滕 曉，徐銘陽，李錦濤，田雁寧，陳 洋，黃 星

除草劑芐嘧磺隆降解菌Hansschlegelia zhihuaiae S113菌劑的研發(fā)①

滕 曉，徐銘陽，李錦濤，田雁寧，陳 洋，黃 星*

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，南京 210095)

磺酰脲類除草劑芐嘧磺隆殘留期較長，造成農(nóng)田土壤的殘留污染問題。以芐嘧磺隆高效降解菌株S113為材料制備降解菌劑，優(yōu)化液體菌劑的保護(hù)劑種類與配比，篩選固體菌劑的最佳載體，初步應(yīng)用固體菌劑并評價修復(fù)效果。研究結(jié)果表明：①向液體菌劑中添加合適的保護(hù)劑(0.30% 檸檬酸鈉、0.20% 羧甲基纖維素、0.10% CaCl2)可使活菌數(shù)提高37.25%，保存30 d的液體菌劑對50 mg/L芐嘧磺隆的降解率為94.25%；②篩選出豬糞有機(jī)肥為固體菌劑的最佳載體，保存60 d時固體菌劑活菌數(shù)為7.45×107cfu/g，對土壤中10 mg/kg芐嘧磺隆的降解率為91.22%；③固體菌劑的添加可有效減輕土壤中芐嘧磺隆殘留對玉米的藥害。

S113；芐嘧磺隆；菌劑；微生物修復(fù)

通過施用除草劑來提高單位面積糧食產(chǎn)量是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要舉措之一。芐嘧磺隆因其殺草譜廣、生物活性高等特點，被廣泛應(yīng)用于稻田雜草防除[1-2]。其機(jī)制為抑制植物體內(nèi)乙酰乳酸合成酶活性，從而阻斷支鏈氨基酸的合成，最終達(dá)到除草的目的[3]。芐嘧磺隆的土壤半衰期長達(dá)數(shù)月到一年以上，田間生產(chǎn)中由于其長期大量施用，在土壤中沉積，造成了比較嚴(yán)重的殘留問題[4]。芐嘧磺隆殘留物會影響后茬作物的出苗率和產(chǎn)量，降低土壤菌群群落結(jié)構(gòu)

多樣性，通過滲透等方式進(jìn)入水體后，在直接影響大型水生植物和浮游藻類的同時，給魚類等非靶標(biāo)生物帶來一定的毒理效應(yīng)[5-6]。微生物代謝在芐嘧磺隆除草劑的降解過程中起到關(guān)鍵作用，通過合理運用農(nóng)藥殘留高效降解菌株，有望改善土壤中芐嘧磺隆的殘留污染問題[7-8]。

目前，將微生物修復(fù)土壤農(nóng)藥殘留投入實際應(yīng)用的主要途徑是將農(nóng)藥殘留高效降解菌株加工成為液體劑型或固體劑型。液體劑型的特點是生產(chǎn)耗時短、工序少，菌種純度高，但在運輸和保存的過程中菌種易失活[9-11]。通過添加保護(hù)劑以提供營養(yǎng)物質(zhì)、減小胞內(nèi)外滲透壓、防止雜菌污染等，可延長液體菌劑的貨架期，常用的保護(hù)劑類型有糖類、氨基酸、表面活性劑、大分子有機(jī)物等[12-13]。研發(fā)降解菌劑的固體劑型一方面可以提高菌劑穩(wěn)定性而有利于保藏和運輸，另一方面可以促進(jìn)廉價農(nóng)副產(chǎn)品的資源化利用[14]。目前國內(nèi)外固體菌劑的制備方法多樣，如凍干法、包埋法、交聯(lián)法、載體吸附法等，綜合考慮制備成本和應(yīng)用場景，本研究選用載體吸附法制備芐嘧磺隆降解菌株的固體劑型[15]。在應(yīng)用方面，微生物降解作為一種理想的污染降解技術(shù)，近年來已成為水體污染和土壤污染治理領(lǐng)域的研究熱點。隨著對微生物菌劑作用機(jī)理的深入研究和應(yīng)用經(jīng)驗的總結(jié)，其在土壤修復(fù)領(lǐng)域中的開發(fā)和應(yīng)用前景廣闊[16]。

