於麗華，耿 貴，薛 琳

(黑龍江省普通高校甜菜遺傳育種重點試驗室/黑龍江大學(xué)，哈爾濱 150080)

0 引言

阿特拉津(atrazine)，又名莠去津，是一種封閉除草劑，化學(xué)名稱2-氯-4-二乙胺基-6-異丙胺基-1，3，5-三嗪，屬于均三氮苯類除草劑，是一種具有生物毒性有機化合物，對動植物及微生物均會產(chǎn)生毒害[1]。由于其低劑量下內(nèi)分泌干擾作用，目前阿特拉津已被列為環(huán)境荷爾蒙可疑物。阿特拉津進入植物體內(nèi)，破壞葉綠體及膜系統(tǒng)，抑制植物光和作用，造成植株葉片發(fā)黃、萎蔫、干枯，從而達到除草目的[2]。在我國北方地區(qū)，玉米種植面積較大，阿特拉津作為玉米地的除草劑，使用量也較大[3]，一旦使用后就會造成一定數(shù)量的阿特拉津殘留在土壤中，有報道稱約有50%的阿特拉津以自然狀態(tài)不能降解的結(jié)合態(tài)形式存在[4]，目前阿特拉津在土壤中殘留，不但隨著地表徑流污染水體[5, 6]，而且還對后茬作物產(chǎn)生危害。

當(dāng)土壤中殘留的阿特拉津達到400 μg/kg時，會導(dǎo)致油菜、甘藍(lán)、番茄白菜在內(nèi)的蔬菜死亡[7]；當(dāng)濃度大于100 μg/kg時，對冬小麥的生長有明顯的抑制作用，當(dāng)濃度超過150 μg/kg時，部分葉片會死亡，采用小麥-玉米一年兩熟種植方式的華北地區(qū)，經(jīng)常發(fā)生后茬小麥發(fā)生阿特拉津藥害的現(xiàn)象[8]；對青儲玉米的研究發(fā)現(xiàn)土壤中殘留的阿特拉津嚴(yán)重影響了玉米株高、莖稈、葉片的生長，進而影響玉米的干物質(zhì)積累[9]；研究還發(fā)現(xiàn)，水稻苗期時對阿特拉津殘留是最為敏感的，安全臨界濃度為10 μg/kg，甜瓜、小麥、大豆次之，分別為49.3、87.9、29.3、79.1 μg/kg[10]。大白菜、黃瓜、油菜、甘藍(lán)、番茄對阿特拉津的安全臨界濃度分別為80、91、102、104、126 μg/kg，當(dāng)阿特拉津的濃度達到400 μg/kg 時，這5種蔬菜都會死亡[11]。由此可見，土壤中殘留的阿特拉津?qū)蟛缱魑锏奈：Ρ容^嚴(yán)重。

甜菜是對阿特拉津除草劑較為敏感的作物，在對甜菜耐除草劑品種篩選的研究發(fā)現(xiàn)，阿特拉津莖葉處理用量為25 mL/畝時篩選效果較好，此用量僅為玉米田除草劑施用量的1/8[12]；38%莠去津懸按照推薦用量施用，2年后才可以種植甜菜[13]，當(dāng)土壤中阿特拉津的殘留率為1%-2%時，甜菜幼苗出現(xiàn)藥害，癥狀表現(xiàn)為幼苗生長減慢，真葉失綠，葉緣出現(xiàn)干枯，嚴(yán)重時出現(xiàn)死亡[14]。由于阿特拉津的施用面積和施用量較大，自然降解時間長，甜菜對此類除草劑較為敏感，使得適合種植甜菜的土壤日益減少，嚴(yán)重的制約了我國甜菜生產(chǎn)的發(fā)展。

本文利用已發(fā)現(xiàn)的一株降解菌，通過對甜菜生長的分析，研究其對甜菜阿特拉津藥害的消除效果，從而查明該菌的合適用量，為進一步菌劑的開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)，為加速消除環(huán)境中阿特拉津殘留提供一種途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試土壤為黑龍江大學(xué)呼蘭試驗站未噴施過除草劑的土壤；供試甜菜品種為HI0474；供試農(nóng)藥為久久紅莠去津，有效成分90%。

1.2 降解菌所用培養(yǎng)基

牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基:蛋白胨10.0 g,氯化鈉10.0 g,牛肉膏3.0 g,蒸餾水1 000 ml,PH為6.0。

