2种盐剂草甘膦对果园土壤微生物量碳氮和微生物数量的影响

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　　摘要 [目的]探究2种盐剂的草甘膦对北方旱地果园土壤微生物的影响。[方法]以草甘膦异丙铵盐和草甘膦钾盐为试材，通过田间定位试验，考察旱地果园土壤微生物对不同盐剂草甘膦的响应。[结果]连续2年喷施2种盐剂草甘膦对0～20 cm土层的土壤微生物量碳无影响，但草甘膦异丙胺盐和钾盐处理下土壤微生物量氮分别较对照减少了48.69%和28.86%（P<0.05），2种盐剂草甘膦处理均显著增加了土壤真菌数量，减少了放线菌数量（P<0.05），对细菌数量无影响。[结论]从微生物量碳的响应看，2种盐剂草甘膦田间使用剂量下连续施用2年未造成果园土壤草甘膦污染。
　　关键词 草甘膦异丙胺盐；草甘膦钾盐；土壤微生物数量；微生物生物量碳
　　中图分类号 S154.3 文献标识码 A
　　文章编号 0517-6611（2019）09-0151-03
　　doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.09.044
　　Abstract [Objective]To explore the effect of glyphosate with two different salts on soil microorganisms of arid orchard in North. [Method] Using glyphosateisopropylammonium and glyhosate potassium salt as the experimental materials， the response of soil microorganism to these two salts of glyphosate in arid orchards was studied by field experiments. [Result] There were no significant effects on soil microbial biomass carbon（MBC） by applying glyphosateisopropylammonium and glyphosate potassium salt for two consecutive years. Soil microbial biomass nitrogen（MBN） decreased by 48.69% and 28.86% under glyphosateisopropylammonium and glyhosate potassium salt treatments respectively（P<0.05）. The populations of fungus were significant increased and the populations of actinomycete were significant decreased under glyphosate with two salts treatments. Soil cultural bacteria were not affected by two kinds of glyphosate. [Conclusion] From the aspect of response of soil MBC， applying glyphosate for 2 years caused little glyphosate contamination on orchard soil at the recommended field concentration.
　　Key words Glyphosateisopropylammonium；Glyphosate potassium salt；MBC；MBN
