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土霉素对10种经济作物的生态毒理效应

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土霉素对10种经济作物的生态毒理效应 作者：姚洪伟 商照聪 舒耀皋 来源：《江苏农业科学》2019年第21期 摘要：通过测定土霉素对10种经济作物（小白菜、甘蓝、洋葱、大白菜、生菜、菜豆、玉米、豇豆、黄瓜和白萝卜）的种子发芽率、根伸长、芽伸长和生物量的影响，以期为土壤-植物系统中土霉素污染的生态环境风险评价提供依据。结果表明，在9.38～293.15 mg/L的质量浓度范围内，10种种子的发芽率与土霉素浓度之间剂量-效应关系不明显;土霉素对10种试验种子的根伸长抑制率、芽伸长抑制率和生物量抑制率之间存在显著的剂量-效应关系，指标敏感性表现为根伸长>芽伸长>生物量>发芽率;以半最大效应浓度（EC50）为判断依据，对所选植物种子的根伸长抑制效应表现为菜豆>白萝卜>玉米>甘蓝>豇豆>洋葱>小白菜>生菜>大白菜>黄瓜;根伸长抑制率可作为土霉素对种子毒性的敏感性指标，能反映种子被四环素类抗生素污染的状况。

关键词：土霉素;经济作物;种子;根伸长;芽伸长;生物量;回归方程 中图分类号： X171.5文献标志码： A 文章编号：1002-1302（2019）21-0313-05 收稿日期：2018-07-31 基金项目：上海市国资委企业技术创新和能级提升项目（编号：2016006）。 作者简介：姚洪伟（1987—），女，山东菏泽人，硕士，工程师，研究方向为环境安全评价研究。E-mail：yaohanyhw2@163.com。 通信作者：舒耀皋，硕士，高级工程师，研究方向为环境安全评价研究。E-mail：syg@ghs.cn。

近年来，水源水和饮用水中逐渐检测出了新兴痕量污染物——药品和个人护理用品（PPCPs）[1-2]。国外已有研究表明，多种PPCPs对人类及其他生物具有生殖、神经、肝肾毒性等毒理学效应或具有致癌可能性[3]。土霉素是一种典型的PPCPs药物，具有广谱抗病原微生物作用，在全世界被广泛使用。我国是土霉素生产和使用大国，2003年土霉素产量就达到1万t，占世界总产量的65%[4]。土霉素的大量使用使其在自然环境中的残留日趋严重[5]，代谢产物可能过量蓄积并储存于动物的细胞和组织器官中，人们通过食摄取可能会引起体内病变[6]。Wollenberger等研究表明，环境中残留的土霉素对水生动物具有不良的生态毒理效应[7]。

土壤（或沉积物）是抗生素等污染物质的最终归宿之地，进入环境中的抗生素将在土壤（或沉积物）中积累，必定对土壤生态系统产生一定的影响[8]。目前，土霉素的生态毒理研究还主要集中在水体、沉积物、污泥中的分布特征以及土霉素对各种生物影响的剂量关系上，涉及的生物主要有鱼、蚯蚓、老鼠等，对于其在土壤-植物系统中的毒性效应研究还很少[9-10]。土壤作为陆地生态系统的重要组成部分，研究植物-土霉素的相互作用对于毒理学和植物学具有重要的现实意义。

2017年6—10月，在上海化工研究院有限公司环境安全评价实验室完成试验。本研究以土霉素为目标污染物，选用与人们日常生活密切相关的10种经济作物种子，参照标准测试方法[11-13]，考察土霉素对植物种子的发芽和根伸长的抑制效应，以期为土壤-植物系统中土霉素污染的生态环境风险评价提供依据，并为土霉素污染耕地的植物生态修复提供数据支持。

1材料与方法 1.1试验材料 1.1.1土霉素 土霉素为分析纯，纯度在99%以上，购自内蒙古格林特制药有限责任公司。 1.1.2试验用种子 根据《化学品测试方法生物系统效应卷》[12]和《国家环境保护局化学品测试准则》[13]推荐，共选用10种经济作物种子，种子来源等情况见表1。

