湯鳴強(qiáng)，沈鳳娟，姚源瓊，曹 智，林茂茲

（1.福建師范大學(xué)福清分校海洋與生化工程學(xué)院，福建 福清 350300；2.現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)福建省高校工程研究中心，福建 福清 350300；3.福建省建陽(yáng)市農(nóng)業(yè)局，福建 建陽(yáng) 354200；4.近海流域環(huán)境福建省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建 福清 350300）

【研究意義】土壤酶是土壤的重要組成部分，其來(lái)源主要有植物根系、微生物分泌釋放土壤酶及土壤動(dòng)植物區(qū)系及其殘?bào)w釋放酶。土壤酶在土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化、能量代謝和污染土壤修復(fù)等過(guò)程中發(fā)揮著重要作用［1］，其活性受自然因素、植物根系因素和人為因素等很多因素影響。近年來(lái)，以土壤酶活性為指標(biāo)，評(píng)價(jià)外來(lái)物質(zhì)對(duì)土壤生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)已成為環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一［2-3］。脲酶是土壤氮循環(huán)的關(guān)鍵酶，廣泛分布于土壤，專一性水解尿素生成氨、二氧化碳和水。脲酶活性反映土壤有機(jī)氮向有效態(tài)氮的轉(zhuǎn)化能力和土壤無(wú)機(jī)氮的供應(yīng)能力［4］，是評(píng)價(jià)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量?jī)?yōu)劣和土壤肥力高低的重要指標(biāo)。噴施寶葉面肥是最早在國(guó)內(nèi)推廣的葉面肥料，適用于各種土壤和作物，具有增產(chǎn)、提質(zhì)、抗逆和防病等效果［5］，目前其對(duì)土壤環(huán)境的影響評(píng)價(jià)還比較欠缺。長(zhǎng)期以來(lái)，采用農(nóng)藥制劑防治茶樹病蟲害，是保障茶葉產(chǎn)量和品質(zhì)的一項(xiàng)重要措施。其中，噠螨靈、聯(lián)苯菊酯（天王星）和毒死蜱等3種殺蟲劑仍被用于茶園害蟲防治。噠螨靈又名速螨酮、噠螨酮等，屬雜環(huán)類低毒殺蟲殺螨劑，其藥效好、持效期長(zhǎng)，可用于蘋果、梨、柑桔等果樹，也被廣泛用于茶葉生產(chǎn)［6］。聯(lián)苯菊酯（天王星）是一種中等毒性的擬除蟲菊酯類農(nóng)藥，對(duì)茶園環(huán)境鱗翅目食葉害蟲、小綠葉蟬、茶蚜、黑刺粉虱、茶葉象甲和茶葉螨類等主要害蟲均有較好的防治效果，常被用于無(wú)公害茶葉生產(chǎn)。毒死蜱又名樂(lè)斯本、白蟻清、氯吡磷、殺死蟲，屬中等毒性殺蟲劑，多適用于茶樹上多種咀嚼式和刺吸式口器害蟲的防治?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】農(nóng)藥的大規(guī)模使用改變了土壤理化性質(zhì)，并導(dǎo)致一定程度的環(huán)境污染。近年來(lái)，有關(guān)化學(xué)農(nóng)藥對(duì)土壤脲酶活性影響的研究取得了一定進(jìn)展。李霞等［7］研究了多種殺菌劑對(duì)土壤脲酶活性的影響，發(fā)現(xiàn)5種農(nóng)藥均會(huì)對(duì)脲酶活性產(chǎn)生抑制作用。謝勇波等［8］認(rèn)為在不同土壤肥力條件下，不同殺蟲劑對(duì)土壤脲酶的影響效果不一樣，有的殺蟲劑能抑制土壤脲酶的活性，有的卻能激活，還有的先抑制后激活。謝慧等［9］發(fā)現(xiàn)殺蟲劑哌蟲啶對(duì)脲酶、酸性磷酸酶和堿性磷酸酶表現(xiàn)為抑制作用，卻能使脫氫酶活性得到激活。在國(guó)外，有學(xué)者認(rèn)為除草劑丁草胺能明顯抑制非淹水土壤的脲酶活性［10］，殺菌劑稻瘟凈對(duì)土壤脲酶活性的影響則表現(xiàn)為施藥6周后激活，而長(zhǎng)期使用則明顯抑制的效應(yīng)［11］?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】科學(xué)合理評(píng)價(jià)噴施寶葉面肥的環(huán)境效應(yīng)?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】模擬茶園土壤噴施農(nóng)藥的研究方法，探討葉面肥噴施寶對(duì)3種農(nóng)藥（噠螨靈、聯(lián)苯菊酯、毒死蜱）脅迫下茶園土壤脲酶活性的影響，為了解葉面肥和化學(xué)殺蟲劑對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 土壤樣品 試驗(yàn)于2015年9—12月在福建師范大學(xué)福清分校試驗(yàn)基地進(jìn)行，供試土樣采自福建省安溪縣西坪鎮(zhèn)茶園（117°36′E、24°50′N）石底紅壤，紅壤外觀特征為干燥、小顆粒，采樣深度3～20 cm，取回實(shí)驗(yàn)室后26 ℃自然風(fēng)干，研缽磨碎后過(guò)2 mm篩，進(jìn)行土壤理化基本性質(zhì)檢測(cè)。