S113是本實驗室分離保藏的一株磺酰脲除草劑高效降解菌，其編碼的水解酶基因sul E，能通過去酯化反應(yīng)將噻吩磺隆、甲磺隆、氯嘧磺隆等含有酯結(jié)構(gòu)的磺酰脲除草劑轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的無除草活性的酸，其中對芐嘧磺隆的降解效率為80.9%[17]。本研究以S113為供試菌株，優(yōu)化液體菌劑保護(hù)劑的配比參數(shù)，篩選固體菌劑的最佳載體，并利用玉米苗期試驗初探固體菌劑的修復(fù)效果，以期為土壤芐嘧磺隆的污染修復(fù)提供修復(fù)制劑及理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試菌株、材料與培養(yǎng)基

芐嘧磺隆購自上海源葉生物科技有限公司(純度98%)，供試菌株S113由本實驗室分離并保藏。供試載體包括泥炭、米糠、秸稈肥、花生殼粉、雞糞有機(jī)肥、蚯蚓糞有機(jī)肥、豬糞有機(jī)肥，均自然風(fēng)干3 d并過40目篩，121 ℃ 高溫滅菌2次后備用。供試玉米品種為“美玉4號”。供試土壤取自南京農(nóng)業(yè)大學(xué)牌樓實驗基地(32°03′N，118°86′E)，壤質(zhì)黏土，未施用過芐嘧磺隆等除草劑。取樣時去掉表層土，將土樣去除雜物后風(fēng)干待用。

LB培養(yǎng)基：酵母浸出物5.0 g，蛋白胨10.0 g，NaCl 5.0 g，pH 7.0。TY培養(yǎng)基：酵母浸出物3.0 g，蛋白胨5.0 g，CaCl20.6 mmol/L，pH 7.2。無機(jī)鹽培養(yǎng)基：NH4Cl 1.0 g，KH2PO40.5 g，K2HPO41.5 g，NaCl 1.0 g，MgSO4·7H2O 0.2 g，pH 7.0。發(fā)酵培養(yǎng)基：葡萄糖9.0 g，蛋白胨3.0 g，KH2PO40.9 g，MgSO4·7H2O 0.4 g，NH4Cl 0.8 g，NaCl 0.6 g，pH 7.0 ～ 7.2。以上分別添加去離子水定容至1 L，固體培養(yǎng)基加入1.8% 的瓊脂。

1.2 液體菌劑保護(hù)劑的篩選

1.2.1 保護(hù)劑的單因素試驗 S113菌種活化后挑取單菌落于液體LB中，30 ℃、160 r/min培養(yǎng)至對數(shù)生長期，按1% 接種量接入發(fā)酵培養(yǎng)基進(jìn)行發(fā)酵培養(yǎng)，作為發(fā)酵液。將發(fā)酵液分裝至100 ml錐形瓶中，其他條件保持一致，分別添加檸檬酸鈉、乙酸鈉、糊精、羧甲基纖維素、KCl、CaCl2等保護(hù)劑，使其終濃度分別為1、2和3 g/L，對照將保護(hù)劑替換為等體積的無菌水，每組處理設(shè)3個重復(fù)，常溫避光保存30 d后計算菌株存活提高率。存活提高率(%)=(處理組活菌數(shù)–對照組活菌數(shù))/對照組活菌數(shù)×100。

1.2.2 保護(hù)劑最佳組合的篩選 根據(jù)單因素試驗的結(jié)果，將優(yōu)化出的保護(hù)劑分為3類：A，有機(jī)物(檸檬酸鈉和乙酸鈉)；B，穩(wěn)定劑(糊精和羧甲基纖維素)；C，無機(jī)鹽(KCl和CaCl2)，作為3個因素，每類保護(hù)劑選擇上述兩種物質(zhì)作為兩個水平，進(jìn)行三因素兩水平L4(23)的正交試驗。

1.2.3 保護(hù)劑組合的最佳濃度篩選 根據(jù)三因素兩水平試驗篩選出的最佳保護(hù)劑組合，選擇3種保護(hù)劑(A：檸檬酸鈉；B：羧甲基纖維素；C：CaCl2)作為3種因素，每種保護(hù)劑設(shè)置3個終濃度作為3種水平，進(jìn)行三因素三水平L9(33)正交試驗篩選最佳使用濃度組合。

