全 文 ：黑麦草与紫云英间作体系根际修复丁草胺的影响
徐鹏
（辽宁省环境保护宣传教育中心，辽宁沈阳 110161）
摘 要：随着经济的快速发展和工业化进程的加快，我国局部地区农田土壤除草剂污染日趋严重。研究了黑麦草与紫云英耐受
丁草胺的毒害作用，结果显示，紫云英种子比黑麦草种子更耐受丁草胺的毒害作用。耐性试验表明，丁草胺浓度在 5 mg/L（除 30 mg/
L）之后，黑麦草根长不再发生明显变化，而黑麦草苗高在丁草胺浓度 15 mg/L之后不再发生变化；紫云英根长、苗高都是在丁草胺浓
度为 15 mg/L之后，不再发生明显变化。
关键词：紫云英；黑麦草；丁草胺；毒害作用
Abstract：The problem of herbicide- contaminated farmland soil is becoming increasingly serious in some areas of
China with the rapid development of economy and the acceleration of industrialization process. The butachlor
tolerant of ryegrass（Lolium perenne L.）and astragalus（Astragalus sinicus L.）are studied. The main results are as
follows：Astragalus seed is more tolerated toxicity of butachlor than ryegrass seed. The tolerance test showed that
the ryegrass root length can not change，when concentration of butachlor is higher than 5 mg/L except 30 mg/L，the
height of the ryegrass seedling can not change when concentration of butachlor is higher than 15 mg/L. But
astragalus root length and seedling height can not change，when concentration of butachlor is higher than 15mg/L.
Key words: astragalus；ryegrass；butachlor；poison function
中图分类号：X173 文献标识码：A 文章编号：1674-1021（2013）03-0062-03
收稿日期：2012－12－24；修订日期：2013-03-13。
作者简介：徐鹏，男，1984年生，助理工程师，主要从事环境保护宣传教育工作。
1 引言
目前我国土壤有机污染十分严重，且对农产品
和人体健康的影响已开始显现。同时，随着城市化和
工业化进程的加快，城市和工业区附近的土壤有机
污染也日益加剧。六六六、DDT、PAHs、多氯联苯等在
重工业区周围的土壤中通常都会被检测到，而且超
过国家标准数倍［1］。
丁草胺（Butachlor）是一种内吸传导型苯乙酞胺
类除草剂，由于其除草活性高，选择性强，使用量大，
对环境也造成了很大的影响。一方面，丁草胺随水
纵、横向淋溶与扩散，特别是随排灌水和降水流失，
会造成地下水及江河污染；另一方面，丁草胺对藻
类、光合细菌、固氮细菌、产甲烷细菌、放线菌等许多
微生物有抑制作用，从而破坏了土壤生态平衡。
丁草胺在环境中的光分解产物对丁草胺具有增
毒效应，会造成一定的环境危害。研究微生物降解丁
草胺产物的毒性效应时，发现微生物不但能降解丁
草胺，而且丁草胺在微生物降解过程中产生碱基置
换型，特别是移码型的诱变物，直接或经代谢活化可
致突变，而这类代谢产物可继续被微生物降解，其致
突变性随之消失，但对环境是否会造成潜在危害，值
得深入研究［2］。
植物修复是一类治理土壤污染且对环境相对安
全可靠的方法，具有明显的技术先进性，有待全面开
发利用，使其在我国环境污染治理特别是复合环境
污染的安全治理方面切实发挥重要作用。植物修复