1.1.2 主要藥品 甲苯，山東京博石油廠。噴施寶葉面肥為有機(jī)水溶肥料（噴施寶廣譜型，塑料軟包裝，每包10 mL），廣西噴施寶集團(tuán)有限公司產(chǎn)品。供試農(nóng)藥：20%噠螨靈可濕性粉劑，河北滄州中天化工有限責(zé)任公司；天王星乳油（ 含2.5%聯(lián)苯菊酯），蘇州富美實(shí)植物保護(hù)有限公司；48%毒死蜱，浙江新農(nóng)化工股份有限公司。

1.1.3 主要儀器 GSP-9050MBE隔水式恒溫培養(yǎng)箱：上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；7200型分光光度計(jì)：上海民怡儀器儀表有限公司；AB204-E酸度計(jì)：上海雷磁儀器廠；P402N電子天平：上海精密科學(xué)儀器有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 按田間推薦劑量添加以水稀釋的噴施寶葉面肥和3種農(nóng)藥。每種農(nóng)藥設(shè)4個(gè)處理（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和CK），其中CK為清水對(duì)照，即不添加噴施寶和農(nóng)藥的清水（表1）。每個(gè)處理3次重復(fù)，小區(qū)面積約4 m2。各處理均按照鐵觀音茶園管理辦法所推薦的使用劑量施用，分別在噴藥后3 d、5 d、7 d取樣測(cè)定土壤脲酶活性。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 Design of experiment

1.2.2 土壤理化基本性質(zhì)檢測(cè)［12］土壤粘粒含量采用吸管法測(cè)定；土壤容重采用環(huán)刀法測(cè)定；pH測(cè)定采用水提?。ㄋ猛?2.5∶1），電位法測(cè)定參照NY/T1377-2007。有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定采用重鉻酸鉀容量法（NY/T85-1988）；全氮含量測(cè)定采用半微量開氏法（NY/T 53-987）；全磷含量測(cè)定采用氫氧化鈉熔融-分光光度法（NY/T88-1988）；全鉀含量測(cè)定采用氫氧化鈉熔融-火焰光度法（NY/T87-1988）；堿解氮含量測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法；有效磷含量測(cè)定采用碳酸氫鈉浸提-分光光度法（NY/T148-1990）；速效鉀含量測(cè)定采用乙酸銨浸提-火焰光度法（NY/T889-2004）。土壤基本理化性質(zhì)為粘粒（＜0.002 mm）含量38.45%，容重1.12 g/cm3，pH 4.56，有機(jī)質(zhì)1.13%，全氮1.081 g/kg，全磷0.429 g/kg，全鉀2.926 g/kg，堿解氮48.512 mg/kg，有效磷36.241 mg/kg，有效鉀92.1 mg/kg。

