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《中南林業科技大學學報》2015年第二期

1材料與方法

1.1試驗區概況試驗地位于汩羅市桃林林場及汩羅市郊小洲湖稻田。桃林林場地處汨羅江北，位于湖南省汨羅市桃林寺鎮境內，介于東經113°03′15″～113°06′19″，北緯28°55′52″～28°58′18″之間。南北縱長4.49km，東西橫跨4.97km，土地總面積386.7hm2。桃林國有林場地處丘崗地區，地勢平緩，海拔55～80m，坡度一般在10°以下，土壤為第四紀紅色粘土發育的紅壤，pH值5.5～6.5，土層深度大于80cm，土壤腐殖質含量較少，土壤肥力中等。該地域屬于大陸性濕潤季風氣候，具有“春溫多變、寒流頻繁、熱量豐富、無霜期長、夏秋多旱、四季分明”的特點，年平均溫度16.9℃，年平均降雨量1353.6mm，年平均雨日152d，年平均相對濕度81%，無霜期263d。選擇的試驗區位于林場內的土里塘和汩字區。兩區外側為半圍合的丘崗林地，中間是低洼的山塘和稻田。土里塘的林地是針闊混交林，無人為干擾措施，汩字區林地是濕地松人工林，每年4月每畝林地施40kg鈣鎂磷肥、20kg碳銨、500g溴氰菊酯，6月施750mL草苷膦，12月施40kg鈣鎂磷肥。小洲湖稻田是試驗對照區。該區位于汩羅市郊，北依汩羅江，地處北緯28°50′，東經113°03′。土壤母質為河流沉積物，質地為沙壤質土壤。海拔29m，屬湖洲平原。

1.2實驗方法農藥殘留分析樣（土樣、水樣、植物樣）保存于-20℃環境中，保存期不超過3天；微生物分析樣及待測水樣保存在4℃環境中；土壤有機質待測樣須陰干、磨細過100目篩，保存待測；土壤pH待測樣須陰干過10目篩；水樣pH值不能保存，立即測定。按照五點采樣法采取土樣，同時在稻田、山塘及灌溉溝渠采取水樣，在稻田中采取稻根、稻莖樣。農藥殘留的分析利用液相色譜法[7]；土壤有機質測定利用外加熱—重鉻酸鉀氧化法；水體有機質含量利用高錳酸鉀氧化法；土壤及水體微生物活度測定利用二乙酸熒光素（FDA）水解法；pH測定利用電極法。

1.3數據處理與統計分析利用相關分析法分析農藥殘留量與環境因子的關系，探明環境因子對農藥殘留量的影響。使用統計軟件SPSS13.0進行數據的處理與分析。

2結果與分析

2.1不同系統的農藥殘留研究表明，農藥殘留在人體內長期蓄積滯留會引發慢性中毒[8]，嚴重危害人體健康。表1為不同生態系統土壤農藥殘留情況。松—稻系統林地土壤中敵敵畏、百菌清、三唑酮、甲氰菊酯指標無檢出，而草甘膦、溴氰菊酯含量較高，其中草甘膦含量達45100μg/kg；在混—稻復合系統的林地七種農藥殘留皆無檢出，這與林地有無施用農藥及不同農藥的穩定性有關。松—稻系統與混—稻系統比較，稻田土壤中敵敵畏、百菌清、三唑酮、溴氰菊酯、甲氰菊酯含量兩者之間差異都不顯著（P＞0.05），而克百威及草甘膦含量前者顯著高于后者（P＜0.05），這可能與前者林地中的草甘膦、克百威隨徑流進入稻田有關。與對照比較，殺蟲劑類的敵敵畏、溴氰菊酯和甲氰菊酯及除草劑類的草甘膦在水稻土表層的殘留較低，平均降幅在25.2%～83.3%之間；殺菌劑類的百菌清、三唑酮農林系統稻田土壤含量較高，平均增幅在35.8%～42.4%之間。與混—稻復合系統一樣，對照稻田系統土壤中也沒有檢出克百威成分。

2.2不同系統土壤有機質含量及微生物活度農林復合生態系統中,林地土壤有機質含量明顯低于稻田土壤；混—稻復合系統較之于松—稻復合系統，林地土壤有機質含量低20%，而稻田土壤有機質含量相近。與對照稻田系統比較，農林系統稻田土壤有機質含量平均提高29.8%，差異顯著（P＜0.05），這可能與稻田的利用方式和稻田質地有關系。不同農林復合系統林地土壤微生物活度差異顯著（P＜0.05），其中混交林地比濕地松林地高48.1%，而兩系統稻田土壤微生物活度相近，且均顯著高于林地土壤。農林復合系統與洲湖平原對照稻田系統比較，前者高于后者，平均增幅31.7%。土壤微生物活度與土壤有機質的關系在不同地塊有差異。稻田土壤微生物活度與有機質含量呈負相關（P=0.053，R=0.700，n=8），而在濕地松林地和針闊混交林地土壤微生物活度均與有機質含量呈正相關（P＜0.01）。其原因在于不同地塊土壤有機質組成及性質有差別，在稻田土壤中有機質主要來源于水稻秸桿、屬于芳香度較低的富里酸，容易被土壤微生物分解，故相近環境背景下的稻田土壤微生物活度越高，其分解的有機質量越多，留存的有機質量越低，表現為兩者間的負相關關系。在針闊混交林地和濕地松林地，土壤有機質主要來源于林木凋落物，且以針葉凋落物為主，其中闊葉凋落物形成的有機質芳香度較低易于分解，針葉凋落物形成的有機質芳香度較高不易分解，土壤微生物活度越高，留存土壤中的高芳香度有機質相對量越多，故兩者關系表現為正相關。

