2種鹽劑草甘膦對(duì)果園土壤微生物量碳氮和微生物數(shù)量的影響

鄒亞麗 呼麗萍 鄧霏

摘要 [目的]探究2種鹽劑的草甘膦對(duì)北方旱地果園土壤微生物的影響。[方法]以草甘膦異丙銨鹽和草甘膦鉀鹽為試材，通過(guò)田間定位試驗(yàn)，考察旱地果園土壤微生物對(duì)不同鹽劑草甘膦的響應(yīng)。[結(jié)果]連續(xù)2年噴施2種鹽劑草甘膦對(duì)0～20 cm土層的土壤微生物量碳無(wú)影響，但草甘膦異丙胺鹽和鉀鹽處理下土壤微生物量氮分別較對(duì)照減少了48.69%和28.86%（P<0.05），2種鹽劑草甘膦處理均顯著增加了土壤真菌數(shù)量，減少了放線菌數(shù)量（P<0.05），對(duì)細(xì)菌數(shù)量無(wú)影響。[結(jié)論]從微生物量碳的響應(yīng)看，2種鹽劑草甘膦田間使用劑量下連續(xù)施用2年未造成果園土壤草甘膦污染。

關(guān)鍵詞 草甘膦異丙胺鹽；草甘膦鉀鹽；土壤微生物數(shù)量；微生物生物量碳

中圖分類號(hào) S154.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）09-0151-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.09.044

Abstract [Objective]To explore the effect of glyphosate with two different salts on soil microorganisms of arid orchard in North. [Method] Using glyphosateisopropylammonium and glyhosate potassium salt as the experimental materials， the response of soil microorganism to these two salts of glyphosate in arid orchards was studied by field experiments. [Result] There were no significant effects on soil microbial biomass carbon（MBC） by applying glyphosateisopropylammonium and glyphosate potassium salt for two consecutive years. Soil microbial biomass nitrogen（MBN） decreased by 48.69% and 28.86% under glyphosateisopropylammonium and glyhosate potassium salt treatments respectively（P<0.05）. The populations of fungus were significant increased and the populations of actinomycete were significant decreased under glyphosate with two salts treatments. Soil cultural bacteria were not affected by two kinds of glyphosate. [Conclusion] From the aspect of response of soil MBC， applying glyphosate for 2 years caused little glyphosate contamination on orchard soil at the recommended field concentration.

Key words Glyphosateisopropylammonium；Glyphosate potassium salt；MBC；MBN

草甘膦具有高效低毒、殺草譜廣、低殘留、易分解、對(duì)環(huán)境影響相對(duì)較小等特點(diǎn)[1]，廣泛應(yīng)用于果園雜草管理，特別是我國(guó)集約化果業(yè)生產(chǎn)因缺乏勞動(dòng)力，草甘膦的使用越來(lái)越普遍，但大量連續(xù)使用草甘膦必然會(huì)對(duì)土壤微生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，草甘膦在土壤中的長(zhǎng)期積累對(duì)土壤微生物的影響目前已成為國(guó)內(nèi)外研究者關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題[1-2]，研究認(rèn)為施用高濃度的草甘膦導(dǎo)致土壤微生物數(shù)量普遍降低，微生物活性受抑制，隨著草甘膦施入時(shí)間的延長(zhǎng)，對(duì)土壤微生物的抑制作用逐漸減弱[3-4]。研究發(fā)現(xiàn)油茶林地土壤放線菌與真菌對(duì)草甘膦敏感，草甘膦對(duì)土壤細(xì)菌的抑制時(shí)間較短，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，反而促進(jìn)細(xì)菌生長(zhǎng)[4]。草甘膦對(duì)土壤微生物活性的影響也可能受土壤基質(zhì)的影響，如噴施草甘膦異丙銨鹽可使酸性土壤中土壤微生物生物量碳和氮略有升高，對(duì)堿性土壤中微生物量碳和氮?jiǎng)t有一定的抑制作用[5]，目前關(guān)于草甘膦對(duì)北方果園土壤微生物活性的影響研究較少，且草甘膦對(duì)土壤微生物的研究主要集中在室內(nèi)控制試驗(yàn)，大田試驗(yàn)還缺乏系統(tǒng)性研究。

草甘膦本身難溶于水，在實(shí)際應(yīng)用中須將草甘膦酸制成易溶于水的鹽類施用，國(guó)內(nèi)常用的草甘膦鹽類有異丙胺鹽、鉀鹽、銨鹽、二甲胺鹽、鈉鹽等[1]。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者就草甘膦異丙銨鹽對(duì)土壤微生物的影響進(jìn)行了研究，但草甘膦鉀鹽對(duì)土壤微生物的影響研究鮮見報(bào)道。為進(jìn)一步了解草甘膦不同鹽劑對(duì)北方果園土壤微生態(tài)環(huán)境的影響，筆者以草甘膦異丙胺鹽水劑和草甘膦鉀鹽水劑為試材，通過(guò)野外定位試驗(yàn)研究其對(duì)北方果園土壤微生物量碳、氮及微生物數(shù)量的影響，以期為安全防除果園雜草提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)樣地設(shè)在甘肅省天水市甘谷縣渭陽(yáng)鎮(zhèn)十甲村，甘谷縣泰豐果品有限公司蘋果基地，該蘋果園主栽品種為天汪一號(hào)，蘋果樹樹齡6年。試驗(yàn)地土壤理化性質(zhì)：