1.2.3 脲酶活性測(cè)定 脲酶活性測(cè)定采用苯酚-次氯酸鈉比色法（靛酚藍(lán)比色法）［13］。土壤脲酶活性以反應(yīng)24 h后1 g土壤中NH3-N的毫克數(shù)表示。

式中，M為土壤脲酶活性值（U/g）；X樣品為樣品試驗(yàn)的光密度值在標(biāo)準(zhǔn)曲線上對(duì)應(yīng)的NH3-N毫克數(shù)（mg）；X無(wú)土為無(wú)土對(duì)照中的光密度值在標(biāo)準(zhǔn)曲線上對(duì)應(yīng)的NH3-N毫克數(shù)（mg）；X無(wú)基質(zhì)為無(wú)基質(zhì)對(duì)照中光密度值在標(biāo)準(zhǔn)曲線上對(duì)應(yīng)的NH3-N毫克數(shù)（mg）；N為土壤克數(shù)（g）。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理與分析 用Excel 2003和SPSS 15.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，各處理間的顯著差異采用單因素方差分析（ANOVA），平均值多重比較采用最小顯著極差法。

2 結(jié)果與分析

2.1 硫酸銨標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

吸取配制好的硫酸銨標(biāo)準(zhǔn)溶液10 mL，定容至100 mL，配制成工作液。吸取工作液1、3、5、7、9、11、13 mL，移于50 mL容量瓶中，加蒸餾水至20 mL，再加4 mL苯酚鈉溶液和3 mL次氯酸鈉溶液，隨加隨搖勻，20 min后顯色定容。1 h后在波長(zhǎng)578 nm處比色。重復(fù)測(cè)定3次取平均值，以硫酸銨濃度為橫坐標(biāo)、以光密度值為縱坐標(biāo)繪制曲線（圖1）。標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y= 0.2188x+0.0329，R2= 0.9902，線性關(guān)系良好。

圖1 硫酸銨標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig. 1 Standard curve of ammonium sulfate

2.2 噴施寶對(duì)噠螨靈脅迫下土壤脲酶活性的影響

噴施寶對(duì)噠螨靈脅迫下茶園土壤脲酶活性的影響見圖2。圖2表明，藥后3 d和5 d，處理Ⅲ的脲酶活性分別為0.5953、0.5971 U/g，而對(duì)照為0.5973、0.5787 U/g，差異不顯著。噴藥第7天，處理Ⅲ的脲酶活性為0.5531 U/g，而對(duì)照為0.4491 U/g，盡管隨著時(shí)間推移，土壤中脲酶活性呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但只噴施噠螨靈的處理比對(duì)照高23%。藥后3 d，處理Ⅰ、Ⅱ脲酶活性分別為0.4483、0.4583 U/g，與對(duì)照差異顯著，分別降低了22%、24%。處理Ⅰ、Ⅱ的脲酶活性也均顯著低于處理III，分別降低25%、23%，而處理Ⅰ、Ⅱ間差異不顯著。藥后5～7 d，處理Ⅰ、Ⅱ的脲酶活性逐漸升高，恢復(fù)到與處理Ⅲ、CK沒(méi)有顯著差異。可見，噠螨靈對(duì)茶園土壤脲酶活性的影響不顯著，而葉面肥噴施寶對(duì)茶園土壤脲酶活性的降低有利。

圖2 噴施寶對(duì)噠螨靈脅迫下土壤脲酶活性的影響Fig. 2 Effect of Penshibao on soil urease activity under the stress of Pyridaben

