全 文 ：农业环境科学学报 2010,29(7):1290-1295
Journal of Agro-Environment Science
摘 要：针对雷竹林有机氯农药六六六（HCH）残留普遍存在的现实问题，开展了雷竹林土壤 HCH 原位生物修复及修复菌剂
（BHC-A）对雷竹新陈代谢及生理活性、竹林土壤养分活化影响的研究。结果表明，BHC-A原位降解 HCH效果显著，降解率高达
85.25%；BHC-A使用后，处理 A、B较对照雷竹叶片叶绿素 SPAD值分别提高 12.82、11.36，根系活力分别提高了 37.77%、24.25%，
处理间差异显著，说明 BHC-A可以提高雷竹新陈代谢及生理活性；BHC-A生物修复过程中，与对照相比，处理 A、B土壤 pH值分
别下降了 0.40、0.14个单位，土壤水解氮分别提高了 80.33、62.67 mg·kg-1，差异达显著水平；处理 A土壤有效磷、速效钾较处理 B和
对照分别提高了 33.02、36.98 mg·kg-1和 27.91、29.33 mg·kg-1，差异达显著水平；不同处理间土壤有机质及全效养分变化不明显，即
BHC-A可以促进土壤养分释放，提高养分生物有效性。
关键词：有机氯农药；降解菌剂；雷竹；叶绿素值；根系活力；土壤化学性状
中图分类号：X53 文献标志码：A 文章编号：1672- 2043(2010)07- 1290- 06
有机氯农药生物修复菌剂对雷竹生长
及土壤化学性状的影响
郭子武，陈双林，李迎春，杨清平
（中国林业科学研究院亚热带林业研究所，浙江 富阳 311400）
Effect of Organochlorine Bioremediation Agent（BHC-A） on Growth of Phyllostachys praecox and Soil
Properties
GUO Zi-wu, CHEN Shuang-lin, LI Ying-chun, YANG Qing-ping
（Research Institute of Subtropical Forest, Chinese Academy of Forestry, Fuyang 311400, China）
Abstract：The effect of bioremediation agent on metabolic and physiological activity of Phyllostachys praecox and soil chemical property was
studied in this paper focusing on the approaching the residue of organochlorine pesticide in soils of bamboo plantation forested, as well its
bioredimation by BCH-A. After applying bioremedation agent of BHC-A, it was found that HCH concentration in soils decreased significant－
ly, and reduction rate reached above 85%. The SPAD value in leaf of P. praecox in treatment A and B increased by 37.77% and 24.25%, and
root activity increased by 37.77% and 24.25% respectively. It also was found that SPAD value in leaf and root activity among treatments A, B
and CK had very significant difference, which indicated that metabolic and physiological activity of P. praecox was enhanced greatly. After
BCH-A was applied, soil pH value of treatment A, B decreased by 0.4 and 0.14, soil available nitrogen content increased to 80.33 mg·kg-1
and 62.67 mg·kg-1, respectively. While it was found soil pH value and available nitrogen content were significant different. Moreover the re－
sults shown that soil available phosphorus and potassium in treatment A was higher 33.02, 29.33 mg·kg-1 than that of treatment B, and that of
treatment A was higher 27.91, 36.98 mg·kg-1 than that of CK, respectively. However it discovered that applying BHC-A had little effect on
soil total nutrition and organic matter content, which indicated that BHC-A might stimulate the release of soil nutrients and enhance the
bioavailability of soil nutrients.