1.3 液體菌劑對除草劑的降解效果

將優(yōu)化出的4個最佳保護(hù)劑組合分別添加到S113發(fā)酵液中，常溫避光保存30 d后，按2% 接種量加入到終濃度50 mg/L芐嘧磺隆的20 ml無機(jī)鹽培養(yǎng)基中，30 ℃、160 r/min培養(yǎng)3 d后，使用HPLC測定芐嘧磺隆濃度，并計算降解率。高效液相色譜條件：色譜柱為Thermo scientific AcclaimTM120 C18(4.6 mm × 250 mm)，流動相為乙腈和水(/=60/40，水中加入1% 乙酸)，柱溫40 ℃，流速1 ml/min，檢測波長280 nm，進(jìn)樣量20 μl。降解率(%)=(芐嘧磺隆初試濃度–終濃度)/初始濃度×100。

1.4 液體菌劑的保存效果

將優(yōu)化出的最優(yōu)保護(hù)劑組合添加至S113發(fā)酵液中，常溫保存30、60 d后進(jìn)行梯度稀釋涂布，培養(yǎng)3 d后計算活菌數(shù)。

1.5 固體菌劑載體的篩選

1.5.1 不同載體對菌株生長的影響 S113菌液以2% 接種量接入100 ml TY液體發(fā)酵培養(yǎng)基中，30 ℃、160 r/min培養(yǎng)至對數(shù)生長期。菌液5 000 r/min離心10 min收集菌體，用無菌水洗滌3次重懸菌體，作為種子液。各取2 g載體加入20 ml滅菌水，30 ℃、160 r/min搖床振蕩24 h，得到載體懸濁液。將100 μl S113種子液接種至5 ml載體懸濁液中，再次振蕩培養(yǎng)，于第2、4 天取樣測定不同載體處理下的活菌數(shù)，試驗設(shè)置3個平行，判斷載體對菌株生長的影響。

1.5.2 固體菌劑有效菌釋放率的測定 稱取各固體菌劑2 g至含有18 ml無菌水的滅菌三角瓶中，渦旋混勻后進(jìn)行梯度稀釋，取100 μl均勻涂布于固體LB，培養(yǎng)并計算有效菌釋放率。有效菌釋放率(%)=固體菌劑釋放的有效菌數(shù)量/初始接種菌數(shù)量(cfu)×100。

1.6 固體菌劑的保存效果

將各固體菌劑常溫保存30、60 d，對其分別進(jìn)行稀釋涂布，30 ℃ 培養(yǎng)3 d后測定活菌數(shù)。

1.7 固體菌劑對除草劑的降解效果

供試土壤中加入芐嘧磺隆使其含量為10 mg/kg，充分混勻后常溫靜置5 h，將固體菌劑以質(zhì)量比1︰9與上述土壤充分混勻，裝入黑色塑料杯中置于光照培養(yǎng)箱，培養(yǎng)條件為：光照12 h、溫度26 ℃，黑暗12 h、溫度20 ℃(24 h交替進(jìn)行)。通過補(bǔ)加水分調(diào)節(jié)土壤含水量為25% ～ 30%，在第1、3、5和7 天分別取5 g土樣檢測芐嘧磺隆殘留量。同時設(shè)置不加固體菌劑的對照組，對照與處理均設(shè)3個重復(fù)。

1.8 固體菌劑的應(yīng)用

分別稱取500 g供試土壤于0.7 L盆缽中，玉米種子消毒萌發(fā)后，挑取長勢一致的3顆發(fā)芽種子移栽至盆缽，設(shè)置正常土壤空白對照、10 mg/kg芐嘧磺隆、10 mg/kg芐嘧磺隆+10% 固體菌劑的3組處理，置于培養(yǎng)箱中如步驟1.7中所述條件培養(yǎng)，期間補(bǔ)加水分調(diào)節(jié)土壤含水量為25% ～ 30%，第14 天隨機(jī)取樣，測定根長、莖葉長、鮮重等生理指標(biāo)。

