全 文 ：中国生态农业学报 2010年 11月 第 18卷 第 6期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Nov. 2010, 18(6): 1302−1305


* 农业部 948 项目(2006−Z13)、黑龙江农垦总局攻关课题(HNKXIV−01−13)、黑龙江省教育厅重点项目(1054HZ026)和黑龙江省科技厅
国际科技合作项目(WC02208)和资助
** 通讯作者: 王伟东(1970~), 男, 博士, 教授, 研究生导师, 研究方向为木质纤维素的开发与综合利用。E-mail: wwdcyy@126.com
荆瑞勇(1978~), 男, 讲师, 主要从事微生物与发酵工程教学与科研工作。E-mail: jry_2002@126.com
收稿日期: 2009-10-27 接受日期: 2010-04-13
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2010.01302
乙草胺对土壤微生物数量和酶活性的影响*
荆瑞勇 王丽艳 王彦杰 谭焕波 穆贵强 王伟东**
(黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院 大庆 163319)
摘 要 采用室内瓶培养试验, 研究了乙草胺施用对土壤微生物数量及酶活性的影响。结果表明:乙草胺施用
初期对土壤细菌和放线菌数量有明显刺激作用, 但施用 30 d时高施用量处理(30 mg·kg−1)呈明显抑制作用, 之
后各处理放线菌恢复到对照水平, 而对细菌的抑制作用一直持续到 60 d; 乙草胺对土壤真菌数量呈“抑制−恢
复−刺激”的作用趋势。乙草胺施用初期对土壤脱氢酶产生一定刺激作用, 45 d后高施用量处理呈明显抑制作
用, 一直持续到 60 d; 土壤过氧化氢酶对乙草胺不敏感, 而转化酶和脲酶对乙草胺施入初期较敏感; 低施用量
处理对转化酶有抑制作用, 高施用量处理对转化酶有刺激作用, 各处理对脲酶都有抑制作用。
关键词 乙草胺 土壤微生物 土壤酶活性
中图分类号: X53; S154.3 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2010)06-1302-04
Effect of acetochlor application on soil microorganism number and
enzymes activities
JING Rui-Yong, WANG Li-Yan, WANG Yan-Jie, TAN Huan-Bo, MU Gui-Qiang, WANG Wei-Dong
(College of Life and Sci-technology, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China)
Abstract An indoor inoculation experiment was conducted to determine acetochlor effect on soil microbe and enzyme activity.
The results indicate that numbers of bacteria and actinomycete increase two weeks after applying acetochlor, then inhibited by
30 mg·kg−1 acetochlor at the 30th day. After that, actinomycete number recovers while bacteria number is still inhibited till the 60th
days. Fungi number decreases at 14 days after applying acteochlor, but then recovers at the 30th day and is stimulated at the 60th day.
Soil dehydrogenase activity is stimulated two weeks after applying acetochlor, then is inhibited by 30 mg·kg−1 acetochlor from 45 to
60 days after application. Catalase activity is not sensitive to acetochlor, but invertase and urease are sensitive at the early period
of application. Invertase activity is inhibited by 0.3 mg·kg−1 acetochlor, but stimulated by 3 mg·kg−1 and 30 mg·kg−1 acetochlor.
Urease activity is inhibited by acetochlor in different application amount.
