全 文 ：中国生态农业学报 2009年 9月 第 17卷 第 5期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Sept. 2009, 17(5): 960−963


* 中国农业大学科研启动基金、北京市生态重点学科项目(XK10019440)资助
** 通讯作者: 乔玉辉(1970~), 女, 博士, 副教授, 主要研究方向为污染生态学。E-mail: qiaoyh@cau.edu.cn
郭兴华(1981~), 男, 硕士生, 主要从事土壤污染生态学的研究。E-mail: guoxinghua@gmail.com
收稿日期: 2007-12-11 接受日期: 2008-12-08
DOI: 10. 3724/SP.J.1011.2009.00960
土壤微生物对除草剂乙草胺污染的响应和指示*
郭兴华 乔玉辉** 赵 晶 孙振钧
(中国农业大学资源与环境学院 北京 100193)
摘 要 采用除草剂乙草胺作为土壤污染因子, 在人工可控制条件下, 研究乙草胺对土壤微生物细菌、真菌
和放线菌数量及土壤微生物量碳的影响, 并探讨这些微生物学指标对土壤中乙草胺污染状况的指示。研究
结果表明 : 在整个试验过程中 , 除草剂乙草胺在短时间内对微生物区系能产生明显抑制作用 , 但随着时间
增加和污染物的分解, 微生物数量逐渐得到恢复。在短时间抑制过程中, 细菌、放线菌数量以及微生物量碳
与乙草胺浓度的对数之间有很好的剂量效应关系 , 第 7 d 细菌数量与乙草胺浓度对数的拟合公式为 y =
−2.97x + 12.36, R2 = 0.999 3; 放线菌数量与乙草胺浓度对数的拟合公式为 y = −2.13x + 6.67, R2 = 0.956 4; 微
生物量碳在第 14 d与乙草胺浓度对数的拟合公式为 y = −89.25x + 348.90, R2 = 0.995 4; 其相关性都达到显著
水平。而真菌在受到乙草胺污染后, 受抑制现象并不明显, 真菌对乙草胺有较强的抗性。总之在短期污染条
件下, 土壤中的细菌、放线菌数量以及微生物量碳可以很好地指示土壤中乙草胺的污染状况。
关键词 乙草胺 土壤微生物 土壤微生物量碳 污染指示
中图分类号: X172 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2009)05-0960-04
Indication and response of soil microbe to acetochlor
GUO Xing-Hua, QIAO Yu-Hui, ZHAO Jing, SUN Zhen-Jun
(College of Resoures and Environmental Sciences, China Agricultural University, Beijing 100193, China)
Abstract An experiment was conducted to determine the effect of acetochlor (a soil pollutant) on soil microbe and soil microbial
biomass carbon. Then the potential of soil microbe and microbial biomass carbon as indicators for acetochlor pollution in soil was
analyzed. The results show that soil microbe is inhibited by short-term acetochlor application, but it recovers over the long-run due to
the acetochlor degradaton. During inhibition, the number of bacteria, actinomycete and microbial biomass carbon content exhibit
negative linear correlation with the log of acetochlor concentration. On the 7th day, the correlation between the log of acetochlor con-
centration and bacteria and actinomycete are expressed in the respective equations as y=−2.97x + 12.36, R2 = 0.999 3; and y =
−2.13x + 6.67, R2 = 0.956 4. For microbial biomass carbon, the correlation equation on 14th day is y =−89.25x + 348.90, R2
=0.995 4; which are all significant. However, the effect of acetochlor on fungi is insignificant and hardly noticeable. Hence
soil bacteria, actinomycete number and microbial biomass carbon content can be as good indicators for soil pollution by acetochlor
in the short-run.
