文献综述
草甘膦对土壤中几种酶活性的影响
前言:草甘麟是目前常见的除草剂,纯品为白色固体,对一二年生和多年生深根杂草均能防除,通常使用其盐类的水溶液,用于橡胶园、茶园、果园、森林苗圃及防火带等除草,也广泛应用于铁路、公路、机场、油库、电站等非农耕地防除年生尽多年生禾本科杂草、莎草科杂草和阔叶杂草。但是农药流失到环境中,会对人、畜、环境生物和水、大气、土壤等环境要素造成污染和危害,随着人们生活品质的逐步提高,人们对环境质量和食品安全的要求越来越高,对农药带来的危害也越来越重视,而农药对土壤酶活性及土壤微生物的影响是农药安全性评价体系的重要内容。国内外有着大量关于农药对土壤酶活性影响的研究。在国内,研究的比较多的是东北、东南地区的土壤在农药胁迫下对土壤酶活性及土壤微生物影响,本论文主要研究草甘膦对土壤中的几种酶的影响。
1.土壤酶
土壤酶(soil enzyme)是指土壤中产生专一生物化学反应的生物催化剂。指土壤中具有生物催化能力的一些特殊蛋白质类化合物的总称。土壤酶一般吸附在土壤胶体表面或呈复合体存在,部分存在于土壤溶液中,而以测定各种酶的活性来表征。参与土壤中各种生物化学过程,如腐殖质的分解与合成;动植残体和微生物残体的分解,及其合成有机化合物的水解与转化;某些无机化合物的氧化、还原反应。土壤酶的活性大致反映了某一种土壤生态状况下生物化学过程的相对强度;测定相应酶的活性,以间接了解某种物质在土壤中的转化情况。已知土壤酶有40种,以游离态和吸附态存在。土壤酶的垂直分布与水平分布均有一定规律性:在垂直方向上几种酶的活性随土壤层次加深而减弱;在水平方向上,根际内酶的活性大于根际外酶的活性。土壤微生物所引起的各种生物化学过程,全部是借助于它们所产生的酶来实现的。因此,土壤酶的活性,可作为判断土壤生物化学过程强度及评价土壤肥力指标之一。
1.1国内外土壤酶的研究
自Woods(1898)首次从土壤中检测出过氧化氢酶活性以来, 土壤酶研究经历了一个较长的发展时期(关松荫, 1986)。【1】一般认为, 20世纪50 年代以前为土壤酶学的萌发时期, 20世纪初期国外着重研究了土壤中的过氧化氢酶。此后陆续从土壤中发现蛋白酶、脱(基)酶、磷酸化酶和脲酶。到20世纪四十年代,许多国家的学者对土壤的脲酶、核酸酶和磷酸化酶开始了比较详细的研究。20世纪50年代以前是土壤酶学的奠定时期,许多土壤学者从各种土壤中共检测出了40余种土壤酶的活性,同时发展了土壤酶活性的研究方法和理论, 土壤酶研究逐渐发展成一门介于土壤生物学和生物化学之间的一门新兴边缘交叉学科。【2】
20世纪50~80年代中期为土壤酶学迅速发展的时期,50年代新技术引入农业,土壤酶研究进展较快。【2】由于生物化学和土壤生物学所取得的巨大成就, 土壤酶的检测技术和方法不断改进,滴定、比色法等广泛应用,一些新的土壤酶活性逐渐被检测出来。50年代以后,由于生物、土壤科学和其它科学的发展,使土壤酶的研究达到了新的高峰。【3】截止70年代后期,国外不仅从生物地球化学观点出发,对土壤酶的来源、功能及动态方面进行了广泛研究, 而且还从农业、生态、工业、医学、空间技术甚至法学等方面对土壤酶的应用开展研究,也是从这个时候,学者们开始研究农药和土壤酶之间的关系。比如J. -M. Bollag等研究真菌酶对农药酚类中间体的聚合,指出这种真菌可产生一种细胞外的苯酚氧化酶(laccase),它可以聚合不同农药的酚类中间体。该酶催化了苯并酸类除草剂的卤代酚中间体和从氨基甲酸酯类杀虫剂中提取的萘酚类产物的低聚物产物。【4】
到20世纪80年代中期,大约有60种土壤酶活性被检测出来,土壤酶学的理论和体系逐渐完善。20世纪80年代中期以后为土壤酶学与林学、生态学、农学和环境科学等学科相互渗透的时期,土壤酶学的研究已经超越了经典土壤学的研究范畴,在几乎所有的陆地生态系统研究中,土壤酶活性的检测似乎成了必不可少的测定指标。【1】在这段时间研究农药对土壤酶的影响的实验也相应变多,而其中以杀虫剂和除草剂为主,如C. M. Tu等通过室内试验,测定了32种农药对1周龄的粘质壤土微生物种群、脲酶、脱氢酶、磷酸酶和固氮酶活性的影响。结果表明农药对土壤脲酶无明显抑制作用,施用少量的杀虫剂对粘壤土不太可能对土壤微生物和土壤肥力重要的酶产生有害影响。【5】Manjumani Baruah等指出脱氢酶活性对除草剂的应用有显著的促进作用。除草剂对脲酶活性没有影响,活性几乎保持不变。【6】
