2，4—D對土壤酶活性的影響

鄔曉丹等

摘 要： 采用室內(nèi)培養(yǎng)的方法，研究了2，4-D對土壤中脲酶、磷酸酶、過氧化氫酶活性的影響。結(jié)果表明：2，4-D對脲酶表現(xiàn)出先激活后抑制的作用，并且激活與抑制的天數(shù)幾乎一致；對磷酸酶主要表現(xiàn)出抑制作用，開始有一段遲緩期隨后表現(xiàn)激活作用緊接著又是抑制作用，主要趨勢為抑制—激活—抑制；2，4-D對過氧化氫酶在中前期主要表現(xiàn)為抑制作用，后期出現(xiàn)刺激作用。

關(guān)鍵詞：2，4-D；土壤酶活；毒性

中圖分類號：S154.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.08.008

Abstract： The influences of 2，4-D addition on soil urease， phosphatase and catalase activities in soil were studied by indoor incubation. The results showed that 2，4-D on soil urease had shown activation firstly and then inhibition， and activation and inhibition were almost the same days. The soil catalase activity was restrained by 2，4-D concentration which began to have a delayed period of activation and then followed by inhibition， the main trend was inhibiting， activation and inhibition. The soil catalase activity was restrained by 2，4-D concentration， which appeared in the late period of stimulation.

Key words： 2，4-D； soil enzyme； toxicity

2，4-D （2，4-二氯苯氧乙酸）是一種在世界范圍內(nèi)廣泛使用的中等偏低毒性除草劑，在我國使用該除草劑已有50多年歷史，曾被認(rèn)為是生態(tài)安全的除草劑，雖然2，4-D是一種低毒性物質(zhì)，但它在自然條件下不太容易降解、水溶性低。進(jìn)入自然環(huán)境中會產(chǎn)生一定累積，能改變土壤酸堿度和土壤成分的溶解性，影響土壤正常微生物菌群的生長[1-2]。

土壤作為人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，由于農(nóng)藥工業(yè)的迅速發(fā)展，各種殺蟲劑、殺菌劑、除草劑等有機(jī)農(nóng)藥的大量使用，使土壤圈被外源化合物污染并且大大超過了環(huán)境的自凈能力。本研究旨在了解農(nóng)田2，4-D 污染對土壤中過氧化氫酶、脫氫酶、脲酶的影響規(guī)律， 了解2，4-D 與土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)換的關(guān)系， 以期為土壤農(nóng)藥污染的監(jiān)測、預(yù)防及保護(hù)提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

2，4-D、甲苯、NaOH、尿素、苯酚鈉、次氯酸鈉、 磷酸苯二鈉、氯代二溴對苯醌亞胺、硫酸鋁、苯酚、硫酸、高錳酸鉀溶液、過氧化氫均為分析純。水稻土：取0～20 cm 的某稻田表層土，自然風(fēng)干磨碎，過孔徑0.15 mm篩，備用（表1）。

1.2 試驗(yàn)方法

采用2，4-D濃度分別為0.1，1，5，10 mg·L-1的完全實(shí)試方案設(shè)計，取13個燒杯分別裝入500 g 風(fēng)干過的盤錦土，每個土樣加入25 mL水，充分混勻置入（25±1） ℃恒溫箱中避光培養(yǎng)。分別在培養(yǎng)過程中的第1，3，6，10，15天時取樣測定每個土壤樣品的脲酶、磷酸酶、過氧化氫酶活性。土壤脲酶活性采用靛酚藍(lán)比色法測定，土壤磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定，過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 對照土樣酶活性

未經(jīng)農(nóng)藥處理過的土壤樣品中（對照土樣）3種土壤酶（脲酶，酸性磷酸酶，過氧化氫酶）的活性值見表2 。

由表2可以看出，對照土樣中3種酶（脲酶，酸性磷酸酶，過氧化氫酶）在培養(yǎng)前期活性變化趨勢是不完全相同的，脲酶在培養(yǎng)期間活性逐漸增大并且在第6天達(dá)到最大值，最大值為8.381 mg·g-1，而后逐漸保持穩(wěn)定。對照土樣磷酸酶活性在培養(yǎng)期間活性變化趨勢與脲酶活性類似，都是逐漸增大，在第3天達(dá)到最大值4.711 mg·g-1，隨后逐漸保持穩(wěn)定。脲酶和磷酸酶都表現(xiàn)出這樣的趨勢是因?yàn)橥寥烂傅幕钚耘c土壤微生物的數(shù)量密切相關(guān)[3]，試驗(yàn)采用動態(tài)培養(yǎng)，土壤微生物（包括土樣培養(yǎng)過程中增殖的微生物）生長、繁殖會促進(jìn)酶的分泌，從而使酶活性逐漸增強(qiáng)最后達(dá)到穩(wěn)定。但是對照土樣的過氧化氫酶在培養(yǎng)期間酶活幾乎保持穩(wěn)定，變化趨勢不大，沒有明顯規(guī)律。

