5种除草剂对青海高原农田土壤脲酶和过氧化氢酶活性的影响

摘要 研究了5种不同作用机理除草剂施用后，土壤脲酶和过氧化氢酶活性的动态变化规律。试验结果表明，5种除草剂处理后，对土壤脲酶和过氧化氢酶分别呈激活或抑制的作用，且该种刺激作用随剂量改变而变化。48%氟乐灵乳油处理后，脲酶活性呈现出激活—抑制—恢复的变化规律。处理2 h后脲酶活性显著增加，抑制率达到22.1%。处理5 d后抑制率为8.27%，在21 d左右恢复。结果表明：5种除草剂对土壤酶活性的影响与处理的浓度和土壤酶的种类密切相关，同时还与处理时间有关，土壤脲酶和过氧化氢酶活性的变化对表征除草剂土壤污染具有一定指示作用。

关键词 除草剂；脲酶；过氧化氢酶；生物活性；青海高原

中图分类号 S482.4 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）15-0131-04

除草剂对于农业生产举足轻重，但在农业生产中大量使用除草剂，导致其直接或间接散落入田间土壤，致使农田生态系统污染。土壤是一个复杂的复合体，微生物在土壤中数量巨大，也是土壤酶的重要来源[1-3]。土壤酶作为土壤重要组成部分，对土壤的形成、发育、净化修复等活动起着重要作用，土壤酶活性反映土壤中进行的各种生化反应过程的一个重要指标[4-5]。

脲酶是土壤中重要的营养酶之一，是土壤中唯一对尿素的转化及作用有着重大影响的酶，水解生成的氨是植物氮素营养的重要来源。脲酶活性过低，尿素的利用率就会降低。脲酶活性过高，产生过量的CO2和NH3对作物形成毒害作用。过氧化氢酶属于氧化还原酶类，是生物体内重要的一种解毒酶。土壤过氧化氢酶广泛存在于土壤中生物体内，可以促进过氧化氢分解，能有效防止土壤及生物体新陈代谢产生的过氧化氢的毒害。除草剂的使用很大程度上影响着土壤酶活性，从而为监测评估除草剂对土壤的影响提供一定的参考[6-7]。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 土壤。2013年在青海省农林科学院植物保护研究所试验地内进行。土壤类型为栗钙土，取0～15 cm耕作层土样。播前施有机肥562.5 m3/hm2、磷酸二铵2 250 kg/hm2、尿素2 250 kg/hm2。土壤全氮含量1.43 g/kg，全磷含量2.66 g/kg，全钾27.84 g/kg，有机质含量21.98 g/kg，pH值8.17（分析方法：GB7173-1987、GB9837-1988、GB9836-1988、GB12297-1990、NY/T1121.6-2006、GB7849-1987、NY/T889-2004、NY/T1377-2007）。

1.1.2 供试药剂。选取5种常用除草剂，见表1。

1.2 试验方法

喷施供试药剂后，于0 h、2 h、1 d、3 d、5 d、7 d、14 d、21 d共计8次分别取0～15 cm耕作层的土壤，混匀风干，过2 mm筛。对脲酶、过氧化氢酶进行测定。脲酶测定采用靛酚蓝比色法，过氧化氢酶采用紫外分光光度计法。

2 结果与分析

2.1 48%氟乐灵乳油对脲酶、过氧化氢酶活性的影响

由图1可知，使用48%氟乐灵乳油处理后，脲酶活性呈现激活—抑制—恢复的规律。在施药2 h后脲酶活性显著增加，尿素的转换能力增强，随着时间的变化，脲酶活性在第3天受到一定的抑制，并随着剂量的增大而加强。过氧化氢酶活性受到抑制，在第3天后达到最大抑制率，然后随着48%氟乐灵乳油浓度的降低，刺激过氧化氢酶活性的增加，过氧化氢酶活性升高，在第14天过氧化氢酶活性达到最大，以降低药剂对微生物的危害，后逐渐恢复至正常。

2.2 22.5%溴苯腈可湿性粉剂对脲酶、过氧化氢酶活性的影响

由图2可知，在施用22.5%溴苯腈可湿性粉剂后，初期酶活性升高后逐渐恢复至正常。整体上呈现激活—恢复的规律。施药后2 h脲酶活性达到最大，然后逐渐降低直至恢复正常。施用22.5%溴苯腈可湿性粉剂后，过氧化氢酶的活性受到显著的抑制，第3天活性达到最低，高量与高量倍量的抑制率分别为17.28%、18.94%，后随着药剂的淋溶、光解，使浓度降低，过氧化氢酶活性逐渐恢复。

