草甘膦對檳榔園土壤微生物及檳榔生長發(fā)育的影響

余鳳玉 楊德潔 祝安傳 閻偉 唐慶華 覃偉權(quán)

摘要 [目的]研究除草劑草甘膦對檳榔園土壤微生物、檳榔幼苗生長及葉綠素的影響。[方法]在土壤中分別施入田間使用劑量的0倍、1倍、2倍和5倍的草甘膦，觀察其對盆栽檳榔幼苗生長和檳榔園土壤微生物的影響。[結(jié)果]草甘膦對檳榔土壤微生物有顯著影響，低濃度和高濃度對細菌有極顯著的抑制作用，中濃度卻有極顯著的促進作用;不同濃度對真菌和放線菌均具有極顯著抑制作用。低濃度草甘膦對檳榔幼苗生長有促進作用，5倍濃度的草甘膦對檳榔幼苗有抑制作用;對檳榔葉片葉綠素含量無顯著影響，未引起葉片黃化。[結(jié)論]除草劑草甘膦田間正常使用劑量能促進檳榔幼苗生長，對葉片葉綠素?zé)o明顯影響，不引起葉片黃化，但對土壤微生物有顯著抑制作用，應(yīng)注意與其他藥劑輪換施用，避免對檳榔園土壤微生物多樣性造成不利影響。

關(guān)鍵詞 草甘膦;檳榔;土壤微生物;葉綠素

中圖分類號 S482.4文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2021）02-0120-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.02.032

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Effects of Glyphosate on Soil Microorganisms and Arecanut Growth

YU Fengyu1， YANG Dejie1， ZHU Anchuan2et al

（1. Coconut Research Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences / Hainan Innovation Center of Academician Team， Wenchang， Hainan 571339;2. Hainan Institute of Tropical Oceanography， Sanya， Hainan 572000）

Abstract [Objective] To study the effect of glyphosate on soil microorganism， seedling growth and chlorophyll in areca orchards. [Method] Glyphosate 0 times， 1 times， 2 times and 5 times of the field dosage was applied to the soil respectively， and the effects of glyphosate on the growth of areca seedling in pot and soil microorganism in areca plantation were observed. [Result] Glyphosate had a significant effect on areca soil microorganisms， low and high concentrations had a significant inhibition on bacteria， while medium concentrations had a significant promotion;different concentrations had a significant inhibition on fungi and actinomycetes. Glyphosate of low concentration could promote the growth of areca seedlings， 5 times of the dosage of glyphosate used in the field could inhibit the growth of areca seedlings， and had no significant effect on the chlorophyll content of areca leaves， and did not cause the yellow leaves. [Conclusion] The normal dosage of glyphosate in the field can promote the growth of Areca catechu seedlings， has no obvious effect on the chlorophyll of leaves， does not cause the leaves to turn yellow， but has a significant inhibitory effect on the soil microorganisms. It should be paid attention to the application of glyphosate in rotation with other chemicals to avoid adverse effects on the soil micro biodiversity of areca plantation.

Key words Glyphosate;Arecanut;Soil microorganisms;Chlorophyll

檳榔（Areca catechu L.）是重要的中藥材，居四大南藥之首，在我國主要分布在海南，產(chǎn)量約占全國產(chǎn)量的95%以上，是海南人民的主要經(jīng)濟來源之一[1]。隨著檳榔效益的提高，檳榔種植面積不斷擴大，病蟲害也日趨嚴重，危害最為嚴重的是黃化病，成為制約檳榔產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸問題。黃化病最早在海南省屯昌縣藥材場發(fā)現(xiàn)，此后在海南東部、中部和南部山區(qū)相繼出現(xiàn)并不斷蔓延[1-2]。檳榔黃化有病理性黃化和生理性黃化2種，病理性黃化由植原體引起，生理性黃化由缺素、管理不善等原因引起。由于種植戶為減少勞動力成本，常常使用草甘膦等除草劑除草。草甘膦對鐵還原酶有抑制作用，長期頻繁使用會造成植物缺鐵性黃化[3]。因此，有人認為草甘膦也是引起檳榔黃化的原因之一，但并沒有明確的證據(jù)證明草甘膦的施用與檳榔黃化有直接關(guān)系[4]。作為檳榔園常用除草劑之一的草甘膦，是一種內(nèi)吸傳導(dǎo)型除草劑，通過莖葉吸收后傳導(dǎo)至植物各部位，對多年生雜草非常有效，是一種非選擇性、無殘留的滅生性除草劑，抗草甘膦作物的推廣應(yīng)用，使得草甘膦的應(yīng)用范圍進一步擴大，是目前世界上使用量最大、應(yīng)用范圍最廣的除草劑[5-10]，140多個國

