代森锰锌对土壤酶活性的影响探讨

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摘要：通过实验室模拟培养试验,研究了0、0.15、1.5、5mg•kg-1的代森锰锌对济南(褐土)、菏泽(潮土)、烟台(棕壤)不同地区土壤脲酶、过氧化氢酶活性的影响。结果表明,不同浓度代森锰锌对土壤酶活性的影响有显著差异。0.15mg•kg-1低浓度代森锰锌可以激活土壤中脲酶和过氧化氢酶的活性,而1.5、5mg•kg-1高浓度代森锰锌对脲酶和过氧化氢酶有抑制作用,并且浓度越高,抑制作用越大；但在培养后期代森锰锌影响作用逐渐减弱,28d时基本恢复到对照水平。

关键词：代森锰锌;脲酶;过氧化氢酶;土壤

收稿日期：2011-12-29

基金项目：农业部药检所项目(编号:NYCL20100110)资助

作者简介：周海波（1976―），男，湖南汩罗人,工程师,主要从事污水治理方面的研究。

中图分类号：S154.2

文献标识码：A

文章编号：1674-9944(2012)02-0118-04

1 引言

土壤酶是土壤中最活跃的部分之一,是土壤新陈代谢的重要因素。土壤酶参与土壤中各种化学反应和生物化学过程,与有机物矿化分解、矿质营养元素循环、能量转移、环境质量等密切相关,其活性不仅能反映出土壤微生物活性的高低,而且能表征土壤养分转化和运移能力的强弱,是评价土壤肥力的重要参数。土壤酶的活性易受环境中物理、化学和生物等诸因素的影响,尤其在污染条件下土壤酶的活性变化很大,因此土壤酶活性作为一项生态毒理学指标,被许多学者用来判断外来物质对土壤的污染程度及可能对生态环境造成的影响。农药施用后,高达70%左右进入土壤,必然和土壤酶发生反应,因此研究施用农药对土壤酶活性的影响,是目前土壤学和环境学关注的热点问题之一。

研究表明：土壤酶与农药的关系有激活、抑制和无关3种;土壤酶活性在一定程度上可反映土壤受农药污染的程度。如今有关化学农药对土壤酶活性的影响已有许多报道,如和文祥等通过室内模拟实验研究了有机氯除草剂(2,4-D)对土壤酶活性的影响,结果表明2,4-D 会明显降低土壤脲酶活性。侯利园等通过高锰酸钾滴定法测定了代森锰锌对土壤中过氧化氢酶的影响,结果表明代森锰锌对过氧化氢酶有很强的激活作用。代森锰锌作为一种有效的杀菌剂因具有高效、低毒、价廉等特点而被广泛使用。有关代森锰锌及其代谢物乙撑硫脲在农作物上的残留国内外都做了不少的工作,本实验通过研究代森锰锌对土壤中脲酶和过氧化氢酶活性的影响,为生产实践中合理使用农药,提高作物生产,监测环境污染等提供理论依据。

2 材料与方法

2.1 供试材料

试验农药为68%代森锰锌水分散粒剂,瑞士先正达投资有限公司生产。试验土壤采自济南(褐土)、菏泽(潮土)、烟台(棕壤),挖0~20cm耕作层土壤,在室温下风干过2mm筛备用。土壤理化性质见表1。

2.2 试验设计

分别称取1 000g供试褐土、棕土和潮土,各均分为4份,向各份土壤中加入不同剂量的代森锰锌溶液,使其在土壤中的质量比分别为0、0.15、1.5、5mg•kg-1,调节试样的含水量至土壤最大持水量的60%,置于生化培养箱中培养,培养过程中用无菌水保持土壤饱和含水率在60%(与农田基本相同),并分别在培养1、4、7、10、14、20、28 d后取样测定脲酶和过氧化氢酶活性的变化。