试验时挑选大小一致、颗粒饱满、粒径相同、未破损的种子进行试验。 1.1.3试验用基质 选用惰性材料石英砂（粒徑为40～100 μm）作为试验基质，试验前用7.5 mol/L硝酸清洗，并用NaOH溶液以及蒸馏水漂洗，清洗后石英砂的pH值为中性。

1.1.4仪器设备 LC-20AD型高效液相色谱仪，购自日本岛津仪器公司;ME204E型电子天平、ME2002E型电子天平，购自METTLER TOLEDO;RXZ-1500B型人工气候箱，购自宁波江南仪器厂;A1000型培养箱，购自加拿大CONVIRON;Multi 3420型便携式水质分析仪，购自德国WTW;90-1B型强力磁力搅拌器，购自上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司;300 mm型钢直尺，购自宁波长城精工实业有限公司;HD2010W型电动搅拌器，购自上海司乐仪器有限公司;温湿度记录仪，购自ZOGLAB;移液器，购自艾本德中国有限公司;直径为150 mm的玻璃培养皿、烧杯、量筒等，均购自海门市华凯实验玻璃仪器厂。

1.2试验方法 通过预试验确定10种种子发芽率和根伸长的半最大效应浓度（EC50），以此为依据开展正式试验。对每种植物的试验，设置6个按几何级数设置的不同处理质量浓度，其处理质量浓度比率在1.5～2.0之间，设定质量浓度分别为9.38、18.75、 37.50、7500、150.00、293.15 mg/L;并设置1个空白对照组（用去离子水替代土霉素溶液）。每个培养皿加入500 g石英砂和130 mL 试验溶液，混匀，放入10粒种子。对照组加入去离子水，每1处理浓度组和对照组各设置3次重复，每个重复用10粒种子。将培养皿放入人工气候箱中，人工气候箱温度设定为25 ℃，湿度为75%，并保持黑暗。

在使用前，测定各试验溶液质量浓度并测定其pH值。试验过程中观察种子的发芽和生长情况。当对照组种子发芽率在65%以上，根伸长长度为20 mm时，结束试验。

1.2.1土霉素质量浓度测定 用岛津LC-20AD型高效液相色谱仪测定水溶液中的土霉素含量，液相色谱测定条件如下：选择Waters Atlantis T3柱，4.6×150 mm，5 μm色谱柱;检测器：二极管阵列检测器（DAD）;进样量为5 μL，柱温为30 ℃，流动相采用38%甲醇：72%水（含0.1%甲酸），流速为1.0 mL/min，检测波长为268 nm，运行时间为5 min。该色谱条件下，土霉素的保留时间为3.15 min。按外标法以每个浓度的平均峰面积对照样品质量浓度进行回归，得回归线性方程为y=7 654.23x，r2=0.991 4。

1.2.2指标测定 试验期间，每24 h记录1次发芽种子数并补充溶液保持湿度，7 d时调查菜豆、玉米、豇豆、黄瓜和白萝卜的发芽率和生长情况，14 d时调查小白菜、甘蓝、洋葱、大白菜和生菜的发芽率和生长情况，其中生长情况为测量各发芽种子的根伸长、芽伸长和生物量。

1.3数据处理与分析 数据以3次重复的平均值表示，利用SPSS 17.0软件进行数据分析，采用概率单位方法对试验数据进行统计，得到10种植物的发芽率、根伸长抑制率、芽伸长抑制率和生物量抑制率的EC50及其95%置信区间。

2结果与分析 2.1土霉素化学分析 称取0.020 1 g土霉素，用甲醇和水（两者体积比为1 ∶1，含0.1% 甲酸）的混合溶液定容至50 mL，得质量浓度为400 mg/L 的储备液。将储备液稀释成质量浓度为4、8、16、40、80、160 mg/L的溶液，重复进样2次。按外标法以每个浓度的平均峰面积对照样品浓度进行回归，得回归线性方程为y=7 654.23x，r2=0.991 4。

