2 4―D对土壤酶活性的影响

1、2 4D对土壤酶活性的影响 2 4D对土壤酶活性的影响 摘 要： 采用室内培养的方法，研究了2，4-D对土壤中脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性的影响。结果说明：2，4-D对脲酶表现出先激活后抑制的作用，并且激活与抑制的天数几乎一致；对磷酸酶主要表现出抑制作用，开始有一段缓慢期随后表现激活作用紧接着又是抑制作用，主要趋势为抑制激活抑制；2，4-D对过氧化氢酶在中前期主要表现为抑制作用，后期出现刺激作用。 关键词：2，4-D；土壤酶活；毒性 中图分类号：S154.2 文献标识码： A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.08.008 Abstract： The i

2、nfluences of 2，4-D addition on soil urease， phosphatase and catalase activities in soil were studied by indoor incubation. The results showed that 2，4-D on soil urease had shown activation firstly and then inhibition， and activation and inhibition were almost the same days. The soil catalase activit

3、y was restrained by 2，4-D concentration which began to have a delayed period of activation and then followed by inhibition， the main trend was inhibiting， activation and inhibition. The soil catalase activity was restrained by 2，4-D concentration， which appeared in the late period of stimulation. Ke

4、y words： 2，4-D； soil enzyme； toxicity 2，4-D 是一种在世界范围内广泛使用的中等偏低毒性除草剂，在我国使用该除草剂已有50多年历史，曾被认为是生态平安的除草剂，虽然2，4-D是一种低毒性物质，但它在自然条件下不太容易降解、水溶性低。进入自然环境中会产生一定累积，能改变土壤酸碱度和土壤成分的溶解性，影响土壤正常微生物菌群的生长1-2。 土壤作为人类赖以生存的生态环境的重要组成局部，由于农药工业的迅速开展，各种杀虫剂、杀菌剂、除草剂等有机农药的大量使用，使土壤圈被外源化合物污染并且大大超过了环境的自净能力。本研究旨在了解农田2，4-D 污染对土壤中过氧化氢酶

5、、脱氢酶、脲酶的影响规律， 了解2，4-D 与土壤养分转换的关系， 以期为土壤农药污染的监测、预防及保护提供依据。 1 材料和方法 1.1 试验材料 2，4-D、甲苯、NaOH、尿素、苯酚钠、次氯酸钠、 磷酸苯二钠、氯代二溴对苯醌亚胺、硫酸铝、苯酚、硫酸、高锰酸钾溶液、过氧化氢均为分析纯。水稻土：取020 cm 的某稻田表层土，自然风干磨碎，过孔径0.15 mm筛，备用。 1.2 试验方法 采用2，4-D浓度分别为0.1，1，5，10 mgL-1的完全实试方案设计，取13个烧杯分别装入500 g 风干过的盘锦土，每个土样参加25 mL水，充分混匀置入 恒温箱中避光培养。分别在培养过程中的第1，

6、3，6，10，15天时取样测定每个土壤样品的脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性。土壤脲酶活性采用靛酚蓝比色法测定，土壤磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定，过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定。 2 结果与分析 2.1 对照土样酶活性 未经农药处理过的土壤样品中3种土壤酶的活性值见表2 。 由表2可以看出，对照土样中3种酶在培养前期活性变化趋势是不完全相同的，脲酶在培养期间活性逐渐增大并且在第6天到达最大值，最大值为8.381 mgg-1，而后逐渐保持稳定。对照土样磷酸酶活性在培养期间活性变化趋势与脲酶活性类似，都是逐渐增大，在第3天到达最大值4.711 mgg-1，随后逐渐保持稳定。脲酶和磷酸酶都表

7、现出这样的趋势是因为土壤酶的活性与土壤微生物的数量密切相关【3】，试验采用动态培养，土壤微生物生长、繁殖会促进酶的分泌，从而使酶活性逐渐增强最后到达稳定。但是对照土样的过氧化氢酶在培养期间酶活几乎保持稳定，变化趋势不大，没有明显规律。 2.2 2，4-D对土壤酶活性的动态影响 2.2.1 2，4-D对土壤脲酶活性的影响 由图1可以看出，单一2，4-D 对土壤脲酶的活性在前3 d主要呈现激活作用，最大的激活作用出现在第1 天2，4-D浓度为1 mgL-1时最大的激活率为430.03%。随后激活的速率越来越小，到第6天的时候出现抑制作用，并且从第6 天到第15天2，4-D对脲酶一直都是抑制作用，不