2.3 土壤酶活性的测定

土壤中脲酶活性采用靛酚比色法;过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定。

2.4 数据分析

采用Excel和Spss15.0软件对数据进行显著性分析,并画折线图分析其变化趋势。

3 结果与讨论

3.1 代森锰锌对土壤脲酶活性的影响

脲酶是一种重要的土壤酶,是唯一对尿素水解起作用的土壤酶,是衡量土壤中微生物活性及土壤质量的重要指标。各浓度代森锰锌处理3种不同质地土壤脲酶活性变化如表2和图1、图2、图3所示,3种土壤在施入不同剂量的代森锰锌后,土壤中脲酶的活性变化趋势基本一致,0.15mg•kg-1低浓度代森锰锌在培养前期(1~7d)对3种土壤中脲酶均表现轻微激活作用,且随培养时间增加,激活作用增大,至7d激活程度达到最大,最大激活程度为潮土达29%,其中褐土和棕土激活程度较小,原因可能是潮土中微生物适应能力较强,能很快利用代森锰锌作为碳源,氮源等,大量生长繁殖,从而使脲酶活性提高较大。随后激活程度逐渐下降,至培养后期(20~28d)3种土壤脲酶活性均趋于平稳,基本恢复到对照水平。1.5mg•kg-1和5.0mg•kg-1高浓度的代森锰锌对3种土壤脲酶活性有显著抑制作用,且随浓度的增加抑制作用增大,这种抑制在处理7~10d达到最大,最大抑制程度为褐土达35%,其次为棕壤达30%,抑制作用最小的为潮土仅17%,抑制原因可能是高浓度代森锰锌抑制了土壤中微生物的生长,使得与酶分子结合的底物分泌量减少,从而降低了酶活性。其中3种不同质地土壤中微生物适应能力不同,从而被代森锰锌抑制或杀死的程度不同,进而使得3种土壤受到抑制程度不同。但是,随着代森锰锌的降解,处理20d后3种土壤中脲酶活性都恢复到对照水平。

注:表中数值为3次重复之平均值,小写字母表示P

3.2 代森锰锌对土壤过氧化氢酶活性的影响

过氧化氢酶是土壤中一种重要的氧化还原酶,它将土壤中的H2O2分解,使作物免遭毒害。土壤中的过氧化氢酶活性变化对作物生长有着重要的影响。不同剂量代森锰锌对3种土壤中过氧化氢酶活性影响如表3和图4、图5、图6所示。各浓度代森锰锌处理过氧化氢酶活性在整个培养期间变化幅度不大。0.15mg•kg-1低浓度代森锰锌对3种土壤过氧化氢酶活性均有轻微激活作用,且在培养前期,随培养时间增加,激活作用增大,处理7d后激活作用达到最大,最大激活程度为潮土达23%,且在整个培养期间潮土激活程度普遍比棕壤和褐土高。其原因可能是微生物在潮土中适应能力比棕壤和褐土中强,从而其微生物活性比棕壤和褐土中高,进而对过氧化氢酶活性激活程度较大。随着时间的进一步延长过氧化氢酶活性逐渐下降,28d后各处理与对照无显著差异,基本恢复到对照水平。1.5、5mg•kg-1高浓度代森锰锌处理对3种土壤过氧化氢酶均有显著抑制作用,且随浓度的增加抑制作用增大,这种抑制在处理后7~10d达到最大,尤其在棕壤中抑制作用最为显著,最大抑制程度达49%,随后抑制作用开始减弱,但这种抑制作用在棕壤和潮土中持续时间较长,处理20d后仍与对照存在显著差异,而褐土中过氧化氢酶在处理后14d即基本恢复到对照水平。这可能是棕壤和潮土中的微生物适应能力较差,高浓度代森锰锌抑制或杀死了其中大量微生物,使其中微生物活性、微生物生物量和微生物数量明显比褐土中小,从而使这种抑制作用在棕壤和潮土中持续时间较长。处理28d后3种土壤过氧化氢酶活性均与对照无显著差异,恢复到对照水平。

4 结语

试验结果表明：不同浓度代森锰锌处理对土壤酶活性有显著影响。0.15mg•kg-1低浓度代森锰锌可以激活土壤中脲酶和过氧化氢酶的活性,而1.5、5mg•kg-1高浓度代森锰锌对脲酶和过氧化氢酶有显著抑制作用,并且随着浓度的增加,抑制作用增大。但在培养后期随着代森锰锌的不断降解转化,3种土壤中脲酶和过氧化氢酶活性最终均能恢复到对照水平。因此,在正常施用量下代森锰锌不会对土壤环境带来显著不利影响,所以可认为代森锰锌在正常施药下对土壤系统是安全的。并且3种土壤中土壤酶活性恢复速度褐土>棕壤>潮土,表

明褐土中微生物适应能力最强,受代森锰锌作用时间最短,最适宜种植农作物。

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Effects of Mancozeb on Soil Enzyme Activities Zhou Haibo1,Wang Dong2,SunShishun2,Hu Panpan2,Liang Xiaoqing2,Li Tingting2,Wang Yanna2

（1.Environmental Protection Agency of Miluo City,Hunan province,Miluo 414400,China； 2.College of Life Science,Qufu Normal University,Qufu 273165,China）

Abstract: An incubation experiment was conducted to study the effects of Mancozeb of 0, 0.15, 1.5, and 5 mg•kg-1dry soil in different regions of Jinan (cinnamonic soil), Heze ( moisture soil), Yantai (Brown soil ) on soil enzymes activities.The results indicate that there are significant differences among the effects of Mancozeb on soil enzymes activities.Urease and catalase activities are slightly stimulated by low concentration of Mancozeb of 0.15 mg•kg-1, but are strongly inhibited by high concentration of Mancozeb of 1.5 and 5 mg•kg-1,and the higher the concentration of Mancozeb is, the greater inhibition is.However ,stimulation and inhibition are gradually decreased at the end of incubation experiment , and restored at the control level in the 28th day after treatment.

Key words:mancozeb;urease;catalase;soil