2.3 噴施寶對(duì)天王星脅迫下土壤脲酶活性的影響

噴施寶對(duì)天王星脅迫下茶園土壤脲酶活性的影響見圖3。圖3表明，藥后3、5、7 d，處理III的脲酶活性分別為0.5883、0.5677、0.4737 U/g，而對(duì)照分別為0.6007、0.5857、0.4687 U/g，與對(duì)照差異不顯著。藥后3 d，處理I的脲酶活性為0.4977 U/g，處理Ⅱ、Ⅲ及對(duì)照分別為0.5893、0.5883、0.6007 U/g，極顯著低于其他3個(gè)處理，分別下降16%、15%和17%，而其他3個(gè)處理間差異不顯著。隨著處理時(shí)間延長(zhǎng)，處理Ⅰ、Ⅱ的脲酶活性呈逐漸升高而后下降的變化趨勢(shì)，藥后7 d，其脲酶活性分別為0.4683、0.4067 U/g，此時(shí)處理Ⅲ和對(duì)照分別為0.4737、0.4687 U/g，處理Ⅰ、Ⅱ的脲酶活性已恢復(fù)到與另外兩組差異不顯著的水平。可見，聯(lián)苯菊酯對(duì)茶園土壤脲酶活性的影響不顯著，而葉面肥噴施寶施用早期對(duì)茶園土壤脲酶活性的降低有利。

圖3 噴施寶對(duì)天王星脅迫下土壤脲酶活性的影響Fig. 3 Effect of Penshibao on soil urease activity under the stress of Bifenthrin

2.4 噴施寶對(duì)毒死蜱脅迫下土壤脲酶活性的影響

噴施寶對(duì)毒死蜱脅迫下茶園土壤脲酶活性的影響見圖4。圖4表明，藥后3、5 d，3個(gè)處理的脲酶活性均顯著低于對(duì)照。處理第7天，各處理脲酶活性逐漸恢復(fù)升高，除處理Ⅲ與對(duì)照差異顯著外，處理Ⅰ、Ⅱ與對(duì)照差異不顯著，但其脲酶活性仍高于單獨(dú)噴施毒死蜱的處理，表明毒死蜱和葉面肥噴施寶對(duì)茶園土壤脲酶活性的影響均表現(xiàn)為先顯著抑制后逐漸恢復(fù)的效應(yīng)，而在試驗(yàn)早期混合使用噴施寶有利于緩解單獨(dú)噴施48%毒死蜱1 000倍對(duì)脲酶活性的抑制作用。

圖4 噴施寶對(duì)毒死蜱脅迫下土壤脲酶活性的影響Fig. 4 Effect of Penshibao on soil urease activity under the stress of Chlorpyrifos

