嘧菌酯在四种土壤中对蚯蚓的急性与慢性毒性效应

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嘧菌酯是甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂,具有广谱的杀菌效果,在农业生产中应用很广泛。大规模的使用导致嘧菌酯不可避免地在环境中积累,并对土壤生态系统产生威胁。蚯蚓作为土壤中生物量最大的无脊椎动物,已有研究关注了嘧菌酯对其在人工土壤中的急性毒性和慢性毒性。然而,人工土壤与自然土壤在理化性质等方面具有很大差异。因此,以人工土壤作为培养介质研究嘧菌酯对蚯蚓的毒性并不能客观地评价嘧菌酯在真实土壤环境中对蚯蚓的影响。为了更准确地评价嘧菌酯在真实土壤环境中的生态风险,本试验研究了嘧菌酯在自然土壤和人工土壤中对赤子爱胜蚓(Eiseniafetida)的毒性效应。首先分别采用滤纸法和土壤法进行了急性毒性试验,试验周期分别为48 h和14天,并计算了相应的LD50值,并在此基础上确定了慢性毒性试验的暴露浓度,即0、0.1、1.0和2.5 mg/kg,分别在暴露的第7、14、21、28、42和56天测定蚯蚓体内活性氧簇(ROS)含量,抗氧化酶系(超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶)活性,解毒酶(谷胱甘肽转移酶)活性,脂质过氧化程度(丙二醛)和DNA氧化损伤(8-羟基脱氧鸟苷)。本试验比较了嘧菌酯在自然土壤和人工土壤中对蚯蚓的毒性差异,并结合不同土壤的理化性质,分析评价嘧菌酯在不同土壤中的生态风险,为指导嘧菌酯在农业生产中的合理应用提供了科学依据。试验主要结果如下:(1)嘧菌酯在潮土、黑土、红壤和人工土中对蚯蚓急性毒性试验第14天LD50分别为:32.51、214.04、21.3和528.7 mg/kg,急性毒性顺序是:红壤>潮土>黑土>人工土。嘧菌酯在自然土壤中的急性毒性效应比在人工土壤中更大。结合土壤理化性质分析,沙粒、有效氮、有机质和有机碳与急性毒性相关性在90%以上,且呈负相关,即以上指标数值越小,嘧菌酯对蚯蚓的急性毒性越大。(2)在不同土壤中,暴露于嘧菌酯的蚯蚓体内ROS含量总体上随暴露浓度和暴露时间增加而升高,不同土壤中的蚯蚓体内ROS在暴露周期内均产生了积累。暴露于嘧菌酯使蚯蚓体内抗氧化酶活性及解毒酶活性受到激活,与ROS含量变化趋势一致。嘧菌酯在不同土壤中对蚯蚓氧化损伤还体现在脂质过氧化标志物丙二醛和DNA损伤标志物8-羟基脱氧鸟苷含量显著增加。(3)通过计算综合生物标记物响应指数(IBR),得出嘧菌酯在四种土壤中对蚯蚓慢性毒性效应大小顺序是:黑土>红壤>潮土>人工土。结合土壤理化性质分析,与慢性毒性相关系数较大的指标有阳离子交换量和电导率。
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