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1、阿特拉津?qū)Σ煌柿ν寥懒姿崦傅挠绊懶脸杏?，朱魯生1*，王軍1，孫瑞蓮1，趙秉強(qiáng)21. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，山東 泰安 271018；2. 中國農(nóng)科院土壤肥料研究所，北京 100081摘要：通過室內(nèi)恒溫培養(yǎng)法，研究除草劑阿特拉津?qū)?種長期定位施肥處理下的土壤的磷酸酶活性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，在阿特拉津質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同和處理時(shí)間長短不同的情況下，阿特拉津?qū)ν寥懒姿崦傅幕钚约扔屑せ钭饔糜钟幸种谱饔?。在試?yàn)過程中，4種不同肥力的土壤其磷酸酶活性隨著處理時(shí)間的延續(xù)而呈現(xiàn)出“降低升高降低升高”的消長趨勢(shì)。不同阿特拉津質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)磷酸酶的影響沒有規(guī)律，同一質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理既有激活作用，也有抑制作用。在4種不

2、同肥力的土壤中，磷酸酶活性最高的是以氮、磷、鉀無機(jī)肥配合有機(jī)肥施用的土壤。關(guān)鍵詞：阿特拉津；除草劑；土壤磷酸酶活性；土壤肥力中圖分類號(hào)：X171.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-2175（2004）01-0027-0431 / 5文檔可自由編輯打印表1 供試土壤的理化性質(zhì)處理有機(jī)碳 全氮全磷堿解氮速效磷速效鉀w/(g·kg-1)w/(mg·kg-1)CK13.200.730.5855.781.4870.00NPK13.200.780.5566.931.9070.00NPK+M15.000.830.6265.3919.4590.00NPK+S16.100.930.90

3、76.1686.20100.00土壤中存在各種各樣的酶，它們主要來自于土壤中的微生物。土壤酶是一種生物催化劑，土壤中各種各樣的生化過程是在這些酶的參與下完成的1。土壤酶活性反映了土壤中進(jìn)行的各種生物化學(xué)過程的動(dòng)向和強(qiáng)度，對(duì)土壤肥力的形成和提高以及對(duì)土壤生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)具有重要意義2。土壤有機(jī)磷轉(zhuǎn)化受多種因子的制約，尤其是磷酸酶的參與，可加速土壤有機(jī)磷的水解礦化速度，提高土壤磷素的有效性3。磷酸酶活性是評(píng)價(jià)土壤磷素生物轉(zhuǎn)化方向與強(qiáng)度的指標(biāo)4。阿特拉津是一種廣泛使用的三嗪類低毒除草劑，可防除玉米、甘薯、甘蔗、果園中的闊葉雜草及部分禾本科雜草，但它在土壤中的殘留半衰期長達(dá)28399 d，大量持續(xù)使

4、用該除草劑必將影響土壤的理化性質(zhì)、土壤肥力和農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，造成嚴(yán)重的全球性生態(tài)問題。19801990年美國每年釋放的阿特拉津就高達(dá)36000多t 5。我國從20世紀(jì)80年代初開始使用，近年來使用面積不斷擴(kuò)大，1996年阿特拉津全年的使用量為1800 t，1998年為2130 t，1999年為2205 t，2000年為2835.2 t 6；平均每年用量以20%的速度遞增。尤其是在華北和東北地區(qū)使用更加廣泛，僅遼寧一省就有5.3×105 ha土地在使用阿特拉津除草，使用量超過1600 t7。國內(nèi)外很多學(xué)者的研究表明，不同環(huán)境條件下的磷酸酶活性有一定的差異819，并且不同農(nóng)用化學(xué)物質(zhì)可能對(duì)