将4 mg/L测出的信号与基线噪音信号高度进行比较，得出S/N=195.32，进样体积为5 μL，以3倍基线噪音得出仪器对该样品的最小检测限（LOD）为0.061 mg/L;以10倍基线噪音得出相应最低定量限（LOQ）为0.20 mg/L。

试验开始时测定试验溶液的质量浓度，实测质量浓度分别为9.38、18.75、37.50、75.00、150.00、293.15 mg/L，实测质量浓度均在设定质量浓度的80%～120%之间，因此质量浓度以实测质量浓度计。

2.2土霉素对10种种子发芽率、根伸长、芽伸长和生物量的影响 2.2.1土霉素对10种种子发芽率的影响 发芽率在一定程度上反映了土霉素对该植物种子的毒性大小。被土霉素处理过的种子发芽率越低，说明该种子对土霉素的耐受性越弱，毒性越大，反之耐受性越强，毒性越小。从图1可以看出，经不同质量浓度土霉素处理后，10种种子的发芽率与对照组相比均无明显差异。

2.2.2土霉素对10种种子根伸长的影响 通过图2可以看出，当土霉素污染水平为0～9.38mg/L时，对小白菜、甘蓝、大白菜、玉米、豇豆等种子的根伸长均有促进作用，0～18.75 mg/L 时对生菜和黄瓜种子根伸长生长均有促进作用，当土霉素的质量浓度为37.50 mg/L时开始出现抑制作用，随着土霉素质量浓度的增加抑制作用增强，293.15 mg/L时对生菜、黄瓜等种子的根伸长生长抑制率分别为75.00%、6000%。对洋葱、菜豆、白萝卜等种子的根伸长生长均有抑制作用，且与对照相比有显著差异（P<0.05），随着土霉素污染水平的增加，抑制作用逐渐增强，当土霉素的质量浓度为293.15 mg/L时对洋葱、菜豆、白萝卜等种子的根伸长生长抑制率分别为7300%、78.13%、81.60%。

2.2.3土霉素对10种种子芽伸长的影响 由图3可知，当土霉素污染水平为0～9.38 mg/L时，对洋葱、菜豆、黄瓜等种子的芽伸长均有促进作用，18.75 mg/L时开始出现抑制作用，293.15 mg/L 時对三者的抑制率分别为44.52%、7346%、82.60%。对小白菜、甘蓝、大白菜、生菜、玉米、豇豆、白萝卜等芽伸长的抑制率随着土霉素质量浓度的增加逐渐增强，293.15 mg/L时抑制率分别为63.80% 、68.58%、69.41、37.56%、58.25%、81.11%、53.92%。

2.2.4土霉素对根伸长和芽伸长抑制率的回归方程和EC50结果 土霉素对根伸长和芽伸长的抑制效应通过SPSS 17.0进行统计分析，得到回归方程和EC50。

通过表2可以看出，土霉素对10种种子根伸长的毒性效应不同，以根伸长EC50为判断依据，对所选植物种子的抑制效应表现为菜豆>白萝卜>玉米>甘蓝>豇豆>洋葱>小白菜> 生菜>大白菜>黄瓜。

土霉素对10种种子芽伸长的毒性效应不同，以芽伸长EC50为判断依据，对所选植物种子的抑制效应表现为大白菜>甘蓝>豇豆>黄瓜>菜豆>白萝卜>小白菜>洋葱>玉米>生菜。

2.2.5土霉素对10种种子生物量的影响 由图4可以看出，土霉素对10种种子生物量的毒性效应不同，低质量浓度土霉素对小白菜、甘蓝、菜豆、玉米、豇豆、黄瓜等种子的生物量均有促进作用，高质量浓度有抑制作用，且随着浓度的增加，抑制作用增强。 其中土霉素污染水平为150.00 mg/L以下时对玉米种子的生物量有促进作用，9.38 mg/L时促进率达103.39%，293.15 mg/L时开始有抑制效应，抑制率为1239%;当土霉素污染水平为0～37.50 mg/L时，对小白菜、黄瓜等种子的生物量均有促进作用。随着土霉素质量浓度的增加，对洋葱、大白菜、生菜、白萝卜等种子的生物量的抑制作用逐渐增大。

