3 二苯醚類除草劑對(duì)土壤酶活性的影響

3.1 二苯醚類除草劑的概述

二苯醚類除草劑目前是世界上最大的一類除草劑，1901年首次報(bào)道。中國(guó)二苯醚類除草劑主要有9大類：氟草醚、氟草醚、乳香醚、雙酚醚、氟草醚、氟乙草醚、氯草醚、氯草醚和乙草醚。目前，乳粉、氟磺胺草醚、氟氧芬因其高效、低毒、高選擇性而得到廣泛應(yīng)用。二苯醚類除草劑是一類廣譜除草劑，使用壽命長(zhǎng)。氟草醚、氟磺胺草醚、氟乙草醚等除草劑具有高活性和高選擇性，對(duì)一些敏感作物有一定的危害。研究表明，土壤中的二苯醚類除草劑可以通過光解、化學(xué)水解和微生物降解等途徑降解，微生物降解是主要途徑。

二苯醚類除草劑氟磺胺草醚{5-[2-氯-4（三氟甲基）苯氧基]-N-[甲基磺酰基]-2-硝基苯甲酰胺}廣泛應(yīng)用于大豆和一些其他豆類植物闊葉雜草的選擇性緊急后防治。氟磺胺草醚自引進(jìn)中國(guó)以來，因其低用量、高除草活性而迅速成為大豆和花生田最受歡迎的除草劑之一。氟磺胺草醚的半衰期從100～240天不等，因此人們擔(dān)心，如果連續(xù)幾年種植敏感作物，殘留的除草劑可能會(huì)造成植物毒性和傷害。這種除草劑的持續(xù)使用也可能導(dǎo)致食物污染，從而威脅人類健康，殘留除草劑也可能通過改變微生物代謝活性、群落結(jié)構(gòu)和酶活性對(duì)土壤健康和生物過程產(chǎn)生不利影響。

3.2 二苯醚類除草劑對(duì)土壤酶活性的影響

土壤酶活性可作為評(píng)價(jià)除草劑對(duì)土壤生態(tài)效應(yīng)影響的指標(biāo)之一。轉(zhuǎn)化酶是土壤中普遍存在的酶，對(duì)于從蔗糖中釋放果糖和葡萄糖很重要，因此為土壤微生物的生長(zhǎng)提供了易于降解的碳源，因此其抑制作用是碳循環(huán)和微生物生長(zhǎng)普遍關(guān)注的問題；脲酶是催化尿素水解為CO2和NH3的酶，是土壤氮素循環(huán)的關(guān)鍵組成部分，脲酶活性存在于大量的土壤細(xì)菌和真菌中，磷酸酶是一種由許多土壤微生物產(chǎn)生的細(xì)胞外酶，負(fù)責(zé)將有機(jī)磷化合物水解為無機(jī)磷，一些研究人員已經(jīng)證明，在各種除草劑應(yīng)用后，脲酶活性要么不變，要么增加，要么減少。

鄭景瑤等研究發(fā)現(xiàn)，氟磺胺草醚可抑制土壤脲酶、蛋白酶、過氧化物酶和過氧化氫酶活性；張清明等通過山東農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田研究氟磺胺草醚(0、10、100、500μg/kg)對(duì)土壤酶活性的影響，研究表明氟磺胺草醚對(duì)酸性磷酸酶、堿性磷酸酶和脫氫酶活性有不同的刺激作用，其中脫氫酶對(duì)氟磺胺草醚最敏感。在第10天，不同濃度的氟磺胺草醚對(duì)脲酶活性有明顯的抑制作用，30天后這種抑制作用逐漸消失并恢復(fù)到對(duì)照水平；胡海燕等研究表明高劑量(37.5?mg/?kg?)和低劑量(18.75?mg/?kg?)的氟磺胺草醚分別從第30天和第45天到試驗(yàn)結(jié)束（90天）顯著降低根際土壤中的脲酶和轉(zhuǎn)化酶活性；鄭麗英等通過湖南省常德取樣模擬試驗(yàn)研究雙草醚對(duì)土壤酶活性的影響，結(jié)果表明，雙草醚對(duì)土壤過氧化氫酶活性略有抑制，21天后恢復(fù)正常，雙草醚可抑制脲酶活性，濃度越低抑制效果越明顯。

4 二硝基苯胺類除草劑對(duì)土壤酶活性的影響

4.1 二硝基苯胺類類除草劑的概述

二硝基苯胺類除草劑是一類高效的除草劑，廣泛應(yīng)用于防治棉花、大豆、玉米等作物的多種一年生禾草和某些一年生闊葉雜草。最常用的二硝基苯胺類除草劑包括二甲戊靈、丁胺靈、氟樂靈和稻瘟靈。二甲戊靈是僅次于草甘膦和百草枯的第三大除草劑，也是世界上使用最廣泛的選擇性除草劑。二硝基苯胺類除草劑在土壤中中度持久，半衰期約為3～12個(gè)月。二硝基苯胺類除草劑的廣泛使用和長(zhǎng)期存在，導(dǎo)致其在土壤、地下水和地表水中的頻繁檢測(cè)，這些除草劑對(duì)環(huán)境造成了負(fù)面影響。二硝基苯胺類除草劑對(duì)水生生物和大鼠具有較高的毒性。二甲戊靈是一種可能的人類致癌物質(zhì)，美國(guó)環(huán)境保護(hù)署(EPA)將其歸類為一種持久性生物累積性毒素。此外，氟樂靈被懷疑是內(nèi)分泌干擾物，并被歸類為C組可能的人類致癌物。二甲戊靈主要通過硝基還原和氧化脫烷基途徑代謝。

