不同河岸带植物根际丁草胺降解特性差异及其微生物学机制

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1、陈海雁等：不同河岸带植物根际丁草胺降解特性差异及其微生物学机制2205不同河岸带植物根际丁草胺降解特性差异及其微生物学机制陈海雁，杨长明*，李建华同济大学环境科学与工程学院，上海200092摘要：以根际袋盆栽方法，研究了芦苇(Phragmitesaustralis)、茭白(Zizaniaaquatica)、菖蒲(AcoruscalamusLinn)三种典型河岸带植物根际丁草胺降解特征的差异，并从微生物学角度探讨了可能的机制。结果表明，与非根际相比较，不同河岸带植物根际对土壤中丁草胺降解有显著的增强效应。不同河岸带植物

2、对丁草胺的降解效果存在显著差异，降解效果由大到小的次序为：菖蒲，芦苇，茭白。芦苇、茭白、菖蒲根际丁草胺降解速率常数依次分别为0.0606、0.0500、0.0680。在丁草胺作用下，不同河岸带植物根际与非根际土壤关键酶的活性和微生物特征存在明显差异。丁草胺对几种植物根际与非根际脱氢酶与脲酶都有不同程度的激活，但随后抑制并趋于正常水平，而磷酸酶则基本上影响不明显。同期根际的酶活性要比非根际的高。丁草胺作用后，对土壤细菌及真菌有明显的抑制作用，但对放线菌的数量影响不大。与芦苇和茭白相比，菖蒲根际土壤酶活性和微生物数量明显

3、更高，说明该植物对土壤中丁草胺污染具有较好的缓冲作用，从而大大提高了丁草胺的微生物降解的增强效应。关键词：丁草胺；根际降解；河岸带植物；微生物特征中图分类号：X592文献标识码：A文章编号：1672-2175（2008）06-2201-06陈海雁等：不同河岸带植物根际丁草胺降解特性差异及其微生物学机制2205丁草胺（C17H26ClNO2）是目前在我国水稻田中广泛使用的一种酞胺类除草剂[1]。丁草胺对鱼类和水生动物毒性较大，丁草胺容易通过排灌水和农田地表径流等途径进入水体，对水环境也造成了很大的影响[2]。如何削减农

4、田农药通过排水和径流向周边水体输送，改善水环境功能，是目前农业流域面源污染控制的一项重要课题。表1供试土壤理化性质Table1PhysicalandchemicalparametersofthetestedsoilpHw(有机质)/%b(CEC)/(cmol·kg-1)w(TN)/(mg·g-1)w(TP)/(mg·g-1)7.970.6354.4091.090.74植物根际环境是一个特殊的微生态环境。由于根系及其分泌物的存在，增加了微生物的活动区域和生物量。这种微生物在数量和活动上的增长,很可能是根际非生物化合物代

5、谢降解的因素[3]。研究表明植物根际微生物明显比空白土壤中多，这些增加的微生物能提高有机物质的降解[4-5]。由于根系分泌物的作用，根际有较高浓度的碳水化合物、氨基酸、维生素和其他生长因子,使之成为微生物生长旺盛的区域[6-7]，从而大大增强有机污染物微生物降解效应。河岸带（Riparianzone）可以有效截留、吸附和降解周边地表径流和排水中的各种农业污染物（N、P和农药），从而有效控制农业非点源污染，对维持和改善河流水环境具有重要作用[8]。特别是河岸带植物由于其发达的根系及其微域环境，可能会对农业面源污染截留、

6、降解发挥重要作用[9-10]，但相关研究还鲜见报道。本文通过模拟试验，研究了几种不同河岸带植物根际丁草胺降解特征差异，并从根际微生物变化角度，探讨了可能的机理，以期为今后农业流域农药面源污染控制和河岸带植物的选择提供依据。1材料与方法1.1供试材料本文选择在崇明岛河岸带具有典型的三种土著植物作为实验材料，分别为芦苇（phragmitesaustralis）、菖蒲（AcoruscalamusLinn）和茭白（Zizaniaaquatica），均取自于崇明水环境实验基地河岸带。植物采集时间为2008年3月5日，同一种河岸

7、带植物尽量选择长势一致的植株。试验前对所有供试的河岸带植物进行预培养5d，然后移栽到塑料盆钵中。供试土壤取自崇明水环境实验基地附近的河岸边，土壤类型为砂质沉积土，其基本理化性质如表1所示。新鲜土壤自然风干过2mm筛，以备用。1.2实验方法本试验采用根际袋法进行盆栽模拟试验，称取供试土壤2.5kg于塑料盆钵中，其中500g装在300目的尼龙网袋中，拌入尿素和磷酸二氢钾作底肥。丁草胺溶解于甲醇后，均匀加入到上述土样中，充分搅拌、混匀，待甲醇挥发后，陈海雁等：不同河岸带植物根际丁草胺降解特性差异及其微生物学机制2205用未

8、处理土壤不断稀释，多次搅拌后过2mm筛，得到丁草胺初始质量分数为8mg·kg-1的实验土壤。每袋种植供试河岸带植物3~5株，做3次重复，同时设置空白对照。采用干湿交替的水管理模式，以模拟河岸带水文条件。为了减少光照对丁草胺降解的影响，每个盆钵用可以透气的铝箔纸进行遮光处理。1.3样品采集与分析1.3.1样品采集与处理分别于移栽1、7、14、21