Key words Acetochlor, Soil microbe, Soil microbial biomass carbon, Pollution indicator
(Received Dec. 11, 2007; accepted Dec. 8, 2008)
土壤质量是农业可持续发展的重要因素, 在以
往的研究中, 人们一直强调以土壤理化特性作为持
续性指标, 近年来, 关于土壤质量指示生物的研究
报道越来越多, 且主要集中在对土壤微生物、土壤
植物以及蚯蚓等大型土壤动物上, 其中以土壤微生
物研究最多[1,2]。长期以来, 有关污染物对土壤微生
物的研究主要集中在重金属方面, 涉及到农药对土
壤微生物群落多样性及功能等方面的研究较少[3−6]。
乙草胺是一种常用除草剂, 关于其对土壤生态系统
中微生物种群是否构成潜在威胁却鲜见报道[7]。鉴
第 5期 郭兴华等: 土壤微生物对除草剂乙草胺污染的响应和指示 961


于此, 本文在人工可控制环境条件下, 研究乙草胺
对土壤微生物种群的影响, 通过分析土壤微生物对
乙草胺污染的响应情况, 探讨土壤微生物作为土壤
生态系统污染及可持续性评价指标的可行性, 研究
结果对研究生物环境监测、突破常规理化环境监测
的局限性有一定参考价值。
1 材料与方法
1.1 供试材料
供试土壤为有机农作土壤, 取自中国农业大学
科技园, 取 0~20 cm土层土壤, 过 3 mm筛, 除去其
中的杂草、秸秆、草根以及石块等杂物, 土壤质地
为壤土, pH值 7.32, 有机质 13.91 g·kg−1, 全氮 1.17
g·kg−1, 碱解氮 109 mg·kg−1, 全磷 40.42 mg·kg−1,
全钾 84.05 mg·kg−1。所用土壤连续两年种植大白菜,
且连续多年采用有机农作方式, 不施用化肥和农药,
从而避免了由于施用化肥和农药造成的土壤微生物
群落变化, 确保了本试验中土壤微生物的多样性。
供试药品为乙草胺 , 乳油 , 含量 90%(重量/容
量), 内蒙古扎兰屯市农药制品有限责任公司 2005
年 4月 19日生产。
1.2 试验设计
试验采用可控条件下的微宇宙试验方法, 将所
取全部土壤充分混匀, 然后将混匀后的土壤放入 16
cm×18 cm的花盆中, 每个花盆放入 1 kg土壤, 共称
取 84盆。调节含水量至田间持水量的 40%, 用保鲜
膜封口, 并在上面扎眼保证空气流动, 放入人工气
候箱在 25 ℃、空气湿度 60%、16 h/8 h光照条件下,
预培养 7 d。
设置 5 mg·kg−1、25 mg·kg−1和 75 mg·kg−13
个乙草胺浓度处理, 以空白作为对照, 并设置 3 个
重复。采取破坏性取样方法, 分别在预培养后的 0 d、
1 d、7 d、14 d、28 d、56 d、84 d取样测定, 期间每
隔 5 d浇水 1次, 确保土壤含水量维持在田间持水量
的 40%。
1.3 试验方法
采用平板稀释法测定土壤细菌、真菌和放线菌
数量, 用氯仿熏蒸-K2SO4 浸提法[8]测定土壤微生物
量碳, 用 NaOH碱液吸收法测定土壤基础呼吸。
1.4 数据统计分析
采用 Excel 2003进行数据整理, 用 SAS 8.0进行
显著性统计分析。
2 结果与分析
2.1 乙草胺对土壤细菌数量的影响
随着时间的推移, 不同浓度乙草胺处理对土壤
细菌数量的影响结果见表 1。5 mg·kg−1处理在整个
培养过程中与对照相比在第 7 d 时存在显著性差异
(P<0.05), 其他时间差异不显著(P>0.05); 25 mg·kg−1
处理与对照相比在第 7 d时存在显著性差异(P<0.05),
75 mg·kg−1处理与对照相比在 1 d、7 d时存在显著
性差异(P<0.05); 在处理 1 d、7 d时, 5 mg·kg−1、25
mg·kg−1和 75 mg·kg−1浓度乙草胺处理的样品与对
照相比, 细菌数量均有所降低, 且细菌数量随乙草
胺浓度的增大而降低; 在 14 d后, 3种不同浓度乙草
胺处理的样品中细菌数量逐渐恢复到对照水平, 且
不同处理间差异不显著。
进一步分析试验中第 1 d和第 7 d的数据, 对土
壤细菌数量与乙草胺浓度的对数进行数据拟合, 可
得到第 1 d的拟合公式 y = −2.23x + 11.72, R2 = 0.935 4;
第 7 d拟合公式为 y = −2.97x + 12.36, R2 = 0.999 3;
其中 y为监测到的土壤细菌数量, x为乙草胺浓度的
对数。其相关性都达到显著水平。表明在短期污染
条件下, 土壤中细菌数量与土壤中污染物浓度之间