有機(jī)質(zhì)13.98 g/kg，全氮0.98 g/kg，全磷2.27 g/kg，全鉀10.97 g/kg，速效磷5.87 mg/kg，速效鉀246.25 mg/kg，堿解氮46.12 mg/kg，pH 7.75。

1.2 試驗(yàn)材料

2種鹽劑的草甘膦分別為41%草甘膦異丙胺鹽水劑（商品名為農(nóng)達(dá)）和49%草甘膦鉀鹽水劑（商品名為達(dá)邁），購(gòu)自中化作物保護(hù)品有限公司。2種鹽劑的使用劑量為原藥5 700 mL/hm2。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)3個(gè)處理，分別為41%草甘膦異丙胺鹽水劑、49%草甘膦鉀鹽水劑及人工除草并噴施清水為對(duì)照（CK），每個(gè)處理3次重復(fù)。2015年4月30日、6月28日、8月2日、9月30日及2016年6月10日、11月2日，采取背負(fù)式電動(dòng)噴霧器（20 kg/桶）在雜草生長(zhǎng)旺盛期進(jìn)行噴霧除草，2015年10月2日、2016年11月4日采用蛇形取樣法采集0～20 cm土層的土樣，多點(diǎn)混合后裝入滅菌袋并放入冷藏箱帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。

1.4 測(cè)定指標(biāo)與方法

土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量采用稀釋平板菌落計(jì)數(shù)法測(cè)定；細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，真菌采用馬丁氏培養(yǎng)基，放線菌采用改良高氏一號(hào)培養(yǎng)基[6]。土壤微生物量碳（MBC）、土壤微生物量氮（MBN）采用氯仿熏蒸培養(yǎng)法測(cè)定，培養(yǎng)熏蒸及未熏蒸土壤用0.25 mol/L K2SO4浸提，土液比為1∶4，浸提液在TOC/N分析儀（德國(guó)耶拿multiN/C 3100）上測(cè)定。以熏蒸與不熏蒸土樣提取的有機(jī)碳、氮的差值分別除以轉(zhuǎn)換系數(shù)KC（0.45）或KN（0.45），計(jì)算獲得土壤微生物生物量碳、氮[7-8]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 20.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，用平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤表示測(cè)定結(jié)果，對(duì)不同處理進(jìn)行單因素方差分析，并用Duncan法對(duì)各測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較；采用OriginPro 2018制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同鹽劑的草甘膦對(duì)土壤微生物量碳、氮的影響

2015年噴施4次草苷膦后，土壤MBC和MBN均未受到影響，2016年噴施草苷膦2種鹽劑對(duì)土壤MBC無(wú)影響，但土壤MBN的含量均顯著低于對(duì)照，異丙胺鹽和鉀鹽處理下土壤MBN較對(duì)照分別降低了48.69%和28.86%（圖1）。

2.2 不同鹽劑的草甘膦對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響

由表1可知，2015年，噴施草甘膦異丙胺鹽和鉀鹽的土壤中真菌數(shù)量較對(duì)照分別增加158.97%和151.28%，土壤中放線菌數(shù)量較對(duì)照分別減少27%和47%（P<0.05），但2種鹽劑處理間無(wú)顯著差異（P>0.05）。2016年與2015年趨勢(shì)一致，噴施草甘膦異丙胺鹽土壤中真菌數(shù)量較對(duì)照增加149.42%。噴施草甘膦異丙胺鹽和鉀鹽的土壤中放線菌數(shù)量分別減少17.39%和34.78%（P<0.05）。2015、2016年噴施草甘膦異丙胺鹽和鉀鹽對(duì)土壤細(xì)菌數(shù)量均無(wú)顯著影響（P>0.05）。