5、土壤磷酸酶的活性有影響 2, 2022。但是農(nóng)藥對(duì)不同肥力條件下土壤磷酸酶影響的報(bào)道比較少見。本文初步探索阿特拉津使用后對(duì)幾種不同肥力土壤磷酸酶的影響規(guī)律，從而間接反映該農(nóng)藥對(duì)土壤肥力狀況的影響，以便為科學(xué)合理地使用該農(nóng)藥及提高肥料的利用率、減少環(huán)境污染提供科學(xué)依據(jù)。1 材料與方法1.1 試驗(yàn)材料1.1.1 供試土壤供試的4種土壤為褐潮土，屬潮土類，采自國家褐潮土壤肥力和肥料效益監(jiān)測(cè)基地（北京昌平）長期定位試驗(yàn)田。該試驗(yàn)田自1990年設(shè)置，至今已經(jīng)連續(xù)12年。試驗(yàn)前（1990年）耕層土壤主要理化性質(zhì)如下：有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為12.30、0.80、1.52、17.50 g/kg

6、；速效氮、速效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為36.07、11.16、78.61 mg/kg；pH 8.82。處理后土壤的理化性質(zhì)見表1。本實(shí)驗(yàn)共設(shè)4種土壤處理，分別為：（1）CK：種植，不施肥；（2）NPK：每茬施用N 150 kg/hm2 + P2O5 75 kg/hm2 +K2O 37.5 kg/hm2；（3）NPK+M：N、P、K肥施用量與（2）相同，再加上施用有機(jī)肥22500 kg/hm2；（4）NPK+S：N、P、K肥施用量與（2）相同，再加上施用干玉米秸稈3000 kg/hm2；氮肥為尿素，磷肥為過磷酸鈣，鉀肥為硫酸鉀。試驗(yàn)小區(qū)面積為200 m2，不設(shè)重復(fù)，各處理均實(shí)行“玉米-小麥”一年

7、兩熟連作。本試驗(yàn)土樣采集于2002年4月，均為020 cm耕層土壤。每個(gè)處理隨機(jī)取5個(gè)點(diǎn)，剔除石礫和植物殘根等雜物，混合制樣，裝入袋中。1.1.2 藥品和試劑阿特拉津原藥質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95.5%；甲苯、磷酸苯二鈉、四硼酸鈉、氫氧化鈉、鐵氰化鉀、4-氨基安替吡啉、酚等均為分析純；自制二次重蒸水。1.2 實(shí)驗(yàn)方法1.2.1 試驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)采用了磷酸苯二鈉法測(cè)定磷酸酶活性，其原理是：磷酸苯二鈉作為基質(zhì)被土壤磷酸酶水解后生成酚，測(cè)定酚的質(zhì)量即可測(cè)定磷酸酶的活性4, 23。1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)所用的土樣pH 8.84（參考土壤處理前理化指標(biāo)）為堿性，所以主要測(cè)定堿性磷酸酶的活性24；根據(jù)田間使用量

8、及施藥方法，估算在田間正常使用的情況下土壤中的阿特拉津濃度約為5 mg/kg，故實(shí)驗(yàn)中阿特拉津處理濃度設(shè)為0（CK）、1、5、10 mg/kg 25。1.2.3 酚標(biāo)準(zhǔn)曲線（1）原液：準(zhǔn)確稱取1 g酚用蒸餾水溶解至1 L，保存在暗色瓶中。（2）工作液：準(zhǔn)確量取10 ml原液用蒸餾水稀釋至1 L（1 ml含10 µg酚）。繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線：分別取1，3，5，7，9，11和13 ml稀釋的工作液于50 ml容量瓶中，分別加入20 ml蒸餾水，再加入5 ml pH 9.6的硼酸鹽緩沖液，0.5 ml 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0%的4-氨基安替吡啉溶液，0.5 ml 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的鐵氰化鉀溶液，搖勻顯色

