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《云南大学》 2012年
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四种除草剂对蚯蚓生理生态的影响及其降解特征

刘嫦娥  
【摘要】:除草剂使用范围非常广泛,然而过量和不合理使用,引起了一系列的生态和环境问题。上世纪80年代后世界主要发展高效、低毒、广谱、低用量的除草剂,一般认为比较低毒的阿特拉津、绿麦隆、乙草胺和丁草胺近年来被广泛使用的除草剂,其产量和用量非常大,但是它们在环境中的行为以及对土壤生态系统的影响尚缺乏比较系统的研究。 本文在调查昆明市农业生产中除草剂使用状况的基础上,以赤子爱胜蚓为材料,模拟常规除草剂使用剂量,在室外模拟培养环境下研究了蚯蚓SOD、CAT等氧化酶及热激蛋白HSP27和HSP40对各类除草剂的时间一效应和剂量—效应关系,分析了它们对土壤脲酶活性的影响,探讨了除草剂在土壤中的降解动态,为这些除草剂的合理使用和生态安全性评估提供数据支持。主要结果如下, (1)除草剂对蚯蚓生物量的影响的结果表明,除草剂浓度对蚯蚓鲜重的影响总体表现为暴:露剂量越小,体重降低程度越小,暴露剂量越高,体重降低越大。各种浓度除草剂处理的蚯蚓鲜重呈降低趋势。随着处理时间的延长,蚯蚓鲜重随着处理浓度的提高而降低,不同处理浓度引起蚯蚓鲜重降低开始的时间不同,不同剂量最后引起的降低程度不同。 (2)各种处理条件下除草剂对蚯蚓SOD活性的影响均表现为先升高后降低,只是SOD最高活性出现的时间早晚有差异。小于126mg/kg低浓度阿特拉津处理中蚯蚓SOD活性在第7d最高,大于316mg/kg的高浓度阿特拉津处理在第10d蚯蚓SOD活性最高;绿麦隆在低于1OOmg/kg时显著促进SOD活性,高于158mg/kg时SOD活性显著受到抑制;乙草胺在小于33mg/kg范围内促进SOD活性,SOD活性在第7d最高,之后SOD活性降低,低浓度13 g/kg处理被诱导程度最大,而大于83mg/kg时对SOD活性有极显著抑制作用;丁草胺浓度在小于50mg/kg内促进SOD活性,SOD活性在第7d最高,之后SOD活性降低,低浓度32mg/kg处理被诱导程度最大,而大于126mg/kg时对SOD活性有极显著抑制作用。根据双因素方差分析结果表明,阿特拉津、乙草胺和丁草胺处理浓度与时间及浓度与时间的交互作用均对土壤中蚯蚓体组织SOD活性具有极显著的影响(P0.001)。绿麦隆处理时间、时间与浓度的交互作用均对土壤中蚯蚓体组织SOD活性具有极显著的影响(P0.001)。 (3)随着除草剂暴露时间的延长,CAT活性对乙草胺处理变化范围为284.8-335.5U/g蛋白,平均为309.68 U/g蛋白,而各处理蚯蚓CAT活性表现为先升高后降低。阿特拉津在低于126mg/kg时显著促进CAT活性,达到316mg/kg以上时对CAT活性有显著抑制作用;绿麦隆在低于1OOmg/kg时,显著促进CAT活性;高于158mg/kg对CAT活性有极显著抑制作用。双因素方差分析结果表明,阿特拉津、乙草胺和丁草胺处理浓度与时间及浓度与时间的交互作用均对蚯蚓体CAT活性具有极显著的影响(P0.001);绿麦隆处理浓度对蚯蚓CAT活性具有极显著的影响(P0.001),而与时间、浓度与时间的交互作用对土壤中蚯蚓体组织CAT活性的影响不显著(P=0.78,0.05)。 (4)暴露于四种除草剂的处理条件下,蚯蚓体内的热激蛋白(HSP)有新的表达,经Western Blotting免疫印迹检测,确定27kDa为HSP27,40kDa为HSP40。相对于对照而言,随着处理时间的延长,HSP27和HSP40的表达强度先升高后降低。HSP27和HSP40对阿特拉津暴露最为敏感,然后依次为乙草胺、丁草胺和绿麦隆。蚯蚓体组织HSP27和HSP40对除草剂的表达曲线都呈现出倒U型剂量—效应特征。双因素方差分析结果表明,阿特拉津、乙草胺及丁草胺处理浓度与时间及浓度与时间的交互作用均对蚯蚓HSP27和HSP40具有极显著的影响(P0.001);绿麦隆处理浓度、时间均对蚯蚓HSP27具有极显著的影响(P0.001)。 (5)对同一处理浓度而言,随着处理时间的延长,除草剂对土壤脲酶活性的影响表现是先呈升高趋势,随着作用时间的延长脲酶活性下降。除草剂对土壤脲酶活性的影响呈现出抛物线型。双因素方差分析结果表明,阿特拉津、乙草胺和丁草胺处理浓度、时间及浓度与时间的交互作用均对土壤中蚯蚓脲酶活性具有极显著的影响(P0.001)。而绿麦隆处理浓度、时间均对土壤中蚯蚓脲酶活性具有极显著的影响(P0.001)。 (6)四种除草剂在土壤中的降解动力学过程符合一级动力学方程,低浓度降解曲线呈平滑下降,而高浓度快速下降;在供试浓度范围内,随着除草剂处理浓度的增加,降解半衰期缩短,且存在一定线性关系;未接种赤子爱胜蚓时,阿特拉津、绿麦隆、乙草胺和丁草胺的半衰期变化范围分别为26.4~28.3d、51.36~42.03d、11.2~6.50d和14.7~8.60d;接种蚯蚓后,阿特拉津、绿麦隆、乙草胺和丁草胺的半衰期分别为24.2~25.6d、41.24~48.56 d、5.2~10.1d和6.30~12.50d之间。方差分析表明,处理浓度与处理时间显著影响四种除草剂在土壤中的降解率。虽然接种蚯蚓能降低土壤中除草剂的半衰期,加速其降解,但蚯蚓在其中的贡献作用达不到显著水平。
【学位授予单位】:云南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S482.4

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