Keywords：organochlorine pesticide; degreding bacterium BHC-A; Phyllostachys praecox; SPAD value; root activity; soil chemical property
收稿日期：2010－03－11
基金项目：杭州市科技计划项目院所专项项目（20090332N01）；杭州市
科技创新重大项目（20072312A23）
作者简介：郭子武（1975—），男，博士，助理研究员，从事竹林有机农药
污染土壤生物修复研究。E-mail：hunt-panther@163.com
通讯作者：陈双林 E-mail：cslbamboo@126.com
有机氯农药主要是指六六六（HCH）和滴滴涕
（DDT），为持久性有机污染物（POPs），因其具有毒性
强、化学性质稳定、降解难等特点[1]，已在全球范围内
造成了严重的生态环境问题[2-3]，特别是土壤污染[4-5]，
仅我国被污染的土壤面积就已超过了 1 400万 hm2[6]。
因此，采用适当的方法去除残留于土壤生态系统中的
有机氯农药，对于农产品和环境安全具有重要的现实
意义。
雷竹（Phyllostachys praecox C.D.Chu etC.S.Chao）
第 29卷第 7期 农 业 环 境 科 学 学 报
隶属禾本科竹亚科刚竹属，具有出笋早、笋味鲜美、产
量高、效益好等特点[7-8]，是我国重要的笋用竹种。在我
国雷竹主产区，雷竹林多是由原来的农业耕作地，特
别是水稻田发展起来的[9]，因其农药使用历史长、剂量
大，致使目前的雷竹林土壤有机农药残留普遍，HCH
检出率达 100%[10]，含量最高可达 31.8 μg·kg-1，虽未
超过国家标准，但其生物活性和移动性较高，致使
部分竹笋农药残留量超过国家食品安全标准（50 μg·
kg-1）[11]。而近年来，雷竹林经营强度的增大及大量化
学品的使用，致使 HCH生物活性和移动性不断增强
的同时，也导致了雷竹生长活性的降低和竹林土壤环
境改变，乃至劣变退化。目前有关雷竹林农药污染土
壤生物修复研究尚属空白。本研究针对雷竹林生态系
统有机氯农药污染的现实问题，着重开展有机氯农药
原位生物修复及修复菌剂对雷竹生理活性、土壤养分
活化影响的研究，旨在为竹林可持续经营与环境保护
提供技术支撑。
1 试验地概况
试验地位于浙江省临安市太阳镇（30°24′N，119°
32′E），属中亚热带季风气候，温暖湿润，四季分明。年
平均气温 15.9 ℃，最高气温 41.3 ℃，最低气温-13.3
℃，≥10 ℃的年均积温 4 999.7 ℃，年均无霜期 234 d，
年均相对湿度 80%，年均降雨量 1 400 mm。雷竹为当
地主栽笋用竹种。
试验雷竹林面积 3 hm2，竹林立地条件、生长状况
一致，均由竹业大户统一经营，2001年春季移 1~2年
生胸径 2~3 cm的健壮母竹在原农业耕作地（水稻田）
中营造，2004 年成林投产，2005、2006 年连续 2 a 林
地有机材料覆盖促进竹笋早出，2007、2008年均未实
施林地覆盖。2008年 11月调查，平均立竹密度 22 134
株·hm-2，立竹平均胸径 3.48 cm，立竹年龄比（1 a∶2 a∶
3 a）为 24∶41∶35，基本达到了雷竹林丰产栽培的林分
结构要求。土壤为红壤，基本化学性质见表 1。
2 试验材料与方法
2.1 有机氯农药修复菌剂（BHC-A）
有机氯农药修复菌剂为鞘氨醇单胞菌属（Sphin－
gomonas sp.）菌株 BHC-A，是南京农业大学生命学院
微生物系、农业部农业环境微生物工程重点开放实验
室从长期受 HCH 污染的土壤中分离得到的能以
HCH为唯一碳源的高效降解菌 [12-13]，该降解菌在 LB
