吡虫啉对土壤微生物碳转化的影响

谭丽超， 杨鸿鹏， 单正军

(环境保护部南京环境科学研究所，江苏南京 210042)



吡虫啉对土壤微生物碳转化的影响

谭丽超， 杨鸿鹏， 单正军

(环境保护部南京环境科学研究所，江苏南京 210042)

[目的]了解吡虫啉对土壤微生物的影响以及可能对土壤生态环境造成的危害。[方法]比较了吡虫啉质量分数为0.27、1.35 mg/kg对农耕土中微生物碳转化的影响。[结果]试验初期土壤微生物碳转化因农药的加入而产生了波动，施用浓度越高，波动效果越明显，随着时间的推移，碳转化影响逐渐减弱，与对照组趋于一致，对土壤碳转化无长期影响。[结论]试验结果为吡虫啉在其他类型土壤中施用的安全性提供了参考。

吡虫啉；土壤微生物；碳转化

土壤微生物是土壤生态系中的主要组成部分，在土壤生态中起重要作用。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重要作用[1-3]。农田施用的化学农药大部分残留于土壤中，抑制土壤中真菌、细菌和放线菌的生长，改变土壤中真菌与细菌的比例，进而影响土壤微生物总活性，从而对土壤微生物产生影响[2-6]。因此，研究农药对土壤微生物的影响，已成为不少国家评价农药对生态环境安全性的一个重要指标。目前多数研究评价农药对土壤生态环境造成的影响，用直接吸收法测定土壤微生物呼吸强度[7-10]，忽视了农药对土壤微生物碳转化活性所产生的长期潜在影响。为了解吡虫啉对土壤微生物的影响以及可能对土壤生态环境造成的危害，笔者研究了吡虫啉对土壤微生物碳转化的影响，旨在为吡虫啉在其他类型土壤中施用的安全性提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1供试土壤。试验土壤为农业耕地土，采样深度10 cm，砂粒含量51%，pH6.23，有机碳含量1.15%。试验前，先去除土壤中的粗大物块(如石块、植物残体等)，然后过筛(避免过度干燥)，使土壤颗粒不大于2 mm。

1.1.2供试农药及试剂。吡虫啉(纯度98.6%)；氢氧化钠溶液0.10 mol/L，用无CO2的蒸馏水配好后进行标定；盐酸0.05 mol/L，配好后进行标定；氯化钡溶液1.00 mol/L，用无CO2的蒸馏水配制，以防干扰。

1.2 方法

1.2.1试验设计。吡虫啉是一种烟碱类超高效杀虫剂，田间实际施用量一般为30 g/hm2左右，假设施用后农药全部掉落土壤中，与土壤均匀混合至深度为5 cm，且土壤容重为1.5 g/cm3，则土层中农药含量为0.27 mg/kg。试验设计2种土壤农药质量分数处理，即0.27、1.35 mg/kg，以模拟农药常用量和5倍量。 同时设不加农药的对照及未加土壤的空白处理，每处理3次重复。

1.2.2土壤样品的培养。将每一个处理组及对照组的土壤分装成一系列单独且等份的子样品。按试验设计的农药浓度将农药母液均匀滴加至处理组土壤中，将样品置于(20±2)℃、黑暗条件下培养。试验过程中，保持土壤样品含水量在田间最大持水量的40%～60%，变化范围为±5%。如有需要，可添加蒸馏水和去离子水进行调节。

1.2.3样品的采集与分析。试验至少持续28 d，如果第28天处理组与对照组的差异不小于25%，则试验需延长，直至该差异等于或小于25%，但最长不超过100 d。在试验0、7、14和28 d取样分析。如需延长试验，则应在28 d后每隔14 d测定一次。每次取样后迅速向烧杯中加入足量的葡萄糖搅拌均匀。然后将烧杯移入容积为1 L的可密闭的标本瓶中，瓶内放置一个盛有5 ml标准碱液的小烧杯，用来吸收微生物碳转化作用所释放的CO2；每隔2 h更换标本瓶内的碱液后继续培养至12 h，取出的碱液加入2 ml BaCl2溶液，用标准HCl溶液滴定，算出CO2释放量。

2 结果与分析

2.1 施药第0天吡虫啉对土壤微生物碳转化的影响由图1可知，2个处理土样的CO2释放量变化趋势与对照基本相似，均在2 h达到最大值，4 h后趋于稳定，从6 h开始，处理土样的CO2释放量均受到不同程度的抑制，经统计发现，各处理组之间及处理组与对照组之间的土壤微生物碳转化均无显著差异，表明施药第0天12 h内土壤微生物碳转化与施用吡虫啉关系不大。

