噴施寶葉面肥對農藥脅迫下土壤脲酶活性的影響

湯鳴強，沈鳳娟，姚源瓊，曹 智，林茂茲

（1.福建師范大學福清分校海洋與生化工程學院，福建 福清 350300；2.現代設施農業福建省高校工程研究中心，福建 福清 350300；3.福建省建陽市農業局，福建 建陽 354200；4.近海流域環境福建省高校重點實驗室，福建 福清 350300）

【研究意義】土壤酶是土壤的重要組成部分，其來源主要有植物根系、微生物分泌釋放土壤酶及土壤動植物區系及其殘體釋放酶。土壤酶在土壤物質轉化、能量代謝和污染土壤修復等過程中發揮著重要作用［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，以土壤酶活性為指標，評價外來物質對土壤生態毒理學效應已成為環境科學領域的研究熱點之一［2-3］。脲酶是土壤氮循環的關鍵酶，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氮向有效態氮的轉化能力和土壤無機氮的供應能力［4］，是評價生態環境質量優劣和土壤肥力高低的重要指標。噴施寶葉面肥是最早在國內推廣的葉面肥料，適用于各種土壤和作物，具有增產、提質、抗逆和防病等效果［5］，目前其對土壤環境的影響評價還比較欠缺。長期以來，采用農藥制劑防治茶樹病蟲害，是保障茶葉產量和品質的一項重要措施。其中，噠螨靈、聯苯菊酯（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，屬雜環類低毒殺蟲殺螨劑，其藥效好、持效期長，可用于蘋果、梨、柑桔等果樹，也被廣泛用于茶葉生產［6］。聯苯菊酯（天王星）是一種中等毒性的擬除蟲菊酯類農藥，對茶園環境鱗翅目食葉害蟲、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，常被用于無公害茶葉生產。毒死蜱又名樂斯本、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。【前人研究進展】農藥的大規模使用改變了土壤理化性質，并導致一定程度的環境污染。近年來，有關化學農藥對土壤脲酶活性影響的研究取得了一定進展。李霞等［7］研究了多種殺菌劑對土壤脲酶活性的影響，發現5種農藥均會對脲酶活性產生抑制作用。謝勇波等［8］認為在不同土壤肥力條件下，不同殺蟲劑對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］發現殺蟲劑哌蟲啶對脲酶、酸性磷酸酶和堿性磷酸酶表現為抑制作用，卻能使脫氫酶活性得到激活。在國外，有學者認為除草劑丁草胺能明顯抑制非淹水土壤的脲酶活性［10］，殺菌劑稻瘟凈對土壤脲酶活性的影響則表現為施藥6周后激活，而長期使用則明顯抑制的效應［11］。【本研究切入點】科學合理評價噴施寶葉面肥的環境效應。【擬解決的關鍵問題】模擬茶園土壤噴施農藥的研究方法，探討葉面肥噴施寶對3種農藥（噠螨靈、聯苯菊酯、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殺蟲劑對土壤理化性質的影響提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 土壤樣品 試驗于2015年9—12月在福建師范大學福清分校試驗基地進行，供試土樣采自福建省安溪縣西坪鎮茶園（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，取回實驗室后26 ℃自然風干，研缽磨碎后過2 mm篩，進行土壤理化基本性質檢測。

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），廣西噴施寶集團有限公司產品。供試農藥：20%噠螨靈可濕性粉劑，河北滄州中天化工有限責任公司；天王星乳油（ 含2.5%聯苯菊酯），蘇州富美實植物保護有限公司；48%毒死蜱，浙江新農化工股份有限公司。

1.1.3 主要儀器 GSP-9050MBE隔水式恒溫培養箱：上海博訊實業有限公司醫療設備廠；7200型分光光度計：上海民怡儀器儀表有限公司；AB204-E酸度計：上海雷磁儀器廠；P402N電子天平：上海精密科學儀器有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 按田間推薦劑量添加以水稀釋的噴施寶葉面肥和3種農藥。每種農藥設4個處理（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和CK），其中CK為清水對照，即不添加噴施寶和農藥的清水（表1）。每個處理3次重復，小區面積約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取樣測定土壤脲酶活性。