2.2 2，4-D對土壤酶活性的動態(tài)影響

2.2.1 2，4-D對土壤脲酶活性的影響 由圖1可以看出，單一2，4-D 對土壤脲酶的活性在前3 d主要呈現(xiàn)激活作用，最大的激活作用出現(xiàn)在第1 天2，4-D濃度為1 mg·L-1時最大的激活率為430.03%。隨后激活的速率越來越小，到第6天的時候出現(xiàn)抑制作用，并且從第6 天到第15天2，4-D對脲酶一直都是抑制作用，不同濃度的2，4-D的抑制率雖然不盡相同，但相差也不是很多，并且隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加抑制作用逐漸減小。

2，4-D 對土壤脲酶的抑制作用機(jī)理可能是：土壤中的脲酶除一小部分存在于土壤溶液中外，大部分被土壤粘粒、腐殖質(zhì)等物質(zhì)所吸附，呈吸附態(tài)酶[5-8]。有機(jī)質(zhì)等可與農(nóng)藥活性代謝產(chǎn)物發(fā)生吸附等反應(yīng)[9-10]，使得農(nóng)藥的形態(tài)發(fā)生變化，引起其對土壤酶等生物體毒性的改變，化學(xué)農(nóng)藥各自的性質(zhì)對吸附作用的影響也很大。在各種農(nóng)藥的分子結(jié)構(gòu)中，凡帶有 RN+、—CONH2、—NH2COR、—NH2、—OCOR、—NHR 官能團(tuán)的農(nóng)藥都能增強(qiáng)吸附強(qiáng)度，尤其是帶有—NH2的化合物，吸附能力更強(qiáng)[11]。低濃度2，4-D在試驗(yàn)中、后期對酶的抑制作用可能是由于污染物（特別是有機(jī)污染物）被微生物分解或固定而喪失其有效生物毒性，使土壤微生物對污染物逐漸產(chǎn)生抗性，而低濃度2，4-D或其降解產(chǎn)物可作為碳源被微生物利用，因而刺激了脲酶活性。中、高濃度銅均顯著抑制脲酶活性，但由于2，4-D在土壤中發(fā)生了一系列復(fù)雜的吸附、水解等物理化學(xué)變化，使其對酶活性的抑制作用有所不同；或者是由于在高濃度條件下導(dǎo)致了微生物為了“抵御”污染物毒性作用而產(chǎn)生的基因突變或特異微生物種的大量繁殖，分泌更多的酶，從而使高濃度的抑制作用減弱。

總之，在單因子污染脅迫下，環(huán)境毒物或污染物對生物的毒害效應(yīng)，基本上決定于其本身的理化性質(zhì)，但受到暴露濃度水平的重要影響。

2.2.2 2，4-D對土壤磷酸酶活性的影響 由圖2可以看出，2，4-D單一污染對土壤磷酸酶活性的影響，在前6 d均是抑制作用并且隨著天數(shù)的增加抑制作用增強(qiáng)，最大的抑制作用出現(xiàn)在第6 天時1 mg·L-1 2，4-D 濃度下。在第10 天出現(xiàn)很強(qiáng)的激活作用。其中1 mg·L-1 2，4-D的激活作用最強(qiáng)為646.73%。培養(yǎng)到第15天仍然對土壤磷酸酶呈現(xiàn)出抑制作用。

污染物對土壤磷酸酶活性的影響包括直接影響和間接影響?；瘜W(xué)物質(zhì)進(jìn)入土壤中，接觸土壤磷酸酶產(chǎn)生的抑制作用稱為直接影響。間接影響指化學(xué)物質(zhì)對土壤生物產(chǎn)生作用，從而影響土壤生物分泌酶類?；瘜W(xué)物質(zhì)經(jīng)生物降解，為微生物增殖提供營養(yǎng)源和能源，顯示了激活作用。而抑制作用表現(xiàn)為生物合成機(jī)制和細(xì)胞膜分泌及機(jī)能的減弱。

