羅紅霉素對(duì)小麥硝態(tài)氮和銨態(tài)氮吸收動(dòng)力學(xué)的影響

龔鎮(zhèn)洪， 余彬彬, 2, 3， 黃盼盼， 汪曉麗， 錢(qián)曉睛

(1.揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部耕地質(zhì)量監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 揚(yáng)州 225127； 2.南開(kāi)大學(xué)環(huán)境污染過(guò)程與基準(zhǔn)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300071； 3.農(nóng)業(yè)部產(chǎn)地環(huán)境污染防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/天津市農(nóng)業(yè)環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300071； 4.山東省東營(yíng)市生態(tài)環(huán)境局，山東 東營(yíng) 257100)

近年來(lái)，畜牧業(yè)經(jīng)營(yíng)越來(lái)越集約化，獸用抗生素被大量用于預(yù)防或治療動(dòng)物疾病，其中約有60%～90%的抗生素及其代謝產(chǎn)物由于無(wú)法被動(dòng)物完全吸收，通過(guò)排泄的形式排出，畜禽糞便又作為有機(jī)肥施入土壤，從而導(dǎo)致土壤中抗生素的高殘留[1]。抗生素在世界各國(guó)的使用量急劇上升，2030年預(yù)計(jì)將達(dá)到2.0×105t[2]，中國(guó)、俄羅斯、南非、巴西、和印度的抗生素使用量估計(jì)將增加99%，幾乎是這些國(guó)家預(yù)計(jì)人口增長(zhǎng)的7倍[3]。世界范圍內(nèi)，不同土壤環(huán)境中被廣泛檢出喹諾酮類(lèi)[4]、四環(huán)素類(lèi)[5]、磺胺類(lèi)[1]和大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)[6]等抗生素，抗生素進(jìn)入土壤環(huán)境后，植物的吸收作用是抗生素重要的遷移轉(zhuǎn)化步驟。即使暴露在低劑量的受污染的土壤中，植物也會(huì)積累抗生素，最后通過(guò)食物鏈的方式影響人類(lèi)健康[7]。大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素是僅次于β-內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素的第二大常用抗生素。2013年，中國(guó)大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)抗生素使用量為4.22×104t，占抗生素總消費(fèi)量的26%[8]。羅紅霉素作為一種典型的大環(huán)內(nèi)脂類(lèi)抗生素被添加到畜禽飼料中作為畜禽的促生長(zhǎng)劑，有研究者對(duì)珠江口水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)的水和沉積物中抗生素殘留進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)脫水紅霉素質(zhì)量濃度范圍為0.97～85.25 ng/g[9]，另外有研究者發(fā)現(xiàn)雞糞、牛糞中羅紅霉素質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍分別為1.21～1.77 mg/kg和1.23～1.52 mg/kg[10]。

1 材料與方法

1.1 材料與試驗(yàn)方法

供試小麥(TriticumaestivumL.)品種為徐麥33，由江蘇省連云港市種子站提供。羅紅霉素(Roxithromycin, ROX)購(gòu)于上海生工生物工程公司，純度98%。小麥種子用3%的雙氧水浸泡，消毒20 min，經(jīng)去離子水反復(fù)沖洗后，將種子放在鋁盤(pán)中，蓋上去離子水潤(rùn)濕的濾紙，放入培養(yǎng)箱中催芽，培養(yǎng)箱溫度設(shè)置為(25±1) ℃。

待種子完全露白后，移入ROX質(zhì)量濃度為0 mg/L、0.1 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L、10.0 mg/L 5個(gè)水平的1/4霍格蘭氏營(yíng)養(yǎng)液中培養(yǎng)，待培養(yǎng)到兩葉一心后，用含相同ROX質(zhì)量濃度的1/2霍格蘭氏營(yíng)養(yǎng)液培養(yǎng)。全霍格蘭氏營(yíng)養(yǎng)液配方為：Ca(NO3)24.0 mmol/L，KNO35.0 mmol/L，NH4NO31.0 mmol/L，KH2PO41.0 mmol/L，MgSO42.0 mmol/L，F(xiàn)e-EDTA 0.5 mmol/L，KI 2.5×10-5mmol/L，HBO35×10-4mmol/L，MnSO47.4×10-4mmol/L，ZnSO45×10-5mmol/L，Na2MoO41×10-6mmol/L，CuSO41.6×10-7mmol/L，CoCl21×10-7mmol/L，pH為5.5。每3 d更換一次營(yíng)養(yǎng)液，并且每小時(shí)間歇通氣20 min。

吸收試驗(yàn)采用質(zhì)量濃度梯度法[18]：小麥苗長(zhǎng)到3葉1心時(shí)，將培養(yǎng)液換為含5個(gè)質(zhì)量濃度水平ROX(0 mg/L、0.1 mg/L、0.5 mg/L、1.0 mg/L和10.0 mg/L)的無(wú)氮營(yíng)養(yǎng)液，將不含ROX的無(wú)氮營(yíng)養(yǎng)液作為對(duì)照，在其中耗竭2 d，使植株處于氮素養(yǎng)分饑餓狀態(tài)，支持電解質(zhì)為0.2 mmol/L CaSO4。

1.2 ROX脅迫下吸收動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)

1.3 ROX脅迫下吸收動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，Duncan法進(jìn)行多重比較，Origin軟件進(jìn)行作圖。圖、表中所有數(shù)據(jù)均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，顯著水平為P<0.05。

2 結(jié) 果

2.1 ROX脅迫對(duì)小麥苗吸收的影響

圖1 不同羅紅霉素(ROX)質(zhì)量濃度下小麥根系的硝態(tài)氮吸收動(dòng)力學(xué)曲線(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)Fig.1 Absorption kinetics of nitrate nitrogen in wheat roots under different concentrations of roxithromycin (ROX)

2.2 ROX脅迫對(duì)小麥苗吸收的影響

圖2 不同羅紅霉素(ROX)質(zhì)量濃度下小麥根系對(duì)銨態(tài)氮的吸收動(dòng)力學(xué)曲線(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)Fig.2 Absorption kinetics of ammonium nitrogen in wheat roots under different concentrations of ROX

2.3 ROX脅迫對(duì)小麥吸收和動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響

表1 不同羅紅霉素(ROX)質(zhì)量濃度下小麥吸收的動(dòng)力學(xué)參數(shù)(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)

表2 不同ROX質(zhì)量濃度下小麥吸收的動(dòng)力學(xué)參數(shù)(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差)

3 討 論

3.1 ROX脅迫對(duì)小麥根系吸收的影響

3.2 ROX脅迫對(duì)小麥根系吸收的影響

3.3 ROX脅迫對(duì)小麥吸收和動(dòng)力學(xué)特征的影響

4 結(jié) 論