家使用，總用量從1974年的3 200 t/年增加到2014年的825 000 t/年，預(yù)計未來還會繼續(xù)增加[10]。

草甘膦的大量使用，使得人們對其安全性產(chǎn)生了擔(dān)憂，并由此開展了大量研究。研究發(fā)現(xiàn)，小劑量的草甘膦可作為植物生長調(diào)節(jié)劑[10]，被認為是一種較為環(huán)保的除草劑，但也有研究發(fā)現(xiàn)草甘膦或其代謝產(chǎn)物氨甲基膦酸（AMPA）會降低作物葉片葉綠素含量，影響光合作用[11-16]。另外有研究認為土壤中殘留的草甘膦對土壤微生物有影響[17-22]。以上研究主要集中在短期作物或木本植物，而對檳榔等棕櫚科植物葉綠素含量及土壤微生物的研究尚未見報道。 為了明確草甘膦對檳榔園土壤微生物、檳榔生長及葉綠素含量的影響，筆者采用檳榔園常用除草劑草甘膦作為研究對象，研究了其對檳榔根部微生物、檳榔生長及檳榔葉綠素的影響，旨在為進一步評估草甘膦對檳榔園生態(tài)系統(tǒng)及對檳榔黃化是否有影響提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 除草劑

30%草甘膦銨鹽水劑（海利爾藥業(yè)集團股份有限公司）。

1.2 藥劑處理及土樣采集

試驗地選擇在中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院椰子研究所科研試驗基地，試驗時間為2019年6月21日至8月23日，檳榔樹為3年大小。藥劑濃度為田間推薦使用劑量最高劑量的0倍（CK）、1倍（處理①）、2倍（處理②）和5倍（處理③），共4個處理。每個處理5株檳榔樹。藥劑處理60 d后取樣，每個樣品均選取5株檳榔根部土壤進行混合，充分混勻后作為土壤樣品。

1.3 除草劑對土壤微生物的影響

制備土壤稀釋液，稱取采集的土樣10.0 g，置于裝有90 mL無菌水的三角瓶中，在280 r/min 的搖床上，振蕩30 min，然后按不同梯度稀釋上清液，細菌分離采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，28 ℃培養(yǎng)2 d計數(shù);真菌分離選用孟加拉紅培養(yǎng)基，28 ℃培養(yǎng)3 d計數(shù);放線菌分離采用高氏一號培養(yǎng)基，28 ℃培養(yǎng)10 d計數(shù)。

土壤微生物量的計算：采用涂抹平板計數(shù)法，記數(shù)時選取每皿20～200個菌落的平板計數(shù)，并按照下列公式計算出土壤中的含菌量[23]。

菌數(shù)=菌落平均數(shù)×稀釋倍數(shù)×10×鮮土重/干土重，單位CFU/g

1.4 除草劑對檳榔苗期生長的影響

采用盆栽法。在檳榔苗2～4片葉時進行根部噴藥。藥劑使用濃度同“1.2”。每處理重復(fù)5盆。每盆種植1株檳榔苗，每株檳榔苗都選取長勢大致均勻的幼苗。

噴藥后7、14、21 d觀察藥害癥狀，主要記錄藥劑處理區(qū)檳榔是否出現(xiàn)退綠、枯黃、斑點、卷曲、畸形、矮小、死苗等現(xiàn)象及其嚴重程度。62 d調(diào)查所有檳榔植株，測量株高、葉長。計算公式：

抑制率=（對照測定平均值-處理測定平均值）/對照測定平均值×100%

1.5 除草劑對檳榔葉綠素的影響

噴藥60 d進行葉綠素含量測定。葉綠素含量采用丙酮乙醇混合液提取法提取，分光光度法測定。08：30左右進行樣品采集，每個處理選取5株生長正常的檳榔，剪取+2葉相同部位的葉片各裝自封袋中，放冰盒中帶回實驗室，剪碎后，各稱取0.2 g放入離心管中，加乙醇∶丙酮=1∶1的混合提取液9 mL，在黑暗條件下，靜置提取24 h，搖勻，取上清液用紫外分光光度計分別測定在663和645 nm波長下的吸光值（OD值），根據(jù)公式計算：