2.2.3 2，4-D對土壤過氧化氫酶活性的影響 由圖3可以看出，不同濃度的2，4-D對土壤過氧化氫酶活性的影響從整體看來還是以抑制作用為主，在第15 d有激活作用但是激活的程度都不是很明顯。隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加不同濃度的2，4-D對過氧化氫酶活性的抑制作用逐漸減小。

3 結(jié) 論

土壤酶活性反映了土壤中各種生物化學(xué)過程的強(qiáng)度和方向，其活性是土壤肥力評價的重要指標(biāo)之一，同時也是土壤自凈能力評價的一個重要指標(biāo)。2，4-D進(jìn)入自然環(huán)境中會產(chǎn)生一定累積，能改變土壤酸堿度和土壤成分的溶解性，影響土壤正常微生物菌群的生長。

2，4-D對土壤脲酶活性的影響趨勢大致為前3 d出現(xiàn)很強(qiáng)的激活作用，第6天以后又出現(xiàn)很強(qiáng)的抑制作用。2，4-D對土壤磷酸酶活性主要是抑制作用。2，4-D對土壤過氧化氫酶活性的影響表現(xiàn)為抑制—激活—抑制—激活的趨勢。2，4-D對土壤中脲酶、磷酸酶、過氧化氫酶的抑制作用順序?yàn)椋弘迕?gt;磷酸酶>過氧化氫酶。說明土壤中脲酶對農(nóng)藥污染更加敏感，建議將其作為表征土壤2，4-D污染的指示酶。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周啟星.復(fù)合污染生態(tài)學(xué)[M].北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社，1995：64-76.

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[9] 和文祥，蔣新，余貴芬，等.殺蟲脒對土壤脲酶影響的研究[J].土壤學(xué)，2003，9（40）：750-755.

[10 ]孔凡彬，葉暉， 蔣丹丹，等.烯酰嗎啉對土壤酶活性的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（12）：52-54.

[11] 張輝.污染生態(tài)學(xué)[M].呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué)出版社，2000：58-79.

總之，在單因子污染脅迫下，環(huán)境毒物或污染物對生物的毒害效應(yīng)，基本上決定于其本身的理化性質(zhì)，但受到暴露濃度水平的重要影響。

2.2.2 2，4-D對土壤磷酸酶活性的影響 由圖2可以看出，2，4-D單一污染對土壤磷酸酶活性的影響，在前6 d均是抑制作用并且隨著天數(shù)的增加抑制作用增強(qiáng)，最大的抑制作用出現(xiàn)在第6 天時1 mg·L-1 2，4-D 濃度下。在第10 天出現(xiàn)很強(qiáng)的激活作用。其中1 mg·L-1 2，4-D的激活作用最強(qiáng)為646.73%。培養(yǎng)到第15天仍然對土壤磷酸酶呈現(xiàn)出抑制作用。

污染物對土壤磷酸酶活性的影響包括直接影響和間接影響?；瘜W(xué)物質(zhì)進(jìn)入土壤中，接觸土壤磷酸酶產(chǎn)生的抑制作用稱為直接影響。間接影響指化學(xué)物質(zhì)對土壤生物產(chǎn)生作用，從而影響土壤生物分泌酶類?；瘜W(xué)物質(zhì)經(jīng)生物降解，為微生物增殖提供營養(yǎng)源和能源，顯示了激活作用。而抑制作用表現(xiàn)為生物合成機(jī)制和細(xì)胞膜分泌及機(jī)能的減弱。

2.2.3 2，4-D對土壤過氧化氫酶活性的影響 由圖3可以看出，不同濃度的2，4-D對土壤過氧化氫酶活性的影響從整體看來還是以抑制作用為主，在第15 d有激活作用但是激活的程度都不是很明顯。隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加不同濃度的2，4-D對過氧化氫酶活性的抑制作用逐漸減小。

3 結(jié) 論

土壤酶活性反映了土壤中各種生物化學(xué)過程的強(qiáng)度和方向，其活性是土壤肥力評價的重要指標(biāo)之一，同時也是土壤自凈能力評價的一個重要指標(biāo)。2，4-D進(jìn)入自然環(huán)境中會產(chǎn)生一定累積，能改變土壤酸堿度和土壤成分的溶解性，影響土壤正常微生物菌群的生長。