培养基形成黄色扁平的、具有清晰边缘、不透明的圆
菌落。该菌有极生鞭毛，G－，短杆菌，具有过氧化氢酶
和氧化酶活性，产黄色色素，菌体周围产荚膜。发酵方
法参照陈坚等方法[14]，菌体浓度为 9.0×109个·mL-1。
2.2 菌剂施用
2008 年 4月在试验雷竹林中设置 3个区块，面
积各 1 hm2，每个区块内各设 3个 20 m×20 m试验小
区，菌剂用量分别为 A 300 kg·hm-2，B 150 kg·hm-2和
不施菌剂的对照（CK）。菌剂与水 1∶6比例稀释摇匀
后用喷雾器均匀地喷施于经凋落物适当清理的林地
表面，施后浅锄林地表土，菌株发酵液中 N、P、K 含
量在 2 g·L-1左右，其对竹林养分影响可以忽略不计。
2.3 指标测定
2.3.1 土壤取样及 HCH测定
2008年 11月于试验雷竹林 9个试验小区中，按
5点取样法布点，取 0~30 cm土壤样品 500 g，用冰壶
带回实验室冷藏，用于 HCH测定。土壤中 HCH检测
方法参照 GB/T 14550—2003[15]。土壤 HCH提取及净
化采用石油醚－丙酮（1∶1）索式提取浓硫酸净化法。
HCH 采用 Agilent 6890N 型气相色谱仪（Agilent 公
司，美国）测定，配有 63Ni电子捕获器，DB-1701 毛管
柱（柱长30 m、内径 0.32 mm、膜厚 0.25 μm），载气为
高纯 N2，流速为 3 mL·min-1。色谱升温程序为 150 ℃
停留 3 min后以 8 ℃·min-1升至 250 ℃保留 10 min。
进样口温度 280 ℃，检测器温度 320 ℃。检测限
0.001~0.004 μg·g-1，RSD<10%，回收率 91.8%。
2.3.2 竹叶叶绿素值测定
在 3种处理的试验雷竹林中，随机选取 1~3年生
样竹各 10株，按竹冠的 1/3长度划分为竹冠上部、中
部和下部，并分别选取 10片叶片，每叶片在上、中、下
部位用叶绿素测定仪（SPAD520，日本）各测 3次。
2.3.3 竹子根系活力测定
2008 年 11 月于试验竹林小区内取 1 年生立竹
竹鞭上细根 5~10 g，置于冰壶中带回实验室后，用蒸
馏水冲洗干净，放于滤纸上晾干，剪碎后称取 2 g。根
系活力采用 α-萘胺氧化法[16]测定。
表 1 试验地土壤基本化学性质
Table 1 Soil chemical property of experiment plots
项目 有机质/g·kg-1 全氮/g·kg-1 全磷/g·kg-1 全钾/g·kg-1 水解氮/mg·kg-1 有效磷/mg·kg-1
含量 38.98 2.58 0.77 16.95 180.21 76.99
速效钾/mg·kg-1 pH
123.21 4.43
1291
2010年 7月
2.3.4 土壤主要化学性质指标测定
2008年 11月于试验竹林小区中，按 5点取样法
布点，取 0~30 cm土壤样品，带回实验室风干后，过 1
mm筛，用于土壤化学性质测定。pH值采用电位法
（土水比例 2.5∶1），土壤有机质采用重铬酸钾氧化-外
加热法，土壤全氮采用半微量凯氏法，全磷采用酸溶-
钼锑抗比色法，全钾采用酸溶-火焰光度法，水解氮采
用碱解扩散法，有效磷采用双酸浸提钼锑抗比色法，
速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定[17]。
2.4 数据处理
所有数据均采用 Excel及 SPSS软件进行统计处
理，包括单因素方差分析（One-Way ANOVA）及显著
性检验。
3 结果与分析
3.1 有机氯农药污染土壤生物修复
施用 BHC-A菌剂生物修复 180 d后，HCH降解
效果明显，土壤中 HCH 含量显著降低，不同处理间
差异达显著或极显著水平（图 1）。与对照相比，A处