Key words Acetochlor, Soil microbe, Soil enzyme activity
(Received Oct. 27, 2009; accepted April 13, 2010)
乙草胺作为有效的 1 年生禾本科杂草防除剂被
广泛应用于玉米、大豆、花生、棉花、马铃薯等作
物的生产过程[1]。我国乙草胺年需求量超过万吨, 是
需求量最大的 3 种除草剂之一[2]。以前认为乙草胺
是低毒且对环境影响较小的农药而被鼓励施用, 但
长期大量施用乙草胺势必造成环境污染。有研究表
明, 乙草胺对土壤微生物的影响是长期的, 不可逆
的[3]。乙草胺已被美国环保局定为 B-2 类致癌物[4],
其潜在环境风险性越来越受到关注, 但其对土壤微
生物的副作用常被忽略[5]。
土壤微生物是土壤环境质量评价的重要生物学
指标, 乙草胺施用对土壤微生物数量的影响已有报
道[6], 但研究仅局限于乙草胺的短期效应(3 d)。近年
来, 有关乙草胺对环境污染方面的报道主要集中在
乙草胺与其他污染物的复合污染 [7−8]及乙草胺对土
壤微生物种群结构的影响, 研究表明乙草胺生物降
解过程中, 细菌比真菌的贡献大, 且乙草胺不可逆
地降低了土壤可培养真菌种群丰度[9−10]。目前有关
第 6期 荆瑞勇等: 乙草胺对土壤微生物数量和酶活性的影响 1303


乙草胺对土壤可培养微生物数量及土壤酶活性的影
响尚少见报道。本研究采用传统微生物培养技术, 探
讨了乙草胺施用对土壤微生物数量和土壤酶活性的影
响, 为乙草胺合理施用提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试验设计
供试土壤为黑龙江八一农垦大学实验田土壤 ,
风干后过 2 mm筛备用。土壤为草甸黑钙土, 有机质
30.8 g·kg−1, 碱解氮 178.5 mg·kg−1, 有效磷 25.4
mg·kg−1, 速效钾 257.4 mg·kg−1, pH7.88。
称取烘干土样分装于棕色试剂瓶中, 分别加入
不同剂量的乙草胺使其土壤浓度分别为 0.3
mg·kg−1(低施用量)、3 mg·kg−1 (田间施用量)、
30 mg·kg−1 (高施用量), 同时设不添加农药的空白
为对照(CK)。每处理 3 次重复, 将上述处理用无菌
水调含水量至 25%, 定期补充无菌水称重保持含水
量, 25±1 ℃恒温培养。
1.2 测定项目及方法
分别于培养第 7 d、14 d、30 d、45 d、60 d取
样, 测定土壤细菌、放线菌、真菌数量及过氧化氢
酶、脱氢酶、转化酶和脲酶活性。微生物计数采用
稀释平板法 [11], 细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基, 放
线菌采用改良高氏 1 号培养基, 真菌采用马丁氏培
养基。采用靛酚蓝[12]、3, 5-二硝基水杨酸法[13]、高
锰酸钾滴定法[13]、TTC比色法[13]分别测定脲酶、转
化酶、过氧化氢酶和脱氢酶活性。
1.3 数据分析方法
数据均为 3次重复的平均值, 用 SPSS13.0进行
显著性分析。
2 结果与分析
2.1 乙草胺施用对土壤微生物数量的影响
从表 1 可知 , 处理第 7 d, 0.3 mg·kg−1、3
mg·kg−1、30 mg·kg−1处理土壤细菌数量分别较对
照增长 73.8%、2.3 倍、7.8 倍。处理第 14 d, 0.3
mg·kg−1、3 mg·kg−1 处理土壤细菌数量与对照差
异不显著, 30 mg·kg−1处理土壤细菌数量较对照增
长 2.8倍。处理第 30 d, 3 mg·kg−1处理土壤细菌数
量仍与对照相比差异不显著, 0.3 mg·kg−1处理土壤
细菌数量比对照增长 42.1%, 30 mg·kg−1处理表现
为抑制细菌生长, 与对照相比, 抑制率为 40.0%。处
理第 45 d时, 0.3 mg·kg−1、3 mg·kg−1、30 mg·kg−1
处理土壤细菌数量都表现为抑制, 与对照相比抑制