3 討論

腐植酸葉面肥在提高作物酶活性、增加光合色素、促進(jìn)光合作用和提高作物抗逆性方面具有顯著作用［15］。盡管葉面肥通過(guò)作用于葉片為作物提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但實(shí)際噴施過(guò)程中大部分回到土壤環(huán)境，尤其是液態(tài)有機(jī)肥。因此，有關(guān)葉面肥復(fù)配農(nóng)藥使用對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境的影響評(píng)價(jià)必須引起關(guān)注?；瘜W(xué)農(nóng)藥進(jìn)入土壤后，對(duì)土壤酶活性產(chǎn)生了一定影響，進(jìn)而影響土壤生態(tài)和土壤質(zhì)量。土壤酶作為土壤環(huán)境變化和監(jiān)測(cè)預(yù)警的敏感指標(biāo)［3，16］，具有較好的應(yīng)用前景，但目前應(yīng)用土壤酶評(píng)價(jià)土壤農(nóng)藥污染水平的研究主要針對(duì)單一農(nóng)藥，很少涉及多種農(nóng)藥復(fù)配作用的復(fù)合污染研究［17］。脲酶是一種重要土壤酶，是對(duì)尿素水解起作用的唯一土壤酶，常被用作土壤中微生物活性及土壤質(zhì)量的指標(biāo)，在氮肥利用和土壤氮素代謝方面有重要意義［18-20］。近年來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)倡導(dǎo)節(jié)水農(nóng)業(yè)，水肥一體化栽培技術(shù)正被大量推廣，水溶性有機(jī)肥的使用逐年增加，其中葉面肥與農(nóng)藥混配使用是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一種新的藥肥施用模式，但其對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境的影響尚待深入研究。在眾多葉面肥中，被譽(yù)為“中華肥王”的噴施寶是近年來(lái)廣泛用于蔬菜、果樹、桑樹等植物上的增產(chǎn)肥料［21］。噴施寶葉面肥是螯合的超濃縮植物葉面肥，含有作物生長(zhǎng)必需的氮、磷、鉀、硼、鋅、銅、鉬等元素和腐植酸、黃腐酸等天然生理活性物質(zhì)。以黃腐酸為主要成分的噴施寶葉面肥為弱酸性，可與大多數(shù)中性或偏酸性農(nóng)藥混用，不產(chǎn)生負(fù)面影響［22］。由于土壤中能降解殘留農(nóng)藥的酶類來(lái)源于植物和微生物，游離在土壤中的酶系會(huì)在不利環(huán)境條件下被摧毀或鈍化［23］，噴施寶葉面肥是否通過(guò)影響農(nóng)藥施用背景下茶園土壤微生物的活動(dòng)從而影響土壤脲酶活性，其作用機(jī)理有待進(jìn)一步探討。由于本試驗(yàn)采用的3種殺蟲劑除主成分外，還有較高含量的農(nóng)藥助劑，這些助劑能否對(duì)土壤脲酶活性產(chǎn)生影響值得進(jìn)一步研究。另外，本試驗(yàn)是在模擬條件下進(jìn)行的，實(shí)際操作過(guò)程由于茶園生態(tài)環(huán)境的復(fù)雜性與不穩(wěn)定性，農(nóng)藥種類、使用方法、使用濃度及其作用機(jī)理的差異，都可能對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，因此，有關(guān)葉面肥復(fù)配殺蟲劑對(duì)茶園土壤酶活性的影響也有待進(jìn)一步探討。

4 結(jié)論

本研究探討了葉面肥噴施寶復(fù)配3種殺蟲劑的使用對(duì)茶園土壤脲酶活性的影響。結(jié)果表明，在試驗(yàn)早期，殺蟲劑噠螨靈既不抑制也不激活茶園土壤的脲酶活性，后期卻表現(xiàn)為激活效應(yīng)，脲酶活性比對(duì)照高23%。李蓓［14］認(rèn)為，噠螨靈殘留累積對(duì)土壤酶系統(tǒng)影響較小。在本試驗(yàn)條件下，噠螨靈對(duì)土壤脲酶活性沒(méi)有顯著影響，低濃度噠螨靈對(duì)土壤脲酶在施藥初期有輕微激活作用，高濃度則處于抑制狀態(tài)。在整個(gè)試驗(yàn)周期，聯(lián)苯菊酯并不能對(duì)茶園土壤的脲酶活性產(chǎn)生顯著影響。葉面肥噴施寶結(jié)合殺蟲劑噠螨靈或聯(lián)苯菊酯的使用，在試驗(yàn)早期，葉面肥噴施寶均明顯抑制了茶園土壤的脲酶活性，隨著時(shí)間推延，其對(duì)茶園土壤脲酶活性的影響逐漸減弱，最終使土壤脲酶活性恢復(fù)到原有水平。毒死蜱和葉面肥噴施寶對(duì)茶園土壤脲酶活性的影響均表現(xiàn)為先顯著抑制后逐漸恢復(fù)的效應(yīng)，而在試驗(yàn)早期混合使用噴施寶有利于緩解單獨(dú)噴施毒死蜱對(duì)脲酶活性的抑制作用。綜觀整個(gè)過(guò)程，葉面肥噴施寶對(duì)茶園土壤脲酶活性的影響可能與葉面肥激活土壤中微生物的生物量從而導(dǎo)致其脲酶活性的恢復(fù)提高有關(guān)。