乙草胺對苧麻農(nóng)田土壤微生物數(shù)量的影響

邢虎成，唐映紅，薛麗君，楊宇懌，崔國賢

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙410128)

乙草胺是目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛的一種酰胺類除草劑，可以用于多種作物防除一年生禾本科雜草和部分闊葉雜草［1］，是我國需求量較多的三大除草劑之一［2］。但是長期大量施用乙草胺將會(huì)對土壤環(huán)境質(zhì)量以及農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響［3］，也抑制其他物種的生存，現(xiàn)已被美國環(huán)保局定為B－2類致癌物［4］，其潛在環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)越來越受到關(guān)注，但其對土壤微生物的副作用常被忽略［5］。

土壤微生物是土壤環(huán)境質(zhì)量變化的表征指標(biāo)［6～8］，長期以來，有關(guān)污染物對土壤微生物影響的研究主要集中在重金屬方面［9～11］。乙草胺施用對土壤微生物數(shù)量的影響已有報(bào)道，并且短期效應(yīng)(3 d)和較長期效應(yīng)(60 d)的研究均有［12，13］，主要集中在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)培養(yǎng)土壤添加乙草胺對土壤微生物種群結(jié)構(gòu)的影響。關(guān)于除草劑對田間土壤微生物數(shù)量及功能影響等方面的研究較少，尤其是乙草胺對苧麻田中微生物數(shù)量的影響的研究幾乎空白。本研究通過田間噴施乙草胺，探討乙草胺施用對苧麻田中土壤微生物數(shù)量的影響，為乙草胺合理施用及對苧麻田生態(tài)系統(tǒng)中微生物群落多樣性的影響提供一定的參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地設(shè)在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)老苧麻試驗(yàn)基地。該基地種植湘苧3號已達(dá)10年，從2007年開始未進(jìn)行日常田間管理，只進(jìn)行了苧麻收獲。土壤為紅壤，連續(xù)5年內(nèi)未使用任何農(nóng)藥，全氮1.23 g/kg，堿解氮 84 mg/kg，速 效 磷 29.38 mg/kg，速 效 鉀90.95 mg/kg，pH值約 5.42。土壤細(xì)菌數(shù)量為3.77×103cfu/g，真菌數(shù)量為 2.57 ×103cfu/g，放線菌數(shù)量為6.9×103cfu/g。

試驗(yàn)設(shè)置3種濃度(900 g/hm2，1 800 g/hm2，3 600 g/hm2)的乙草胺處理，2012年頭麻發(fā)芽前噴施。處理小區(qū)面積均為4 m2，每處理3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，對照(CK)使用清水。分別于噴施乙草胺第7、14、21 d后取樣，按照對角線法，取距表層0～30 cm的土樣。每小區(qū)隨機(jī)5點(diǎn)取樣，將各采樣點(diǎn)土壤集中在一起混勻，按需要量裝入密封袋，做好標(biāo)記，保存至實(shí)驗(yàn)室冰箱備用。

1.2 測定項(xiàng)目及方法

測定土壤細(xì)菌、放線菌、真菌數(shù)量，均采用稀釋平板法［14］，細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng)，放線菌采用高氏1號培養(yǎng)基培養(yǎng)，真菌采用馬鈴薯瓊脂培養(yǎng)基培養(yǎng)，每個(gè)處理重復(fù)3次。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

數(shù)據(jù)應(yīng)用Excel 2003和DPS3.0進(jìn)行分析處理，采用Duncan’s新復(fù)級差測驗(yàn)法進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 乙草胺施用對土壤細(xì)菌數(shù)量的影響