率分别为 83.6%、96.9%、48.0%。处理第 60 d时, 0.3
mg·kg−1、3 mg·kg−1、30 mg·kg−1处理土壤细菌
数量仍表现为抑制 , 与对照相比抑制率分别为
65.9%、67.6%、64.2%。可能由于乙草胺作为碳源或
氮源 [14], 被细菌利用, 促进了细菌生长繁殖。培养
30 d 后高施用量处理表现抑制细菌生长, 可能由于
乙草胺降解产物对细菌生长繁殖存在毒性。
乙草胺对土壤放线菌表现为“促进−抑制−恢复”
的作用。处理第 7 d, 0.3 mg·kg−1、3 mg·kg−1、30
mg·kg − 1 处理土壤放线菌数量分别比对照增长
38.8%、65.0%、77.2%。处理 14 d, 0.3 mg·kg−1处
理恢复到对照水平, 3 mg·kg−1、30 mg·kg−1处理分
别比对照增长 53.8%、78.6%。处理 30 d 时, 0.3
mg·kg−1 处理土壤放线菌数量与对照基本相同, 3
mg·kg−1、30 mg·kg−1处理分别比对照减少 57.1%、
86.7%。乙草胺施用量越大, 对放线菌的抑制作用越
明显。处理 45 d以后, 所有处理土壤放线菌数量都

表 1 不同乙草胺施用量处理对土壤呼吸强度和土壤微生物数量的影响
Tab. 1 Changes of soil respiration rate and number of soil microorganisms under different acetochlor application treatments
采样时间 Sampling time (d) 项目
Item
施用量
Application amount (mg·kg−1) 7 14 30 45 60
CK 6.33cC 16.00bAB 156.00bB 75.00aA 57.67aA
0.3 11.00cBC 12.67bB 221.70aA 12.33bcB 19.67bA
3 20.67bB 19.00bAB 166.67bAB 2.33cB 18.67bA
细菌数量
Bacteria number
(106 cfu·g−1)
30 55.67aA 60.33aA 93.67cC 39.00bAB 20.67bA
CK 87.67cB 60.67cB 35.00aA 25.00aA 16.00aA
0.3 121.67bA 80.33bcAB 34.67aA 25.67aA 13.00aA
3 144.67aA 93.33abA 15.00bB 23.67aA 21.00aA
放线菌数量
Actinomycete number
(104 cfu·g−1)
30 155.33aA 108.33aA 4.67cB 18.67aA 13.00aA
CK 11.33ab 80.33aA 27.00abAB 23.00bB 3.67cB
0.3 10.33ab 43.00bB 32.00aAB 59.00aA 9.33bAB
3 16.67a 43.33bB 42.33aA 10.67cB 11.00abA
真菌数量
Fungi number
(102 cfu·g−1)
30 4.67b 29.00cB 15.00bB 9.33cB 14.33aA
同列数据后不同大、小写字母表示在 1%、5%水平上差异显著性, 下同(n=3)。Data followed by different capital or small letters in one column
are significant difference at 1% and 5% levels, respectively. The same below (n=3).
1304 中国生态农业学报 2010 第 18卷


恢复到对照水平。表明乙草胺施入土壤后前两周能
促进放线菌数量增长, 且施用量越大, 作用越显著。
乙草胺或其降解产物可作为放线菌的碳源或氮源[14]。
处理 1 个月后乙草胺对放线菌生长表现出一定的抑
制作用, 可能是乙草胺或其降解产物对放线菌的毒
性所致。之后恢复到对照水平, 表明放线菌对乙草