2.2 施药第7天吡虫啉对土壤微生物碳转化的影响由图2可知，从总体上看，2个处理组CO2释放量变化趋势与对照组的变化有相似规律，曲线均为锯齿型。前6 h内，处理组土壤微生物碳转化有明显抑制作用，其中低浓度处理组处于显著抑制状态(P<0.01)，随着时间的延长，差异性逐渐消失。可见施药第7天的前6 h内吡虫啉对土壤微生物碳转化存在影响。

2.3 施药第14天吡虫啉对土壤微生物碳转化的影响由图3可知，总体上看，前6 h内2个处理组CO2释放量变化趋势与对照组截然相反，说明土壤微生物碳转化因农药的加入而产生波动。前4 h内，处理组土壤微生物碳转化有明显促进作用，其中高浓度处理组处于显著促进状态(P<0.01)。在试验的后期，促进效应减缓,处理土样的碳转化下降，趋于对照水平。

2.4 施药第28天吡虫啉对土壤微生物碳转化的影响由图3可知，前2 h内，处理组土壤微生物碳转化有明显抑制作用，其中低浓度处理组处于显著抑制状态(P<0.01)。4 h时，低浓度处理组由抑制状态转变为促进状态。6 h时3组处于同一水平。6 h后处理组和对照组之间差异不显著。

2.5 施药第0、7、14、28天对土壤中微生物平均呼吸速率的影响由图5可知，施药第0天，处理组呼吸速率明显小于对照组；第7天时，对照组呼吸速率与第0天时基本一致，而高浓度处理组明显增大，低浓度处理组略微减小；第14天时，对照组呼吸速率减小，2个处理组均无太大变化；第28天时，2个处理组和对照组呼吸速率均减小，与对照基本趋于一致。

3 结论

从试验结果看，试验初期土壤微生物碳转化因农药的加入而产生了波动，施用浓度越高，波动效果越明显，随着时间的推移，处理组土壤中微生物慢慢恢复，碳转化影响逐渐减弱，与对照基本趋于一致。统计结果表明，在试验期的第28天，处理组和对照间的差异均小于25%，可认为吡虫啉对土壤中的碳转化没有长期影响。

[1] 刘惠君, 郑巍, 刘维屏. 新农药吡虫啉及其代谢产物对土壤呼吸的影响[J]. 环境科学, 2001, 22(4): 73-76.

[2] 朱鲁生,徐玉新,王玉军, 等.马拉硫磷、氰戊菊酯及其混剂对土壤微生物影响研究[J]. 山东农业大学学报：自然科学版,2000,31(1):35-37.

[3] 叶央芳, 闵航, 周湘池. 苯噻草胺对水田土壤呼吸强度和酶活性的影响[J].土壤学报,2004,41(1):93-96.

[4] 李克斌, 蔡喜运, 刘维屏. 除草剂单用与混用对土壤微生物活性的影响[J]. 农业环境科学学报, 2004, 23(2): 392-395.

[5] 马吉平, 陈庆隆, 陈柳萌, 等.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[J]. 安徽农业科学, 2014,42(9):2593-2596.

[6] 吴明, 蔡建国, 姚锦余, 等. 氯噻啉对土壤微生物呼吸的影响[J].农药, 2010, 49(3):179-183.

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[10] 张跃华, 罗志文, 赵永勋.阿维菌素对土壤微生的活性影响[J].佳木斯大学学报：自然科学版, 2002,200(1):49-51.

Effects of Pesticide Imidacloprid on Soil Microbe Carbon Conversion

TAN Li-chao, YANG Hong-peng, SHAN Zheng-jun

(Nanjing Institute of Environmental Science, Ministry of Environmental Protection of the People’s Republic of China, Nanjing, Jiangsu 210042)

[Objective] The aim was to understand effects of Imidacloprid on soil microbe carbon conversion and damage to soil ecological environment. [Method] The effects of Imidacloprid at 0.27 and 1.35 mg/kg on soil microbe carbon conversion were studied. [Result] Soil microbe carbon conversion activities were risen and fallen because of Imidacloprid during early test, furthermore the higher the concentration administered, the more obvious the volatility effect was. As time went on, the influence of carbon conversion gradually weakened, and tended to be consistent with the control group. There was no long-term effect of pesticides on soil microbe carbon conversion. [Conclusion] The results provide reference for the safe usage of Imidacloprid in other types of soil.

Imidacloprid; Soil microbe; Carbon conversion

国家科技支撑计划项目(2011BAE06B09-5)；公益性行业科研专项(201309026)。

谭丽超(1985- )，女，山东威海人，助理研究员，硕士，从事毒理学研究。

2014-12-11

S 188

A

0517-6611(2015)04-144-02