　　草甘膦具有高效低毒、殺草谱广、低残留、易分解、对环境影响相对较小等特点[1]，广泛应用于果园杂草管理，特别是我国集约化果业生产因缺乏劳动力，草甘膦的使用越来越普遍，但大量连续使用草甘膦必然会对土壤微生态环境产生一定的影响，草甘膦在土壤中的长期积累对土壤微生物的影响目前已成为国内外研究者关注的焦点问题[1-2]，研究认为施用高浓度的草甘膦导致土壤微生物数量普遍降低，微生物活性受抑制，随着草甘膦施入时间的延长，对土壤微生物的抑制作用逐渐减弱[3-4]。研究发现油茶林地土壤放线菌与真菌对草甘膦敏感，草甘膦对土壤细菌的抑制时间较短，随时间的延长，反而促进细菌生长[4]。草甘膦对土壤微生物活性的影响也可能受土壤基质的影响，如喷施草甘膦异丙铵盐可使酸性土壤中土壤微生物生物量碳和氮略有升高，对碱性土壤中微生物量碳和氮则有一定的抑制作用[5]，目前关于草甘膦对北方果园土壤微生物活性的影响研究较少，且草甘膦对土壤微生物的研究主要集中在室内控制试验，大田试验还缺乏系统性研究。
　　草甘膦本身难溶于水，在实际应用中须将草甘膦酸制成易溶于水的盐类施用，国内常用的草甘膦盐类有异丙胺盐、钾盐、铵盐、二甲胺盐、钠盐等[1]。近年来国内外学者就草甘膦异丙铵盐对土壤微生物的影响进行了研究，但草甘膦钾盐对土壤微生物的影响研究鲜见报道。为进一步了解草甘膦不同盐剂对北方果园土壤微生态环境的影响，笔者以草甘膦异丙胺盐水剂和草甘膦钾盐水剂为试材，通过野外定位试验研究其对北方果园土壤微生物量碳、氮及微生物数量的影响，以期为安全防除果园杂草提供理论依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验地概况
　　试验样地设在甘肃省天水市甘谷县渭阳镇十甲村，甘谷县泰丰果品有限公司苹果基地，该苹果园主栽品种为天汪一号，苹果树树龄6年。试验地土壤理化性质：
　　有机质13.98 g/kg，全氮0.98 g/kg，全磷2.27 g/kg，全钾10.97 g/kg，速效磷5.87 mg/kg，速效钾246.25 mg/kg，碱解氮46.12 mg/kg，pH 7.75。 　　1.2 试验材料
　　2种盐剂的草甘膦分别为41%草甘膦异丙胺盐水剂（商品名为农达）和49%草甘膦钾盐水剂（商品名为达迈），购自中化作物保护品有限公司。2种盐剂的使用剂量为原药5 700 mL/hm2。
　　1.3 试验设计
　　采用随机区组设计，共设3个处理，分别为41%草甘膦异丙胺盐水剂、49%草甘膦钾盐水剂及人工除草并喷施清水为对照（CK），每个处理3次重复。2015年4月30日、6月28日、8月2日、9月30日及2016年6月10日、11月2日，采取背负式电动喷雾器（20 kg/桶）在杂草生长旺盛期进行喷雾除草，2015年10月2日、2016年11月4日采用蛇形取样法采集0～20 cm土层的土样，多点混合后装入灭菌袋并放入冷藏箱带回实验室进行分析。
　　1.4 测定指标与方法
　　土壤细菌、真菌、放线菌数量采用稀释平板菌落计数法测定；细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基，真菌采用马丁氏培养基，放线菌采用改良高氏一号培养基[6]。土壤微生物量碳（MBC）、土壤微生物量氮（MBN）采用氯仿熏蒸培养法测定，培养熏蒸及未熏蒸土壤用0.25 mol/L K2SO4浸提，土液比为1∶4，浸提液在TOC/N分析仪（德国耶拿multiN/C 3100）上测定。以熏蒸与不熏蒸土样提取的有机碳、氮的差值分别除以转换系数KC（0.45）或KN（0.45），计算获得土壤微生物生物量碳、氮[7-8]。
　　1.5 数据处理
　　采用SPSS 20.0软件对试验数据进行整理分析，用平均值和标准误表示测定结果，对不同处理进行单因素方差分析，并用Duncan法对各测定数据进行多重比较；采用OriginPro 2018制图。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同盐剂的草甘膦对土壤微生物量碳、氮的影响
　　2015年喷施4次草苷膦后，土壤MBC和MBN均未受到影响，2016年喷施草苷膦2种盐剂对土壤MBC无影响，但土壤MBN的含量均显著低于对照，异丙胺盐和钾盐处理下土壤MBN较对照分别降低了48.69%和28.86%（图1）。