從圖1可知，在3種濃度乙草胺處理下，土壤細(xì)菌數(shù)量隨著時(shí)間的變化呈抑制－逐漸恢復(fù)的趨勢。與CK相比，在施用乙草胺7 d后，土壤中細(xì)菌對乙草胺有明顯的不良反應(yīng)，3種濃度下的土壤細(xì)菌數(shù)量均有較大幅度的降低，900 g/hm2、1 800 g/hm2、3 600 g/hm2濃度處理的土壤細(xì)菌數(shù)量分別下降了27.78%、41.67%、66.67%。在第7到21 d之間，土壤細(xì)菌數(shù)量都有所恢復(fù)。方差分析發(fā)現(xiàn)，與CK相比，3種濃度處理下的土壤細(xì)菌數(shù)量在施用乙草胺7，14，21 d后都有顯著性差異。

圖1 不同濃度乙草胺處理下細(xì)菌數(shù)量變化趨勢圖Fig.1 Trend graph of bacteria numbers under different concentration acetochlor solution treatments

2.2 乙草胺施用對土壤真菌數(shù)量的影響

從圖2可知，在3種濃度乙草胺處理下，土壤真菌數(shù)量隨著時(shí)間的變化也呈抑制－逐漸恢復(fù)的趨勢。與CK相比，在施用乙草胺7 d后，對土壤中真菌有著顯著的抑制作用，3種濃度下的土壤真菌數(shù)量均有較大幅度的降低，900 g/hm2、1 800 g/hm2、3 600 g/hm2濃度處理的土壤真菌數(shù)量分別下降了53.95%、53.97%、80.77%;在第7到21 d之間，土壤真菌數(shù)量都有所恢復(fù)。方差分析發(fā)現(xiàn)，與CK相比，3種濃度處理下的土壤真菌數(shù)量在施用乙草胺7，14，21 d后都有顯著性差異，且隨著乙草胺濃度的升高差異加大，但900 g/hm2濃度和1 800 g/hm2濃度處理7 d和14 d時(shí)，真菌數(shù)量差異不顯著。

圖2 不同濃度乙草胺處理下真菌數(shù)量變化趨勢圖Fig.2 Trend graph of fungi numbers under different concentration acetochlor solution treatments

2.3 乙草胺施用對土壤放線菌數(shù)量的影響

從圖3可知，在3種濃度乙草胺處理下，土壤放線菌數(shù)量隨著時(shí)間的變化也呈抑制－恢復(fù)的趨勢。與CK相比，在施用乙草胺7 d后，土壤中放線菌對乙草胺有著明顯的不良反應(yīng)，3種濃度下的土壤放線菌數(shù)量均有較大幅度的降低，900 g/hm2、1 800 g/hm2、3 600 g/hm2濃度處理的土壤放線菌數(shù)量分別下降了28.36%、65.68%、67.17%;在施用乙草胺14 d后和21 d后，3種濃度下放線菌數(shù)量有比較大的恢復(fù)，抑制率明顯下降，其中1 800 g/hm2和3 600 g/hm2濃度下的放線菌菌落數(shù)量變化相似。方差分析表明，與CK相比，3種濃度處理下的土壤放線菌數(shù)量在施用乙草胺7，14，21 d后都有顯著性差異，但是1 800 g/hm2和3 600 g/hm2濃度處理差異不顯著。

圖3 不同濃度乙草胺處理下放線菌數(shù)量變化趨勢圖Fig.3 Trend graph of actinomycete numbers under different concentration acetochlor solution treatments

3 討論

在噴施乙草胺之初，細(xì)菌數(shù)量均有所下降，且隨著乙草胺濃度的增加，細(xì)菌數(shù)量下降速度加快，這說明乙草胺對細(xì)菌具有抑制作用，高濃度的乙草胺更能抑制細(xì)菌的生長;隨著時(shí)間的推移，細(xì)菌數(shù)量呈現(xiàn)上升趨勢，說明在一定時(shí)間內(nèi)，土壤中的細(xì)菌數(shù)量可恢復(fù)，這與郭興華等的研究結(jié)果一致［15］。在14 d之后，3 600 g/hm2濃度乙草胺處理的細(xì)菌數(shù)量比其他兩種濃度的細(xì)菌數(shù)量恢復(fù)速度快，這可能是土壤受乙草胺的影響表面出現(xiàn)板結(jié)，使表層2 cm下土壤中的水分散發(fā)不出去從而留在土壤里，乙草胺的濃度高，土壤表面板結(jié)嚴(yán)重，土壤水分散失較少，充足的水分促進(jìn)了細(xì)菌的生長，并且較高的土壤濕度促進(jìn)了乙草胺的降解從而減少對細(xì)菌的抑制作用，且可能由于乙草胺會(huì)作為碳源或氮源，被細(xì)菌利用，從而促進(jìn)細(xì)菌的生長繁殖［13，16］。