8、同浓度的2，4-D的抑制率虽然不尽相同，但相差也不是很多，并且随着培养天数的增加抑制作用逐渐减小。 2，4-D 对土壤脲酶的抑制作用机理可能是：土壤中的脲酶除一小局部存在于土壤溶液中外，大局部被土壤粘粒、腐殖质等物质所吸附，呈吸附态酶5-8。有机质等可与农药活性代谢产物发生吸附等反响9-10，使得农药的形态发生变化，引起其对土壤酶等生物体毒性的改变，化学农药各自的性质对吸附作用的影响也很大。在各种农药的分子结构中，凡带有 RN+、CONH2、NH2COR、NH2、OCOR、NHR 官能团的农药都能增强吸附强度，尤其是带有NH2的化合物，吸附能力更强11。低浓度2，4-D在试验中、后期对酶的抑制

9、作用可能是由于污染物被微生物分解或固定而丧失其有效生物毒性，使土壤微生物对污染物逐渐产生抗性，而低浓度2，4-D或其降解产物可作为碳源被微生物利用，因而刺激了脲酶活性。中、高浓度铜均显著抑制脲酶活性，但由于2，4-D在土壤中发生了一系列复杂的吸附、水解等物理化学变化，使其对酶活性的抑制作用有所不同；或者是由于在高浓度条件下导致了微生物为了“抵御污染物毒性作用而产生的基因突变或特异微生物种的大量繁殖，分泌更多的酶，从而使高浓度的抑制作用减弱。 总之，在单因子污染胁迫下，环境毒物或污染物对生物的毒害效应，根本上决定于其本身的理化性质，但受到暴露浓度水平的重要影响。 2.2.2 2，4-D对土壤磷酸

10、酶活性的影响 由图2可以看出，2，4-D单一污染对土壤磷酸酶活性的影响，在前6 d均是抑制作用并且随着天数的增加抑制作用增强，最大的抑制作用出现在第6 天时1 mgL-1 2，4-D 浓度下。在第10 天出现很强的激活作用。其中1 mgL-1 2，4-D的激活作用最强为646.73%。培养到第15天仍然对土壤磷酸酶呈现出抑制作用。 污染物对土壤磷酸酶活性的影响包括直接影响和间接影响。化学物质进入土壤中，接触土壤磷酸酶产生的抑制作用称为直接影响。间接影响指化学物质对土壤生物产生作用，从而影响土壤生物分泌酶类。化学物质经生物降解，为微生物增殖提供营养源和能源，显示了激活作用。而抑制作用表现为生物合

11、成机制和细胞膜分泌及机能的减弱。 2.2.3 2，4-D对土壤过氧化氢酶活性的影响 由图3可以看出，不同浓度的2，4-D对土壤过氧化氢酶活性的影响从整体看来还是以抑制作用为主，在第15 d有激活作用但是激活的程度都不是很明显。随着培养天数的增加不同浓度的2，4-D对过氧化氢酶活性的抑制作用逐渐减小。 3 结 论 土壤酶活性反映了土壤中各种生物化学过程的强度和方向，其活性是土壤肥力评价的重要指标之一，同时也是土壤自净能力评价的一个重要指标。2，4-D进入自然环境中会产生一定累积，能改变土壤酸碱度和土壤成分的溶解性，影响土壤正常微生物菌群的生长。 2，4-D对土壤脲酶活性的影响趋势大致为前3 d出

12、现很强的激活作用，第6天以后又出现很强的抑制作用。2，4-D对土壤磷酸酶活性主要是抑制作用。2，4-D对土壤过氧化氢酶活性的影响表现为抑制激活抑制激活的趋势。2，4-D对土壤中脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶的抑制作用顺序为：脲酶磷酸酶过氧化氢酶。说明土壤中脲酶对农药污染更加敏感，建议将其作为表征土壤2，4-D污染的指示酶。 参考文献： 【1】 周启星.复合污染生态学M.北京：中国环境科学出版社，1995：64-76. 【2】 Kalam A，Tah J， Mukherjee A K. Pesticide effects on microbial population and soil enzyme

13、activities during vermicomposting of agricultural wasteJ. Journal of Environmental Biology， 2004，25：201- 208. 【3】 中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析M.上海：上海科学技术出版社，1978：88-91. 【4】 胡著邦，汪海珍，吴建军，等.镉与苄嘧磺隆除草剂单一污染和复合污染土壤的微生物生态效应J.浙江大学学报：农业与生命科学版，2005，31：151-156. 【5】 周世萍，段昌群，刘宏程.氯氰菊酯对土壤蔗糖酶、脲酶活性的影响J.环境科学导刊，2021，27：14-16. 【6】 和文祥，闵红，王娟，等.2，4-D对土壤酶活性的影响J.农业环境科学学报，2006，25：224- 228. 【7】 冀华，王丽玲，吴济南，等.2，4-D胁迫下土壤酶活性对外源物质的响应J.山西农业科学，2021