4.2 二硝基苯胺類除草劑對(duì)土壤酶活性的影響

除草劑在土壤中的降解受多種因素的影響，包括土壤類型，p H值和有機(jī)質(zhì)含量。除了土壤之間的物理和化學(xué)差異外，土壤微生物群落的差異還可以極大地影響降解的速度和程度。土壤和微生物群落的差異可能是導(dǎo)致研究之間存在差異的原因。

王維靜等通過沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田研究氟樂靈對(duì)土壤酶活性的影響，結(jié)果表明氟樂靈能刺激土壤過氧化物酶活性；抑制土壤蔗糖酶、脲酶和過氧化氫酶活性，氟樂靈濃度越高，效果越明顯，一段時(shí)間后，抑制酶的活性恢復(fù)到對(duì)照水平，可見，氟樂靈能在在短期內(nèi)降低土壤微生物量和酶活性，破壞土壤肥力；范君華等研究結(jié)果表明施用氟樂靈后土壤蔗糖酶和脲酶的變化趨勢(shì)為抑制—促進(jìn)—抑制—恢復(fù)，過氧化氫酶酶活性變化趨勢(shì)為抑制—促進(jìn)—恢復(fù)，由此可見，氟樂靈的應(yīng)用過程會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，在試驗(yàn)劑量和時(shí)間范圍內(nèi)，短期內(nèi)土壤環(huán)境受氟污染的影響較強(qiáng)，隨后逐漸減弱和恢復(fù)，但對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)帶來不可恢復(fù)的影響。

因此，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)按科學(xué)用量使用氟樂靈，避免土壤生態(tài)環(huán)境惡化對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的不利影響；胡佳月等通過新疆棉田試驗(yàn)研究施用二甲戊靈對(duì)土壤酶活性的影響，研究結(jié)果表明，不同濃度的二甲戊靈(0、2700、4050、5400 g/hm2)對(duì)土壤堿性磷酸酶活性有明顯抑制作用；脲酶活性持續(xù)被激活，蔗糖酶和脫氫酶活性隨二甲戊靈濃度的增加而增加，土壤表層的增強(qiáng)作用明顯強(qiáng)于10～20 cm土層，過氧化氫酶在0～10 cm土層的增強(qiáng)作用最為明顯，隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，二甲戊靈先抑制后激活，二甲戊靈能激活脲酶和過氧化氫酶，抑制堿性磷酸酶，降低棉田土壤有效磷含量，長(zhǎng)期施用二甲戊靈可引起土壤養(yǎng)分失衡。

5 總結(jié)與展望

由于在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中，除草劑的廣泛使用是世界范圍內(nèi)的普遍做法，因此除草劑對(duì)土壤的污染可能會(huì)增加。高濃度的除草劑活性物質(zhì)經(jīng)常殘留在土壤中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生生物和物理化學(xué)變化，影響土壤中的微生物生長(zhǎng)和酶活性。土壤微生物量和酶活性是土壤質(zhì)量和健康的重要指標(biāo)，因?yàn)樗鼈儗?duì)土壤的自然或人為變化有直接的反應(yīng)。土壤環(huán)境中微生物分布是決定作物發(fā)育和生產(chǎn)力最佳條件的關(guān)鍵因素。

除了對(duì)微生物的影響外，除草劑的積累還對(duì)土壤酶產(chǎn)生顯著影響，而土壤酶是影響微生物在土壤中棲息地的重要催化劑。土壤中存在的酶可能有多種來源和來源，其中之一是腐爛的原核或真核細(xì)胞。此外，土壤酶是真菌和植物根系分泌到土壤中的獨(dú)立細(xì)胞外蛋白。由于除草劑的結(jié)構(gòu)多樣性和分解途徑的多樣性，很難解釋施用農(nóng)藥后的酶和微生物反應(yīng)。還應(yīng)提及的是，在自然環(huán)境中，除草劑的微生物降解是由多種物質(zhì)的混合物組成的，而實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)往往分析單一活性物質(zhì)的分布。

這樣的試驗(yàn)可以確定農(nóng)藥中單個(gè)活性物質(zhì)的降解途徑。然而，在其他理化土壤因素的影響下，活性物質(zhì)混合物在土壤中的分布卻鮮有研究，土壤基質(zhì)是一種復(fù)雜而困難的研究材料，因?yàn)樗哂懈鞣N重疊的環(huán)境參數(shù)，例如：溫度、p H值、顆粒組成、氧化還原電位、金屬離子和其他離子的存在，在某些情況下還包括各種有機(jī)物（腐殖酸、農(nóng)藥、有機(jī)物、無機(jī)物、，多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯-多氯聯(lián)苯等），所有這些因素都影響微生物和土壤酶的活性。

利用基因工程的方法和各種生物技術(shù)，可以分析除草劑是如何被微生物生物降解的，基因工程產(chǎn)生的新菌株能夠更有效地降解各種化合物的復(fù)雜混合物，特別是除草劑等環(huán)境污染物。另一個(gè)問題與生物活性測(cè)定方法的選擇有關(guān)：現(xiàn)有的方法很多，而且差異很大。在某些情況下，很難為特定的微生物活性選擇合適的試驗(yàn)。這種狀況的條件是缺乏所有實(shí)驗(yàn)室接受的標(biāo)準(zhǔn)分析方法，而這些方法是解釋結(jié)果所必需的。此外，在樣品收集、儲(chǔ)存、預(yù)處理以及測(cè)定酶和微生物活性的方案方面也存在差異，所有這些因素都影響著酶編碼基因的比較和土壤中酶的活性。對(duì)于這一課題的研究仍然非常重要，因?yàn)檫@些研究可以深入了解土壤中酶的來源，確定各種污染物對(duì)土壤健康的影響。

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