9、20 min，這時(shí)顯青色，定容，在分光光度計(jì)上于波長578 nm處比色，以工作液為橫坐標(biāo)，以吸光值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線為：Y= 0.0563X + 0.0009（R = 0.9988）1.2.4 土壤磷酸酶活性的測(cè)定取上述供試新鮮土樣過20目篩，調(diào)節(jié)土壤水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為田間最大持水量的60%，每種土樣200 g置入廣口瓶中，添加阿特拉津標(biāo)準(zhǔn)溶液，使其在土壤中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0、1、5、10 mg/kg，塞上棉塞，于（25±1）生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每隔1天用稱質(zhì)量法調(diào)節(jié)水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，使水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)在實(shí)驗(yàn)期內(nèi)保持恒定。農(nóng)藥用丙酮溶解，同時(shí)設(shè)溶劑對(duì)照。于處理后第1、4、8、16

10、、24、36天分別準(zhǔn)確稱取各處理土壤5 g置于250 ml三角瓶中，加1 ml甲苯（以全部浸潤土樣為準(zhǔn)），輕搖混勻，靜置15 min，加入10 ml磷酸苯二鈉溶液和10 ml pH 9.6的硼酸鹽緩沖液，仔細(xì)混合后將混合物置于37 恒溫箱中培養(yǎng)12 h。培養(yǎng)結(jié)束后搖勻過濾，取1 ml濾液于25 ml容量瓶中，加10 ml蒸餾水，5 ml硼酸緩沖液，1 ml 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的4-氨基安替吡啉溶液，1 ml 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的鐵氰化鉀溶液，搖動(dòng)，溶液呈粉紅色；然后用蒸餾水定容，待顏色穩(wěn)定時(shí)（約需2030 min），在分光光度計(jì)上于波長578 nm處測(cè)定溶液的光密度，參比以不加濾液其它步驟相同。根據(jù)用

11、酚制備的標(biāo)準(zhǔn)曲線查出供試濾液中酚的量。試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，結(jié)果為其平均值，同時(shí)設(shè)置無土對(duì)照和無基質(zhì)對(duì)照。無土對(duì)照：不加土樣，其它操作與樣品試驗(yàn)相同。無基質(zhì)對(duì)照：以等體積水代替基質(zhì)，其它操作與樣品試驗(yàn)相同。磷酸酶活性以每克風(fēng)干土壤中的酚的毫克數(shù)（mg/g）來表示：wp（XSXNSXNB）×Y×Z×n上式中，wp為土壤磷酸酶活性值；XS、XNS、XNB分別為樣品、無土、無基質(zhì)對(duì)照的光密度值在標(biāo)準(zhǔn)曲線上對(duì)應(yīng)的酚的質(zhì)量（mg）；Y為樣品溶液的體積與測(cè)定樣品體積之比值（本實(shí)驗(yàn)中為20）；Z為測(cè)定酶活性的單位土壤質(zhì)量與樣品質(zhì)量之比值（本實(shí)驗(yàn)中為1/5）；n為濾液稀釋倍數(shù)（本實(shí)驗(yàn)中

12、為25）。2 結(jié)果與討論2.1 阿特拉津處理后的土壤磷酸酶活性經(jīng)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的阿特拉津處理后，在不同時(shí)間測(cè)得的4種土壤磷酸酶活性見表2。表2 土壤磷酸酶活性 wp /(mg·g-1)處理時(shí)間/d不同施肥處理w(阿特拉津)/(mg·g-1)015101CKNPKNPK+MNPK+S1.00690.76831.16860.89390.70501.34091.66301.03000.52560.69671.02171.29350.59720.75531.06140.80514CKNPKNPK+MNPK+S0.33190.52550.86000.67470.48940.31001.

13、00160.61430.48700.20760.65520.49530.44200.55930.82330.53328CKNPKNPK+MNPK+S0.60021.16861.19580.82460.71680.63341.01290.86250.69260.94770.96730.80090.78791.13901.10760.773716CKNPKNPK+MNPK+S1.34911.09691.08630.80330.92051.23311.28220.83171.34151.13131.07030.92401.17331.05961.11471.021124CKNPKNPK+MNPK+S

