噻酮·异噁唑对玉米根际土壤微生物量碳、氮和酶活性的影响

滕春红 王博 刘志华 岳建超 冯曦茹 马艺倩 顾元琳 陶波

关键词噻酮·异噁唑;玉米;根际土壤;微生物;酶活性

土壤微生物是土壤生态系统中的重要组成部分，对土壤肥力的形成、土壤生态系统的组成循环等具有重要的意义。农田施用的化学农药绝大部分散落于土壤中，从而对土壤微生物产生一定的影响。因此，化学农药在农田施用后对土壤微生物的影响已成为评价其安全性的一个指标，也是农药生态毒理学研究的热点之一。土壤酶是土壤新陈代谢的重要因素，土壤中的酶同生活着的微生物细胞一起推动着物质转化，在土壤碳、氮、磷循环过程中具有重要的作用。土壤酶的活性反映了土壤中进行的各种生物化学过程的强度和方向。土壤酶的活性易受环境中物理、化学和生物等诸因素的影响，尤其在污染条件下土壤酶的活性变化很大，因此土壤酶活性作为一项生态毒理学指标，被许多学者用来判断外来物质对土壤的污染程度及可能对生态环境造成的影响。

26%噻酮·异噁唑悬浮剂是2016年德国拜耳作物科学公司开发的玉米田除草剂，由异噁唑草酮（isoxaflutole）、噻酮磺隆（thiencarbazone-methyl）及保护剂复配而成。噻酮·异噁唑杀草谱广，对玉米安全，可有效防除65种禾本科杂草和阔叶杂草，如野黍Eriochloa villosa（Thunb.）Kunth、马唐Dig-itaria sanguinalis（L）Scop.、反枝苋AmaranthusretrofleXUS L、狗尾草Setaria viridis（L.）Beauv.、牛筋草Eleusine indica（L.）Gaertru、藜Chenopodium album L.、稗Echinochloa crus-galli（L.）P.Beauv.和苘麻Abutilon theophrasti Medi—CUS等。可通过土壤封闭、苗后早期茎叶以及遇水激活三重除草机制来达到除草效果，使用适期灵活，玉米3叶1心前均可使用，控草时问长达45 d，适用于免耕、少耕等多种耕作系统，用药量极低，是玉米田苗前封闭处理较为理想的土壤处理剂。国内外对于噻酮·异噁唑草酮的报道主要集中在品种介绍、除草活性和复配制剂活性等方面，关于其对玉米根际土壤微生物和酶活性的影响未见报道。

为了阐明噻酮·异噁唑对玉米根际土壤微生物量碳、氮及酶活性的影响，为其在玉米田的进一步推广应用提供参考，测定了噻酮·异噁唑对玉米根际土壤微生物量碳、氮及土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、中性磷酸酶和脱氢酶活性的影响。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验设于哈尔滨市东北农业大学校内试验基地，属温带大陆性季风气候，土壤属于松嫩平原退化黑土类型。试验用地的土壤基本理化性质为有机质（SOM）32.1g/kg，全氮（TN）1.35g/kg，碱解氮（AN）190.4mg/kg，速效钾（AK）138.7mg/kg，土壤pH 7.19。

1.2试验材料

1.2.1 除草剂

26%噻酮·异噁唑悬浮剂，德国拜耳作物科学公司生产。

1.2.2试剂

浓硫酸、高锰酸钾、草酸、过氧化氢、甲苯、尿素、柠檬酸、氢氧化钾、氢氧化钠、苯酚、乙醇、甲醇、丙酮、次氯酸钠、硫酸铵、二硝基水杨酸、酒石酸钾钠、磷酸氢二钠、磷酸二氧钾、蔗糖、葡萄糖、苯甲酸等。

S-NP试剂盒、SDHA试剂盒（苏州科铭生物技术有限公司）。

1.2.3仪器设备

KNAPSACK Hydraulic Sprayer背负式喷雾器、双光束紫外可见分光光度计（TU-1901）、抽滤机、摇床、高速冷冻离心机ST 16R、消煮炉和凯氏定氮仪等。

1.3试验设计

5月11日进行玉米（‘嫩单8）播种，玉米播种后3 d进行土壤喷雾处理，噻酮·异噁唑的施药剂量分别为117 g/hm2（T1，田问推荐剂量。文中均为有效成分用量）、585 g/hm2（T5，5倍田间推荐剂量）和1170 g/hm2（T10，10倍田问推荐剂量），另设清水对照（CK）。每个处理4次重复，小区面积21m2，随机区组设计。每个小区问设置1m隔离带。采用KNAPSACK Hydraulic Sprayer背负式喷雾器，喷液量300 L/hm2。分别于施药后7、14、21d和28d，在试验小区内按“S”型随机选取4个样点，每个样点采用破坏根际法收取根际土样，对采集的根际土壤立即进行土壤微生物量碳、氮以及土壤酶活性测定。