1.3 降解菌劑藥害試驗

試驗設(shè)計：本試驗共設(shè)9個試驗處理，分別為CK、90 μg/kg 除草劑(T1)、90 μg/kg除草劑+2.5 ml降解菌 (T2)、90 μg/kg 除草劑+5 ml降解菌 (T3)、90 μg/kg 除草劑+10 ml降解菌 (T4)、90 μg/kg 除草劑+15 ml降解菌 (T5)、90 μg/kg 除草劑+20 ml降解菌 (T6)、90 μg/kg 除草劑+25 ml降解菌 (T7)、90 μg/kg 除草劑+30 ml降解菌 (T8)。

土壤處理：取回的分干土用水噴濕后過夜，將大顆粒土塊砸碎過2 mm孔徑的篩子，過篩后的土壤繼續(xù)噴水達到15-20%范圍內(nèi)，裝入塑料帶中，活化1周后，備用。

試驗布置：將土壤繼續(xù)拌勻取樣測其含水量，裝盆，取相當(dāng)于干土500克的濕土，均勻壓實，保持上下緊實度一致。每個處理按照上表用藥量，量取農(nóng)藥放入250 ml的三角瓶中，加入100 ml水，及相應(yīng)的菌液，攪拌均勻后倒入土盆中，待藥液滲完后進行播種，每盆播種15粒，蓋100克濕土。每個處理共設(shè)5次重復(fù)。出苗后數(shù)調(diào)查出苗率，1對真葉期定苗，每盆保留健康定苗10株，發(fā)生藥害1周后取樣，測定干物重及葉綠素含量。

測試方法：

出苗率測定：幼苗出齊后，調(diào)查每盆出苗株數(shù)，出苗率=出苗株數(shù)/播種粒數(shù)

干物重測定：取樣時，將甜菜幼苗地上部分剪下，105攝氏度殺青30 min,80攝氏度烘干，用分析天平稱重。

葉綠素測定：收獲時，取甜菜葉片0.5克，用丙酮研磨浸提，離心后取上清液比色測定，波長為645 nm、663 nm。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對甜菜的出苗率的影響

對各處理出苗三天后的出苗率進行了調(diào)查，如圖1所示，在本實驗條件下，各處理甜菜出苗率都在92.87%-95.19%范圍內(nèi)波動，平均出苗率為94.13%，經(jīng)方差分析，各處理間出苗率均沒有明顯差異，從以上的數(shù)據(jù)可以看出，此實驗中甜菜出苗狀況較好，而且生長較為整齊，土壤中該濃度的除草劑對甜菜的出苗沒有明顯的影響，同時加入的液體菌劑也未對對出苗率產(chǎn)生不良影響。

圖1 各處理甜菜幼苗出苗率

圖2 甜菜幼苗葉綠素含量

2.2 不同處理對甜菜幼苗葉綠素含量的影響

阿特拉津的作用機理是破會葉綠體，因此在收獲時對葉綠素濃度進行了測定，見圖2。從圖中可以看出，與對照相比施用除草劑的的各處理葉綠素含量都有不同程度的降低，尤其是單加阿特拉津處理(T1)降低的特別明顯；從降解菌的施用效果來看，施用降解菌后，各處理組甜菜葉綠素的含量較T1組都有所增加，除T2處理外，其它各處理增加的趨勢都較為顯著，且隨著降解菌劑用量的增加葉綠素含量增加的效果越顯著，但T6之后的各處理，再繼續(xù)增加降解菌用量，甜菜幼苗的葉綠素含量沒有增加的趨勢。

2.3 不同處理對甜菜幼苗每株干重的影響

植株的干物質(zhì)積累是生長狀況最直觀的表現(xiàn)，圖3列出了各處理收獲后的總干重。從CK與T1的比較來看，T1的干物質(zhì)積累量僅為CK的1/6，此濃度的阿特拉津明顯的降低了甜菜幼苗的干物質(zhì)積累。從降解菌的使用效果來看，加入不同量的降解菌，各處理的干物質(zhì)積累較未加降解菌的處理都有不同程度度增加，通過方差分析，發(fā)現(xiàn)增加的干物質(zhì)量差異顯著；T2處理為加入降解菌2.5 ml/kg土，明顯能夠提高干物質(zhì)積累，此濃度降解菌雖然對除草劑有一定的降解作用但是還未達到理想的效果，在此濃度基礎(chǔ)上繼續(xù)增加降解菌用量，干物質(zhì)積累不斷增加，當(dāng)達到20 ml/kg土?xí)r，干物質(zhì)積累達到了最大量，在此基礎(chǔ)上再增加降解菌用量，干物質(zhì)積累不再明顯增加，此時與CK組相比，干物重約降低了14%，甜菜幼苗的生長還是受到了影響，但比單加阿特拉津處理(T1)的干物重增加了4倍，可見該降解菌對除草劑的降解作用比較明顯。