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6种蔬菜对施用含砷禽畜粪土壤中砷的吸收

6种蔬菜对施用含砷禽畜粪土壤中砷的吸收

2008年 第3卷 生态毒理学报Vol.3, 2008 第3期, 300−306Asian Journal ofEcotoxicologyNo.3, 300−306收稿日期: 2008-03-26 录用日期: 2008-04-30 基金项目: 广东省科技攻关项目(No. 2005B20801008)6种蔬菜对施用含砷禽畜粪土壤中砷的吸收姚丽贤*，李国良，何兆桓，周昌敏，杨苞梅广东省农业科学院土壤肥料研究所 广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室，广州 510640摘要：由于现代集约化养殖业普遍使用有机胂制剂，禽畜粪中往往含有一定的砷(As). 在水稻土中分别以2%和4% (w/w)比例施入含As 鸡粪和猪粪及无机肥(N ：0.2g·kg −1；P 2O 5；0.1g·kg −1；K 2O ：0.15g·kg −1(以干土计))，以不施肥为对照进行菜心、小白菜、油麦、茼蒿、苋菜和通菜6种蔬菜盆栽试验，研究比较含As 禽畜粪施入土壤后蔬菜对土壤中As 的吸收累积情况. 结果表明，1) 整体上施用鸡粪处理蔬菜生物量高于无机肥处理，而施用猪粪处理除通菜外5种蔬菜生物量均低于无机肥处理. 2) 施肥可降低除通菜外的5种蔬菜As 含量，而施用鸡、猪粪可显著提高通菜As 含量. 3) 菜心、小白菜、油麦和茼蒿地上部As 含量与其生物量呈显著负相关(p <0.05, p <0.01)；苋菜也表现为负相关，但未达到显著；通菜则表现为显著正相关(p <0.01). 4) 菜心、小白菜、油麦和茼蒿As 吸收量整体表现为施用鸡粪>无机肥>猪粪≈不施肥；苋菜表现为无机肥>不施肥>鸡、猪粪；通菜则表现为鸡、猪粪>无机肥≈不施肥. 整体上通菜As 吸收量高于其他5种蔬菜. 5) 施肥可降低除通菜外5种蔬菜As 吸收系数，而施用鸡、猪粪可显著提高通菜As 吸收系数. 建议含As 禽畜粪在通菜上尽量少施. 关键词：鸡粪；猪粪；蔬菜；砷；植物有效性文章编号：1673-5897(2008)3-300-07 中图分类号：X171.3 文献标识码：AAs Uptake by Six Vegetables Grown in Paddy Soil Applied Animal Manures Containing AsYAO Li-xian *, LI Guo-liang, HE Zhao-huan, ZHOU Chang-min, YANG Bao-meiGuangdong Key Laboratory of Nutrient Cycling and Farmland Conservation, Soil and Fertilizer Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640Received 17 December 2007 accepted 16 January 2008Abstract : Since organic arsenic additives are commonly used in modern intensive poultry and livestock production, animal manure often contains arsenic (As). In order to investigate the As uptake by vegetables grown in soil spiked with animal manures containing As, 6 vegetables, including flowering Chinese cabbage, Chinese cabbage, lettuce, crown daisy, amaranth and water spinach were used to conduct a pot experiment in paddy soil applied 2% and 4% (w/w) chicken manure (CM1, CM2), pig manure (PM1, PM2) containing As and inorganic fertilizer (IF, N ：0.2g·kg −1；P 2O 5：0.1g·kg −1; K 2O ：0.15g·kg −1), respectively. Soil without any fertilizer was included as the control (CK). Results showed that, 1) Generally, application of the CM increased vegetable yields, while the PM decreased them except for water spinach, as compared with the IF treatment. 