1.9 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

使用Microsoft ExcelTM軟件對數(shù)據(jù)初步處理，采用IBM SPSS statistical Ver. 25.0進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 液體菌劑保護(hù)劑的篩選

2.1.1 保護(hù)劑的單因素試驗 如表1所示，各保護(hù)劑在各濃度梯度均能不同程度地提高菌株存活率。保護(hù)劑有效使用濃度與存活提高率呈正相關(guān)，各保護(hù)劑均在濃度為3 g/L時效果最佳，1 g/L的使用濃度時活菌提高率均在10% 以下。其中，3 g/L的KCl對S113的存活提高率最高，為24.71%。

2.1.2 保護(hù)劑最佳組合的篩選 如表2，通過分析極差值發(fā)現(xiàn)各因素對菌株S113存活提高率的影響作用順序為：C>B>A，即無機(jī)鹽的影響較為顯著，穩(wěn)定劑和有機(jī)物影響程度次之。綜合分析3種因素的值，其最優(yōu)水平是A1B2C2，即與其他物質(zhì)組合相比，檸檬酸鈉、羧甲基纖維素、CaCl2組合對菌株生長影響最大。由活菌提高率結(jié)果可知，該組合對菌株保護(hù)效果最佳，為26.57%。因此，選擇該組合作為最佳保護(hù)劑組合開展后續(xù)濃度配比的研究。

表1 液體菌劑保護(hù)劑對菌株S113的影響

表2 菌株S113液體菌劑保護(hù)劑最佳物質(zhì)組合正交表

2.1.3 保護(hù)劑組合的最佳濃度篩選 不同的濃度組合對S113活菌數(shù)的提高效果差異明顯。由表3，各因素間的主次順序為：A>B>C，最優(yōu)水平為A3B2C1，即3 g/L的檸檬酸鈉、2 g/L的羧甲基纖維素和1 g/L的CaCl2。且該濃度組合下的菌株存活提高率為37.25%，保護(hù)效果最佳。由此確定該濃度組合為S113液體菌劑保護(hù)劑的最佳使用濃度組合。

表3 菌株S113液體保護(hù)劑的濃度組合正交表

2.2 液體菌劑對除草劑的降解效果

將在上述濃度篩選試驗中存活提高率較高的保護(hù)劑濃度組合1、2、3和8進(jìn)行芐嘧磺隆降解效果驗證。如圖1，加入4種保護(hù)劑保存30 d后的S113液體菌劑對芐嘧磺隆的降解效果均高于對照組，降解率均達(dá)到80%左右，由此可見，提高活菌數(shù)可有效提高降解菌劑的降解效果。其中，組合2對芐嘧磺隆降解率最高，達(dá)94.25%，組合8對芐嘧磺隆降解率為79.49%。綜合考慮液體菌劑的活菌數(shù)與降解率，認(rèn)為組合8為S113液體菌劑的最佳保護(hù)劑組合。

圖1 不同保護(hù)劑組合對芐嘧磺隆的降解效果

2.3 液體菌劑的保存效果

對已篩選出的最佳保護(hù)劑組合8進(jìn)行S113液體菌劑的保存試驗。如圖2，在沒有保護(hù)劑的情況下，活菌數(shù)在30 d內(nèi)即出現(xiàn)明顯下降，由109cfu/ml下降至104cfu/ml。而隨著保存期的延長，添加了3 g/L檸檬酸鈉、2 g/L羧甲基纖維素和1 g/L CaCl2保護(hù)劑的液體菌劑仍保持較高的生物量，60 d活菌數(shù)仍達(dá)到4.53×107cfu/ml。篩選得到液體菌劑的最佳保護(hù)劑組合，可以在儲存期內(nèi)將活菌數(shù)維持在較高水平，從而延長液體降解菌劑的貨架期，確保其在有效期內(nèi)施用的降解效果。