表1 試驗設計Table 1 Design of experiment

1.2.2 土壤理化基本性質檢測［12］土壤粘粒含量采用吸管法測定；土壤容重采用環刀法測定；pH測定采用水提取（水∶土=2.5∶1），電位法測定參照NY/T1377-2007。有機質含量測定采用重鉻酸鉀容量法（NY/T85-1988）；全氮含量測定采用半微量開氏法（NY/T 53-987）；全磷含量測定采用氫氧化鈉熔融-分光光度法（NY/T88-1988）；全鉀含量測定采用氫氧化鈉熔融-火焰光度法（NY/T87-1988）；堿解氮含量測定采用堿解擴散法；有效磷含量測定采用碳酸氫鈉浸提-分光光度法（NY/T148-1990）；速效鉀含量測定采用乙酸銨浸提-火焰光度法（NY/T889-2004）。土壤基本理化性質為粘粒（＜0.002 mm）含量38.45%，容重1.12 g/cm3，pH 4.56，有機質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 脲酶活性測定 脲酶活性測定采用苯酚-次氯酸鈉比色法（靛酚藍比色法）［13］。土壤脲酶活性以反應24 h后1 g土壤中NH3-N的毫克數表示。

式中，M為土壤脲酶活性值（U/g）；X樣品為樣品試驗的光密度值在標準曲線上對應的NH3-N毫克數（mg）；X無土為無土對照中的光密度值在標準曲線上對應的NH3-N毫克數（mg）；X無基質為無基質對照中光密度值在標準曲線上對應的NH3-N毫克數（mg）；N為土壤克數（g）。

1.2.4 數據處理與分析 用Excel 2003和SPSS 15.0軟件對數據進行單因素方差分析，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 結果與分析

2.1 硫酸銨標準曲線的繪制

吸取配制好的硫酸銨標準溶液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578 nm處比色。重復測定3次取平均值，以硫酸銨濃度為橫坐標、以光密度值為縱坐標繪制曲線（圖1）。標準曲線方程為y= 0.2188x+0.0329，R2= 0.9902，線性關系良好。

圖1 硫酸銨標準曲線Fig. 1 Standard curve of ammonium sulfate

2.2 噴施寶對噠螨靈脅迫下土壤脲酶活性的影響

噴施寶對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，而對照為0.4491 U/g，盡管隨著時間推移，土壤中脲酶活性呈現下降趨勢，但只噴施噠螨靈的處理比對照高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，恢復到與處理Ⅲ、CK沒有顯著差異。可見，噠螨靈對茶園土壤脲酶活性的影響不顯著，而葉面肥噴施寶對茶園土壤脲酶活性的降低有利。

圖2 噴施寶對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 噴施寶對天王星脅迫下土壤脲酶活性的影響

噴施寶對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，而對照分別為0.6007、0.5857、0.4687 U/g，與對照差異不顯著。藥后3 d，處理I的脲酶活性為0.4977 U/g，處理Ⅱ、Ⅲ及對照分別為0.5893、0.5883、0.6007 U/g，極顯著低于其他3個處理，分別下降16%、15%和17%，而其他3個處理間差異不顯著。隨著處理時間延長，處理Ⅰ、Ⅱ的脲酶活性呈逐漸升高而后下降的變化趨勢，藥后7 d，其脲酶活性分別為0.4683、0.4067 U/g，此時處理Ⅲ和對照分別為0.4737、0.4687 U/g，處理Ⅰ、Ⅱ的脲酶活性已恢復到與另外兩組差異不顯著的水平。可見，聯苯菊酯對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茶園土壤脲酶活性的降低有利。