葉綠素總含量（mg/g）=（20.2OD645+8.02OD663）×V（L）W（g）

式中，V為浸提液最終體積，W為葉片鮮重。

1.6 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Office Excel和SAS（Statistical Analysis System）進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 草甘膦對檳榔土壤微生物的影響

從表1可以看出，草甘膦1倍濃度和5倍濃度均極顯著抑制了細菌的生長，2倍濃度對細菌生長有極顯著的促進作用。草甘膦對真菌和放線菌的抑制作用隨著濃度的增加而變強，5倍濃度真菌數(shù)量極顯著少于對照，各處理濃度放線菌的數(shù)量均極顯著小于對照，各濃度間差異不顯著。

2.2 草甘膦對檳榔幼苗生長的影響

噴藥后7、14、21 d觀察檳榔苗生長情況，發(fā)現(xiàn)草甘膦對檳榔幼苗未產(chǎn)生藥害。從表2可以看出，1倍和2倍濃度的草甘膦對檳榔幼苗有一定的促進作用，促進作用隨著濃度增加而減少，5倍濃度的草甘膦對檳榔幼苗生長有抑制作用。

2.3 除草劑對檳榔葉綠素的影響

從表3可以看出，草甘膦對檳榔苗期葉綠素的抑制作用隨著濃度的增加而變大，對低齡檳榔樹葉片葉綠素的抑制作用則先降再升后降。噴施草甘膦后，檳榔苗期和低齡樹的葉片葉綠素都有所降低，但與對照差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

土壤微生物是土壤生物群落中重要的組成部分，在生態(tài)系統(tǒng)中起著重要作用，是評價農(nóng)藥對生態(tài)環(huán)境安全性的一個重要指標[7]。草甘膦由于能夠被土壤中的有機和無機顆?？焖俳到?，一直被認為對土壤微生物是安全的。但研究表明，草甘膦對土壤微生物有明顯的抑制作用。該研究發(fā)現(xiàn)檳榔苗期和低齡期根部使用草甘膦60 d后，土壤細菌、真菌、放線菌數(shù)量均受到明顯抑制，但施用2倍濃度的土壤細菌數(shù)量明顯高于對照，這表明土壤細菌對草甘膦具有較強的耐受性或降解能力;各處理濃度的放線菌數(shù)量均極顯著少于對照，說明放線菌對草甘膦比較敏感，真菌數(shù)量隨著草甘膦濃度增加而減少，5倍濃度時，極顯著少于對照，因此，檳榔根部土壤三大類群微生物對草甘膦敏感性為放線菌>真菌>細菌。這與多人研究結(jié)果相符[7，17，20]。但Zabaloy等[24]研究草甘膦對阿根廷潘帕斯草原地區(qū)土壤微生物群落的影響，結(jié)果表明，使用田間正常用量10 倍的除草劑對土壤微生物活性、細菌密度等影響不大。Roslycky[25]214 d的試驗結(jié)果表明，低濃度的草甘膦對細菌、真菌、放線菌幾乎沒有影響，而高濃度的草甘膦放線菌和細菌數(shù)量反而增加。研究結(jié)果的差異，可能與藥劑劑型、作物、土壤類型、生境條件及處理方法等的不同有關(guān)。

該試驗結(jié)果顯示，低濃度草甘膦對檳榔幼苗生長有促進作用，隨著濃度增高，促進作用逐漸降低，5倍濃度的草甘膦對檳榔幼苗有抑制作用。周垂帆等[26]室內(nèi)研究草甘膦對杉木幼苗生長發(fā)育的影響也發(fā)現(xiàn)，低濃度草甘膦對杉木幼苗生長具有一定的促進作用，而高濃度草甘膦則顯著抑制幼苗生長。這可能是由于低濃度的草甘膦抑制了木質(zhì)素等細胞壁物質(zhì)合成或是誘導(dǎo)產(chǎn)生的活性氧促進了細胞的伸展，而高濃度又造成了活性氧的過度積累對細胞造成損傷而抑制了植株生長[27-28]。隨著草甘膦濃度增加，葉綠素含量先升后降，引起杉木葉片黃化[26]，而在該試驗中，草甘膦對檳榔苗期及低齡期檳榔的葉綠素含量雖然有所抑制，但影響不大，沒有引起黃化現(xiàn)象。Ozturk等[3]認為長期頻繁使用草甘膦會造成植物缺鐵性黃化，由于該試驗是在新種檳榔園開展的，不存在長期頻繁使用草甘膦除草劑的情況，所以在檳榔園長期頻繁使用草甘膦是否會造成檳榔黃化有待進一步研究。

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