2，4-D對土壤脲酶活性的影響趨勢大致為前3 d出現(xiàn)很強(qiáng)的激活作用，第6天以后又出現(xiàn)很強(qiáng)的抑制作用。2，4-D對土壤磷酸酶活性主要是抑制作用。2，4-D對土壤過氧化氫酶活性的影響表現(xiàn)為抑制—激活—抑制—激活的趨勢。2，4-D對土壤中脲酶、磷酸酶、過氧化氫酶的抑制作用順序?yàn)椋弘迕?gt;磷酸酶>過氧化氫酶。說明土壤中脲酶對農(nóng)藥污染更加敏感，建議將其作為表征土壤2，4-D污染的指示酶。

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[10 ]孔凡彬，葉暉， 蔣丹丹，等.烯酰嗎啉對土壤酶活性的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（12）：52-54.

[11] 張輝.污染生態(tài)學(xué)[M].呼和浩特：內(nèi)蒙古大學(xué)出版社，2000：58-79.

總之，在單因子污染脅迫下，環(huán)境毒物或污染物對生物的毒害效應(yīng)，基本上決定于其本身的理化性質(zhì)，但受到暴露濃度水平的重要影響。

2.2.2 2，4-D對土壤磷酸酶活性的影響 由圖2可以看出，2，4-D單一污染對土壤磷酸酶活性的影響，在前6 d均是抑制作用并且隨著天數(shù)的增加抑制作用增強(qiáng)，最大的抑制作用出現(xiàn)在第6 天時1 mg·L-1 2，4-D 濃度下。在第10 天出現(xiàn)很強(qiáng)的激活作用。其中1 mg·L-1 2，4-D的激活作用最強(qiáng)為646.73%。培養(yǎng)到第15天仍然對土壤磷酸酶呈現(xiàn)出抑制作用。

污染物對土壤磷酸酶活性的影響包括直接影響和間接影響?；瘜W(xué)物質(zhì)進(jìn)入土壤中，接觸土壤磷酸酶產(chǎn)生的抑制作用稱為直接影響。間接影響指化學(xué)物質(zhì)對土壤生物產(chǎn)生作用，從而影響土壤生物分泌酶類。化學(xué)物質(zhì)經(jīng)生物降解，為微生物增殖提供營養(yǎng)源和能源，顯示了激活作用。而抑制作用表現(xiàn)為生物合成機(jī)制和細(xì)胞膜分泌及機(jī)能的減弱。

2.2.3 2，4-D對土壤過氧化氫酶活性的影響 由圖3可以看出，不同濃度的2，4-D對土壤過氧化氫酶活性的影響從整體看來還是以抑制作用為主，在第15 d有激活作用但是激活的程度都不是很明顯。隨著培養(yǎng)天數(shù)的增加不同濃度的2，4-D對過氧化氫酶活性的抑制作用逐漸減小。

3 結(jié) 論

土壤酶活性反映了土壤中各種生物化學(xué)過程的強(qiáng)度和方向，其活性是土壤肥力評價的重要指標(biāo)之一，同時也是土壤自凈能力評價的一個重要指標(biāo)。2，4-D進(jìn)入自然環(huán)境中會產(chǎn)生一定累積，能改變土壤酸堿度和土壤成分的溶解性，影響土壤正常微生物菌群的生長。

2，4-D對土壤脲酶活性的影響趨勢大致為前3 d出現(xiàn)很強(qiáng)的激活作用，第6天以后又出現(xiàn)很強(qiáng)的抑制作用。2，4-D對土壤磷酸酶活性主要是抑制作用。2，4-D對土壤過氧化氫酶活性的影響表現(xiàn)為抑制—激活—抑制—激活的趨勢。2，4-D對土壤中脲酶、磷酸酶、過氧化氫酶的抑制作用順序?yàn)椋弘迕?gt;磷酸酶>過氧化氫酶。說明土壤中脲酶對農(nóng)藥污染更加敏感，建議將其作為表征土壤2，4-D污染的指示酶。

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[10 ]孔凡彬，葉暉， 蔣丹丹，等.烯酰嗎啉對土壤酶活性的影響[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010（12）：52-54.

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