吡蟲啉對土壤微生物碳轉(zhuǎn)化的影響

譚麗超， 楊鴻鵬， 單正軍

(環(huán)境保護部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇南京 210042)

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吡蟲啉對土壤微生物碳轉(zhuǎn)化的影響

譚麗超， 楊鴻鵬， 單正軍

(環(huán)境保護部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇南京 210042)

[目的]了解吡蟲啉對土壤微生物的影響以及可能對土壤生態(tài)環(huán)境造成的危害。[方法]比較了吡蟲啉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.27、1.35 mg/kg對農(nóng)耕土中微生物碳轉(zhuǎn)化的影響。[結(jié)果]試驗初期土壤微生物碳轉(zhuǎn)化因農(nóng)藥的加入而產(chǎn)生了波動，施用濃度越高，波動效果越明顯，隨著時間的推移，碳轉(zhuǎn)化影響逐漸減弱，與對照組趨于一致，對土壤碳轉(zhuǎn)化無長期影響。[結(jié)論]試驗結(jié)果為吡蟲啉在其他類型土壤中施用的安全性提供了參考。

吡蟲啉；土壤微生物；碳轉(zhuǎn)化

土壤微生物是土壤生態(tài)系中的主要組成部分，在土壤生態(tài)中起重要作用。土壤中大部分生物及化學(xué)轉(zhuǎn)化過程是通過土壤微生物的活動實現(xiàn)的。土壤微生物不僅對土壤營養(yǎng)元素的遷移轉(zhuǎn)化起著重要作用，而且也對土壤中環(huán)境污染物的分解、凈化和遷移轉(zhuǎn)化起著重要作用[1-3]。農(nóng)田施用的化學(xué)農(nóng)藥大部分殘留于土壤中，抑制土壤中真菌、細菌和放線菌的生長，改變土壤中真菌與細菌的比例，進而影響土壤微生物總活性，從而對土壤微生物產(chǎn)生影響[2-6]。因此，研究農(nóng)藥對土壤微生物的影響，已成為不少國家評價農(nóng)藥對生態(tài)環(huán)境安全性的一個重要指標(biāo)。目前多數(shù)研究評價農(nóng)藥對土壤生態(tài)環(huán)境造成的影響，用直接吸收法測定土壤微生物呼吸強度[7-10]，忽視了農(nóng)藥對土壤微生物碳轉(zhuǎn)化活性所產(chǎn)生的長期潛在影響。為了解吡蟲啉對土壤微生物的影響以及可能對土壤生態(tài)環(huán)境造成的危害，筆者研究了吡蟲啉對土壤微生物碳轉(zhuǎn)化的影響，旨在為吡蟲啉在其他類型土壤中施用的安全性提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1供試土壤。試驗土壤為農(nóng)業(yè)耕地土，采樣深度10 cm，砂粒含量51%，pH6.23，有機碳含量1.15%。試驗前，先去除土壤中的粗大物塊(如石塊、植物殘體等)，然后過篩(避免過度干燥)，使土壤顆粒不大于2 mm。

1.1.2供試農(nóng)藥及試劑。吡蟲啉(純度98.6%)；氫氧化鈉溶液0.10 mol/L，用無CO2的蒸餾水配好后進行標(biāo)定；鹽酸0.05 mol/L，配好后進行標(biāo)定；氯化鋇溶液1.00 mol/L，用無CO2的蒸餾水配制，以防干擾。

1.2 方法

1.2.1試驗設(shè)計。吡蟲啉是一種煙堿類超高效殺蟲劑，田間實際施用量一般為30 g/hm2左右，假設(shè)施用后農(nóng)藥全部掉落土壤中，與土壤均勻混合至深度為5 cm，且土壤容重為1.5 g/cm3，則土層中農(nóng)藥含量為0.27 mg/kg。試驗設(shè)計2種土壤農(nóng)藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理，即0.27、1.35 mg/kg，以模擬農(nóng)藥常用量和5倍量。 同時設(shè)不加農(nóng)藥的對照及未加土壤的空白處理，每處理3次重復(fù)。

1.2.2土壤樣品的培養(yǎng)。將每一個處理組及對照組的土壤分裝成一系列單獨且等份的子樣品。按試驗設(shè)計的農(nóng)藥濃度將農(nóng)藥母液均勻滴加至處理組土壤中，將樣品置于(20±2)℃、黑暗條件下培養(yǎng)。試驗過程中，保持土壤樣品含水量在田間最大持水量的40%～60%，變化范圍為±5%。如有需要，可添加蒸餾水和去離子水進行調(diào)節(jié)。

1.2.3樣品的采集與分析。試驗至少持續(xù)28 d，如果第28天處理組與對照組的差異不小于25%，則試驗需延長，直至該差異等于或小于25%，但最長不超過100 d。在試驗0、7、14和28 d取樣分析。如需延長試驗，則應(yīng)在28 d后每隔14 d測定一次。每次取樣后迅速向燒杯中加入足量的葡萄糖攪拌均勻。然后將燒杯移入容積為1 L的可密閉的標(biāo)本瓶中，瓶內(nèi)放置一個盛有5 ml標(biāo)準(zhǔn)堿液的小燒杯，用來吸收微生物碳轉(zhuǎn)化作用所釋放的CO2；每隔2 h更換標(biāo)本瓶內(nèi)的堿液后繼續(xù)培養(yǎng)至12 h，取出的堿液加入2 ml BaCl2溶液，用標(biāo)準(zhǔn)HCl溶液滴定，算出CO2釋放量。