2.3不同系統土壤農藥殘留與影響因子的關系在濕地松林地土壤檢出了百克威、草甘膦和溴氰菊酯殘留成分（表2），三種農藥殘留量與土壤有機質含量分別呈不顯著、極顯著、顯著正相關，說明濕地松林地中土壤有機質對該三類農藥吸附作用強；此外，林地中土壤微生物活度也與該三種農藥呈極顯著、顯著、顯著正相關，表明通過微生物作用促進芳香度較高的有機質含量增加，從而有利于吸附三種殘留的農藥。在農林復合系統的稻田土壤中，土壤有機質與土壤殘留農藥的關系與濕地松林地不同（表2），土壤有機質含量與敵敵畏殘留量不相關，與克百威呈不顯著負相關，與其余五種農藥殘留量呈不顯著正相關，表明稻田土壤有機質對農藥成分的吸附作用比濕地松林地土壤有機質弱，原因可能在于稻田土壤有機質芳香度低、易于被微生物分解，從而充當農藥分解共代謝過程中微生物的能量來源，導致吸附作用降低。土壤微生物活度與敵敵畏、克百威呈不顯著正相關，而與其余五種農藥殘留量均呈顯著或極顯著負相關。敵敵畏的穩定性受熱、土壤酸堿度影響大，故受有機質、微生物活度影響較小；克百威在水田中與芳香度較低的富里酸類有機質結合容易隨水遷移，故它與土壤有機質含量呈不顯著負相關，又由于稻田有機質含量與微生物活度呈負相關，因此它與微生物活度呈正相關。其余五種農藥受理化因子影響較小，它們的降解主要受土壤微生物影響，因此微生物活動增強能加快它們的降解，其關系表現為顯著或極顯著負相關。

3結論

（1）農林復合系統稻田土壤農藥殘留量低于對照平原稻田系統，源于兩個層面的機制：土壤層面是農林系統稻田土壤微生物對殘留農藥的降解能力強于平原稻田土壤；空間層面則是農林系統周圍被森林屏蔽從而阻隔農業病蟲進入，減少農藥施用量，從而從源頭上降低了農藥殘留土壤的機率。（2）濕地松林、針闊混交林地土壤有機質芳香度較高，與稻田土壤比較不利于微生物生命活動，導致以生物因子為主要降解途徑的土壤殘留農藥在土壤中積累；另外，其中芳香度較高的土壤有機質利于吸附各類有機農藥。

4討論

微生物對不同農藥殘留的影響試驗地土壤中檢出的七種殘留農藥中，敵敵畏受熱易蒸發，同時在堿性條件下容易分解，故微生物對它的影響較小。有研究表明，在淹水土壤中微生物對百克威（呋喃丹）的降解有一定的促進作用，但非生物降解因子往往作用更強烈從而使微生物的促進作用被掩蓋，本研究中的結果證實了這種觀點。百菌清、三唑酮、草甘膦、溴氰菊酯、甲氰菊酯受土壤理化因子影響較小，穩定性較強，它們的降解主要依靠土壤微生物途徑來完成。稻田土壤有機質以芳香度較低的富里酸為主，容易被微生物分解而成為微生物的主要碳源，故微生物活度較大；存在于稻田土壤中的以上五種殘留農藥受土壤微生物活動影響大，其降解過程主要受微生物生命活動所控制。在濕地松林地，由于土壤有機質芳香度較高而難于被微生物利用，微生物生命活動較弱，存在于這種土壤環境中的殘留農藥其存在過程受微生物的影響較弱，相反非生物因子對土壤農藥存在過程影響較為重要。植物可以多種方式協助微生物轉化氯代有機化合物，其根際在微生物降解中起著重要的作用并可以加速許多農藥以及三氯乙烯的降解[9]。植物在整個生長期間進行著活躍的新陳代謝活動，根系不僅從環境中攝取養分和水分，同時也不斷地向生長介質中分泌大量的低分子有機化合物，如糖類、有機酸、氨基酸、脂肪、酚類化合物、芳香族化合物和植物表皮組織的不斷死亡和脫落改變了根際土壤的物理性質和化學性質，這種改變使根際微生物不僅種類和數量遠高于非根際土壤，而且其代謝活動也比非根際微生物高[10]。胡立芳等研究發現，接種Penicilliumsp。

作者：羅天嘯閆文德高超陳建國單位：中南林業科技大學生命科學與技術學院南方林業生態應用技術國家工程實驗室城市森林生態湖南省重點實驗室