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摘 要： 采用室内培养的方法，研究了2，4-D对土壤中脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性的影响。结果表明：2，4-D对脲酶表现出先激活后抑制的作用，并且激活与抑制的天数几乎一致；对磷酸酶主要表现出抑制作用，开始有一段迟缓期随后表现激活作用紧接着又是抑制作用，主要趋势为抑制—激活—抑制；2，4-D对过氧化氢酶在中前期主要表现为抑制作用，后期出现刺激作用。
关键词：2，4-D；土壤酶活；毒性
中图分类号：S154.2 文献标识码： A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.08.008
Abstract： The influences of 2，4-D addition on soil urease， phosphatase and catalase activities in soil were studied by indoor incubation. The results showed that 2，4-D on soil urease had shown activation firstly and then inhibition， and activation and inhibition were almost the same days. The soil catalase activity was restrained by 2，4-D concentration which began to have a delayed period of activation and then followed by inhibition， the main trend was inhibiting， activation and inhibition. The soil catalase activity was restrained by 2，4-D concentration， which appeared in the late period of stimulation.
Key words： 2，4-D； soil enzyme； toxicity
2，4-D （2，4-二氯苯氧乙酸）是一种在世界范围内广泛使用的中等偏低毒性除草剂，在我国使用该除草剂已有50多年历史，曾被认为是生态安全的除草剂，虽然2，4-D是一种低毒性物质，但它在自然条件下不太容易降解、水溶性低。进入自然环境中会产生一定累积，能改变土壤酸碱度和土壤成分的溶解性，影响土壤正常微生物菌群的生长[1-2]。
土壤作为人类赖以生存的生态环境的重要组成部分，由于农药工业的迅速发展，各种杀虫剂、杀菌剂、除草剂等有机农药的大量使用，使土壤圈被外源化合物污染并且大大超过了环境的自净能力。本研究旨在了解农田2，4-D 污染对土壤中过氧化氢酶、脱氢酶、脲酶的影响规律， 了解2，4-D 与土壤养分转换的关系， 以期为土壤农药污染的监测、预防及保护提供依据。
1 材料和方法
1.1 试验材料
2，4-D、甲苯、NaOH、尿素、苯酚钠、次氯酸钠、 磷酸苯二钠、氯代二溴对苯醌亚胺、硫酸铝、苯酚、硫酸、高锰酸钾溶液、过氧化氢均为分析纯。水稻土：取0～20 cm 的某稻田表层土，自然风干磨碎，过孔径0.15 mm筛，备用（表1）。
1.2 试验方法
采用2，4-D浓度分别为0.1，1，5，10 mg·L-1的完全实试方案设计，取13个烧杯分别装入500 g 风干过的盘锦土，每个土样加入25 mL水，充分混匀置入（25±1） ℃恒温箱中避光培养。分别在培养过程中的第1，3，6，10，15天时取样测定每个土壤样品的脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性。土壤脲酶活性采用靛酚蓝比色法测定，土壤磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定，过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定。
2 结果与分析
2.1 对照土样酶活性
未经农药处理过的土壤样品中（对照土样）3种土壤酶（脲酶，酸性磷酸酶，过氧化氢酶）的活性值见表2 。
由表2可以看出，对照土样中3种酶（脲酶，酸性磷酸酶，过氧化氢酶）在培养前期活性变化趋势是不完全相同的，脲酶在培养期间活性逐渐增大并且在第6天达到最大值，最大值为8.381 mg·g-1，而后逐渐保持稳定。对照土样磷酸酶活性在培养期间活性变化趋势与脲酶活性类似，都是逐渐增大，在第3天达到最大值4.711 mg·g-1，随后逐渐保持稳定。脲酶和磷酸酶都表现出这样的趋势是因为土壤酶的活性与土壤微生物的数量密切相关[3]，试验采用动态培养，土壤微生物（包括土样培养过程中增殖的微生物）生长、繁殖会促进酶的分泌，从而使酶活性逐渐增强最后达到稳定。但是对照土样的过氧化氢酶在培养期间酶活几乎保持稳定，变化趋势不大，没有明显规律。
