典型農(nóng)藥在稻田及周圍水環(huán)境中對(duì)微生物群落的影響研究.pdf

1、水稻生產(chǎn)具有獨(dú)特的種植模式，其種植區(qū)域通常水系豐富，包括具有重要生態(tài)價(jià)值的池塘、湖泊、濕地等。目前農(nóng)藥在稻田周邊水域檢出的報(bào)道日益增多，對(duì)典型稻田-池塘生態(tài)系統(tǒng)具有潛在的風(fēng)險(xiǎn)。為指導(dǎo)規(guī)范用藥，保障生產(chǎn)的同時(shí)降低農(nóng)藥使用對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)稻田土壤、周邊水體、池塘沉積物中農(nóng)藥時(shí)空動(dòng)態(tài)分布進(jìn)行監(jiān)測(cè)是基礎(chǔ)。同時(shí)微生物在土壤、沉積物生境中廣泛分布，其多樣性是反映生態(tài)系統(tǒng)受干擾后生物群落變化的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)因子。本研究中，通過田間不同時(shí)期調(diào)查監(jiān)

2、測(cè)毒死蜱，三唑酮、丁草胺，丙草胺，甲氰菊酯，戊唑醇，氰氟草酯，高效氯氰菊酯，氰戊菊酯，苯醚甲環(huán)唑、芐嘧磺隆，多菌靈，吡蟲啉，甲基托布津，噻嗪酮等15種農(nóng)藥在稻田土壤、稻田溝渠、池塘水、稻田溝渠、池塘沉積物中的分布。并采用室內(nèi)培養(yǎng)和稻田-池塘模擬生態(tài)系統(tǒng)相結(jié)合的方式，以田間高檢出率的噻嗪酮、三唑酮、丙草胺以及在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)方面廣受關(guān)注的葉枯唑?yàn)檠芯繉?duì)象，以土壤酶活性、微生物群落結(jié)構(gòu)和細(xì)菌遺傳多樣性為指標(biāo)研究典型農(nóng)藥品種對(duì)稻田-池塘生態(tài)系統(tǒng)的影

3、響。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、艦樘骄哭r(nóng)藥使用后在稻區(qū)的分布情況，于2012年對(duì)浙江諸暨一處良好農(nóng)業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)基地及周邊水環(huán)境進(jìn)行了為期1年的農(nóng)藥動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。共取樣12次，采集樣品稻田土壤、稻田溝渠、池塘水、稻田溝渠、池塘沉積物樣品612個(gè)。利用氣相色譜電子捕獲檢測(cè)器(GC-ECD)和液相二極管陣列檢測(cè)器(LC-DAD)，檢測(cè)15種農(nóng)藥殘留量。結(jié)果表明:水樣在0.01 mg/kg、0.1 mg/kg、 lmg/kg三個(gè)水平上的平均回收

4、率為74.0～113.6％，變異系數(shù)為0.4～6.2％。土壤和沉積物在0.02 mg/kg、0.2 mg/kg、2 mg/kg三個(gè)水平上的平均回收率為70.5～117.6％，變異系數(shù)為2.2～11.3％。稻田土壤中共檢出10種農(nóng)藥，其中三唑酮、氰戊菊酯、丙草胺、毒死蜱、芐嘧磺隆和噻嗪酮6種在沉積物中亦有檢出，水樣中共檢出4種農(nóng)藥:毒死蜱、丁草胺、三唑酮和丙草胺。
　?、撇捎谜憬T暨未施用農(nóng)藥的稻田土壤和池塘沉積物，分別添加3個(gè)濃度

5、的三唑酮、噻嗪酮、丙草胺、葉枯唑（田間推薦劑量、5倍推薦劑量、10推薦劑量），進(jìn)行28天的室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)，探究四種典型農(nóng)藥對(duì)脫氫酶、脲酶、蔗糖酶的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，降解速率葉枯唑＞三唑酮＞丙草胺＞噻嗪酮，半衰期分別為10.5-17.3天、15.1-27.7天、19.8-31.5天、23.1-69.3天。四種農(nóng)藥處理對(duì)脲酶和蔗糖酶活性的影響較為一致。除噻嗪酮對(duì)非淹水土壤和沉積物中脲酶表現(xiàn)出激活作用外，三唑酮、丙草胺、葉枯唑均表現(xiàn)為抑制作用

