除草是農(nóng)作物生產(chǎn)的重要組成部分，通常是通過體力勞動來完成的，但由于除草作業(yè)費工費力，在當(dāng)今勞動力短缺和勞動力成本增加的情況下，這種情況越來越不常見，化學(xué)除草具有簡單方便、節(jié)省人力、除草效果好等優(yōu)點。因此，化學(xué)除草劑已經(jīng)成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)不可缺少的重要組成部分。但不可否認(rèn)的是，化學(xué)除草劑在給人們帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益的同時，其廣泛應(yīng)用也給人們帶來了一些負(fù)面影響。一些研究表明，噴灑的除草劑作用在雜草上不到1%,99%以上的除草劑散播到周圍環(huán)境中，隨著施用面積的擴大，農(nóng)田系統(tǒng)中殘留的除草劑可能對作物、土壤和水體造成污染。

化學(xué)除草劑在世界范圍內(nèi)廣泛使用，常用的除草劑有400多種。2007年，世界農(nóng)藥支出總額約為394億美元，除草劑約占銷售額的40%，占最大份額，其次是殺蟲劑、殺菌劑。除草劑在促進(jìn)作物產(chǎn)量方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，在某些條件下，某些除草劑可以通過淋洗或地表徑流來運輸，污染地下水或遙遠(yuǎn)的地表水源。一些除草劑會導(dǎo)致一系列的健康影響，從皮疹到死亡。除對生態(tài)系統(tǒng)造成污染的風(fēng)險和對人體健康的風(fēng)險外，以往作物上使用的除草劑殘留還會對輪作作物造成植物毒性，威脅食品生產(chǎn)安全。

由于除草劑的毒性和在環(huán)境中長期存在，人們對其在生態(tài)系統(tǒng)中的殘留相當(dāng)關(guān)注。微生物分解代謝是除草劑在環(huán)境中消散的主要途徑。從20世紀(jì)中葉開始，已經(jīng)分離出數(shù)百種能夠降解各種除草劑的微生物。在這些微生物資源的基礎(chǔ)上，闡明了許多微生物的除草劑代謝途徑，鑒定了幾十個與除草劑分解代謝有關(guān)的基因和酶，并報道了微生物對除草劑污染部位的生物修復(fù)。土壤酶主要由生長在動植物殘渣上的微生物產(chǎn)生，是土壤生態(tài)系統(tǒng)中負(fù)責(zé)生化過程的最活躍成分之一。

由于土壤酶活性對環(huán)境變化敏感，土壤酶對自然或人為因素引起的土壤變化能夠迅速作出反應(yīng)，并反映了土壤的化學(xué)和物理條件以及代謝狀態(tài)，因此在許多實驗室和田間試驗研究中，它們被用作土壤污染的質(zhì)量指標(biāo)，該指標(biāo)可用于指示土壤微生物活性、土壤質(zhì)量和土壤生產(chǎn)力。酶催化土壤中的生物地球化學(xué)過程，如脲酶和磷酸酶分別參與氮磷循環(huán)，脫氫酶可以反映土壤微生物的代謝活性微生物活性，易受有毒有機物的影響，研究表明，土壤中殘留的除草劑可影響酶活性和土壤微生物群落。土壤酶活性也是土壤微生物群落對代謝需求的直接表達(dá)，發(fā)揮著物質(zhì)循環(huán)、能量轉(zhuǎn)換和污染物降解等多種功能，從而促進(jìn)了農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的可持續(xù)利用和環(huán)境質(zhì)量。

土壤酶活性、土壤微生物群落的豐度、多樣性和結(jié)構(gòu)以及土壤功能基因的豐度對環(huán)境變化的響應(yīng)迅速，因此，它們被廣泛應(yīng)用于研究土壤對環(huán)境污染物的響應(yīng)，盡管在除草劑的作用下土壤中的酶活性是一個重要的問題，但在研究中卻被忽略了，到目前為止，針對該問題的工作很少，本研究通過總結(jié)和梳理施用四類除草劑的危害和對土壤酶活性的影響，以期為除草劑污染的土壤修復(fù)提供理論依據(jù)和參考。

1 氯乙酰苯胺類除草劑對土壤酶活性的影響

1.1 氯乙酰苯胺類除草劑的概述

氯乙酰苯胺類除草劑常用于玉米、棉花、玉米、水稻、大豆、甘蔗、甜菜根、向日葵等作物。這些除草劑的水溶性相對較高，在自然界具有持久性，因此，它們的殘余物及其代謝物通常在土壤以及地表和地下水中被檢測出來。最常用的氯乙酰苯胺類除草劑是乙草胺、丙胺、丁草胺、異丙甲草胺、s-異丙甲草胺、前甲草胺和丙草胺，這些除草劑被美國環(huán)保局列為B2、L2和C類致癌物，據(jù)報道有中度到高慢性毒性。生態(tài)毒理學(xué)研究表明，這些除草劑是導(dǎo)致大鼠、魚類和人類細(xì)胞DNA損傷和腫瘤誘導(dǎo)的誘因，這是在體外研究死亡期間發(fā)現(xiàn)的。因此，人們對這些除草劑在環(huán)境中的去向和清除給予了很大的關(guān)注。

1.2 氯乙酰苯胺類除草劑對土壤酶活性影響

土壤微生物產(chǎn)生的許多酶可參與土壤碳、磷、氮循環(huán)植物、土壤和微生物之間的相互作用，對土壤生態(tài)系統(tǒng)功能至關(guān)重要。土壤人為污染物可以通過直接調(diào)節(jié)或通過對微生物群落的影響來限制酶促養(yǎng)分礦化，從而影響農(nóng)業(yè)和非農(nóng)業(yè)土壤中的植物生長。磷酸酶活性是細(xì)胞代謝過程中必需的養(yǎng)分磷循環(huán)所必需的，在這里被用作土壤酶功能的代表。