是一种利用植物修复受有毒金属、有机物和放射性
物质污染的土壤、沉积物、地表水和地下水的绿色技
术。同物理或化学方法比较起来，植物修复是一种有
效的、非强制性、自然的和便宜的修复土壤的方法。
黑麦草植物修复技术近年来被应用于各类土壤污染
的治理，并且应用日趋广泛［3］。
间套作体系是集约化生产地区普遍采用的一种
种植方式，其目的是在有限的时间内，在有限的土地
面积上收获到两种以上作物的经济产量，降低逆境
和市场风险。间套作体系是以充分利用自然资源
环境保护与循环经济62
表 1 供试土壤的基本理化性质
有机质/
（g·kg-1）
速效钾/
（mg·kg-1）
31.26 134.36
全钾/
（g·kg-1）
25.29
速效磷/
（mg·kg-1）
Eh/
mV
29.04 22
全磷/
（g·kg-1）
0.87
碱解氮/
（mg·kg-1） pH
94.99 4.70
表 3 根袋实验处理
不种植物 B CK
黑麦草紫云英间作 B+L+A L+A
单种紫云英 B+A A
处理组 添加除草剂 不加除草剂
单种黑麦草 B+L L
注：L- 黑麦草；A- 紫云英；B- 丁草胺；CK- 对照。
表 2 耐性实验处理
处理组
丁草胺
处理浓度 /（mg·L-1） 对照组
黑麦草种子 5 10 15 0（纯水）20 25 30
紫云英种子 5 10 15 20 25 30 0（纯水）
（光、热、水、养分）为基础，以社会资源（劳动力、技
术、农业资源和资金）为条件，以传统技术和现代技
术相结合的综合型技术为动力，进行物质生产的系
统。它的研究对象是生物，目的是追求最佳的经济和
生态效益。因此，间套作研究的中心内容是提高能量
利用率和物质转化率。它的优势表现在最大限度地
利用了自然资源、增加了土地当量比（LER）、有效地
减少了病虫草害的发生频率；其中豆科 /禾本科间
套作模式具有悠久历史，由于它能充分利用豆科作
物的共生固氮作用，因此是豆科 /禾本科间作优势
的主要因素之一。
2 材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 供试土壤
土壤采集后剔除碎石、枯叶等杂物，自然风干，
过 2 mm筛备用。土壤基本理化性质见表 1。
土壤染毒：取定量购买的 50%丁草胺乳油农药与土
样充分搅拌混匀，使土壤丁草胺浓度为 8.51 mg/kg。
2.1.2 供试植物
黑麦草（Lolium perenne L.）为洱云牌一年生黑麦
草；紫云英（Astragalus sinicus L.）为粤肥二号大花紫
云英。
2.1.3 供试丁草胺
50%丁草胺乳油农药。
2.2 主要试剂药品和仪器
2.2.1 主要试剂药品
正己烷（AR和色谱纯）、丙酮、石油醚、无水硫酸
钠、浓硫酸、重铬酸钾、硫酸亚铁、氯化钠，均为国产
分析纯。
2.2.2 主要仪器
超纯水系统、智能型人工气候箱、超声波清洗
机、pH计、固相萃取仪、分光光度计、超净工作台、旋
转蒸发仪、氮吹仪。
2.3 实验设计
2.3.1 黑麦草种子与紫云英种子对丁草胺的耐性
本耐性实验设置 14个处理，见表 2。
各处理重复 4 次。于光照培养箱处理半个月
（15 d），测定其根长、苗高。
2.3.2 黑麦草与紫云英间作体系根际修复丁草胺的
根袋实验
本盆栽实验设置 8个处理，见表 3。
各处理重复3次，外加丁草胺后的浓度为8.51 mg/kg。
此次实验选用上 29cm×13cm，下 28cm×12cm，高 9cm
的塑料盆，每盆装 3 kg土壤，盆中间采用 300目的尼
龙网 2 cm的根袋，植物种植在根袋的土壤中（500 g），
每盆分 2行种植，单种 60株，间种各 30株。植物种
植 1个月后收集根际土样分析。
2.4 测定方法
2.4.1 土壤理化性质
土壤有机质含量以及氮、磷、钾含量的测定，均
参照土壤农化常规分析方法。
2.4.2 pH值测定
将土壤样品风干磨细过 2 mm筛，称取 5.0 g样品
于 50 mL烧杯中，加入 25 mL无二氧化碳的蒸馏水，
用玻璃棒剧烈搅拌 1~2 min，静置 30 min，以备测定。
按仪器说明书开启 pH计，选择与土壤浸提液
pH值接近的 pH标准缓冲溶液作为标准，校正仪器
指示的 pH值与标准值一致。将 pH计的复合电极插