2) The As concentrations in the 5 vegetables except water spinach were decreased by fertilization, and the two manures increased the As concentrations in water spinach. 3) The As concentrations in flowering Chinese cabbage, Chinese cabbage, lettuce and crown daisy had significant negative correlations with their biomass (p <0.05, p <0.01); amaranth had negative but not significant correlation with its biomass; water spinach had significant positive correlation with its biomass (p <0.01). 4) As uptake rates in flowering Chinese cabbage, Chinese cabbage, lettuce and crown daisy decreased in the order CM>IF>PM ≈CK, and those in crown daisy were IF>CK>CM, PM, while those in water spinach were CM, PM>IF ≈CK. 5) Fertilization could decrease As uptake coefficients of vegetables except water spinach. And the two manures could significantly increase As uptake rates and uptake coefficients of water spinach. Therefore, animal manures containing As should not be heavily applied to water spinach.Keywords : chicken manure; pig manure; vegetable; As; phytoavailability第3期姚丽贤等: 6种蔬菜对施用含砷禽畜粪土壤中砷的吸收3011引言(Introduction)有机胂制剂对禽畜具有促生长和抗虫作用，在现代集约化养殖业中被广泛使用. 禽畜日粮中有机胂制剂添加量通常在50~100mg·kg−1之间(李银生等，2003；李铁军等，1996). 然而，禽畜对有机胂的吸收率很低，绝大部分有机胂随粪尿排出(Morrison, 1969；Overby et al., 1965). 研究表明，禽畜粪中As含量在未测出至315.1mg·kg−1之间(Jackson et al., 2003；Kingery et al., 1994；Nicholson et al., 1999；Cang et al., 2004；刘荣乐等，2005；张树清等，2005；姚丽贤等，2006). 由于国内养殖业存在有机胂制剂超量滥用现象，因此禽畜粪中也存在As超标现象(刘荣乐等，2005；姚丽贤等，2006). 禽畜粪通常作为肥料施入农田，其用量一直按传统用量或含氮量来计算. 由于近年来考虑到磷污染发生的危险，有研究指出应按其含磷量来计算其用量(Eghball, 2002). 然而，目前在禽畜粪的合理安全施用研究中，考虑到禽畜粪中As含量的研究尚不多见，关于含As禽畜粪施入土壤后As对作物的有效性研究则更少. 本文对施用含As鸡粪和猪粪土壤中不同品种蔬菜对As的吸收累积能力进行了研究，以期为禽畜粪的合理安全施用提供理论依据.2材料与方法(Materials and methods)2.1 供试土壤供试土壤采自广州市番禺区水稻-蔬菜轮作水稻田，为三角洲冲积物发育而成. 