14、0.73100.48350.64340.61440.25080.66410.82100.46630.51730.62500.93290.59480.42430.53560.94710.392336CKNPKNPK+MNPK+S1.30771.17331.37041.21241.14431.39351.36931.15371.38351.40661.58121.28281.25261.26331.38821.3592由表2可以看出，處理第1天4種不同肥力的土壤，在不加阿特拉津處理時(shí)的磷酸酶活性比較為：NPK+M> CK> NPK+S>NPK，說明有機(jī)肥能提高磷酸酶的活性14。在

15、整個(gè)試驗(yàn)過程中，不加阿特拉津處理的對(duì)照的土壤磷酸酶活性隨著處理時(shí)間的延續(xù)有一定的消長動(dòng)態(tài)，說明磷酸酶活性隨處理時(shí)間而變化。這可能是土壤微生物的消長變化引起的。經(jīng)阿特拉津處理后，隨處理時(shí)間和處理濃度的變化，磷酸酶活性發(fā)生了顯著的變化，說明阿特拉津?qū)ν寥懒姿崦傅淖饔貌町惷黠@，不同濃度處理在不同處理時(shí)間有不同的抑制或激活作用。在本實(shí)驗(yàn)中阿特拉津?qū)α姿崦傅淖饔眉扔屑せ钭饔糜钟幸种谱饔?，這與周禮愷23敘述的除草劑阿特拉津能明顯的降低土壤磷酸酶的活性不一致。這可能是阿特拉津能被土壤微生物分解、利用，微生物細(xì)胞合成酶的數(shù)量增加，以及阿特拉津?qū)@些酶產(chǎn)生一定的激活或抑制作用。由于阿特拉津在土壤中不斷減少，土壤

16、微生物活性也發(fā)生變化，從而磷酸酶活性發(fā)生了顯著的差異26。2.2 阿特拉津?qū)Σ煌柿ν寥懒姿崦富钚缘挠绊懸蕴幚頃r(shí)間為橫坐標(biāo)、以土壤磷酸酶的活性為縱坐標(biāo)作圖，結(jié)果見圖14。 圖1 CK處理磷酸酶活性 圖2 NPK處理磷酸酶活性 圖3 NPK+M處理磷酸酶活性 圖4 NPK+S處理磷酸酶活性由圖1可以看出，CK土壤磷酸酶活性隨著處理時(shí)間的延續(xù)呈現(xiàn)“降低升高降低升高”的變化趨勢(shì)，其中第4、8天不同阿特拉津質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理對(duì)磷酸酶都具有激活作用。與不加阿特拉津的對(duì)照比較，第1天經(jīng)阿特拉津處理的土壤磷酸酶活性降低，說明磷酸酶活性受到明顯的抑制，阿特拉津質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 mg/kg時(shí)活性最低，抑制率接近50%；隨

17、后在處理第4天和第8天磷酸酶活性平均水平都下降，但經(jīng)阿特拉津處理的土樣表現(xiàn)為磷酸酶受到激活；到處理第16天和第24天，阿特拉津?qū)α姿崦赣直憩F(xiàn)為抑制作用，處理第24天受到較強(qiáng)的抑制作用，阿特拉津質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 mg/kg時(shí)抑制率最大，為65.69%；處理第36天，阿特拉津?qū)α姿崦傅淖饔媒档停憩F(xiàn)為活性差距減小。之所以出現(xiàn)“降-升”的消長趨勢(shì)，推測(cè)其原因可能是由于阿特拉津-土壤微生物-土壤磷酸酶三者之間的作用也具有相應(yīng)的消長趨勢(shì)所致。由圖2可以看出，NPK處理的土壤，其磷酸酶隨處理時(shí)間的延續(xù)也呈現(xiàn)出“降低升高降低升高”的變化趨勢(shì)。在處理的第24天，3種不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的阿特拉津?qū)α姿崦付季哂屑せ钭饔谩Ｅc