入土壤浸提液中，轻轻转动烧杯，读出 pH值。
2.4.3 电导率测定
将土壤样品风干磨细过 2mm筛，称取 5.0 g样品
于 50mL三角瓶中，加入 25mL无二氧化碳的蒸馏水，
用玻璃棒剧烈搅拌 1~2min，静置 30min，以备测定。
2.4.4 丁草胺残留的测定方法
称取 20 g土壤于具塞三角瓶，在各处理中加入
1 g助滤剂，4 g无水硫酸钠，100 mL石油醚—丙酮
（体积比 99： 1），振荡 12 h过滤，滤液用 3×50 mL质
量分数 5%硫酸钠水溶液洗涤 3次，弃去水相，有机
相用无水硫酸钠干燥，浓缩至 3 mL待柱层析净化。
过弗罗里硅土小柱，用 10 mL石油醚—丙酮（体积比
63
99： 1）预淋。将上述浓缩液转入柱内，加石油醚—丙
酮（体积比 99： 1）淋洗，用 10 mL玻璃管收集淋出
液，浓缩后定容至 1 mL，待测。
2.4.5 丁草胺的 GC条件
丁草胺的 GC色谱条件：Agilent 6890气相色谱
仪；色谱柱：DB- 1701，30m×0.32mm（i.d.）×1.0μm石
英毛细管柱；检测器：电子捕获检测器（ECD，Ni63）；担
体：Chromosorb WAW- DMCS（150~180μm）；固定
液：1.5%OV- 17；检测温度：汽化室温度 250℃，检测
器温度 300℃，柱箱初始温度为 120℃；程序升温：
12℃/min升至 250℃（保持 10min）；载气：氮气（大于
等于 99.99%）2 mL/min，恒流，采用外标峰面积定量。
2.4.6 添加回收率
添加浓度分别为 l，10 mg/L时，测定丁草胺的回
收率，测得其回收率分别为 88.93%，90.07%，相应的
变异系数分别为 2.2%，2.0%，表明该测定方法符合
农药残留分析要求。
2.5 数据分析方法
所有实验数据用 Excel2003和 SPSS Inc统计软
件分析。
3 结果与分析
3.1 根际土有机质含量的变化
土壤有机质（SOM）是土壤的重要组成部分，它
的含量虽然很少，但在土壤肥力上的作用却很大，是
鉴别土壤肥力的重要标志。因此，土壤有机质直接影
响着土壤的理化性状，其含量是土壤肥力高低的重
要指标之一，见图 1。
由图 1可知，各个处理之间不存在显著差异，除
B+L处理与 L处理之间存在显著差异（P<0.05）。
3.2 根际土 pH的变化
土壤酸碱度是土壤的重要化学性质，见图 2。
从图 2可以看出，与 CK相比，B处理的 pH值
明显增高（P<0.05），这可能是由于丁草胺为一种碱
性除草剂。在添加丁草胺处理组中，B+L，B+A，
B+L+A 处理后的 pH 与 B 相比都明显降低（P<0.
05），可能是由植物的根系分泌物引起的，因为有关
研究已证明黑麦草能分泌多种有机酸性物质，而关
于紫云英根系分泌物还没有相关报道。在未添加丁
草胺处理组中，A处理与 CK差异明显（P<0.05），可
能因为紫云英根系也能分泌出酸性物质。
3.3 根际土电导率的变化
电导率是土壤电化学性，而土壤电化学性质是
反映土壤肥力的基础指标，土壤的保肥供肥特性、结
构特性、水动力特性都与土壤胶体的电化学特性有
着密切的关系，而土壤物理学的研究结果表明，土壤
电导率本身包含了反映土壤品质与物理性质的丰富
信息。不同处理下土壤的电导率变化见图 3。
图 1 不同处理下根际土壤有机质的含量变化
处理方式
35.00
30.00
25.00
20.00
15.00
10.00
5.00
0.00
B+L B+A B+L+A B L A L+A CK
a
b b
ab
b
ab ab ab
有
机
质
含
量
/（
g·
kg
-1 ）
注：B+L- 添加丁草胺种植黑麦草；B+A- 添加丁草胺种
植紫云英；B+L+A- 添加丁草胺间种黑麦草与紫云英；B- 土
壤添加丁草胺不种植物；L- 种植黑麦草；A- 种植紫云英；
L+A- 间种黑麦草与紫云英；CK- 对照。横线表示标准误；不
同小写字母表示各处理之间的差异显著性。 图 3 不同处理下根际土壤的电导率变化
处理方式
a
bc
b
c
bc
bc
bc bc
300.00
250.00
200.00
150.00
100.00
50.00
0.00
B+L B+A B+L+A B L A L+A CK