　　2.2 不同盐剂的草甘膦对土壤微生物数量的影响
　　由表1可知，2015年，喷施草甘膦异丙胺盐和钾盐的土壤中真菌数量较对照分别增加158.97%和151.28%，土壤中放线菌数量较对照分别减少27%和47%（P<0.05），但2种盐剂处理间无显著差异（P>0.05）。2016年与2015年趋势一致，喷施草甘膦异丙胺盐土壤中真菌数量较对照增加149.42%。喷施草甘膦异丙胺盐和钾盐的土壤中放线菌数量分别减少17.39%和34.78%（P<0.05）。2015、2016年喷施草甘膦异丙胺盐和钾盐对土壤细菌数量均无显著影响（P>0.05）。
　　3 结论与讨论
　　3.1 不同盐剂的草甘膦对土壤微生物量碳、氮的影响
　　土壤微生物参与土壤中多种生化反应过程，是土壤养分转化、有机碳代谢及污染物降解的驱动力，对养分循环具有重要意义。土壤微生物量碳、氮是土壤有效碳、氮活性库的主要部分，其含量与土壤健康有密切的关系。该研究结果表明，连续2年喷施草甘膦异丙胺盐和钾盐对土壤MBC无显著影响。研究表明，短期培养结果发现低质量分数的草甘膦在碱性土壤上对土壤MBC作用较弱，高质量分数时可严重抑制土壤MBC[5]，与该研究结果一致。碱性土壤中连续施用2年草甘膦，土壤中草甘膦累积量逐渐增加。研究发现，土壤pH与草甘膦的吸附量显著负相關[9]，碱性土壤中游离草甘膦量较多，但当草甘膦施用剂量较小时，一方面游离草甘膦累积量尚不足以影响土壤MBC，另一方面草甘膦在土壤中也有部分降解，其降解产物也可为土壤微生物提供少量碳源和磷源。研究表明MBC与草甘膦的质量分数呈显著负相关，在一定程度上MBC可作为碱性土壤草甘膦的污染指标之一[5]，从MBC含量变化看，在田间施用量下，2种盐剂的草甘膦连续施用2年未造成果园土壤草甘膦污染。
　　该研究发现土壤微生物量MBN对草甘膦的响应与MBC不一致，连续2年施用草苷膦，异丙胺盐和钾盐处理下土壤MBN分别较对照分别降低了48.69%和28.86%，但2种盐剂处理的土壤MBN无显著差异。土壤的氮转化涉及一系列微生物过程，参与氮素转化的各类微生物种群及活性对除草剂的响应具有选择性，如丁草胺能促进反硝化细菌的生长[10]；苄嘧磺隆和醚磺隆在正常田间用量和 100 倍田间用量下对土壤细菌种类、硝化细菌数无影响，但影响了硝化强度[11]，因此施用草甘膦2种盐剂后可能对土壤中与氮转化相关功能性微生物的种类、数量、作用强度有影响，进而影响土壤MBN，尚需进一步研究。
　　3.2 不同盐剂的草甘膦对土壤微生物数量的影响
　　该研究发现果园土壤放线菌较真菌和细菌对草甘膦更敏感，且放线菌和真菌对草甘膦的响应不同。2015、2016年均表现为喷施草甘膦异丙胺盐和钾盐能增加土壤真菌数量，可能是因为土壤真菌也能够很好地降解草甘膦， Krzys'koLupicka等[12]研究发现土壤中的真菌具有降解草甘膦的能力。而连续2年喷施草甘膦对果园土壤放线菌则有显著抑制作用，陈隆升等[3]对油茶林的研究表现，放线菌对草甘膦敏感，草甘膦处理150 d后，放线菌的数量仍显著少于对照，该研究结果也表明果园土壤中放线菌数量受草甘膦影响后较难恢复。
　　该研究发现连续施用2种草甘膦盐剂对土壤细菌数量无影响。研究认为土壤细菌受草甘膦的抑制作用较强，但其恢复周期较短，10 mg/kg草甘膦处理后第7天，细菌数量便得以恢复[1]，可能是草甘膦降解后，其产物可为细菌提供碳氮、氮源和磷源，又刺激了细菌的生长所致，也可能细菌对草甘膦具有较强的耐受性。
　　由于土壤微生物量周转快，灵敏度高，可以反映土壤微小的变化，常作为研究土壤健康的生物学指标。该研究田间定位试验表明，真菌和细菌则对草甘膦2种盐剂均有较强的耐受或降解能力，放线菌则更为敏感，连续2年施用草甘膦的2种盐剂并未影响土壤MBC，但显著降低了土壤MBN，还需从与氮转化相关联的微生物多样性和功能性方面进一步研究其响应机制，以便更好地了解草甘膦对氮转化影响的机理。 　　参考文献
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