢复。方差分析发现，与CK相比，3种浓度处理下的土壤细菌数量在施用乙草胺7，14，21 d后都有显著性差异。

图1 不同浓度乙草胺处理下细菌数量变化趋势图Fig.1 Trend graph of bacteria numbers under different concentration acetochlor solution treatments

2.2 乙草胺施用对土壤真菌数量的影响

从图2可知，在3种浓度乙草胺处理下，土壤真菌数量随着时间的变化也呈抑制－逐渐恢复的趋势。与CK相比，在施用乙草胺7 d后，对土壤中真菌有着显著的抑制作用，3种浓度下的土壤真菌数量均有较大幅度的降低，900 g/hm2、1 800 g/hm2、3 600 g/hm2浓度处理的土壤真菌数量分别下降了53.95%、53.97%、80.77%;在第7到21 d之间，土壤真菌数量都有所恢复。方差分析发现，与CK相比，3种浓度处理下的土壤真菌数量在施用乙草胺7，14，21 d后都有显著性差异，且随着乙草胺浓度的升高差异加大，但900 g/hm2浓度和1 800 g/hm2浓度处理7 d和14 d时，真菌数量差异不显著。

图2 不同浓度乙草胺处理下真菌数量变化趋势图Fig.2 Trend graph of fungi numbers under different concentration acetochlor solution treatments

2.3 乙草胺施用对土壤放线菌数量的影响

从图3可知，在3种浓度乙草胺处理下，土壤放线菌数量随着时间的变化也呈抑制－恢复的趋势。与CK相比，在施用乙草胺7 d后，土壤中放线菌对乙草胺有着明显的不良反应，3种浓度下的土壤放线菌数量均有较大幅度的降低，900 g/hm2、1 800 g/hm2、3 600 g/hm2浓度处理的土壤放线菌数量分别下降了28.36%、65.68%、67.17%;在施用乙草胺14 d后和21 d后，3种浓度下放线菌数量有比较大的恢复，抑制率明显下降，其中1 800 g/hm2和3 600 g/hm2浓度下的放线菌菌落数量变化相似。方差分析表明，与CK相比，3种浓度处理下的土壤放线菌数量在施用乙草胺7，14，21 d后都有显著性差异，但是1 800 g/hm2和3 600 g/hm2浓度处理差异不显著。

图3 不同浓度乙草胺处理下放线菌数量变化趋势图Fig.3 Trend graph of actinomycete numbers under different concentration acetochlor solution treatments

3 讨论

在喷施乙草胺之初，细菌数量均有所下降，且随着乙草胺浓度的增加，细菌数量下降速度加快，这说明乙草胺对细菌具有抑制作用，高浓度的乙草胺更能抑制细菌的生长;随着时间的推移，细菌数量呈现上升趋势，说明在一定时间内，土壤中的细菌数量可恢复，这与郭兴华等的研究结果一致［15］。在14 d之后，3 600 g/hm2浓度乙草胺处理的细菌数量比其他两种浓度的细菌数量恢复速度快，这可能是土壤受乙草胺的影响表面出现板结，使表层2 cm下土壤中的水分散发不出去从而留在土壤里，乙草胺的浓度高，土壤表面板结严重，土壤水分散失较少，充足的水分促进了细菌的生长，并且较高的土壤湿度促进了乙草胺的降解从而减少对细菌的抑制作用，且可能由于乙草胺会作为碳源或氮源，被细菌利用，从而促进细菌的生长繁殖［13，16］。

在喷施乙草胺之初，真菌数量均明显下降，比对照下降达50%以上，与于建垒等研究的乙草胺对真菌的抑制率相似［17］。随着乙草胺浓度的增加，真菌下降数量增加，并且随着时间的推移，真菌数量虽呈现上升趋势，但真菌数明显低于对照组，这与冯慧敏等［18］的研究结果一致，但乙草胺对真菌的抑制是否是长期的，还有待进一步的研究证实。

在喷施乙草胺之初，放线菌数量均明显下降，但与细菌和真菌的变化不同，放线菌数量随乙草胺浓度增大而明显降低，达到一定浓度后降低不明显，这与郭兴华等的研究结果一致，但与荆瑞勇等的结果不一致，这可能与土壤物理性质，比如含水量有关［13，15］。1 800 g/hm2和 3 600 g/hm2处理的土壤放线菌数量大致相同，但放线菌数量都明显低于900 g/hm2处理过的，这说明高浓度的乙草胺对放线菌具有很强的抑制作用，但过高的乙草胺使放线菌对其产生了抗性，从而大大降低了乙草胺对放线菌的抑制。从整个放线菌数量变化趋势来看，在一定时期后，放线菌数量逐渐得到恢复。

