灰黄霉素在土壤环境中的生物效应影响研究 [复制链接]

本文节选自段路路、*婧、*河清的《灰*霉素在土壤环境中的生物效应影响研究》，原文刊载于《化肥工业》年第4期

作者简介：段路路（—），女，高级工程师，主要从事肥料质量检测及标准化研究。

摘要

以植物、动物、微生物和酶为研究对象，通过实验模拟方法，试验研究了灰*霉素对植物种子发芽和根伸长*性的影响、对蚯蚓急性*性的影响、对土壤微生物群落组成以及土壤酶活性的影响。试验结果表明：灰*霉素质量浓度在mg/L范围内对10种不同植物的*性甚微；1kg土壤（干重）中灰*霉素含量在mg内对蚯蚓生长的影响并无显著的计量—效应关系；灰*霉素对土壤微生物群落结构变化影响显著，并且对三类微生物的影响关系是细菌＞放线菌＞真菌；灰*霉素对脲酶的抑制作用较大，对脱氢酶的活性影响趋势是先提高其活性然后抑制其活性，但对磷酸酶活性的影响作用不大。

抗生素是指由细菌、霉菌或其他微生物在繁殖过程中产生的，能够杀灭或抑制其他微生物的一类物质及其衍生物。虽然抗生素的半衰期不是很长，但由于其在环境中大量而频繁地使用，可导致抗生素的污染及抗药性的产生。目前，在世界多个区域的农田中均检测到了抗生素，其中又以四环素类、磺胺类、大环内酯类、喹诺酮类抗生素为典型。我国是世界最大的抗生素原料药生产国和出口大国，生产超过70种抗生素，占全球生产总量的70%。近年来，由于抗生素在养殖业、畜牧业以及医疗卫生上的大量使用，导致其对环境污染的问题日趋严重，已成为当前研究的热点之一。

灰*霉素是从灰*青霉培养液中分离得到的一种含氯代谢产物，是一种非多烯类的物质，作为抗真菌抗生素不仅能普遍应用于临床治疗皮肤和角质层真菌感染，其在农业植物保护方面也有着潜在应用价值。

在我国，灰*霉素的应用范围已逐渐扩大到畜牧业、水产及植物真菌性病害的防治等，由于土壤或沉积物是灰*霉素的最终归宿之地，进入环境中的灰*霉素将在土壤或沉积物中积累，对土壤生态环境产生一定的影响，但有关这方面的影响目前还了解不多。为此，通过试验模拟的方法，研究了灰*霉素对种子发芽和根伸长的*性试验、对土壤中蚯蚓急性*性试验、对土壤微生物（细菌、真菌、放线菌）的影响以及对土壤中脱氢酶、磷酸酶和脲酶活性的影响，旨在揭示灰*霉素引入农田后对土壤中生物效应的影响，为正确评价灰*霉素的生态环境效应提供依据。

1材料与方法

1.1供试材料

供试样品：灰*霉素，分子式为C17H17C1O6，分子量.77，质量分数99.0%。

供试土壤：试验所用土壤采自内蒙古自治区赤峰市宁城县八里罕镇赵家沟村的棕壤土，土壤基本理化性质为pH8.16、有机质12.0g/kg、全氮1.21g/kg、有效磷9.12mg/kg、速效钾.5mg/kg、土壤容重1.3g/cm3、田间持水量30%。

供试植物：采用的10种受试植物信息如表1所示。

供试动物：赤子爱胜属蚯蚓，二月龄以上，体重0.30～0.45g。

1.2试验方法

1.2.1种子发芽和根伸长的*性试验

根据《化学品测试方法生物系统效应卷》（第2版）种子发芽和根伸长的*性试验规定的方法进行灰*霉素对种子发芽和根伸长的*性试验，灰*霉素对10种植物的发芽抑制率和根伸长抑制率按下式计算：