电
导
率
/（
μS
·
cm
-1 ）
图 2 不同处理下根际土壤的 pH变化
处理方式
d
bc bc
a
b
c bc
b
B+L B+A B+L+A B L A L+A CK
7.20
7.10
7.00
6.90
6.80
6.70
6.60
6.50
6.40
6.30
6.20
6.10
pH
（下转 71页）
环境保护与循环经济64
从图 3可以看出，仅 B+L处理与其他各处理有
显著差异（P<0.05），B+L+A处理与 B之间差异也显
著。其他各处理之间没有显著差异（P<0.05）。
结合 pH与电导率图，经过相关性分析，发现 pH
与电导率存在显著的负相关，相关系数为 - 0.840，极
显著（P<0.01）。
3.4 根际土中丁草胺的残留
从残留量上来看，添加丁草胺处理组中，单种黑
麦草和单种紫云英两者之间没有显著差异，但都与
间种黑麦草紫云英差异显著（P<0.05），见图 4。
实验结果说明，黑麦草与紫云英的间作对丁草
胺降解非常有利。已经有相关报道称黑麦草对重金
属、有机污染物有一定的耐受及降解能力，但没有关
于紫云英降解污染物的文献报道。而不加丁草胺的
处理组中，各处理之间差异不显著，这可能是因为所
取土壤本身丁草胺残留量很低，并且都被土壤颗粒
所吸附。整体上看，对照的残留量更低，可能是由于
对照浇水少，光解强的原因。
3.5 根际土中丁草胺的去除率
从去除率可以看出，黑麦草虽比紫云英去除率
高，但差异不显著。黑麦草与紫云英间作的去除率跟
黑麦草、紫云英相比，差异显著（P<0.05），土壤丁草
胺的去除率达到 80.14%。黑麦草与紫云英间作和
CK之间差异不显著，见图 5。
本实验结果表明，黑麦草（禾本科）与紫云英（豆
科）间作对丁草胺污染土壤的修复很有帮助。可以在
南方稻区冬季撂荒地种植绿肥和饲草作物，既可提
高复种指数和降解丁草胺，也为南方稻区的稻—
稻—冬种作物轮作制度的发展提供理论支撑。
4 结语
（1）紫云英比黑麦草更耐受丁草胺的毒害作用。
耐性试验表明，丁草胺浓度在 5 mg/L（除 30 mg/L）之
后，黑麦草根长不再发生明显变化，而黑麦草苗高是
在丁草胺浓度 15 mg/L之后不再发生变化。而紫云
英根长、苗高都是在丁草胺浓度为 15 mg/L之后，不
再发生明显变化。
（2）黑麦草与紫云英间作可以显著提高根际土壤
丁草胺的去除率。单种黑麦草、紫云英的丁草胺去除
率分别为 46.06%和 35.84%，而在两者间作的情况
下，去除率高达 80.14%
参考文献
［1］陈瑞蕊，林先贵，尹睿，等.有机污染土壤中菌根的作用［J］.
生态学杂志，2005，24（2）：176- 180.
［2］陈嫣，李广贺，张旭，等.石油污染土壤植物根际微生态环
境与降解效应［J］.清华大学学报：自然科学版，2005，45
（6）：484- 487.
［3］丁克强，骆永明.黑麦草对菲污染土壤修复的初步研究［J］.
土壤，2002（4）：233- 236.
图 4 不同处理下根际土壤丁草胺的残留量
处理方式
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
加丁草胺 不加丁草胺
a
a
b
b a a
a
b
丁
草
胺
残
留
量
/（
m
g·
kg
-1 ）
L
A
L+A
CK
图 5 添加丁草胺处理根际土壤丁草胺的去除率
处理方式
a
a
b
b
L A L+A CK
120
100
80
60
40
20
去
除
率
/%
（上接 64页）
注 Hg的污染防治。
参考文献
［1］国家质量技术监督局.海洋监测规范（GB17378—2007）［S］.
2007.
［2］国家环境保护局.海水水质标准（GB3097—1997）［S］.1997.
［3］国家质量监督检验检疫总局.中华人民共和国海洋沉积物
质量（GB 18668—2002）［S］. 2002.
［4］陈静生，周家义.中国水环境重金属研究［M］.北京：中国
环境科学出版社，1992.
［5］黄宏，郁亚娟，王晓栋，等.淮河沉积物中重金属污染及潜
在生态危害评价［J］.环境污染与防治，2004（3）：207- 208.
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