虽然乙草胺在一定程度上破坏了微生物群落的数量，同时在一定时期内抑制了微生物的生长和繁殖，但是土壤环境因素对乙草胺有一定的降解，以及微生物本身也对乙草胺有着降解的能力，所以在一段时间后微生物群落还是能得到一定的恢复。但是破坏这种短期内的平衡对农田大生态系统的影响有多大，如何更合理使用乙草胺，仍是一个值得探讨和研究的问题。目前比较一致的观点是，按推荐浓度正常使用农药不会影响土壤的物质循环和微生物过程，也不会改变土壤肥力，但大多数化学除草剂对土壤微生物及其活性能产生短暂的影响(抑制或促进)，这种影响一般会很快消失［19～22］。但是不要因其毒性较低、降解周期短(5～7 d)而过度和频繁使用。今后，需进一步研究乙草胺长期胁迫下微生物种群结构、丰度和生理生化等的变化，为乙草胺的环境安全性评估提供科学依据。

本研究表明，乙草胺在施入土壤后对细菌、真菌、放线菌数量均有抑制作用，并且随着浓度的增大抑制作用越明显，但随着时间的推移，抑制逐渐减弱，3种土壤微生物渐渐恢复到原来的水平。

致谢:感谢湖南农业大学农学院2010级硕士研究生周精华在微生物培养和数据统计方面的帮助。

［1］ 柳 梅，王天斌，沈小德.我国乙草胺市场现状及技术进展［J］.化工技术经济，2005，23(3):14－15.

［2］ 罗海峰，齐鸿雁，张洪勋.乙草胺对农田土壤细菌多样性的影响［J］.微生物学报，2004，44(4):19 －22.

［3］ 徐建民，安 曼，黄昌勇.磺酰脲类除草剂对土壤质量生物学指标的影响［J］.中国环境科学，2000，20(6):491－494.

［4］ 郑和辉，叶常明.乙草胺和丁草胺在土壤中的移动性［J］.环境科学，2001，22(5):117 －121.

［5］ Btinemann EK，Schwenke GD，Van Zwieten L.Impact of agricultural inputs on soil organisms，A review［J］.Australian Journal of Soil Research，2006，44:379 －406.

［6］ 俞 慎，李 勇，王俊华.土壤微生物生物量作为红壤质量生物指标的探讨［J］.土壤学报，1999，36(3):4l3－422.

［7］ 杨永华，姚 健，华晓梅.农药污染对土壤微生物群落功能多样性的影响［J］.微生物学杂志，2000，20(2):23－25.

［8］ 王秀丽，徐建民，姚槐应.重金属铜、锌、镉、铅复合污染对土壤环境微生物群落的影响［J］.环境科学学报，2003，23(1):22 －27.

［9］ Baath E，Diaz－Ravina M，Frostegard A.Effect of metal－rich sludge amendments on the soil microbial community［J］.Appl Environ Microbial，1998，64:238 －245.

［10］ Chander K，Brookes PC，Plant inputs of carbon to metal contaminated soil and effects on soil microbial biomass［J］.Soil Biology ＆ Biochemistry，1991，23:1l69 － l177.

［11］ Chander K，Brookes PC，Microbial biomass dynamics during the non － contaminated soils［J］.Soil Biology ＆Biochemistry，1991，23:9l7 －925.

［12］ 于建垒，宋国春，万鲁长.乙草胺对土壤微生物影响的研究［J］.环境污染技术与设备，2000，5(1):62－65.

［13］ 荆瑞勇，王丽艳.乙草胺对土壤微生物数量和酶活性的影响［J］.中国生态农业学报，2010，18(6):1302 －1305.

［14］ 中国科学院南京土壤研究所微生物室.土壤微生物研究法［M］.北京:科学出版社，1985.44－58.

［15］ 郭兴华，乔玉辉，赵 晶.土壤微生物对除草剂乙草胺污染的响应和指示［J］.中国生态农业学报，2009，17(5):960－963.

［16］ 朱九生，乔雄梧，王 静.乙草胺在土壤环境中的降解及其影响因子的研究［J］.农业环境科学学报，2004，23(5):1025 －1029.

［17］ 陈军雄.乙草胺对土壤细菌及酶活性的影响［J］.丽水农业科技，2010，(1):29 －31.

［18］ 白 震，武叶叶，郭柏栋.乙草胺的微生物降解及其对土壤磷脂脂肪酸特性的影响［J］.应用生态学报，2008，19(7):1585 －1590.

［19］Domsch KH.Effects of pesticides and heavy metals on biological processes in soil［J］.Plant Soil，1984，76:367 －378.

［20］Moorman TB.A review of pesticide effects on microorganisms and microbial processes related to soil fertility［J］.J Prod Agric，1989，2(1):14－23.

［21］ Voets JP，Meerschnon P，Verstrae W.Soil microbiological and biochemical effects of long term atrazine applications［J］.Soil Biol Biochem，1974，6:149 －152.

［22］ Wardle DA，Parkinson D.Relative importance of the effect of 2，4－D，glyphosate and environmental variables on the soil microbial biomass［J］.Plant Soil，1991，134:209－219.