3 結(jié)論與討論

3.1 不同鹽劑的草甘膦對(duì)土壤微生物量碳、氮的影響

土壤微生物參與土壤中多種生化反應(yīng)過(guò)程，是土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、有機(jī)碳代謝及污染物降解的驅(qū)動(dòng)力，對(duì)養(yǎng)分循環(huán)具有重要意義。土壤微生物量碳、氮是土壤有效碳、氮活性庫(kù)的主要部分，其含量與土壤健康有密切的關(guān)系。該研究結(jié)果表明，連續(xù)2年噴施草甘膦異丙胺鹽和鉀鹽對(duì)土壤MBC無(wú)顯著影響。研究表明，短期培養(yǎng)結(jié)果發(fā)現(xiàn)低質(zhì)量分?jǐn)?shù)的草甘膦在堿性土壤上對(duì)土壤MBC作用較弱，高質(zhì)量分?jǐn)?shù)時(shí)可嚴(yán)重抑制土壤MBC[5]，與該研究結(jié)果一致。堿性土壤中連續(xù)施用2年草甘膦，土壤中草甘膦累積量逐漸增加。研究發(fā)現(xiàn)，土壤pH與草甘膦的吸附量顯著負(fù)相關(guān)[9]，堿性土壤中游離草甘膦量較多，但當(dāng)草甘膦施用劑量較小時(shí)，一方面游離草甘膦累積量尚不足以影響土壤MBC，另一方面草甘膦在土壤中也有部分降解，其降解產(chǎn)物也可為土壤微生物提供少量碳源和磷源。研究表明MBC與草甘膦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，在一定程度上MBC可作為堿性土壤草甘膦的污染指標(biāo)之一[5]，從MBC含量變化看，在田間施用量下，2種鹽劑的草甘膦連續(xù)施用2年未造成果園土壤草甘膦污染。

該研究發(fā)現(xiàn)土壤微生物量MBN對(duì)草甘膦的響應(yīng)與MBC不一致，連續(xù)2年施用草苷膦，異丙胺鹽和鉀鹽處理下土壤MBN分別較對(duì)照分別降低了48.69%和28.86%，但2種鹽劑處理的土壤MBN無(wú)顯著差異。土壤的氮轉(zhuǎn)化涉及一系列微生物過(guò)程，參與氮素轉(zhuǎn)化的各類微生物種群及活性對(duì)除草劑的響應(yīng)具有選擇性，如丁草胺能促進(jìn)反硝化細(xì)菌的生長(zhǎng)[10]；芐嘧磺隆和醚磺隆在正常田間用量和 100 倍田間用量下對(duì)土壤細(xì)菌種類、硝化細(xì)菌數(shù)無(wú)影響，但影響了硝化強(qiáng)度[11]，因此施用草甘膦2種鹽劑后可能對(duì)土壤中與氮轉(zhuǎn)化相關(guān)功能性微生物的種類、數(shù)量、作用強(qiáng)度有影響，進(jìn)而影響土壤MBN，尚需進(jìn)一步研究。

3.2 不同鹽劑的草甘膦對(duì)土壤微生物數(shù)量的影響

該研究發(fā)現(xiàn)果園土壤放線菌較真菌和細(xì)菌對(duì)草甘膦更敏感，且放線菌和真菌對(duì)草甘膦的響應(yīng)不同。2015、2016年均表現(xiàn)為噴施草甘膦異丙胺鹽和鉀鹽能增加土壤真菌數(shù)量，可能是因?yàn)橥寥勒婢材軌蚝芎玫亟到獠莞熟ⅲ?Krzys'koLupicka等[12]研究發(fā)現(xiàn)土壤中的真菌具有降解草甘膦的能力。而連續(xù)2年噴施草甘膦對(duì)果園土壤放線菌則有顯著抑制作用，陳隆升等[3]對(duì)油茶林的研究表現(xiàn)，放線菌對(duì)草甘膦敏感，草甘膦處理150 d后，放線菌的數(shù)量仍顯著少于對(duì)照，該研究結(jié)果也表明果園土壤中放線菌數(shù)量受草甘膦影響后較難恢復(fù)。

該研究發(fā)現(xiàn)連續(xù)施用2種草甘膦鹽劑對(duì)土壤細(xì)菌數(shù)量無(wú)影響。研究認(rèn)為土壤細(xì)菌受草甘膦的抑制作用較強(qiáng)，但其恢復(fù)周期較短，10 mg/kg草甘膦處理后第7天，細(xì)菌數(shù)量便得以恢復(fù)[1]，可能是草甘膦降解后，其產(chǎn)物可為細(xì)菌提供碳氮、氮源和磷源，又刺激了細(xì)菌的生長(zhǎng)所致，也可能細(xì)菌對(duì)草甘膦具有較強(qiáng)的耐受性。

由于土壤微生物量周轉(zhuǎn)快，靈敏度高，可以反映土壤微小的變化，常作為研究土壤健康的生物學(xué)指標(biāo)。該研究田間定位試驗(yàn)表明，真菌和細(xì)菌則對(duì)草甘膦2種鹽劑均有較強(qiáng)的耐受或降解能力，放線菌則更為敏感，連續(xù)2年施用草甘膦的2種鹽劑并未影響土壤MBC，但顯著降低了土壤MBN，還需從與氮轉(zhuǎn)化相關(guān)聯(lián)的微生物多樣性和功能性方面進(jìn)一步研究其響應(yīng)機(jī)制，以便更好地了解草甘膦對(duì)氮轉(zhuǎn)化影響的機(jī)理。

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