18、CK土壤不同的是，阿特拉津濃度為1 mg/kg時(shí)在處理的第1天對(duì)磷酸酶具有較強(qiáng)的激活作用，在第4天則這種作用迅速下降而表現(xiàn)為較強(qiáng)的抑制作用，第8天抑制作用繼續(xù)增大，第16天則恢復(fù)到比對(duì)照水平略高，表現(xiàn)為激活作用并且保持到第36天。在處理的第8天，阿特拉津?qū)α姿崦傅淖饔帽憩F(xiàn)為抑制，從第16天開始基本都是激活作用。由圖3可以看出，NPK+M處理的土壤，其磷酸酶平均活性水平比較高，說明NPK+M處理的土壤中含有的大量的有機(jī)質(zhì)能增加磷酸酶的活性，這與于群英18的研究結(jié)果比較一致。這種處理的土壤的磷酸酶活性隨處理時(shí)間同樣具有“降-升”的消長動(dòng)態(tài)。其中處理第24天，3種不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的阿特拉津?qū)α姿崦付季哂?/p>

19、激活作用。加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 mg/g的阿特拉津后的前16天，NPK+M處理的土壤的磷酸酶活性在3種阿特拉津質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理中最低，并且都小于不加阿特拉津的對(duì)照，表現(xiàn)為受到了抑制作用；但從處理第24天則開始升高，表現(xiàn)為激活作用；處理第36天升高到3種阿特拉津質(zhì)量分?jǐn)?shù)處理的最高。阿特拉津質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 mg/g時(shí)，在處理的第1天，阿特拉津?qū)α姿崦妇哂忻黠@的激活作用，處理第4天激活作用下降，第8天表現(xiàn)為抑制作用，第16、24天又表現(xiàn)為激活作用，第36天與不加阿特拉津的對(duì)照活性一致。阿特拉津質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10 mg/g時(shí)，它對(duì)磷酸酶除在處理第24天時(shí)有激活作用外，其他時(shí)間基本上與不加阿特拉津的對(duì)照一致或具有微弱

20、的抑制作用。由圖4可以看出，除處理第16天3種不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的阿特拉津?qū)PK+S處理的土壤的磷酸酶都具有激活作用外，在其他處理時(shí)間內(nèi)對(duì)磷酸酶的作用不大或具有微弱的抑制作用。NPK+S處理的土壤，其磷酸酶活性隨處理時(shí)間也具有“降-升”的消長動(dòng)態(tài)。3 結(jié)論阿特拉津?qū)Σ煌柿Φ耐寥赖牧姿崦傅淖饔茫S處理時(shí)間和不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)而有顯著的差異。在整個(gè)試驗(yàn)過程中，阿特拉津?qū)α姿崦竿瑫r(shí)具有激活和抑制作用，與前人的研究結(jié)論不一致，有待于進(jìn)一步探討。4種不同肥力的土壤的磷酸酶活性隨著處理時(shí)間的延續(xù)都呈現(xiàn)出“降低升高降低升高”的消長趨勢(shì)。NPK+M處理的土壤的磷酸酶活性水平比其他3種土壤的高，說明有機(jī)質(zhì)對(duì)土壤磷酸酶活

21、性的提高作用沒有受到所添加的阿特拉津的影響。3種不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的阿特拉津?qū)ν寥懒姿崦富钚缘挠绊憶]有明顯的規(guī)律性；受不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的阿特拉津處理的土壤，其磷酸酶活性的差異也沒有明顯的規(guī)律性。參考文獻(xiàn)：1 曹幼琴. 六種有機(jī)污染物對(duì)土壤微生物的影響J. 土壤學(xué)報(bào), 1991, 28(4): 426-432.2 朱南文, 閔航, 陳美慈, 等. 甲胺磷對(duì)土壤中磷酸酶和蔗糖酶活性的影響J. 農(nóng)村生態(tài)環(huán)境, 1996, 12(2): 22-24, 64.3 嚴(yán)昶升. 土壤肥力研究方法M. 北京: 農(nóng)業(yè)出版社, 1988: 277-279.4 關(guān)松蔭. 土壤酶及其研究法M. 北京: 農(nóng)業(yè)出版社, 1986:

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