圖3 噴施寶對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 噴施寶對毒死蜱脅迫下土壤脲酶活性的影響

噴施寶對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個處理的脲酶活性均顯著低于對照。處理第7天，各處理脲酶活性逐漸恢復升高，除處理Ⅲ與對照差異顯著外，處理Ⅰ、Ⅱ與對照差異不顯著，但其脲酶活性仍高于單獨噴施毒死蜱的處理，表明毒死蜱和葉面肥噴施寶對茶園土壤脲酶活性的影響均表現為先顯著抑制后逐漸恢復的效應，而在試驗早期混合使用噴施寶有利于緩解單獨噴施48%毒死蜱1 000倍對脲酶活性的抑制作用。

圖4 噴施寶對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］。盡管葉面肥通過作用于葉片為作物提供營養物質，但實際噴施過程中大部分回到土壤環境，尤其是液態有機肥。因此，有關葉面肥復配農藥使用對土壤生態環境的影響評價必須引起關注。化學農藥進入土壤后，對土壤酶活性產生了一定影響，進而影響土壤生態和土壤質量。土壤酶作為土壤環境變化和監測預警的敏感指標［3，16］，具有較好的應用前景，但目前應用土壤酶評價土壤農藥污染水平的研究主要針對單一農藥，很少涉及多種農藥復配作用的復合污染研究［17］。脲酶是一種重要土壤酶，是對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量的指標，在氮肥利用和土壤氮素代謝方面有重要意義［18-20］。近年來，我國農業生產倡導節水農業，水肥一體化栽培技術正被大量推廣，水溶性有機肥的使用逐年增加，其中葉面肥與農藥混配使用是農業生產中一種新的藥肥施用模式，但其對土壤生態環境的影響尚待深入研究。在眾多葉面肥中，被譽為“中華肥王”的噴施寶是近年來廣泛用于蔬菜、果樹、桑樹等植物上的增產肥料［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。以黃腐酸為主要成分的噴施寶葉面肥為弱酸性，可與大多數中性或偏酸性農藥混用，不產生負面影響［22］。由于土壤中能降解殘留農藥的酶類來源于植物和微生物，游離在土壤中的酶系會在不利環境條件下被摧毀或鈍化［23］，噴施寶葉面肥是否通過影響農藥施用背景下茶園土壤微生物的活動從而影響土壤脲酶活性，其作用機理有待進一步探討。由于本試驗采用的3種殺蟲劑除主成分外，還有較高含量的農藥助劑，這些助劑能否對土壤脲酶活性產生影響值得進一步研究。另外，本試驗是在模擬條件下進行的，實際操作過程由于茶園生態環境的復雜性與不穩定性，農藥種類、使用方法、使用濃度及其作用機理的差異，都可能對試驗結果產生影響，因此，有關葉面肥復配殺蟲劑對茶園土壤酶活性的影響也有待進一步探討。

4 結論

本研究探討了葉面肥噴施寶復配3種殺蟲劑的使用對茶園土壤脲酶活性的影響。結果表明，在試驗早期，殺蟲劑噠螨靈既不抑制也不激活茶園土壤的脲酶活性，后期卻表現為激活效應，脲酶活性比對照高23%。李蓓［14］認為，噠螨靈殘留累積對土壤酶系統影響較小。在本試驗條件下，噠螨靈對土壤脲酶活性沒有顯著影響，低濃度噠螨靈對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。在整個試驗周期，聯苯菊酯并不能對茶園土壤的脲酶活性產生顯著影響。葉面肥噴施寶結合殺蟲劑噠螨靈或聯苯菊酯的使用，在試驗早期，葉面肥噴施寶均明顯抑制了茶園土壤的脲酶活性，隨著時間推延，其對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到原有水平。毒死蜱和葉面肥噴施寶對茶園土壤脲酶活性的影響均表現為先顯著抑制后逐漸恢復的效應，而在試驗早期混合使用噴施寶有利于緩解單獨噴施毒死蜱對脲酶活性的抑制作用。綜觀整個過程，葉面肥噴施寶對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致其脲酶活性的恢復提高有關。