理、B处理 HCH降解率分别达 81.62%、85.25%，差异
极显著。由于 BHC-A以 HCH为唯一碳源，盆栽控制
试验中，对 HCH降解率达 80%以上[12]。结合本研究
结果认为，土壤中 HCH 浓度的降低主要是由于
BHC-A的降解，土壤土著微生物的降解作用可以忽
略不计[12-13]。
3.2 生物修复对雷竹叶片叶绿素合成的影响
相同处理雷竹林不同年龄立竹叶片的叶绿素值
均无显著差异（表 2），这与雷竹的换叶习性及 1~3年
生立竹生理活力均很强有关。相同处理立竹不同竹冠
部位叶片的叶绿素值差异也不显著，这与试验雷竹林
林分立竹分布均匀，竹冠重叠少，透光性较好有关。
施用 BHC-A菌剂生物修复后，与对照相比，处
理 A、B雷竹林不同年龄立竹竹叶的叶绿素值分别提
高了 12.82、11.36，增长率分别达 43.05%、38.12%，两
处理与对照间差异均达显著水平（图 2），且处理 A雷
竹林竹叶叶绿素值略高于处理 B，但二者间差异不显
著，说明 BHC-A生物修复不但能有效降解 HCH，而
且对竹叶的光合色素合成有促进作用。
3.3 生物修复对雷竹根系活力的影响
生物修复后，雷竹根系活力明显增强（图 3），这
说明 BHC-A生物修复对雷竹根系活力提高具有促
进作用，这可能是雷竹叶片光合色素合成能力增强的
原因之一。处理 A雷竹林的根系活力比处理 B、对照
雷竹林分别提高 10.88%、37.77%，处理 B雷竹林根系
图 1 BHC-A对 HCH的降解效果
Figure 1 Degradation of HCH by BHC-A
表 2 试验雷竹林叶片叶绿素测定值
Table 2 SPAD value of Ph. praecox leaf
注：数据为平均值±标准差。小写字母不同表示差异显著（P＜0.05），相同表示差异不显著。
立竹年龄/a
CK A B
上部 中部 下部 上部 中部 下部 上部 中部 下部
1 28.07±0.21b 30.86±1.09b 30.26±0.89b 42.73±2.03a 45.66±0.21a 42.39±1.24a 39.72±2.56a 41.24±1.23a 41.39±0.92a
2 28.94±1.87b 30.07±1.25b 29.55±0.98b 40.85±1.83a 42.33±0.35a 42.8±1.65a 41.71±2.54a 41.42±1.08a 41.69±1.21a
3 31.73±1.56b 29.6±1.24b 29.13±1.01b 40.59±1.98a 43.47±0.49a 42.84±0.95a 40.58±2.08a 41.56±1.69a 41.1±1.05a
图 2 BHC-A对雷竹叶片叶绿素合成的影响
Figure 2 Effect of BHC-A on SPAD Value of Ph. praecox leaf
郭子武等：有机氯农药生物修复菌剂对雷竹生长及土壤化学性状的影响1292
第 29卷第 7期 农 业 环 境 科 学 学 报
活力较对照提高 24.25%。方差分析表明，3处理间雷
竹根系活力具极显著差异。可见 BHC-A菌剂不仅对
有机氯农药具高效降解作用，而且其所产生的酶和菌
剂培养基中一定量的活性物质，能改善土壤性状，促
进竹子生长。
3.4 生物修复对雷竹林土壤化学性质的影响
3.4.1 生物修复对土壤 pH的影响
生物修复后，与对照相比，处理 A、处理 B雷竹林
土壤 pH值均有显著下降。随着菌剂使用量的增多
pH值下降幅度呈增大趋势（图 4）。处理 A土壤 pH值
较处理 B和对照分别下降了 0.26、0.40个单位，处理
B土壤 pH值较对照下降了 0.14个单位。方差分析表
明，3处理间 pH值差异水平显著。