圖2 S113液體菌劑儲存期內(nèi)活菌數(shù)變化

2.4 固體菌劑載體的篩選

2.4.1 不同載體對菌株的影響 如圖3，向各載體中接種S113后，菌株均可生存及繁殖。儲存4 d后發(fā)現(xiàn)豬糞有機(jī)肥載體中所含活菌數(shù)最高，達(dá)到4.73×108cfu/g，米糠和泥炭所含活菌數(shù)較少，為1.35×108cfu/g左右。豬糞有機(jī)肥等載體本身含有其他類型載體無法提供的豐富有機(jī)質(zhì)，可以為菌體生長提供良好的環(huán)境和營養(yǎng)，以便后續(xù)試驗的開展。研究表明，有機(jī)肥配合微生物菌劑的施用模式不僅能夠達(dá)到降解效果，還能部分替代化肥，減少環(huán)境污染[18]。

圖3 不同載體對菌株S113生長的影響

2.4.2 固體菌劑有效菌釋放率的測定 固體菌劑中微生物的釋放率決定了菌劑能否最大化地發(fā)揮效用，是除活菌數(shù)之外衡量固體菌劑質(zhì)量的重要指標(biāo)。如圖4，豬糞有機(jī)肥載體的有效菌釋放率最高，為96.67%，秸稈肥的有效菌釋放率最低，僅為33.70%。豬糞有機(jī)肥作為載體不僅活菌數(shù)最高，其釋放率也最好，認(rèn)為可作為固體菌劑載體的最佳候選?？梢钥闯觯痪N在不同載體中的釋放量存在明顯差異，釋放量過低可能是由于載體內(nèi)部微孔結(jié)構(gòu)中可利用的有效營養(yǎng)物質(zhì)太少而導(dǎo)致微生物無法生存。

圖4 不同載體中菌株S113的有效菌釋放率

2.5 固體菌劑的保存效果

菌劑載體是微生物生存的微環(huán)境，合適的載體通過改變其傳質(zhì)特性以保持微生物活性。如圖5所示，隨著固體菌劑儲存期的延長，幾種載體中的活菌數(shù)均呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢。30 d和60 d時，活菌保存效果最好的均為豬糞有機(jī)肥，所含S113活菌數(shù)均保持在107cfu/g以上?；罹鷶?shù)作為評估固體菌劑質(zhì)量的首要指標(biāo)，在后續(xù)的降解試驗和應(yīng)用中都將優(yōu)先考慮。

2.6 固體菌劑對除草劑的降解效果

圖6為保存30 d后的各固體菌劑對芐嘧磺隆的7 d內(nèi)降解情況。添加各固體菌劑后，土壤中芐嘧磺隆降解率均明顯上升。在相同條件下CK降解率只能達(dá)到13.86%，而4組固體菌劑的7 d降解率都高于80%，其中以豬糞有機(jī)肥為載體的固體菌劑降解效果最優(yōu)，為91.22%。綜合考慮保存期活菌數(shù)和降解效果，選擇以豬糞有機(jī)肥為載體的固體菌劑開展后續(xù)初步應(yīng)用。

圖5 S113固體菌劑不同載體的活菌數(shù)變化

圖6 S113固體菌劑對芐嘧磺隆的降解

2.7 固體菌劑的應(yīng)用

由表4可知，除草劑對玉米產(chǎn)生了持續(xù)的藥害，除草劑處理組在培養(yǎng)期內(nèi)玉米根系長度、莖葉長度等指標(biāo)均顯著低于其他處理。向含有除草劑殘留的盆缽中加入固體菌劑，14 d后，作物各生理指標(biāo)與CK相近，認(rèn)為施加固體菌劑可有效降解土壤中除草劑殘留，減輕作物所受藥害。