有很好的数量关系, 通过建立这种浓度效应曲线可
以采用生物指标对土壤污染进行监测。
2.2 乙草胺对土壤真菌数量的影响
不同浓度乙草胺处理对土壤真菌数量的影响见
表 2。5 mg·kg−1处理在整个培养过程中与对照相比
土壤真菌数量差异均不显著(P>0.05), 25 mg·kg−1
处理与对照相比在 7 d 和 56 d 时存在显著性差异
(P<0.05), 而 75 mg·kg−1处理与对照相比在 1 d、7 d
时存在显著性差异(P<0.05); 处理后 84 d, 3 种乙草
胺浓度处理的土壤中真菌数量与对照无显著性差异,
乙草胺对土壤真菌的影响并不明显, 真菌已恢复到
与对照相近的水平。

表 1 乙草胺对土壤细菌数量的影响
Tab.1 Effect of acetochlor on the soil bacteria unmber 105 cfu·g−1
处理 Treatment 1 d 7 d 14 d 28 d 56 d 84 d
CK 11.36±7.25a 14.37±6.63a 15.42±2.70a 15.51±6.17b 16.05±4.18a 11.09±4.63a
5 mg·kg−1 10.92±2.22a 10.57±4.55b 15.74±4.66a 14.86±5.81b 16.97±3.30a 13.21±2.93a
25 mg·kg−1 9.21±2.46ab 8.15±3.20b 15.50±3.04a 18.76±5.98a 14.83±4.93a 12.24±1.49a
75 mg·kg−1 7.42±2.23b 6.81±3.50b 16.34±5.30a 17.28±3.53ab 15.27±3.53a 12.91±4.25a
同列不同字母表示处理间差异显著(P < 0.05), 下同。Different letters indicate significant difference between treatments (P < 0.05). The same below.
962 中国生态农业学报 2009 第 17卷


表 2 乙草胺对土壤真菌的影响
Tab. 2 Effect of acetochlor on the soil epiphyte number 102 cfu·g−1
处理 Treatment 1 d 7 d 14 d 28 d 56 d 84 d
CK 31.01±5.31b 22.82±3.64b 28.03±6.73a 39.24±15.62a 28.13±7.42b 22.61±11.86a
5 mg·kg−1 29.80±8.16b 26.93±6.14ab 27.40±6.40a 37.48±10.32a 27.39±5.53b 31.15±10.95a
25 mg·kg−1 31.84±5.16b 30.34±6.84a 23.93±4.48a 46.66±12.91a 40.59±10.64a 30.12±12.63a
75 mg·kg−1 37.41±5.61a 26.31±3.80ab 27.76±8.11a 40.09±13.01a 31.83±8.85b 23.36±10.17a

2.3 乙草胺对土壤放线菌数量的影响
不同浓度乙草胺处理对土壤放线菌数量的影
响见表 3。通过方差分析可知, 5 mg·kg−1处理与对
照相比土壤放线菌数量在 84 d 时存在显著性差异
(P<0.05), 25 mg·kg−1处理与对照相比在 56 d时存
在显著性差异(P<0.05), 而 75 mg·kg−1处理与对照
相比在 1 d、7 d、84 d时存在显著性差异(P<0.05);
在处理 1 d、7 d时, 5 mg·kg−1、25 mg·kg−1和 75
mg·kg−1 处理土壤中放线菌数量比对照有所减少 ,
并且放线菌数量随乙草胺浓度的增大而降低。
进一步分析试验中第 1 d和第 7 d的数据, 对放
线菌数量与乙草胺浓度的对数进行数据拟合, 可得
到第 1 d的拟合公式为 y = −1.14x + 5.18, R2 = 0.911 9;
第 7 d拟合公式为 y = −2.13x + 6.67, R2 = 0.956 4; 其
中 y 为监测到的放线菌数量, x 为乙草胺浓度的对
数。其相关性都达到显著水平。说明在短期污染条
件下, 土壤中放线菌数量与土壤中污染物浓度之间
有很好的数量关系。
2.4 乙草胺对土壤微生物量碳的影响
土壤微生物量碳可反映有效养分状况和微生物
总量, 能在很大程度上反映土壤微生物数量, 是评价
土壤微生物数量和活性以及土壤肥力的重要指标[9]。
