酶活土壤性的除草影响研究一4类剂对进展

除草是类除农作物生产的重要组成部分，通常是草剂通过体力劳动来完成的，但由于除草作业费工费力，对土的影在当今劳动力短缺和劳动力成本增加的壤酶情况下，这种情况越来越不常见，活性化学除草具有简单方便、响研节省人力、究进除草效果好等优点。类除因此，草剂化学除草剂已经成为现代农业不可缺少的对土的影重要组成部分。但不可否认的壤酶是，化学除草剂在给人们带来巨大的活性经济效益和社会效益的同时，其广泛应用也给人们带来了一些负面影响。响研一些研究表明，究进喷洒的类除除草剂作用在杂草上不到1%,99%以上的除草剂散播到周围环境中，随着施用面积的扩大，农田系统中残留的除草剂可能对作物、土壤和水体造成污染。

化学除草剂在世界范围内广泛使用，常用的除草剂有400多种。2007年，世界农药支出总额约为394亿美元，除草剂约占销售额的40%，占最大份额，其次是杀虫剂、杀菌剂。除草剂在促进作物产量方面发挥着关键作用，也造成了严重的环境污染问题，在某些条件下，某些除草剂可以通过淋洗或地表径流来运输，污染地下水或遥远的地表水源。一些除草剂会导致一系列的健康影响，从皮疹到死亡。除对生态系统造成污染的风险和对人体健康的风险外，以往作物上使用的除草剂残留还会对轮作作物造成植物毒性，威胁食品生产安全。

由于除草剂的毒性和在环境中长期存在，人们对其在生态系统中的残留相当关注。微生物分解代谢是除草剂在环境中消散的主要途径。从20世纪中叶开始，已经分离出数百种能够降解各种除草剂的微生物。在这些微生物资源的基础上，阐明了许多微生物的除草剂代谢途径，鉴定了几十个与除草剂分解代谢有关的基因和酶，并报道了微生物对除草剂污染部位的生物修复。土壤酶主要由生长在动植物残渣上的微生物产生，是土壤生态系统中负责生化过程的最活跃成分之一。

由于土壤酶活性对环境变化敏感，土壤酶对自然或人为因素引起的土壤变化能够迅速作出反应，并反映了土壤的化学和物理条件以及代谢状态，因此在许多实验室和田间试验研究中，它们被用作土壤污染的质量指标，该指标可用于指示土壤微生物活性、土壤质量和土壤生产力。酶催化土壤中的生物地球化学过程，如脲酶和磷酸酶分别参与氮磷循环，脱氢酶可以反映土壤微生物的代谢活性微生物活性，易受有毒有机物的影响，研究表明，土壤中残留的除草剂可影响酶活性和土壤微生物群落。土壤酶活性也是土壤微生物群落对代谢需求的直接表达，发挥着物质循环、能量转换和污染物降解等多种功能，从而促进了农业系统的可持续利用和环境质量。

土壤酶活性、土壤微生物群落的丰度、多样性和结构以及土壤功能基因的丰度对环境变化的响应迅速，因此，它们被广泛应用于研究土壤对环境污染物的响应，尽管在除草剂的作用下土壤中的酶活性是一个重要的问题，但在研究中却被忽略了，到目前为止，针对该问题的工作很少，本研究通过总结和梳理施用四类除草剂的危害和对土壤酶活性的影响，以期为除草剂污染的土壤修复提供理论依据和参考。

1 氯乙酰苯胺类除草剂对土壤酶活性的影响

1.1 氯乙酰苯胺类除草剂的概述

氯乙酰苯胺类除草剂常用于玉米、棉花、玉米、水稻、大豆、甘蔗、甜菜根、向日葵等作物。这些除草剂的水溶性相对较高，在自然界具有持久性，因此，它们的残余物及其代谢物通常在土壤以及地表和地下水中被检测出来。最常用的氯乙酰苯胺类除草剂是乙草胺、丙胺、丁草胺、异丙甲草胺、s-异丙甲草胺、前甲草胺和丙草胺，这些除草剂被美国环保局列为B2、L2和C类致癌物，据报道有中度到高慢性毒性。生态毒理学研究表明，这些除草剂是导致大鼠、鱼类和人类细胞DNA损伤和肿瘤诱导的诱因，这是在体外研究死亡期间发现的。因此，人们对这些除草剂在环境中的去向和清除给予了很大的关注。

1.2 氯乙酰苯胺类除草剂对土壤酶活性影响

土壤微生物产生的许多酶可参与土壤碳、磷、氮循环植物、土壤和微生物之间的相互作用，对土壤生态系统功能至关重要。土壤人为污染物可以通过直接调节或通过对微生物群落的影响来限制酶促养分矿化，从而影响农业和非农业土壤中的植物生长。磷酸酶活性是细胞代谢过程中必需的养分磷循环所必需的，在这里被用作土壤酶功能的代表。