胺及其降解产物毒性的耐受性强于细菌。
乙草胺施用对土壤真菌数量的影响为抑制−恢
复−促进趋势。处理第 7 d, 各处理土壤真菌数量均
与对照处于同一水平。处理 14 d时, 0.3 mg·kg−1、3
mg·kg−1、30 mg·kg−1处理土壤真菌数量分别比对
照减少 46.5%、46.1%、63.9%。处理 30 d时, 各处
理土壤真菌数量都恢复到对照水平。处理 45 d 时,
0.3 mg·kg−1处理土壤真菌数量比对照增长 1.6倍, 3
mg·kg−1、30 mg·kg−1处理分别比对照减少 53.6%、
59.4%。处理 60 d时, 0.3 mg·kg−1、3 mg·kg−1、30
mg·kg−1处理土壤真菌数量分别比对照增长 1.5倍、
2.0 倍、2.9 倍。由此看出, 乙草胺对土壤真菌表现
为先抑制后促进, 且高施用量对真菌数量的前期抑
制和后期促进都比低施用量更明显。这与冯慧敏等[9]
和张慧文等[15]的研究结果相似。本研究发现, 培养
45 d 时, 与对照相比, 高施用量处理土壤真菌数量
无明显恢复, 处理 60 d时可以恢复。可能由于在处
理前期, 细菌和放线菌大量增殖, 其分泌抗生素等
物质对真菌有拮抗作用[16]。之后随着乙草胺的降解,
细菌和放线菌的生长繁殖受到抑制, 对真菌的拮抗
作用逐渐减弱, 真菌数量逐渐恢复甚至表现为促进
作用, 其具体机理有待进一步研究。
2.2 乙草胺施用对土壤酶活性的影响
土壤过氧化氢酶活性与土壤微生物数量、活性
及有机质含量有关[17]。由表 2可知, 处理 7 d时, 各
处理土壤过氧化氢酶活性均表现出抑制作用, 与对
照相比, 仅高施用量处理未达显著差异。14 d 时各
处理土壤过氧化氢酶活性与对照无显著差异。30 d
时, 各处理土壤过氧化氢酶活性表现出一定激活作
用, 仅低施用量处理与对照达显著差异。之后, 各处
理恢复到对照水平。这可能是由于乙草胺的降解代
谢产物比乙草胺本身的毒性更大[18], 而低施用量较
高施用量更快地水解或降解, 在培养初期抑制作用
更明显。而 30 d时, 低施用量处理激活作用最强可
能是由于微生物生长(表 1)使酶活性增加[17]。乙草胺
处理 60 d 过程中, 土壤过氧化氢酶活性变化较小,
表明土壤过氧化氢酶活性对乙草胺不敏感。
培养 7~30 d时, 不同施用量乙草胺均激活了土
壤脱氢酶活性, 高施用量乙草胺激活效果最大, 处
理 14 d时, 与对照相比, 脱氢酶活性提高近 1.4倍。
45 d时, 仅 0.3 mg·kg−1处理对土壤脱氢酶活性依然
有激活作用, 但激活作用减弱, 其余处理表现出抑
制作用; 至 60 d 时, 各处理都表现为抑制作用。有
研究证实土壤脱氢酶活性与土壤微生物生物量有密
切关系[19]。这可能因为细菌大量繁殖导致培养初期
微生物合成的脱氢酶活性增加。之后随乙草胺光解
或生物降解, 其代谢产物对微生物生长有抑制作用,
土壤脱氢酶活性降低。
乙草胺胁迫下土壤转化酶的变化趋势与过氧化
氢酶相似。培养 7 d时, 低施用量处理对土壤转化酶
表现出抑制作用, 与对照相比抑制率为 36.5%, 而
田间施用量和高施用量处理与对照相比分别激活
9.4%和 15.3%。30 d 时各处理与对照无显著差异。
45 d时田间施用量和高施用量处理与对照相比土壤

表 2 不同乙草胺处理土壤酶活性的变化
Tab. 2 Changes of soil enzyme activities under different acetochlor application treatments
采样时间 Sampling time (d) 项目
Item
施用量
Application amount (mg·kg−1) 7 14 30 45 60
CK 2.70aA 3.96aA 2.41bA 2.50abAB 3.23aA
0.3 2.57bB 3.99aA 3.43aA 2.43bB 3.28aA
3 2.61bAB 4.17aA 2.95abA 2.52aAB 3.17aA
H2O2酶活性
Catalase activity