不同处理土壤微生物量碳测定结果见表 4。通
过方差分析可知, 5 mg·kg−1乙草胺处理的土壤微生
物量碳与对照相比无显著性差异 (P>0.05); 25
mg·kg−1 乙草胺处理的土壤微生物量碳与对照相比
在 14 d 时有显著性降低(P<0.05), 其他时间差异不
显著(P>0.05); 而 75 mg·kg−1乙草胺处理的土壤微
生物量碳与对照相比在 1 d、7 d、14 d、28 d时存在
显著性差异(P<0.05), 之后差异不显著(P>0.05)。在
处理 1 d 时, 3 种乙草胺处理的土壤微生物量碳与
对照相比都有所增加; 之后 7 d、14 d、28 d 时, 3
种不同处理与对照相比都有所降低, 并且随着乙草
胺浓度的增加土壤微生物量碳降低; 在 28 d 后, 土
壤微生物量碳逐渐恢复, 到 84 d时处理之间无明显
差异。
进一步分析试验中第 7 d和第 14 d的数据, 发
现微生物量碳与施入土壤中的乙草胺浓度的对数之
间有很好的相关性, 其拟合公式第 7 d为 y= −86.06x
+382.54, R2=0.918 1; 第 14 d为 y= −89.25x+348.90,
R2=0.995 4; 其中 y为监测到的微生物量碳, x为乙草
胺浓度的对数。其相关性都达到显著水平。说明在
短期污染条件下, 土壤中的微生物量碳与土壤中污
染物浓度之间有很好的相关性。

表 3 乙草胺对土壤放线菌的影响
Tab. 3 Effect of acetochlor on the soil actinomycete number 103 cfu·g−1
处理 Treatment 1 d 7 d 14 d 28 d 56 d 84 d
CK 46.4±15.0a 53.4±8.1a 65.2±8.9a 95.1±17.2ab 82.7±13.8a 76.3±23.3a
5 mg·kg−1 42.3±26.0a 50.6±9.7a 66.2±8.1a 90.7±18.6b 76.3±17.2ab 48.5±14.2c
25 mg·kg−1 38.7±29.0ab 40.1±20.3ab 64.5±14.8a 103.4±37.4ab 56.3±26.2b 63.3±13.8ab
75 mg·kg−1 28.6±15.4b 25.0±8.2b 55.3±12.6a 112.3±21.7a 62.5±28.1ab 52.5±18.0bc

表 4 乙草胺对土壤微生物量碳的影响
Tab.4 Effect of acetochlor on the soil microbial biomass carbon mg(C)·kg−1
处理 Treatment 1 d 7 d 14 d 28 d 56 d 84 d
CK 269±26b 324±9a 301±16a 337±37a 320±54ab 286±30a
5 mg·kg−1 294±15ab 315±19a 288±15a 304±17a 301±16ab 321±27a
25 mg·kg−1 302±31ab 280±30a 223±18b 284±50a 341±22a 303±33a
75 mg·kg−1 305±8a 211±37b 197±34b 258±15b 268±19b 283±8a
第 5期 郭兴华等: 土壤微生物对除草剂乙草胺污染的响应和指示 963


3 讨论与结论
在受到农药污染后, 微生物区系的变化是反映
土壤环境质量变化的重要生物学指标之一。三大类
群微生物在受到除草剂作用时其原有的生态状况会
发生变化, 并表现出一定的受害现象。在土壤中施
入乙草胺后, 细菌在短时间内(1 d和 7 d)受到抑制,
在初期土壤细菌数量迅速下降, 除 5 mg·kg−1处理
外, 另外两个处理都与对照有显著差异。但在 14 d
后, 随着乙草胺浓度的降低, 土壤细菌数量逐渐增
加, 最后逐渐恢复到与对照细菌数量基本相当。放
线菌的情况类似于细菌, 在短时间内表现出受害现
象。乙草胺对土壤细菌和放线菌的抑制作用在 1~7 d
中与土壤中污染物浓度的对数之间有很好的相关性,
表现出很好的剂量效应关系。这两个微生物指标可
以用于指示不同浓度乙草胺的污染。真菌在受到乙
草胺污染后, 各处理与对照并无太大差异, 未表现
出受抑制的现象, 说明真菌对乙草胺有较强的抗性,
这与于建垒等[10]的研究结果相似。
土壤微生物量碳能在很大程度上反映土壤微生
物数量, 是评价土壤微生物数量的重要指标, 土壤
微生物量也可以作为土壤健康的指标之一[11,12]。土
壤微生物量碳在低浓度乙草胺污染下, 并没有表现
出显著变化 , 说明土壤微生物数量也没有太大变