单敏等通过从浙江大学华家池校区大棚蔬菜地试验田采样研究施用丁草胺对土壤酶活的影响，研究结果表明不同浓度(2、4、10 mg/kg)的丁草胺对土壤酸性、碱性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶均有一定的抑制作用，且随着浓度的增加而增加，随着时间的延长，抑制作用缓慢消失，酶活性恢复到与对照水平一致。丁草胺过氧化氢酶表现出一定的促进作用。

严岩等通过田间模拟试验，研究了施用丁草胺对松嫩平原西部灌区盐碱芦苇湿地土壤酶活性的影响，结果表明不同浓度(360、720、1440μg/L)的丁草胺加入盐碱芦苇湿地1个月内迅速下降，不同浓度丁草胺对湿地土壤酶活性的影响不同，中高浓度丁草胺对土壤过氧化氢酶活性有显著抑制作用，但对碱性磷酸酶活性无显著影响；中浓度丁草胺对土壤蔗糖酶活性有显著影响。

丁草胺对土壤酶活性的影响结果不同，可能是由于研究环境的不同所形成的微生物种群不一样和微生物数量上的差异所造成的，还可能是因为研究的丁草胺浓度不同和时间不同对酶活性以及微生物种群的影响不一样所导致的。

2 苯氧乙酸类对土壤酶活性的影响

2.1 苯氧乙酸类除草剂的概述

2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)和2-甲基-4-氯苯氧乙酸(MCPA)是一类合成植物生长素，广泛应用于多种作物中。这些化合物是世界上使用最广泛的除草剂之一。它们在土壤中高度流动，MCPA通常比2,4-D更持久，2,4-D可能对哺乳动物造成中度急性毒性，2,4-D也可能对水生无脊椎动物、浮游植物和鱼类有毒，尽管不同物种的毒性和损害程度不同。二氯喹啉酸（3,7-二氯-8-喹啉-羧基）是一种高选择性生长素除草剂，广泛应用于稻田稗草和某些双子叶杂草的防治，二氯喹啉酸是高度稳定的，降解非常缓慢。二氯喹啉酸残留对许多作物和蔬菜具有植物毒性，已成为稻-多巴轮作的主要问题之一。在稻烟轮作田，二氯喹啉酸残留会对烟草造成严重的植物毒性。二氯喹啉酸的残留也可能影响微生物的活性，并通过土壤污染对环境造成潜在危害。

2.2 苯氧乙酸类除草剂对土壤酶活性的影响

土壤酶活性被认为是对污染敏感的，并被提议作为土壤退化的指标。过氧化氢酶（过氧化氢氧化还原酶，酶代码EC1.11.1.6）是一种细胞内酶，存在于所有需氧菌和大多数兼性厌氧菌中，但在专性厌氧菌中不存在。众所周知，氧还原的产物，如过氧化氢、超氧自由基、羟基自由基等，对细胞具有很强的毒性，并可能破坏细胞大分子。过氧化氢酶能将过氧化氢分解成分子氧和水，从而防止活性氧对细胞的损伤,这种酶存在于所有需氧微生物、植物和动物细胞中。虽然它是最早分离纯化的酶之一，但其生理功能和调节机制仍不清楚。过氧化氢酶活性可能与需氧生物的代谢活性有关，并被用作土壤肥力的指标。过氧化氢酶活性在土壤中是非常稳定的，并且显示出与有机碳含量随着土壤深度的降低而显著相关。

和文祥等通过从西北农业大学试验田采集土样，利用模拟法研究施用2,4-D对土壤酶活性的影响，结果表明2,4-D能显著降低土壤脲酶活性，土壤脲酶活性先是有一个缓慢的浓度周期，变化不大，然后表现出较强的抑制作用。土壤转化酶效应无规律性变化，对2,4-D的响应相对较慢。随着农药浓度的变化，土壤碱性磷酸酶活性先被激活，再被抑制，最后被激活，说明磷酸酶活性与土壤污染密切相关；杨彩宏等通过广东省白云水稻试验田采集土样研究施用二氯喹啉酸在在淹水和不淹水的条件下对土壤酶活性的影响，研究结果表明不同浓度(0、83.3、166.6μg/kg)的二氯喹啉酸在水淹条件下对脲酶的影响不同，表现为高浓度促进，低浓度抑制；在不淹水条件下，则低浓度促进；在水淹和不淹水条件下，土壤中过氧化氢酶活性是一致的，都是伴随二氯喹啉酸浓度的增大而升高；在淹水土壤中，纤维素酶活性会随着二氯喹啉酸浓度的升高而下降，在相同浓度的非淹水土壤中，纤维素酶活性会随着处理时间的延长而下降；在淹水土壤中脱氢酶活性变化趋势与对照组一致，表现为二氯喹啉酸浓度越高，脱氢酶活性越低。

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