2.2 2，4-D对土壤酶活性的动态影响
2.2.1 2，4-D对土壤脲酶活性的影响 由图1可以看出，单一2，4-D 对土壤脲酶的活性在前3 d主要呈现激活作用，最大的激活作用出现在第1 天2，4-D浓度为1 mg·L-1时最大的激活率为430.03%。随后激活的速率越来越小，到第6天的时候出现抑制作用，并且从第6 天到第15天2，4-D对脲酶一直都是抑制作用，不同浓度的2，4-D的抑制率虽然不尽相同，但相差也不是很多，并且随着培养天数的增加抑制作用逐渐减小。
2，4-D 对土壤脲酶的抑制作用机理可能是：土壤中的脲酶除一小部分存在于土壤溶液中外，大部分被土壤粘粒、腐殖质等物质所吸附，呈吸附态酶[5-8]。有机质等可与农药活性代谢产物发生吸附等反应[9-10]，使得农药的形态发生变化，引起其对土壤酶等生物体毒性的改变，化学农药各自的性质对吸附作用的影响也很大。在各种农药的分子结构中，凡带有 RN+、—CONH2、—NH2COR、—NH2、—OCOR、—NHR 官能团的农药都能增强吸附强度，尤其是带有—NH2的化合物，吸附能力更强[11]。低浓度2，4-D在试验中、后期对酶的抑制作用可能是由于污染物（特别是有机污染物）被微生物分解或固定而丧失其有效生物毒性，使土壤微生物对污染物逐渐产生抗性，而低浓度2，4-D或其降解产物可作为碳源被微生物利用，因而刺激了脲酶活性。中、高浓度铜均显著抑制脲酶活性，但由于2，4-D在土壤中发生了一系列复杂的吸附、水解等物理化学变化，使其对酶活性的抑制作用有所不同；或者是由于在高浓度条件下导致了微生物为了“抵御”污染物毒性作用而产生的基因突变或特异微生物种的大量繁殖，分泌更多的酶，从而使高浓度的抑制作用减弱。 总之，在单因子污染胁迫下，环境毒物或污染物对生物的毒害效应，基本上决定于其本身的理化性质，但受到暴露浓度水平的重要影响。
2.2.2 2，4-D对土壤磷酸酶活性的影响 由图2可以看出，2，4-D单一污染对土壤磷酸酶活性的影响，在前6 d均是抑制作用并且随着天数的增加抑制作用增强，最大的抑制作用出现在第6 天时1 mg·L-1 2，4-D 浓度下。在第10 天出现很强的激活作用。其中1 mg·L-1 2，4-D的激活作用最强为646.73%。培养到第15天仍然对土壤磷酸酶呈现出抑制作用。
污染物对土壤磷酸酶活性的影响包括直接影响和间接影响。化学物质进入土壤中，接触土壤磷酸酶产生的抑制作用称为直接影响。间接影响指化学物质对土壤生物产生作用，从而影响土壤生物分泌酶类。化学物质经生物降解，为微生物增殖提供营养源和能源，显示了激活作用。而抑制作用表现为生物合成机制和细胞膜分泌及机能的减弱。
2.2.3 2，4-D对土壤过氧化氢酶活性的影响 由图3可以看出，不同浓度的2，4-D对土壤过氧化氢酶活性的影响从整体看来还是以抑制作用为主，在第15 d有激活作用但是激活的程度都不是很明显。随着培养天数的增加不同浓度的2，4-D对过氧化氢酶活性的抑制作用逐渐减小。
3 结 论
土壤酶活性反映了土壤中各种生物化学过程的强度和方向，其活性是土壤肥力评价的重要指标之一，同时也是土壤自净能力评价的一个重要指标。2，4-D进入自然环境中会产生一定累积，能改变土壤酸碱度和土壤成分的溶解性，影响土壤正常微生物菌群的生长。
2，4-D对土壤脲酶活性的影响趋势大致为前3 d出现很强的激活作用，第6天以后又出现很强的抑制作用。2，4-D对土壤磷酸酶活性主要是抑制作用。2，4-D对土壤过氧化氢酶活性的影响表现为抑制—激活—抑制—激活的趋势。2，4-D对土壤中脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶的抑制作用顺序为：脲酶>磷酸酶>过氧化氢酶。说明土壤中脲酶对农药污染更加敏感，建议将其作为表征土壤2，4-D污染的指示酶。
参考文献：
[1] 周启星.复合污染生态学[M].北京：中国环境科学出版社，1995：64-76.
[2] Kalam A，Tah J， Mukherjee A K. Pesticide effects on microbial population and soil enzyme activities during vermicomposting of agricultural waste[J]. Journal of Environmental Biology， 2004，25（2）：201- 208.
[3] 中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海：上海科学技术出版社，1978：88-91.
[4] 胡著邦，汪海珍，吴建军，等.镉与苄嘧磺隆除草剂单一污染和复合污染土壤的微生物生态效应[J].浙江大学学报：农业与生命科学版，2005，31（2）：151-156.