表4 S113固體菌劑對玉米除草劑藥害的解除作用

注：同列小寫字母不同表示處理間差異達(dá)<0.05顯著水平(鄧肯檢驗)。

3 討論

微生物液體菌劑因其制備工藝簡單、易于噴施、生產(chǎn)成本低等特點被廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)、廢水處理、水產(chǎn)養(yǎng)殖中。液體菌劑中的微生物活性主要受溫度、紫外線照射和雜菌污染等因素影響，在微生物液體菌劑中添加保護(hù)劑有利于菌體的代謝和生存。篩選出的液體菌劑保護(hù)劑中，檸檬酸鈉屬于典型的防腐劑，也稱抑菌劑。抑菌劑的作用原理一方面是借助本身的親油性，阻礙細(xì)胞膜對氨基酸的吸收；另一方面可以通過調(diào)節(jié)環(huán)境pH，抑制微生物的呼吸酶活性，起到防腐作用[19]。試驗表明，將檸檬酸鈉控制在合理范圍時，對S113菌株的生長代謝并未產(chǎn)生抑制作用，可以作為S113菌株的菌劑保護(hù)劑。研究表明微生物失活的根本原因在于，菌體與外界環(huán)境直接接觸后，空氣或水中的氧激活酶活性中心，產(chǎn)生羥自由基和超氧陰離子，發(fā)生氧化還原反應(yīng)破壞細(xì)菌細(xì)胞的代謝增殖[20-21]。篩選出的羧甲基纖維素充當(dāng)穩(wěn)定劑成分，可以在菌體周圍形成一層以纖維素多糖為主要成分的抗氧化保護(hù)膜，避免菌體直接暴露于環(huán)境而迅速失活。CaCl2能夠通過調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透壓維持酶結(jié)構(gòu)及功能，緩解外界環(huán)境對菌體產(chǎn)生的脅迫，達(dá)到保護(hù)目的[22]。此外，諸多研究表明，添加鈣離子可以有效降低細(xì)菌細(xì)胞壁損傷程度，通過增加細(xì)胞膜的不飽和脂肪酸含量以保持膜的流動性和通透性，從而提高細(xì)菌存活率、增強(qiáng)貯藏穩(wěn)定性[23-24]。本研究中，檸檬酸鈉、羧甲基纖維素和CaCl2在3個不同的層面保護(hù)S113菌體，三者協(xié)同互補(bǔ)，以延長液體菌劑儲存期。

微生物資源的劑型化是高效利用微生物及其代謝產(chǎn)物的重要方式。微生物菌劑的主要成分是活體生物，只有保證高生物量和生物活性的前提下，才能在真正施用時達(dá)到理想的降解效果[25]。本研究表明，S113固體菌劑最佳載體豬糞有機(jī)肥在活菌數(shù)和有效菌釋放率指標(biāo)方面均最高，菌劑保存試驗和芐嘧磺隆降解試驗中同樣表現(xiàn)良好。此外，豬糞有機(jī)肥是無害化處理出料后經(jīng)高溫發(fā)酵生產(chǎn)出的安全、優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料，不僅作為微生物菌劑的良好載體，而且含有豐富的可溶性有機(jī)質(zhì)，能夠部分替代化肥，提高作物氮素、磷素、速效鉀等利用率[26]。在微生物菌劑載體的篩選過程中，同一載體對于不同性質(zhì)的微生物的生物相容性可能相去甚遠(yuǎn)，因此菌劑最佳載體的選擇往往需要具體分析兩者的匹配程度[27]。

目前，微生物固體菌劑已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，在改善作物生長、提高產(chǎn)量、增加作物抗逆性等方面效果顯著。微生物菌劑在田間施用時，需要在一定的濃度范圍內(nèi)有效定殖并建立起優(yōu)勢種群才能發(fā)揮其生物作用[28]?；罹鷶?shù)、制劑類型、性質(zhì)和貯存條件以及田間環(huán)境等諸多因素影響著農(nóng)用微生物制劑的應(yīng)用，科學(xué)合理地評價這些影響，并研究其形成原因和內(nèi)在規(guī)律，有益于微生物制劑的深入研究開發(fā)，本研究為利用不同類型微生物制劑修復(fù)芐嘧磺隆污染土壤提供了理論基礎(chǔ)和應(yīng)用依據(jù)。

4 結(jié)論

芐嘧磺隆降解菌S113液體菌劑添加合適的保護(hù)劑(3 g/L檸檬酸鈉、2 g/L羧甲基纖維素、1 g/L CaCl2)后，活菌數(shù)提高37.25%，保存30 d對50 mg/L芐嘧磺隆的降解率為94.25%，保存60 d活菌數(shù)仍達(dá)4.53×107cfu/ml。篩選得到固體菌劑的最佳載體為豬糞有機(jī)肥，保存60 d活菌數(shù)為7.45×107cfu/g，對土壤中10 mg/kg芐嘧磺隆的降解率為91.22%。玉米苗期試驗表明，芐嘧磺隆殘留對玉米生長產(chǎn)生嚴(yán)重藥害，添加固體菌劑可有效減輕藥害作用。

[1] Kniss A R. Long-term trends in the intensity and relative toxicity of herbicide use[J]. Nature Communications, 2017, 8: 14865.