在噴施乙草胺之初，真菌數(shù)量均明顯下降，比對照下降達(dá)50%以上，與于建壘等研究的乙草胺對真菌的抑制率相似［17］。隨著乙草胺濃度的增加，真菌下降數(shù)量增加，并且隨著時(shí)間的推移，真菌數(shù)量雖呈現(xiàn)上升趨勢，但真菌數(shù)明顯低于對照組，這與馮慧敏等［18］的研究結(jié)果一致，但乙草胺對真菌的抑制是否是長期的，還有待進(jìn)一步的研究證實(shí)。

在噴施乙草胺之初，放線菌數(shù)量均明顯下降，但與細(xì)菌和真菌的變化不同，放線菌數(shù)量隨乙草胺濃度增大而明顯降低，達(dá)到一定濃度后降低不明顯，這與郭興華等的研究結(jié)果一致，但與荊瑞勇等的結(jié)果不一致，這可能與土壤物理性質(zhì)，比如含水量有關(guān)［13，15］。1 800 g/hm2和 3 600 g/hm2處理的土壤放線菌數(shù)量大致相同，但放線菌數(shù)量都明顯低于900 g/hm2處理過的，這說明高濃度的乙草胺對放線菌具有很強(qiáng)的抑制作用，但過高的乙草胺使放線菌對其產(chǎn)生了抗性，從而大大降低了乙草胺對放線菌的抑制。從整個(gè)放線菌數(shù)量變化趨勢來看，在一定時(shí)期后，放線菌數(shù)量逐漸得到恢復(fù)。

雖然乙草胺在一定程度上破壞了微生物群落的數(shù)量，同時(shí)在一定時(shí)期內(nèi)抑制了微生物的生長和繁殖，但是土壤環(huán)境因素對乙草胺有一定的降解，以及微生物本身也對乙草胺有著降解的能力，所以在一段時(shí)間后微生物群落還是能得到一定的恢復(fù)。但是破壞這種短期內(nèi)的平衡對農(nóng)田大生態(tài)系統(tǒng)的影響有多大，如何更合理使用乙草胺，仍是一個(gè)值得探討和研究的問題。目前比較一致的觀點(diǎn)是，按推薦濃度正常使用農(nóng)藥不會(huì)影響土壤的物質(zhì)循環(huán)和微生物過程，也不會(huì)改變土壤肥力，但大多數(shù)化學(xué)除草劑對土壤微生物及其活性能產(chǎn)生短暫的影響(抑制或促進(jìn))，這種影響一般會(huì)很快消失［19～22］。但是不要因其毒性較低、降解周期短(5～7 d)而過度和頻繁使用。今后，需進(jìn)一步研究乙草胺長期脅迫下微生物種群結(jié)構(gòu)、豐度和生理生化等的變化，為乙草胺的環(huán)境安全性評估提供科學(xué)依據(jù)。

本研究表明，乙草胺在施入土壤后對細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量均有抑制作用，并且隨著濃度的增大抑制作用越明顯，但隨著時(shí)間的推移，抑制逐漸減弱，3種土壤微生物漸漸恢復(fù)到原來的水平。

致謝:感謝湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院2010級碩士研究生周精華在微生物培養(yǎng)和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方面的幫助。

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