1.4测定项目及方法

理化性质指标：采用5点取样法，取未施药的土壤于无菌自封袋中，带回实验室风干，过筛后进行分析。

土壤微生物量碳测定：称取新鲜土样，用Kz 804溶液浸提振荡测定，取等量土壤进行熏蒸，熏蒸24h后取出进行浸提测定，以熏蒸和未熏蒸的土壤样品提取液中全碳含量的差值乘以系数进行计算。

土壤微生物量氮测定：采用凯氏定氮仪测定土壤提取液全氮含量，以熏蒸和未熏蒸土壤提取液全氮含量的差值除以系数，得到土壤微生物氮含量。

土壤酶活性测定方法：脲酶采用苯酚一次氯酸钠比色法测定，过氧化氢酶采用高锰酸钾滴定法测定，蔗糖酶采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定，中性磷酸酶采用S-NP试剂盒，脱氢酶采用SDHA试剂盒。

1.5数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2010進行数据统计，SPSS 21.0软件采用单因素（One-way ANOVA）方差分析。

2结果与分析

2.1噻酮·异噁唑对玉米根际土壤微生物量碳、氮的影响

2.1.1噻酮·异噁唑对玉米根际土壤微生物量碳的影响

噻酮·异噁唑对玉米根际土壤微生物量碳的影响如图1所示，结果表明：在整个试验阶段，噻酮·异噁唑各处理均会抑制微生物量碳。施药7d后，各处理的微生物量碳含量均下降，但仅10倍推荐剂量处理的土壤微生物量碳与对照差异显著。施药14d后，推荐剂量、5倍推荐剂量和10倍推荐剂量处理的土壤微生物量碳与对照相比分别下降了5.14%、27.09%和28.03%，5倍推荐剂量和10倍推荐剂量的微生物量碳与对照达到显著差异。此后随着处理时问的延长，土壤微生物量碳逐渐恢复，处理后28d，推荐剂量的噻酮·异噁唑处理的微生物量碳含量基本恢复到对照水平，与对照无显著差异，但5倍推荐剂量和10倍推荐剂量处理后微生物量碳分别比对照下降了20.87%和29.42%，与对照有显著差异。

2.1.2噻酮·异噁唑对玉米根际土壤微生物量氮的影响

噻酮·异噁唑对玉米根际土壤微生物量氮的影响如图2所示，结果表明：在整个试验阶段，噻酮·异噁唑各处理均会抑制土壤微生物量氮。施药7 d后，各处理的微生物量氮均下降，但与对照之间无显著差异。施药14 d后，推荐剂量、5倍推荐剂量和10倍推荐剂量处理的土壤微生物量氮含量分别比对照下降了5.91%、14.60%和18.93%。此后随着处理时间的延长，土壤微生物量氮逐渐恢复，处理28 d后，推荐剂量的噻酮·异噁唑处理的微生物量氮含量基本恢复到对照水平，与对照无显著差异，但5倍推荐剂量和10倍推荐剂量处理后微生物量氮含量分别比对照下降了16.51%和21.24%，与对照有显著差异。

2.2噻酮·异噁唑对玉米根际土壤酶活性的影响

2.2.1噻酮·异噁唑对玉米根际土壤脲酶活性的影响

从图3可以看出，施药7d后，各处理的噻酮·异噁唑对玉米根际土壤脲酶活性并无影响，与对照未达到显著差异。噻酮·异噁唑处理14 d后，5倍推荐剂量和10倍推荐剂量处理的土壤脲酶活性均低于对照，分别下降了30.67%和33.23%，与对照达到显著差异。噻酮·异噁唑处理21d后，推荐剂量、5倍推荐剂量和10倍推荐剂量处理的玉米根际土壤脲酶活性与对照无显著差异。

2.2.2

噻酮·异噁唑对玉米根际土壤过氧化氢酶活性的影响

从图4可以看出，施用噻酮·异噁唑对玉米根际土壤过氧化氢酶活性影响较小，在整个试验过程中，各处理的玉米根际土壤过氧化氢酶活性均未与对照达到显著差异。

2.2.3噻酮·异噁唑对玉米根际土壤中性磷酸酶活性的影响

从图5可以看出，噻酮·异噁唑处理7 d后，与对照相比，5倍推荐剂量、10倍推荐剂量处理下的玉米根际土壤中性磷酸酶活性提高，且酶活性随着噻酮·异噁唑施用剂量的增加而提高，与对照相比，中性磷酸酶活性分别提高了65.82%和68.18%，与对照存在显著差异。施药14d后，10倍推荐剂量处理下的玉米根际土壤中性磷酸酶活性略高于对照，与对照存在显著差异。随着施药时间的延长，5倍推荐剂量、10倍推荐剂量噻酮·异噁唑处理下的玉米根际土壤中性磷酸酶活性均低于对照土壤，并且抑制作用与药剂剂量呈正相关。施药21d后，5倍推荐剂量和10倍推荐剂量处理的中性磷酸酶活性分别比对照下降了42.74%和56.77%，并与对照存在显著差异。施药28 d后，5倍推荐剂量和10倍推荐剂量处理的中性磷酸酶活性均低于对照，分别比对照降低了30.43%和67.72%，并与对照存在显著差异，在整个试验阶段，推荐剂量处理下玉米根际土壤中性磷酸酶活性与对照未达到显著差异。