[2] Medo J, Hricáková N, Maková J, et al. Effects of sulfonylurea herbicides chlorsulfuron and sulfosulfuron on enzymatic activities and microbial communities in two agricultural soils[J]. Environmental Science and Pollution Research International, 2020, 27(33): 41265–41278.

[3] Bourdineaud J P. Toxicity of the herbicides used on herbicide-tolerant crops, and societal consequences of their use in France[J]. Drug and Chemical Toxicology, 2022, 45(2): 698–721.

[4] 黃頂成, 尤民生, 侯有明, 李志勝. 化學(xué)除草劑對農(nóng)田生物群落的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報, 2005, 25(6): 1451–1458.

[5] Hikosaka M, Iwahashi F, Yamato S. Metabolomic analysis ofreveals common markers of acetolactate synthase inhibition among paddy weeds[J]. Pesticide Biochemistry and Physiology, 2021, 174: 104827.

[6] 孫蘭蘭, 徐洪樂, 蘇旺蒼, 等. 芐嘧磺隆土壤殘留對4種作物的敏感性及藥害早期診斷[J]. 農(nóng)藥, 2019, 58(10): 737–740.

[7] 李順鵬, 蔣建東. 農(nóng)藥污染土壤的微生物修復(fù)研究進(jìn)展[J]. 土壤, 2004, 36(6): 577–583.

[8] 趙玲, 滕應(yīng), 駱永明. 中國農(nóng)田土壤農(nóng)藥污染現(xiàn)狀和防控對策[J]. 土壤, 2017, 49(3): 417–427.

[9] Zhao W Y, Gu J, Wang X J, et al. Effects of shrimp shell powder on antibiotic resistance genes and the bacterial community during swine manure composting[J]. Science of the Total Environment, 2021, 752: 142162.

[10] 徐銘陽, 盧家森, 孟獻(xiàn)雨, 等. 多菌靈降解菌djl-6和啶蟲脒降解菌D-2固體菌劑的研發(fā)[J]. 土壤, 2021, 53(2): 329–335.

[11] 尹子君, 李秀芬, 任月萍. 多孔淀粉固定化堆肥用微生物菌劑的制備條件優(yōu)化及其堆肥效果驗證[J]. 環(huán)境工程學(xué)報, 2021, 15(10): 3334–3344.

[12] Ramos Yacasi G R, Calpena Campmany A C, Egea Gras M A, et al. Freeze drying optimization of polymeric nanoparticles for ocular flurbiprofen delivery: Effect of protectant agents and critical process parameters on long-term stability[J]. Drug Development and Industrial Pharmacy, 2017, 43(4): 637–651.

[13] 毛林強(qiáng), 郭惠娟, 薛靜靜, 等. 干粉菌劑保護(hù)劑對溶藻菌溶藻效果與穩(wěn)定性能的影響[J]. 環(huán)境化學(xué), 2019, 38(12): 2819–2825.

[14] Yin Y N, Gu J, Wang X J, et al. Effects of copper on the composition and diversity of microbial communities in laboratory-scale swine manure composting[J]. Canadian Journal of Microbiology, 2018, 64(6): 409–419.

[15] 李月月. 液態(tài)好氧堆肥復(fù)合微生物菌劑的研發(fā)及應(yīng)用[D]. 無錫: 江南大學(xué), 2020.

[16] Guo Q, Shi M D, Chen L, et al. The biocontrol agentincreasespopulations in the rhizosphere by enhancing chemotaxis and biofilm formation[J]. Soil Biology and Biochemistry, 2020, 144: 107755.

[17] Huang X, He J, Sun J Q, et al. Isolation and characterization of a metsulfuron-methyl degrading bacteriumsp. S113[J]. International Biodeterioration & Biodegradation, 2007, 60(3): 152–158.

[18] 李娜, 劉睿, 臺培東, 等. 植物-固定化菌劑聯(lián)合修復(fù)多環(huán)芳烴污染土壤[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報, 2021, 32(8): 2982–2988.

