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

1、水稻生產(chǎn)具有獨特的種植模式，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道日益增多，對典型稻田-池塘生態(tài)系統(tǒng)具有潛在的風(fēng)險。為指導(dǎo)規(guī)范用藥，保障生產(chǎn)的同時降低農(nóng)藥使用對稻田生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)風(fēng)險，對稻田土壤、周邊水體、池塘沉積物中農(nóng)藥時空動態(tài)分布進行監(jiān)測是基礎(chǔ)。同時微生物在土壤、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監(jiān)測因子。本研究中，通過田間不同時期調(diào)查監(jiān)

2、測毒死蜱，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)險方面廣受關(guān)注的葉枯唑為研究對象，以土壤酶活性、微生物群落結(jié)構(gòu)和細菌遺傳多樣性為指標(biāo)研究典型農(nóng)藥品種對稻田-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年對浙江諸暨一處良好農(nóng)業(yè)生產(chǎn)試驗基地及周邊水環(huán)境進行了為期1年的農(nóng)藥動態(tài)監(jiān)測。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。利用氣相色譜電子捕獲檢測器(GC-ECD)和液相二極管陣列檢測器(LC-DAD)，檢測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。
　　⑵采用浙江諸暨未施用農(nóng)藥的稻田土壤和池塘沉積物，分別添加3個濃度

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），進行28天的室內(nèi)培養(yǎng)試驗，探究四種典型農(nóng)藥對脫氫酶、脲酶、蔗糖酶的影響。實驗結(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)藥處理對脲酶和蔗糖酶活性的影響較為一致。除噻嗪酮對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對上述28天室內(nèi)培養(yǎng)試驗，進一步采用磷酸脂肪酸(PLFA)方法對稻田土壤、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)毦锪康淖畲笠种坡史謩e為:24.6％、31.5％、24.9％、43.6％，對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天時已經(jīng)恢復(fù)。噻嗪酮對非淹水土壤、淹水土壤、沉積物中細菌作用不同，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、葉枯唑處理組細菌被顯著抑制(

8、P＜0.05)。葉枯唑和丙草胺對革蘭氏陰性菌(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象，采用Miseq高通量測序方法，研究三唑酮、葉枯唑單劑、混劑及田間推薦劑量下重復(fù)使用對土壤和水體沉積物中細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稻田土壤和池塘沉積物中細菌多樣性影響差別不大，但菌屬相對豐度降低。稻田土壤和池塘沉積物有9個相同的優(yōu)勢類群，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）和藍藻細菌門（Cyanobacteria），占總篩選細菌門的90％。另外共有的優(yōu)勢菌屬有生絲微菌屬（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（