2.2.4

噻酮·异噁唑对玉米根际土壤蔗糖酶活性的影响

噻酮·异噁唑对玉米根际土壤蔗糖酶活性的影响如图6所示，施药7d后，与对照相比，噻酮·异噁唑各处理对玉米根际土壤蔗糖酶活性均表现为抑制作用，推荐剂量、5倍推荐剂量和10倍推荐剂量处理对玉米根际土壤蔗糖酶活性的抑制率分别为17.50%、20.74%和30.50%，均与对照达到显著差异。施药14d后，只有10倍推荐剂量处理的玉米根际土壤蔗糖酶活性与对照达到显著差异。施药21d后，各处理的玉米根际土壤蔗糖酶活性与对照均无显著差异。

2.2.5噻酮·异噁唑对玉米根际土壤脱氢酶活性的影响

从图7可以看出，施药7d后，噻酮·异噁唑各处理的土壤脱氢酶活性均与对照存在显著差异。施药14d后，5倍推荐剂量和10倍推荐剂量处理的玉米根际土壤脱氢酶活性均与对照存在显著差异。施药21 d后，噻酮·异噁唑各处理的土壤脱氢酶活性均与对照存在显著差异。施药28d后，推荐剂量和5倍推荐剂量处理的土壤脱氢酶活性与对照无显著差异。

3结论与讨论

微生物量可作为反映土壤微生物整体活性的指标。本试验发现，推荐剂量的噻酮·异噁唑處理后，玉米根际土壤微生物量碳、氮与对照无显著差异，处理后28d，5倍推荐剂量和10倍推荐剂量处理的玉米根际土壤微生物量碳、氮受到抑制，与对照有显著差异。这可能是随着除草剂施用量的增加，土壤微生物量受到抑制，但随着施药时问的延长，除草剂分解后对微生物的毒性逐渐减弱。

土壤酶是存在于土壤中的生物催化剂，能积极参与土壤内各种生化反应过程，且土壤酶活性会受到除草剂剂量的影响。本试验表明，推荐剂量的噻酮·异噁唑处理后，玉米根际土壤脲酶活性变化趋势为促进一抑制一恢复，这与张昀等报道的吡嘧磺隆和二氯喹啉酸对土壤脲酶的变化趋势相似，高剂量的噻酮·异噁唑处理后，玉米根际土壤脲酶活性受到抑制，这与周世雄等报道的氟磺胺草醚对大豆根际土壤脲酶活性的影响相似，说明高浓度的噻酮·异噁唑会对玉米根际土壤脲酶表现一定毒性。本试验发现噻酮·异噁唑对土壤蔗糖酶活性有抑制作用，但在28d时可恢复至对照水平，这与付艳艳研究的磺酰脲类除草剂对土壤中蔗糖酶活性有一定抑制作用的结果相似。噻酮·异噁唑抑制了玉米根际土壤的脱氢酶活性，且抑制程度与噻酮·异噁唑剂量呈正相关，这与李永红等研究高剂量的单嘧磺隆能显著抑制土壤脱氢酶的活性以及Tomkiel等研究的氟噻草胺与异噁唑草酮混配抑制了土壤中脱氢酶活性的结果相符。在试验前期，与对照相比，高剂量噻酮·异噁唑对玉米根际土壤中的中性磷酸酶活性有刺激作用，施药21d后，噻酮·异噁唑对玉米根际土壤中性磷酸酶均表现出抑制作用，且剂量越高，抑制作用越明显，这与Tomkiel等研究发现氟噻草胺与异噁唑草酮的混剂对碱性磷酸酶的影响的结果相近。这可能是由于噻酮·异噁唑的渗透，为微生物生长提供了能量来源，从而表现为激活作用，但随着时问的延长，5倍和10倍推荐剂量的噻酮·异噁唑对微生物则产生一定的毒性，从而降低了土壤中有机磷的转化速度。

不同除草剂对土壤微生物及酶活性的影响不同，这与除草剂的结构、用量、环境等因素有关，本试验表明推荐剂量的噻酮·异噁唑对玉米根际土壤微生物量及酶活性影响较小，可在玉米田进一步推广应用。