复合污染情况下对土壤中主要酶活性的影响

复合污染情况下对土壤中主要酶活性的影响复合污染情况下对土壤中主要酶活性的影响唐美珍１，郭正元２，陈峻峰１（１．曲阜师范大学生命科学学院，山东曲阜２７３１６５；２．湖南农业大学农业环境保护研究所，湖南长沙４１０１２８）摘要：采用盆栽试验，运用正交试验设计（Ｌ９（３４）），研究了酸雨、重金属镉和农药敌杀死复合污染情况下对土壤脱氢酶、脲酶、蔗糖酶和转化酶活性的影响。结果表明：农药敌杀死是制约土壤酶活性的最为重要的因素；Ｃｄ对土壤脱氢酶和脲酶均有显著的抑制作用，抑制率分别达１２．８％和６１．３％，但对蔗糖酶和转化酶影响很小，方差分析结果显示无统计学意义；酸雨仅对转化酶有显著影响，最大抑制率为４．４％，对蔗糖酶有一定的影响，但不显著，对脱氢酶和脲酶的影响很小，方差分析结果显示无统计学意义。关键词：酸雨；镉；敌杀死；土壤；酶活性收稿日期：２０１１－０９－０９基金项目：农业部农药检定所项目（编号：ＮＹＣＬ２０１００１１０），校稳定人才基金（编号：２００８Ｂ０１３）资助作者简介：唐美珍（１９７８—），女，湖南株洲人，硕士，讲师，主要从事污染物的迁移、转化及其环境效应方面的研究工作。中图分类号：Ｓ１５４．２文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－９９４４（２０１１）１０－００９６－０３１引言土壤酶是反映土壤肥力的敏感生物指标之一［１］，也是土壤自净能力的一个指标。土壤中氮的转化与脲酶活性相关，蔗糖酶的活性可以反映土壤中碳的转化和呼吸强度，脱氢酶活性与土壤有机质的转化速度有密切关系，转化酶活性可以表征土壤的熟化程度和肥力水平［２］。因此，酶活性直接影响土壤营养物质转化、循环情况及保肥、供肥能力。但土壤酶易受环境中物理、化学和生物因素的影响，酶活性变化很大。近年来有关研究表明，酸雨环境下土壤重金属复合污染对土壤微生物量碳和酶活性产生明显的抑制作用，脱氢酶几乎消失，有效Ｃｄ、Ｃｕ、Ｚｎ含量与土壤微生物量碳和酶活性呈负相关［３］。目前，对于复合污染的生态毒理研究，不仅仅停留在探索无机污染物（重金属）之间的交互作用关系［４］，也不只是试验两种以上有机污染物同时存在的联合毒性［５］，而且还追踪无机污染物与有机污染物之间的复合效应［６～７］。为此，本试验以土壤脱氢酶、脲酶、蔗糖酶和转化酶为探讨对象，采用盆栽试验，运用正交试验设计方案，初步探讨了酸雨、Ｃｄ和敌杀死各自主效应对农田土壤中４种主要酶活性的影响，以期为通过酶活性的变化来表征土壤受污染的程度的环境监测提供科学依据。２材料与方法２．１试验材料供试土壤采自曲阜市郊未受Ｃｄ和敌杀死污染的农田土壤（０～２０ｃｍ），风干后过３ｍｍ筛，并检测其理化性质［８］，其基本理化性质见表１。小白菜由苏州寒山种业有限公司提供。供试农药为２５ｇ／Ｌ的敌杀死制剂，由拜耳作物科学公司提供。模拟酸雨是根据山东省大气监测结果（酸雨中含有Ｈ＋，Ｃａ２＋，Ｍｇ２＋，ＮＨ＋４，ＳＯ２－４，ＮＯ－３，Ｃｌ－等），并参照有关资料配制［９］，［ＳＯ２－４］∶［ＮＯ－３］＝８∶１，在１Ｌ去离子水中加入ＣａＣｌ２１４．３４ｍｇ，ＭｇＳＯ４９．８８ｍｇ，ＮＨ４Ｃｌ８．１２ｍｇ，然后用Ｈ２ＳＯ４调成不同ｐＨ值模拟酸雨溶液，ｐＨ值分别为４．０，５．０，６．０。表１供试土壤的主要理化性质ｐＨ含水率Ｈ２Ｏ／％总氮ＴＮ／（ｇ／ｋｇ）总磷ＴＰ／（ｇ／ｋｇ）有机质Ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒ／％阳离子交换量ＣＥＣ／（ｃｍｏｌ／ｋｇ）镉Ｃｄ／（ｍｇ／ｋｇ）敌杀死Ｄｅｃｉｓ／（ｍｇ／ｋｇ）７．２３．３０．７５０．８３３．６９１１．１３＜０．０１＜０．０５２．２试验设计与实施试验采用３因素３水平的Ｌ９（３４）型正交表，试验因素和水平设计见表２。表２正交试验水平水平Ｃｄ／（ｍｇ／ｋｇ）（Ａ）酸雨（ｐＨ）（Ｂ）敌杀死／（ｍＬ／ｈａ）（Ｃ）１１４７５０２５５１５００３１５６２２５０白菜种子经７５％的酒精消毒后，在土壤中发芽生长，长出３片真叶后，选择均匀一致的幼苗待移栽。用塑料盆（高２０ｃｍ×宽２５ｃｍ）装过３ｍｍ筛孔土壤２．５ｋｇ，按表２中的重金属Ｃｄ的水平和正交试验设计法，施入土壤，充分混匀稳定７ｄ后移栽小白菜。试验设置９个处理，每个处理３个平行。同６９２０１１年１０月ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｒｅｅｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ第１０期时设置不加任何污染物的作对照。酸雨施用量根据山东省济宁地区的年降水量（７８１ｍｍ）进行模拟喷施，共喷两次，每隔１０ｄ喷淋１次。敌杀死于收获前１０ｄ施于作物上。收获小白菜后测定土壤脱氢酶、转化酶、蔗糖酶、脲酶。２．３试验指标的测试本试验共测定４个试验指标，分别为脱氢酶、脲酶、蔗糖酶、转化酶［１～２］。脱氢酶为比色法测定方法；蔗糖酶为磷钼酸比色法；脲酶为奈氏试剂比色法方法；转化酶为化学滴定法方法。３结果与分析复合污染条件下Ｃｄ、敌杀死和酸雨主效应对