[19] Bargaz A, Lyamlouli K, Chtouki M, et al. Soil microbial resources for improving fertilizers efficiency in an integrated plant nutrient management system[J]. Frontiers in Microbiology, 2018, 9: 1606.

[20] Hang B J, Hong Q, Xie X T, et al. SulE, a sulfonylurea herbicide de-esterification esterase fromS113[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2012, 78(6): 1962–1968.

[21] Li Z F, Liu Y, Xie J, et al. Impact of microecological agents on water environment restoration and microbial community structures of trench system in a Baiyangdian wetland ecosystem[J]. Journal of Applied Microbiology, 2022, 132(3): 2450–2463.

[22] 宋福強(qiáng), 程蛟, 常偉, 等. 黑土農(nóng)田施加AM菌劑對大豆根際菌群結(jié)構(gòu)的影響[J]. 土壤學(xué)報, 2015, 52(2): 390–398.

[23] Krusong W, Kerdpiboon S, Jindaprasert A, et al. Influence of calcium chloride in the high temperature acetification by strainWK for vinegar[J]. Journal of Applied Microbiology, 2015, 119(5): 1291–1300.

[24] 鐘磊, 卿晉武, 陳紅云, 等. 微生物修復(fù)石油烴土壤污染技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 生物工程學(xué)報, 2021, 37(10): 3636–3652.

[25] 馬永強(qiáng), 朱海霞. 具有除草活性的生防菌株GD-9發(fā)酵條件優(yōu)化及菌劑制備[J]. 植物保護(hù), 2019, 45(3): 88–95.

[26] 孫楊, 王璐, 趙璐, 等. 復(fù)合微生物菌肥對蘋果再植病害調(diào)控及對根圍土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的影響[J]. 植物病理學(xué)報, 2022, 52(2): 256–268.

[27] 王志剛, 愛德華, 張穎, 等. 阿特拉津土壤污染修復(fù)菌劑載體材料的篩選與應(yīng)用[J]. 環(huán)境工程學(xué)報, 2014, 8(8): 3487–3494.

[28] Geng Q Q, Li T, Wang X, et al. The mechanism of bensulfuron-methyl complexation with β-cyclodextrin and 2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin and effect on soil adsorption and bio-activity[J]. Scientific Reports, 2019, 9: 1882.

Study of Bensulfuron-degrading StrainS113 Microbial Agents

TENG Xiao, XU Mingyang, LI Jintao, TIAN Yanning, CHEN Yang, HUANG Xing*

(College of Life Science, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China)

Sulfonylurea herbicide bensulfuron-methyl has a long residue period, which causes residual pollution in farmland soil. In this study,S113 was used as the material to prepare microbial agents, the preservation conditions of liquid agent were optimized, the best carrier of solid agent was screened and preliminary application of the agent was taken. The results show that : 1) Adding suitable protective agents (0.30% sodium citrate, 0.20% carboxymethyl cellulose, 0.10% CaCl2) to liquid agent can increase the number of viable bacteria by 37.25%, and the 50 mg/L bensulfuron can be degraded by 94.25% after stored for 30 days. 2) Pig manure fertilizer is screened as the best carrier of solid agent. After 60 days of storage, the viable bacteria number is 7.45×107cfu/g, bensulfuron-methyl can be degraded by 91.22%. 3) The addition of solid bacterial agent can effectively reduce the bensulfuron-methyl toxicity to the maize.

S113; Bensulfuron-methyl; Microbial agent; Microbial remediation

X172

A

10.13758/j.cnki.tr.2022.06.013

滕曉, 徐銘陽, 李錦濤, 等. 除草劑芐嘧磺隆降解菌S113菌劑的研發(fā). 土壤, 2022, 54(6): 1193–1200.

國家自然科學(xué)基金項目(42277016)、江蘇省重點研發(fā)計劃社會發(fā)展項目(BE2020692)和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目(202110XX06)資助。

通訊作者(huangxing@njau.edu.cn)

滕曉(1998—)，女，山東濟(jì)寧人，碩士研究生，主要從事環(huán)境微生物學(xué)研究。E-mail: tengxiao98@qq.com