1.2.2蚯蚓急性*性试验

根据《化学品测试方法生物系统效应卷》（第2版）蚯蚓急性*性试验规定的方法进行灰*霉素对蚯蚓急性*性试验，每个处理设定2个平行，每个平行放置10条蚯蚓。空白对照除不加受试物外，接受同样的处理。

1.2.3土壤微生物的影响试验

吸取5mg/mL灰*霉素溶液1.0、2.5、5.0和10.0mL，分别与干燥的10.00g石英砂搅拌均匀，然后边搅拌边加入至基质土壤中，使土壤中灰*霉素的含量分别达到10、25、50和mg/kg，同时设无灰*霉素的对照。将配制好的土壤放置于人工气候箱中于温度25℃、湿度60%下培养，并分别在试验的第0、5、10、20和30d测定土壤中三大类微生物数量和组成，利用平板菌落计数法对土壤中细菌、放线菌和真菌分别进行计数。

1.2.4土壤酶活性影响试验

吸取灰*霉素（5mg/mL）溶液1.0、2.5、5.0和10.0mL，分别与干燥的10.00g石英砂搅拌均匀，然后边搅拌边加入到土壤中，使土壤中抗生素含量分别达到10、25、50和mg/kg，同时设无抗生素的对照。将配制好的土壤放置于人工气候箱中于温度25℃、湿度60%下培养，并分别在试验的第0、5、10、20和30d测定土壤中3种酶的活性。

2试验结果

（1）不同灰*霉素质量浓度梯度对10种植物种子发芽抑制率的试验结果如图1所示。

图1不同灰*霉素质量浓度梯度对10种植物种子发芽抑制率的影响

（2）不同灰*霉素浓度梯度对10种植物根伸长抑制率的试验结果如图2所示。

图2不同灰*霉素质量浓度梯度对10种植物根伸长抑制率的影响。

（3）不同浓度灰*霉素处理对蚯蚓*性症状及累积死亡率的试验结果如表2所示。

（4）将不同浓度的灰*霉素加入土壤中培养，利用选择性培养基在不同培养时间分别对细菌、真菌和放线菌计数，以培养时间为横坐标、菌落总数为纵坐标作图，研究灰*霉素与微生物群落组成之间的剂量效应关系随培养时间的动力学变化规律，结果如图3所示。

图3暴露于不同灰*霉素浓度下的土壤微生物群落变化情况

（5）将不同浓度的灰*霉素加入土壤中培养，在每个培养时间段均进行了磷酸酶、脲酶和脱氢酶的活性测定，以培养时间为横坐标、酶活性为纵坐标作图，研究灰*霉素对土壤中这3种酶活性的影响，结果如图4所示。

图4暴露于不同灰*霉素浓度下土壤酶活性变化情况

3结语

（1）在mg/L浓度范围内的灰*霉素对10种不同植物种子的发芽率和根伸长*性没有明显变化，种子发芽抑制率和根伸长抑制率都在50%以内，故在mg/L范围内灰*霉素对植物的*性甚微。

（2）在1kg干土壤含0～mg灰*霉素范围内，对蚯蚓生长的影响并无显著的计量―效应关系，蚯蚓的14d半致死浓度（14d-LC50）＞mg/kg，14d死亡率为0%的最高浓度（14d-LC0）≥mg/kg，14d死亡率为%的最低浓度（14-dLC）＞mg/kg。

（3）灰*霉素加入到土壤中后，土壤微生物的群落结构发生了明显的变化，随着培养时间的增加，灰*霉素对细菌、真菌、放线菌的抑制作用随灰*霉素浓度的增加而提高，并且对三类微生物的影响关系是细菌＞放线菌＞真菌。

（4）不同浓度的灰*霉素对土壤中磷酸酶活性的影响作用不大，但随着灰*霉素浓度的增大，酶活性下降。灰*霉素对脲酶的抑制作用比较大，并且随着灰*霉素浓度的增大抑制作用加强，持续作用的时间也较长。对于脱氢酶来说，灰*霉素对脱氢酶的活性影响趋势是先提高其活性，然后抑制其活性。