圖3 甜菜幼苗每株干重

3 討論

3.1 阿特拉津?qū)μ鸩顺雒缏实挠绊?/h3>

曾有學(xué)者針對阿特拉津?qū)π←溍劝l(fā)、生長的影響進行研究時發(fā)現(xiàn)，土壤中殘留的阿特拉津濃度超過100 μg/kg時，就會對小麥的萌發(fā)和生長產(chǎn)生不利影響[15,16]；對水稻的研究表明，50-800 μg/kg的阿特拉津處理6天后就會抑制水稻根和芽的生長[17]；對大豆的研究發(fā)現(xiàn)，一定濃度的除草劑未對發(fā)芽和出苗產(chǎn)生藥害，見光以后藥害才日益顯現(xiàn)[18]；100 μg/kg的阿特拉津?qū)ㄉ某鲅繘]有藥害[19]。本試驗土壤中阿特拉津的濃度為90 μg/kg，在此濃度下未對甜菜的出苗率產(chǎn)生影響。從上面的分析中可以看出阿特拉津?qū)巫尤~植物和雙子葉植物種子萌發(fā)的影響有差異。

3.2 阿特拉津?qū)μ鸩巳~綠素含量及干物質(zhì)積累的影響

經(jīng)過阿特拉津處理后，植物會出現(xiàn)新葉黃化，老葉葉緣壞死。產(chǎn)生上述狀況的原因是植物葉綠體中存在光合系統(tǒng)I(PS I)和光合體系ll ( PSII)兩套光合作用系統(tǒng)，在PS II中，阿特拉津會與電子競爭質(zhì)體酮結(jié)合位點，阻止質(zhì)體酮還原成質(zhì)體氫酮，從而使質(zhì)體氫酮不能轉(zhuǎn)移至PS I，導(dǎo)致TP和煙酞胺腺縹吟二核普酸磷酸合成以及二氧化碳的固定受到抑制，從而使能量傳遞中斷，光合作用停止，最終導(dǎo)致植物死[21]。本試驗中，除草劑處理(T1)甜菜幼苗出苗后2周開始產(chǎn)生明顯藥害，真葉有黃化現(xiàn)象，降解菌用量為超過20 ml/kg時，甜菜葉片中葉綠素含量與對照沒有明顯差異，說明該降解菌對阿特拉津的降解效果較為明顯。

本研究中，施用降解菌能夠明顯增加甜菜幼苗的干物質(zhì)積累，當(dāng)降解菌用量為20 ml/kg時，降解效果最好，此時的干物重與CK組比仍有明顯的差異，但較未加菌處理的提高了4倍，該降解菌的此時的降解效果還是比較明顯。這可能是由于降解菌對阿特拉津的降解需要一定的時間，同時甜菜幼苗在出苗后的一段時間由于苗齡小，對阿特拉津更為敏感，使得在收獲時的干物質(zhì)積累與對照組還存在明顯的差異。但綜合葉綠素的變化情況分析，當(dāng)降解菌用量為20 ml/kg時，葉綠素的含量與對照組相比已沒有明顯差異，據(jù)此可以推測隨著時間的延長，甜菜干物質(zhì)積累與對照組的差異會越來越小，最終無明顯差異。

4 結(jié)論

由于阿特拉津的半衰期較長，同時由于生物蓄積性，致使在施用阿特拉津后三、四年的土壤仍有較大殘留，不能種植小麥、大豆、花生及甜菜等作物[4]，嚴(yán)重的限制了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。本項研究發(fā)現(xiàn)：在本試驗條件下，當(dāng)除草劑殘留的濃度為90 μg/kg時，降解菌用量為20 ml/kg時，降解的效果最好，甜菜幼苗的葉綠素含量未受到影響，干物質(zhì)積累也達到了最大值，較為理想的緩解了甜菜的藥害。但在本研究中還存在不足之處為降解菌的理想施用劑量大，在接下來試驗中將著力降低其使用量。