單敏等通過從浙江大學(xué)華家池校區(qū)大棚蔬菜地試驗田采樣研究施用丁草胺對土壤酶活的影響，研究結(jié)果表明不同濃度(2、4、10 mg/kg)的丁草胺對土壤酸性、堿性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶均有一定的抑制作用，且隨著濃度的增加而增加，隨著時間的延長，抑制作用緩慢消失，酶活性恢復(fù)到與對照水平一致。丁草胺過氧化氫酶表現(xiàn)出一定的促進(jìn)作用。

嚴(yán)巖等通過田間模擬試驗，研究了施用丁草胺對松嫩平原西部灌區(qū)鹽堿蘆葦濕地土壤酶活性的影響，結(jié)果表明不同濃度(360、720、1440μg/L)的丁草胺加入鹽堿蘆葦濕地1個月內(nèi)迅速下降，不同濃度丁草胺對濕地土壤酶活性的影響不同，中高濃度丁草胺對土壤過氧化氫酶活性有顯著抑制作用，但對堿性磷酸酶活性無顯著影響；中濃度丁草胺對土壤蔗糖酶活性有顯著影響。

丁草胺對土壤酶活性的影響結(jié)果不同，可能是由于研究環(huán)境的不同所形成的微生物種群不一樣和微生物數(shù)量上的差異所造成的，還可能是因為研究的丁草胺濃度不同和時間不同對酶活性以及微生物種群的影響不一樣所導(dǎo)致的。

2 苯氧乙酸類對土壤酶活性的影響

2.1 苯氧乙酸類除草劑的概述

2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)和2-甲基-4-氯苯氧乙酸(MCPA)是一類合成植物生長素，廣泛應(yīng)用于多種作物中。這些化合物是世界上使用最廣泛的除草劑之一。它們在土壤中高度流動，MCPA通常比2,4-D更持久，2,4-D可能對哺乳動物造成中度急性毒性，2,4-D也可能對水生無脊椎動物、浮游植物和魚類有毒，盡管不同物種的毒性和損害程度不同。二氯喹啉酸（3,7-二氯-8-喹啉-羧基）是一種高選擇性生長素除草劑，廣泛應(yīng)用于稻田稗草和某些雙子葉雜草的防治，二氯喹啉酸是高度穩(wěn)定的，降解非常緩慢。二氯喹啉酸殘留對許多作物和蔬菜具有植物毒性，已成為稻-多巴輪作的主要問題之一。在稻煙輪作田，二氯喹啉酸殘留會對煙草造成嚴(yán)重的植物毒性。二氯喹啉酸的殘留也可能影響微生物的活性，并通過土壤污染對環(huán)境造成潛在危害。

2.2 苯氧乙酸類除草劑對土壤酶活性的影響

土壤酶活性被認(rèn)為是對污染敏感的，并被提議作為土壤退化的指標(biāo)。過氧化氫酶（過氧化氫氧化還原酶，酶代碼EC1.11.1.6）是一種細(xì)胞內(nèi)酶，存在于所有需氧菌和大多數(shù)兼性厭氧菌中，但在專性厭氧菌中不存在。眾所周知，氧還原的產(chǎn)物，如過氧化氫、超氧自由基、羥基自由基等，對細(xì)胞具有很強的毒性，并可能破壞細(xì)胞大分子。過氧化氫酶能將過氧化氫分解成分子氧和水，從而防止活性氧對細(xì)胞的損傷,這種酶存在于所有需氧微生物、植物和動物細(xì)胞中。雖然它是最早分離純化的酶之一，但其生理功能和調(diào)節(jié)機制仍不清楚。過氧化氫酶活性可能與需氧生物的代謝活性有關(guān)，并被用作土壤肥力的指標(biāo)。過氧化氫酶活性在土壤中是非常穩(wěn)定的，并且顯示出與有機碳含量隨著土壤深度的降低而顯著相關(guān)。

和文祥等通過從西北農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗田采集土樣，利用模擬法研究施用2,4-D對土壤酶活性的影響，結(jié)果表明2,4-D能顯著降低土壤脲酶活性，土壤脲酶活性先是有一個緩慢的濃度周期，變化不大，然后表現(xiàn)出較強的抑制作用。土壤轉(zhuǎn)化酶效應(yīng)無規(guī)律性變化，對2,4-D的響應(yīng)相對較慢。隨著農(nóng)藥濃度的變化，土壤堿性磷酸酶活性先被激活，再被抑制，最后被激活，說明磷酸酶活性與土壤污染密切相關(guān)；楊彩宏等通過廣東省白云水稻試驗田采集土樣研究施用二氯喹啉酸在在淹水和不淹水的條件下對土壤酶活性的影響，研究結(jié)果表明不同濃度(0、83.3、166.6μg/kg)的二氯喹啉酸在水淹條件下對脲酶的影響不同，表現(xiàn)為高濃度促進(jìn)，低濃度抑制；在不淹水條件下，則低濃度促進(jìn)；在水淹和不淹水條件下，土壤中過氧化氫酶活性是一致的，都是伴隨二氯喹啉酸濃度的增大而升高；在淹水土壤中，纖維素酶活性會隨著二氯喹啉酸濃度的升高而下降，在相同濃度的非淹水土壤中，纖維素酶活性會隨著處理時間的延長而下降；在淹水土壤中脫氫酶活性變化趨勢與對照組一致，表現(xiàn)為二氯喹啉酸濃度越高，脫氫酶活性越低。

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