2 結(jié)果與分析

2.1 施藥第0天吡蟲啉對土壤微生物碳轉(zhuǎn)化的影響由圖1可知，2個處理土樣的CO2釋放量變化趨勢與對照基本相似，均在2 h達到最大值，4 h后趨于穩(wěn)定，從6 h開始，處理土樣的CO2釋放量均受到不同程度的抑制，經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，各處理組之間及處理組與對照組之間的土壤微生物碳轉(zhuǎn)化均無顯著差異，表明施藥第0天12 h內(nèi)土壤微生物碳轉(zhuǎn)化與施用吡蟲啉關(guān)系不大。

2.2 施藥第7天吡蟲啉對土壤微生物碳轉(zhuǎn)化的影響由圖2可知，從總體上看，2個處理組CO2釋放量變化趨勢與對照組的變化有相似規(guī)律，曲線均為鋸齒型。前6 h內(nèi)，處理組土壤微生物碳轉(zhuǎn)化有明顯抑制作用，其中低濃度處理組處于顯著抑制狀態(tài)(P<0.01)，隨著時間的延長，差異性逐漸消失?？梢娛┧幍?天的前6 h內(nèi)吡蟲啉對土壤微生物碳轉(zhuǎn)化存在影響。

2.3 施藥第14天吡蟲啉對土壤微生物碳轉(zhuǎn)化的影響由圖3可知，總體上看，前6 h內(nèi)2個處理組CO2釋放量變化趨勢與對照組截然相反，說明土壤微生物碳轉(zhuǎn)化因農(nóng)藥的加入而產(chǎn)生波動。前4 h內(nèi)，處理組土壤微生物碳轉(zhuǎn)化有明顯促進作用，其中高濃度處理組處于顯著促進狀態(tài)(P<0.01)。在試驗的后期，促進效應(yīng)減緩,處理土樣的碳轉(zhuǎn)化下降，趨于對照水平。

2.4 施藥第28天吡蟲啉對土壤微生物碳轉(zhuǎn)化的影響由圖3可知，前2 h內(nèi)，處理組土壤微生物碳轉(zhuǎn)化有明顯抑制作用，其中低濃度處理組處于顯著抑制狀態(tài)(P<0.01)。4 h時，低濃度處理組由抑制狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M狀態(tài)。6 h時3組處于同一水平。6 h后處理組和對照組之間差異不顯著。

2.5 施藥第0、7、14、28天對土壤中微生物平均呼吸速率的影響由圖5可知，施藥第0天，處理組呼吸速率明顯小于對照組；第7天時，對照組呼吸速率與第0天時基本一致，而高濃度處理組明顯增大，低濃度處理組略微減??；第14天時，對照組呼吸速率減小，2個處理組均無太大變化；第28天時，2個處理組和對照組呼吸速率均減小，與對照基本趨于一致。

3 結(jié)論

從試驗結(jié)果看，試驗初期土壤微生物碳轉(zhuǎn)化因農(nóng)藥的加入而產(chǎn)生了波動，施用濃度越高，波動效果越明顯，隨著時間的推移，處理組土壤中微生物慢慢恢復(fù)，碳轉(zhuǎn)化影響逐漸減弱，與對照基本趨于一致。統(tǒng)計結(jié)果表明，在試驗期的第28天，處理組和對照間的差異均小于25%，可認為吡蟲啉對土壤中的碳轉(zhuǎn)化沒有長期影響。

[1] 劉惠君, 鄭巍, 劉維屏. 新農(nóng)藥吡蟲啉及其代謝產(chǎn)物對土壤呼吸的影響[J]. 環(huán)境科學(xué), 2001, 22(4): 73-76.

[2] 朱魯生,徐玉新,王玉軍, 等.馬拉硫磷、氰戊菊酯及其混劑對土壤微生物影響研究[J]. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2000,31(1):35-37.

[3] 葉央芳, 閔航, 周湘池. 苯噻草胺對水田土壤呼吸強度和酶活性的影響[J].土壤學(xué)報,2004,41(1):93-96.

[4] 李克斌, 蔡喜運, 劉維屏. 除草劑單用與混用對土壤微生物活性的影響[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2004, 23(2): 392-395.

[5] 馬吉平, 陳慶隆, 陳柳萌, 等.不同濃度氯嘧磺隆對土壤微生物群落和土壤呼吸強度的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014,42(9):2593-2596.

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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

國家科技支撐計劃項目(2011BAE06B09-5)；公益性行業(yè)科研專項(201309026)。

譚麗超(1985- )，女，山東威海人，助理研究員，碩士，從事毒理學(xué)研究。

2014-12-11

S 188

A

0517-6611(2015)04-144-02