6、(抑制率17％-44％)。不同基質(zhì)中脫氫酶活性受農(nóng)藥影響不同，非淹水土壤中噻嗪酮、三唑酮，沉積物中噻嗪酮、丙草胺對(duì)脫氫酶活性有激活作用，而淹水土壤中均表現(xiàn)為抑制作用，最大抑制率71％。
　　⑶對(duì)上述28天室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)，進(jìn)一步采用磷酸脂肪酸(PLFA)方法對(duì)稻田土壤、池塘沉積物中微生物群落受四種典型農(nóng)藥的影響進(jìn)行了研究。分析結(jié)果顯示，培養(yǎng)初期革蘭氏陰性菌與革蘭氏陽性菌生物量的比值（GN/GP）和細(xì)菌與真菌生物量的比值(B/F)均出現(xiàn)

7、明顯下降。噻嗪酮、三唑酮、丙草胺、葉枯唑?qū)?xì)菌生物量的最大抑制率分別為:24.6％、31.5％、24.9％、43.6％，對(duì)真菌最大抑制率分別為23.0％、23.6％、10.5％、2.2％。稻田土壤和池塘沉積物中真菌生物量受噻嗪酮、丙草胺、葉枯唑影響較小或受抑制但在培養(yǎng)28天時(shí)已經(jīng)恢復(fù)。噻嗪酮對(duì)非淹水土壤、淹水土壤、沉積物中細(xì)菌作用不同，在非淹水土壤中表現(xiàn)為刺激，而淹水土壤、沉積物中表現(xiàn)為抑制。三唑酮、丙草胺、葉枯唑處理組細(xì)菌被顯著抑制(

8、P＜0.05)。葉枯唑和丙草胺對(duì)革蘭氏陰性菌(GN)抑制作用大于革蘭氏陽性菌(GP)。噻嗪酮和三唑酮對(duì)GP菌抑制作用大于GN菌。
　?、仍谌斯夂蚴抑袠?gòu)建稻田-溝渠-池塘模擬生態(tài)系統(tǒng)，以稻田土壤和池塘沉積物為研究對(duì)象，采用Miseq高通量測(cè)序方法，研究三唑酮、葉枯唑單劑、混劑及田間推薦劑量下重復(fù)使用對(duì)土壤和水體沉積物中細(xì)菌遺傳多樣性的影響。結(jié)果表明:農(nóng)藥處理后系統(tǒng)內(nèi)Shannon多樣性指數(shù)下降。經(jīng)三唑酮、葉枯唑處理土壤中變化較大的

9、菌屬為紅細(xì)菌屬(Rhodobacter)，Phycicoccus和Flavisolibacte，梭菌屬（Clostridium），Dechloromonaslian，密螺旋體屬(Treponema)，Sulfuricurvum，地發(fā)菌屬(Geothrix)，Leptolyngbya和乳酸桿菌(Lactobacillus)。沉積物中受三唑酮、葉枯唑影響變化較大的為Ramlibacter，普氏菌屬(Prevotella)，Dok59和硝化螺

10、旋菌屬（Nitrospira）。三唑酮和葉枯唑在低濃度下重復(fù)使用與施藥一次相比對(duì)稻田土壤和池塘沉積物中細(xì)菌多樣性影響差別不大，但菌屬相對(duì)豐度降低。稻田土壤和池塘沉積物有9個(gè)相同的優(yōu)勢(shì)類群，分別為變形菌門(Proteobacteria），酸桿菌門(Acidobactria)，綠彎菌門（Chloroflexi），硝化螺旋菌門（Nitrospirae），浮霉菌門（Planctomycetes），放線菌門（Actinobacteria），芽單胞

11、菌門（Gemmatimonadetes），厚壁菌門（Firmicutes）和藍(lán)藻細(xì)菌門（Cyanobacteria），占總篩選細(xì)菌門的90％。另外共有的優(yōu)勢(shì)菌屬有生絲微菌屬（Hyphomicrobium），脫硫球菌屬（Desulfococcus），脫硫桿菌屬（Desulfobacterium），埃希氏桿菌屬（Escherichia），卟啉單胞菌屬（Porphyromonas），雙歧桿菌屬（Bifidobacterium），硝化螺旋菌屬（