3.4.2 生物修复对雷竹林土壤养分有效性的影响
菌剂施用后，3处理间土壤有机质、全氮、全磷、
全钾无显著差异（图 5）。菌剂对土壤全效养分和有机
质影响不大，说明施用菌剂的生物修复并不能有效改
变土壤全效养分的含量。
经施用 BHC-A菌剂生物修复后，雷竹林土壤水
解氮含量明显提高。处理 A、B较对照土壤水解氮含
量分别提高了 80.33 mg·kg-1和 62.67 mg·kg-1，差异达
显著水平。有效磷、速效钾的变化规律相似，即处理 A
较处理 B和对照显著提高，与处理 B和对照相比，有
效磷分别提高了 33.02 mg·kg-1和 27.91 mg·kg-1，速效
钾分别提高了 36.98 mg·kg-1和 29.33 mg·kg-1。而处理
B与对照差异未达显著水平（图 6）。这说明施用菌剂
对雷竹林地土壤养分的活化有重要影响，但不同养分
对生物修复的响应不同。氮较容易被动员而活化，但
活化后的释放比较缓慢。而磷、钾则不同，其较难活
化，一旦活化，释放较快。这可能与菌剂特性、养分性
质及土壤性状有关。
4 讨论
有机氯农药，特别是 HCH残留污染已经遍及全
球的每一个角落[18-19]，因此环境中残留的 HCH高效、
安全清除技术已成为环境学研究的热点之一[20]。本研
究结果显示，经菌剂 BHC-A原位生物修复后，残留
于雷竹林地土壤中的 HCH含量显著降低，HCH降解
率达 80%以上。这与 BHC-A高效、专一的降解特性
图 3 BHC-A对雷竹根系活力的影响
Figure 3 Effect of BHC-A on root activity of Ph. Praecox
图 4 BHC-A对雷竹林土壤 pH值的影响
Figure 4 Effect of BHC-A on soil pH
1293
2010年 7月
及修复时间的延长有密切关系。
施用 BHC-A菌剂生物修复后，雷竹叶片叶绿素
值显著提高，根系活力明显增强，这说明施用菌剂
BHC-A原位微生物修复不仅能够有效地降解 HCH，
还可以促进叶绿素合成，提高雷竹根系代谢活力。其原
因可能是菌剂液体组分中的小分子活性成分对雷竹
叶绿素合成及根系活力有刺激作用。而修复过程中农
药降解、外源微生物活动及其向土壤中释放活性物质
也可能对雷竹叶绿素合成和根系活力有激活作用[21]。
原位微生物修复，可导致雷竹林地土壤 pH值降
低，不同处理间土壤 pH差异达显著水平。其原因可
能是菌剂施用后，雷竹生理活性提高，根系分泌的有
机酸释放到土壤中，致使土壤酸化[22-23]。而加入的外源
微生物的生命活动，特别是对农药降解，也有可能向
环境中释放酸性物质。
原位微生物修复过程中，土壤有机质、全氮、全
磷、全钾变化较小，处理间无显著差异；而土壤水解
氮、有效磷、速效钾含量则显著提高，这说明施用菌剂
虽不能从根本上增加土壤养分的总量，但可以促进土
壤养分的释放，提高土壤养分的生物有效性，这也可
能是雷竹叶片叶绿素值和根系活力提高的原因之一。
5 结论
（1）有机氯农药降解菌剂 BHC-A原位降解 HCH
效果显著。施用 BHC-A原位生物修复 180 d后，土壤
中 HCH残留浓度显著降低，HCH降解率超过 80%，
最高可达 85.25%。
（2）有机氯农药 HCH原位生物修复后，雷竹叶绿
素值、根系活力均明显提高，与对照相比差异显著。这
说明有机氯农药生物修复菌剂 BHC-A 能够提高雷
竹的新陈代谢及生理活性。
（3）有机氯农药生物修复后，与对照相比，土壤养
分总量（全氮、全磷及全钾）变化不大，而土壤速效养
分（水解氮、有效磷、速效钾）含量均显著提高，即施用
BHC-A的原位生物修复可以促进土壤养分的释放，
增加土壤养分的生物有效性。
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