[mL(0.1mol·L−1KMnO4)·g−1·3h−1]
30 2.67aA 4.15aA 2.97abA 2.56aA 2.99aA
CK 0.05aA 0.05cB 0.11bB 0.11aAB 0.14aA
0.3 0.07aA 0.09bAB 0.13aA 0.13aA 0.11bcB
3 0.07aA 0.08bcAB 0.12abAB 0.07bB 0.10cB
脱氢酶活性
Dehydrase activtity
[mg(TPF)·g−1·24h−1]
30 0.09aA 0.12aA 0.11bAB 0.06bB 0.12abAB
CK 14.77bB 19.39aA 14.71aA 23.70bB 25.92abAB
0.3 9.38cC 17.13aA 15.52aA 24.69bAB 29.53aA
3 16.16aA 16.77aA 13.88aA 29.00aA 25.13bAB
转化酶活性
Invertase activity
(mg·g−1·d−1)
30 17.03aA 16.35aA 13.99aA 28.13aA 21.84bB
CK 0.63aA 0.97aA 0.50abAB 0.40abA 0.91aA
0.3 0.40bB 1.00aA 0.43bcAB 0.48aA 0.70bB
3 0.44bB 0.57bB 0.31cB 0.29bA 0.71bB
土壤脲酶活性
Urease activity (mg·g−1·3h−1)
30 0.41bB 0.40cC 0.60aA 0.42abA 0.75bAB
第 6期 荆瑞勇等: 乙草胺对土壤微生物数量和酶活性的影响 1305


转化酶分别激活 22.4%和 18.7%。60 d时各处理土壤
转化酶恢复到对照水平。这可能由于低施用量乙草
胺降解产物毒性较大[18], 因而呈抑制作用, 而中、高
施用量乙草胺可作为碳源和氮源, 使微生物数量增
殖(表 1), 酶活性有一定增加[17]。转化酶活性不仅可
以作为土壤肥力的指标[20], 也可作为乙草胺污染程
度的指示指标。
脲酶广泛存在于土嚷中, 是惟一对尿素在土壤
中的转化及尿素利用率有重大影响的酶[21]。不同施
用量乙草胺对脲酶活性表现出不同的规律。与对照
相比, 低施用量处理培养 7 d 时土壤脲酶抑制率为
36.5%, 之后恢复到对照水平 , 60 d 时抑制率为
23.3%; 田间施用量处理 14 d 时对土壤脲酶的抑制
作用最大, 与对照相比抑制率为 41.2%, 之后经短
时间恢复后又出现抑制作用; 高施用量处理 14 d时
脲酶抑制率为 58.8%, 之后恢复到对照水平, 60 d时
又出现抑制现象。研究结果表明, 乙草胺处理前两
周对土壤脲酶影响较大, 且施用量越大, 对土壤脲
酶活性抑制时间越长, 尿素水解的高峰期被推迟。
这与关松萌的研究结果一致[22]。
3 结论
本研究表明, 乙草胺在施入土壤前两周促进土
壤细菌和放线菌增殖, 激活土壤脱氢酶活性, 抑制
真菌增殖和脲酶活性。之后, 土壤脲酶活性和真菌
数量恢复到对照水平, 而细菌和放线菌的生长受到
抑制; 乙草胺施入土壤 60 d 时, 细菌数量、脲酶活
性和低、中施用量处理的脱氢酶活性仍受到抑制 ,
放线菌数量、高施用量处理脱氢酶活性恢复到对照
水平, 真菌增殖受到一定程度促进。在整个培养过
程中, 土壤过氧化氢酶对乙草胺不敏感, 而转化酶
和脲酶在乙草胺施入土壤初期较敏感。乙草胺施入
土壤 1周时低施用量处理对转化酶表现为抑制作用,
而高施用量处理表现为激活作用。乙草胺施入土壤
后对土壤脲酶表现为抑制作用。
大量研究表明, 乙草胺尽管在环境中残留时间
较短, 但对土壤微生物的影响却是长期的, 可能是
不可逆的。因此, 不要因其毒性较低、降解周期短
(5~7 d)而过度和频繁使用。今后, 需进一步研究乙
草胺长期胁迫下微生物种群结构、丰度和生理生化
等的变化, 为乙草胺的环境安全性提供科学依据。
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