[5] 周世萍，段昌群，刘宏程.氯氰菊酯对土壤蔗糖酶、脲酶活性的影响[J].环境科学导刊，2008，27（4）：14-16.
[6] 和文祥，闵红，王娟，等.2，4-D对土壤酶活性的影响[J].农业环境科学学报，2006，25（1）：224- 228.
[7] 冀华，王丽玲，吴济南，等.2，4-D胁迫下土壤酶活性对外源物质的响应[J].山西农业科学，2011（4）：339-341，369.
[8] 杜慧玲，冀华，郭平毅.土壤酶活性对2，4-D丁酯的动态响应[J].山西农业科学，2010（6）：29-32.
[9] 和文祥，蒋新，余贵芬，等.杀虫脒对土壤脲酶影响的研究[J].土壤学，2003，9（40）：750-755.
[10 ]孔凡彬，叶晖， 蒋丹丹，等.烯酰吗啉对土壤酶活性的影响[J].河南农业科学，2010（12）：52-54.
[11] 张辉.污染生态学[M].呼和浩特：内蒙古大学出版社，2000：58-79.
关键词：2，4-D；土壤酶活；毒性
中图分类号：S154.2 文献标识码： A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.08.008
Abstract： The influences of 2，4-D addition on soil urease， phosphatase and catalase activities in soil were studied by indoor incubation. The results showed that 2，4-D on soil urease had shown activation firstly and then inhibition， and activation and inhibition were almost the same days. The soil catalase activity was restrained by 2，4-D concentration which began to have a delayed period of activation and then followed by inhibition， the main trend was inhibiting， activation and inhibition. The soil catalase activity was restrained by 2，4-D concentration， which appeared in the late period of stimulation.
Key words： 2，4-D； soil enzyme； toxicity
2，4-D （2，4-二氯苯氧乙酸）是一种在世界范围内广泛使用的中等偏低毒性除草剂，在我国使用该除草剂已有50多年历史，曾被认为是生态安全的除草剂，虽然2，4-D是一种低毒性物质，但它在自然条件下不太容易降解、水溶性低。进入自然环境中会产生一定累积，能改变土壤酸碱度和土壤成分的溶解性，影响土壤正常微生物菌群的生长[1-2]。
土壤作为人类赖以生存的生态环境的重要组成部分，由于农药工业的迅速发展，各种杀虫剂、杀菌剂、除草剂等有机农药的大量使用，使土壤圈被外源化合物污染并且大大超过了环境的自净能力。本研究旨在了解农田2，4-D 污染对土壤中过氧化氢酶、脱氢酶、脲酶的影响规律， 了解2，4-D 与土壤养分转换的关系， 以期为土壤农药污染的监测、预防及保护提供依据。
1 材料和方法
1.1 试验材料
2，4-D、甲苯、NaOH、尿素、苯酚钠、次氯酸钠、 磷酸苯二钠、氯代二溴对苯醌亚胺、硫酸铝、苯酚、硫酸、高锰酸钾溶液、过氧化氢均为分析纯。水稻土：取0～20 cm 的某稻田表层土，自然风干磨碎，过孔径0.15 mm筛，备用（表1）。
1.2 试验方法
采用2，4-D浓度分别为0.1，1，5，10 mg·L-1的完全实试方案设计，取13个烧杯分别装入500 g 风干过的盘锦土，每个土样加入25 mL水，充分混匀置入（25±1） ℃恒温箱中避光培养。分别在培养过程中的第1，3，6，10，15天时取样测定每个土壤样品的脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性。土壤脲酶活性采用靛酚蓝比色法测定，土壤磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定，过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定。
2 结果与分析
2.1 对照土样酶活性