化。然而随着乙草胺浓度的增加, 土壤微生物量碳
也逐渐表现出受抑制状况, 并且乙草胺浓度越大土
壤微生物量碳受抑制时间越长。陈浮等[13]利用锌离
子作为土壤污染因子研究土壤微生物的变化状况 ,
所得变化规律与本研究基本一致。进一步分析试验
中第 7 d和第 14 d的数据, 发现微生物量碳与施入
土壤中的乙草胺浓度的对数之间有很好的相关性 ,
也表现出很好的剂量效应关系, 说明土壤微生物量
碳也可以很好地指示土壤的短期污染。
通过本试验研究可以看出, 除草剂乙草胺在短
时间内对土壤微生物区系能产生明显的抑制作
用, 但随着时间增加和污染物的分解, 微生物数量
逐渐得到恢复。在短时间抑制状态下(1~7 d)随着污
染物浓度的增加细菌和放线菌数量减少 , 与污染
物浓度的对数有很好的剂量效应关系, 第 7 d细菌的
拟合公式为 y= −2.97x+12.36, R2 = 0.999 3; 放线菌的
拟合公式为 y= −2.13x+6.67, R2= 0.956 4。而真菌在受
到乙草胺污染后, 受抑制现象并不明显, 说明真菌
对乙草胺有较强的抗性, 不适宜用于指示土壤乙草
胺的污染。随着乙草胺浓度的增加, 土壤微生物量
碳也逐渐表现出受抑制状况, 且乙草胺浓度越大土
壤微生物量碳受抑制时间越长。短时间内(7~28 d)
微生物量碳与施入土壤中的乙草胺浓度的对数之间
有 很好的相关性, 第 14 d的拟合公式为 y= −89.25x
+348.90, R2= 0.995 4; 其相关性都达到显著水平。说
明在短期污染条件下, 土壤中的细菌、放线菌数量
以及微生物量碳可以很好地指示土壤中乙草胺的污
染状况。
参考文献
[1] 易泽夫, 荣湘民, 彭建伟, 等. 微生物变量作为土壤质量评
价指标的探讨[J]. 湖南农业科学, 2006 (6): 64−65, 69
[2] 赵吉. 土壤健康的生物学监测与评价[J]. 土壤, 2006, 38(2):
136−142
[3] Finlay B. J., Maberty S. C., Cooper J. I. Microbial diversity
and ecological function[J]. Oikos, 1997, 80: 209−213
[4] 俞慎, 李勇, 王俊华, 等. 土壤微生物生物量作为红壤质量
生物指标的探讨[J]. 土壤学报, 1999, 36(3): 413−422
[5] Bååth E. Díaz-Raviña M., Frostegård A., et al. Effect of
metal-rich sludge amendments on the soil microbial commu-
nity [J]. Appl. Environ. Microbial, 1998, 64: 238−245
[6] Chander K., Brookes P. C. Plant inputs of carbon to metal
contaminated soil and effects on soil microbial biomass[J].
Soil Biology & Biochemistry, 1991, 23: 1169−1177
[7] 朱鲁生 , 王军 . 乙草胺和莠去津对土壤微生物的影响及安
全性评价[J]. 土壤与环境, 2000, 9(1): 71−72
[8] 林启美 , 吴玉光 , 刘焕龙 . 熏蒸法测定土壤微生物量碳的
改进[J]. 生态学杂志, 1999, 18(2): 63−66
[9] 胡诚, 曹志平, 叶钟年, 等. 不同的土壤培肥措施对低肥力
农田土壤微生物量碳的影响 [J]. 生态学报 , 2006, 26(3):
808−814
[10] 于建垒, 宋国春, 万鲁长, 等. 乙草胺对土壤微生物的影响
研究[J]. 环境污染治理技术与设备, 2000, 1(5): 61−65
[11] 梁文举 , 葛亭魁 , 段玉玺 . 土壤健康及土壤动物生物指示
的研究与应用[J]. 沈阳农业大学学报, 2001, 32(1): 70−72
[12] Schloter M., Dilly O., Munch J. C. Indicators for evaluating
soil quality[J]. Agriculture, Ecosystems & Environment, 2003,
98: 255−262
[13] 陈浮, 曹慧, 濮励杰, 等. Zn2+对土壤微生物量碳、呼吸强度
的影响[J]. 无机化学学报, 2002, 18(4): 404−408