2.3 10%百草枯水剂对脲酶、过氧化氢酶活性的影响

由图3可知，施用20%百草枯水剂后脲酶活性下降，这是可能由于20%百草枯水剂对微生物的杀灭作用及产生的氧自由基对酶破坏作用抑制脲酶活性，导致对尿素转换能力下降，并且对脲酶活性的抑制时间较长。第3天脲酶活性达到最低。过氧化氢酶活性呈现抑制—激活—恢复。由于初期百草枯浓度高，对酶活性产生抑制。随着浓度的降低，土壤微生物细胞内产生的氧自由基刺激过氧化氢酶导致酶活性升高。随着剂量的增大，过氧化氢酶活性激活的时间也相应的延迟。在施用20%百草枯水剂后3 d过氧化氢酶活性就达到最低值，并随着浓度的增大抑制的程度也在随之增强。

2.4 25%氟磺胺草醚水剂对脲酶、过氧化氢酶活性的影响

由图4可知，在施药初期脲酶活性有不同程度的升高，这可能与施用25%氟磺胺草醚水剂后对土壤细菌和放线菌的数量有一定程度的促进有关。由于微生物数量的增加使土壤中的总酶量增加，转换尿素的能力增强，脲酶活性增强。施用25%氟磺胺草醚水剂后，先是受到抑制后激活再恢复正常。在第14天过氧化氢酶活性升高，然后恢复至正常。有研究显示，一定剂量的25%氟磺胺草醚水剂可以刺激土壤微生物的生长，增加微生物生物量，对过氧化氢酶总量的增加有一定的促进作用。

2.5 10%精喹禾灵乳油对脲酶、过氧化氢酶活性的影响

由图5可知，初期脲酶活性有所增加，可能是由于受到外源性物质的干扰，刺激土壤微生物促进脲酶活性，降低外源性物质对其危害。但是随着剂量的升高，对于脲酶的激活作用反而降低，因此低浓度的精喹禾灵对土壤脲酶活性有一定的激活作用。施药后2 h，脲酶活性达到最大，高量与高量倍量分别为18.38%、20.44%。在施药后，过氧化氢酶活性明显受到抑制，高量与高量倍量抑制率最大时达到了17.07%、17.53%，并且药剂的浓度增大抑制越强，后过氧化氢酶活性逐渐恢复。可能是由于在田间随着药剂的分解和淋溶导致浓度降低和土壤微生物数量增加，抑制作用逐渐减小直至恢复正常。

3 结论与讨论

试验通过5种常用除草剂对土壤中脲酶、过氧化氢酶活性动态响应的研究，为除草剂对土壤污染的修复提供一定的参考和数据支撑。结果表明，5种不同化学类型及作用机理的除草剂对土壤酶活性均有不同程度的激活或抑制作用，随着时间的变化而变化，并且浓度越大，对酶活性影响越强烈。施用20%百草枯水剂后，脲酶活性受到显著的抑制，并且作用时间长。在播种时撒施氮肥和磷肥，可能会对NH4+浓度有一定的影响。在施用药剂后土壤脲酶、过氧化氢酶活性的响应存在着一定的差异。不同的酶对同一药剂表现有所差异，这可能与不同酶的作用位点和反应底物有关。因为相同的底物对不同的酶来说作用机理可能是不同的。此外，土壤酶对除草剂的动态响应的差异性，可能与土壤中微生物的分布有关。施用25%氟磺胺草醚水剂后脲酶活性呈现激活—恢复的规律，但过氧化氢酶活性则显示抑制—激活—恢复的规律。48%氟乐灵乳油对土壤脲酶具有激活—抑制—恢复规律，初期脲酶活性受到48%氟乐灵乳油刺激后活性升高，在4 d时活性受到抑制，并浓度增大激活或抑制的程度也相应的增强。经过一系列的研究显示，不同的除草剂对脲酶、过氧化氢酶活性有不同的作用规律，因此酶活性在一定程度上可以反映土壤被除草剂污染的程度。因此，土壤酶活性及变化规律可以作为土壤污染种类及程度的生物活性指标[8]。

4 参考文献

[1] 万忠梅，吴景贵.土壤酶活性影响因子研究进展[J].西北农林科技大学学报：自然科学版，2005，33（6）：87-92.

[2] 尹君，高如泰，刘文菊，等.土壤酶活性与土壤污染评价指标[J].农业环境保护，1999，18（3）：130-132.

[3] 张承东，韩朔睽，卢颖.不同土壤中苯噻草胺的微生物降解[J].农业环境保护，2001，20（3）：152-154.

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[5] 孟立君，吴凤芝.土壤酶研究进展[J].东北农业大学学报，2004，35（5）：622-626.

[6] 郭明，尹亚梅，何良荣.农用化学物质对土壤脲酶活性的影响[J].农业环境保护，2000，19（2）：68-71.

[7] 傅丽君，赵士熙，王海，等.4种农药对土壤微生物呼吸及过氧化氢酶活性的影响[J].福建农林大学学报：自然科学版，2005，34（4）：441-445.

[8] 和文祥，朱镕莪.陕西土壤脲酶活性与土壤肥力关系分析[J].土壤学报，1997（4）：392-398.