未经农药处理过的土壤样品中（对照土样）3种土壤酶（脲酶，酸性磷酸酶，过氧化氢酶）的活性值见表2 。
由表2可以看出，对照土样中3种酶（脲酶，酸性磷酸酶，过氧化氢酶）在培养前期活性变化趋势是不完全相同的，脲酶在培养期间活性逐渐增大并且在第6天达到最大值，最大值为8.381 mg·g-1，而后逐渐保持稳定。对照土样磷酸酶活性在培养期间活性变化趋势与脲酶活性类似，都是逐渐增大，在第3天达到最大值4.711 mg·g-1，随后逐渐保持稳定。脲酶和磷酸酶都表现出这样的趋势是因为土壤酶的活性与土壤微生物的数量密切相关[3]，试验采用动态培养，土壤微生物（包括土样培养过程中增殖的微生物）生长、繁殖会促进酶的分泌，从而使酶活性逐渐增强最后达到稳定。但是对照土样的过氧化氢酶在培养期间酶活几乎保持稳定，变化趋势不大，没有明显规律。
2.2 2，4-D对土壤酶活性的动态影响
2.2.1 2，4-D对土壤脲酶活性的影响 由图1可以看出，单一2，4-D 对土壤脲酶的活性在前3 d主要呈现激活作用，最大的激活作用出现在第1 天2，4-D浓度为1 mg·L-1时最大的激活率为430.03%。随后激活的速率越来越小，到第6天的时候出现抑制作用，并且从第6 天到第15天2，4-D对脲酶一直都是抑制作用，不同浓度的2，4-D的抑制率虽然不尽相同，但相差也不是很多，并且随着培养天数的增加抑制作用逐渐减小。
2，4-D 对土壤脲酶的抑制作用机理可能是：土壤中的脲酶除一小部分存在于土壤溶液中外，大部分被土壤粘粒、腐殖质等物质所吸附，呈吸附态酶[5-8]。有机质等可与农药活性代谢产物发生吸附等反应[9-10]，使得农药的形态发生变化，引起其对土壤酶等生物体毒性的改变，化学农药各自的性质对吸附作用的影响也很大。在各种农药的分子结构中，凡带有 RN+、—CONH2、—NH2COR、—NH2、—OCOR、—NHR 官能团的农药都能增强吸附强度，尤其是带有—NH2的化合物，吸附能力更强[11]。低浓度2，4-D在试验中、后期对酶的抑制作用可能是由于污染物（特别是有机污染物）被微生物分解或固定而丧失其有效生物毒性，使土壤微生物对污染物逐渐产生抗性，而低浓度2，4-D或其降解产物可作为碳源被微生物利用，因而刺激了脲酶活性。中、高浓度铜均显著抑制脲酶活性，但由于2，4-D在土壤中发生了一系列复杂的吸附、水解等物理化学变化，使其对酶活性的抑制作用有所不同；或者是由于在高浓度条件下导致了微生物为了“抵御”污染物毒性作用而产生的基因突变或特异微生物种的大量繁殖，分泌更多的酶，从而使高浓度的抑制作用减弱。 总之，在单因子污染胁迫下，环境毒物或污染物对生物的毒害效应，基本上决定于其本身的理化性质，但受到暴露浓度水平的重要影响。
2.2.2 2，4-D对土壤磷酸酶活性的影响 由图2可以看出，2，4-D单一污染对土壤磷酸酶活性的影响，在前6 d均是抑制作用并且随着天数的增加抑制作用增强，最大的抑制作用出现在第6 天时1 mg·L-1 2，4-D 浓度下。在第10 天出现很强的激活作用。其中1 mg·L-1 2，4-D的激活作用最强为646.73%。培养到第15天仍然对土壤磷酸酶呈现出抑制作用。
污染物对土壤磷酸酶活性的影响包括直接影响和间接影响。化学物质进入土壤中，接触土壤磷酸酶产生的抑制作用称为直接影响。间接影响指化学物质对土壤生物产生作用，从而影响土壤生物分泌酶类。化学物质经生物降解，为微生物增殖提供营养源和能源，显示了激活作用。而抑制作用表现为生物合成机制和细胞膜分泌及机能的减弱。
2.2.3 2，4-D对土壤过氧化氢酶活性的影响 由图3可以看出，不同浓度的2，4-D对土壤过氧化氢酶活性的影响从整体看来还是以抑制作用为主，在第15 d有激活作用但是激活的程度都不是很明显。随着培养天数的增加不同浓度的2，4-D对过氧化氢酶活性的抑制作用逐渐减小。
3 结 论
土壤酶活性反映了土壤中各种生物化学过程的强度和方向，其活性是土壤肥力评价的重要指标之一，同时也是土壤自净能力评价的一个重要指标。2，4-D进入自然环境中会产生一定累积，能改变土壤酸碱度和土壤成分的溶解性，影响土壤正常微生物菌群的生长。
2，4-D对土壤脲酶活性的影响趋势大致为前3 d出现很强的激活作用，第6天以后又出现很强的抑制作用。2，4-D对土壤磷酸酶活性主要是抑制作用。2，4-D对土壤过氧化氢酶活性的影响表现为抑制—激活—抑制—激活的趋势。2，4-D对土壤中脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶的抑制作用顺序为：脲酶>磷酸酶>过氧化氢酶。说明土壤中脲酶对农药污染更加敏感，建议将其作为表征土壤2，4-D污染的指示酶。
参考文献：
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