土壤经风干、磨碎、过2mm筛作盆栽试验用. 水稻土为壤质粘土，pH 6.77，阳离子代换量13.71cmol·kg−1，有机质23.9g·kg−1，碱解N 74.2mg·kg−1，有效P 63.2mg·kg−1，速效K 161.7mg·kg−1，总As 33.1mg·kg−1.2.2 供试禽畜粪和无机肥料供试鸡粪和猪粪均采自广东省惠州市集约化养殖场. 鸡粪全N、P、K分别为19.0、5.9、8.1g·kg−1，有机质含量为63.56%，As含量为32.0mg·kg−1，总盐分含量为36.5g·kg−1. 风干猪粪全N、P、K分别为24.0、9.1、8.5g·kg−1，有机质含量为59.34%，As含量为31.8mg·kg−1，总盐分含量为22.1g·kg−1. 另外，将鸡粪和猪粪送至广州市农业标准与监测中心，采用GB/T5009.116-2003法及农业部颁标准分别测定四环素、土霉素、金霉素和喹乙醇含量，结果均为未检出. 供试无机肥为尿素、磷二铵、氯化钾，As 含量分别为0.05、14.07、0.03mg·kg−1.2.3 供试蔬菜品种蔬菜种子均购自广州市蔬菜研究所. 供试菜心品种为特青迟心4号(Brassica parachinensis L. H. Bariley)，小白菜为矮脚束腰青江白(Brassica chinensis Linn)，油麦为快大型805(Lactuca sativa L.)，茼蒿为大叶茼蒿(Chrysanthemum coronarium Linn)，苋菜为大红苋菜(Amaranthus tricolor Linn)，通菜为青梗柳叶通菜(Ipomoea aquatica Forsk). 以上品种均为广东蔬菜主栽品种.2.4 试验方法由于不同品种蔬菜生长季节不同，试验分两批在本所网室进行. 第一批为菜心、小白菜、油麦和茼蒿，第二批为苋菜和通菜. 每种蔬菜设6组处理，塑料盆装土7kg，分别施入质量比为2%和4%的鸡粪(CM1、CM2)和猪粪(PM1、PM2)、无机肥(IF，N：0.2g·kg−1；P2O5：0.1g·kg−1；K2O：0.15g·kg−1(以干土计))，同时设不施肥的对照(CK). 每个处理4次重复. 土壤分别与各种肥料充分混匀后装盆，加入去离子水至田间持水量的70%，土壤平衡2周，然后播入各种蔬菜种子. 菜心、小白菜、油麦和茼蒿在2005年12月29日播种，苋菜和通菜在2006年3月9日播种. 在种子出苗后间苗，菜心每盆保留5株，小白菜、油麦和茼蒿各3株，苋菜和通菜各7株.2.5 采样和分析每种蔬菜均在成熟期收获. 菜心与小白菜在2006年2月22日收获，油麦与茼蒿在3月3日收获，苋菜和通菜在4月28日收获. 收获时分别收取地上部和根系，称鲜重，然后烘干、粉碎待用. 收获植株后马上采集土壤样本，风干、磨碎、过筛后待用. 植株As含量采用氢化物-原子荧光光度法(GB/T5009.11-2003)测定，土壤As含量采用氢化物-非色散原子荧光法测定. 植株和土壤样本的测定分别用标准物质GBW07602和GBW-07408进行质量控制. 所用原子荧光分光光度计为北京吉天仪器有限公司AFS930型产品.2.6 数据处理蔬菜As吸收量和As吸收系数采用如下公式计算：蔬菜As吸收量＝蔬菜干重As含量×蔬菜干重生物量 (1) 蔬菜As吸收系数＝蔬菜鲜样As含量/收获时土壤As含量(2)302 生态毒理学报第3卷试验数据用Excel进行整理分析，用SAS(1989～1996 by SAS Institute Inc., Cary, NC, USA)软件进行LSD统计，用SPSS软件(1989～1999 by SPSS Inc., Chicago, USA)进行相关分析.3结果与分析(Results and analysis)3.1 蔬菜生物量6种蔬菜不同处理地上部生物量(鲜重)如表1所示. 从表1看出，除茼蒿和苋菜CM2处理外，施用鸡粪组蔬菜生物量均高于无机肥组. 这是由于鸡粪处理带入土壤的氮磷钾等养分量明显大于无机肥所致. 但是，虽然猪粪养分含量高于鸡粪，但施用猪粪组除通菜外5种蔬菜生物量均低于无机肥组，5种蔬菜PM2组生物量与CK相当甚至更低，这可能与猪粪中某些组分对蔬菜生长的抑制有关. 禽畜粪除含有氮磷钾等养分外，还含有较高含量的盐分(姚丽贤等，2006). 前期试验表明，连续施用鸡粪可导致土壤次生盐渍化而明显降低菜心生物量(姚丽贤等，2007). 然而，本试验仅进行一茬，所用鸡粪和猪粪盐分含量在禽畜粪中含量并不算高，而且猪粪含盐量低于鸡粪，这表明本试验中盐分并不是施用猪粪造成蔬菜生物量下降的主要原因. 有文献指出禽畜粪中通常含有抗氧化剂、霉菌抑制剂、抗生素等有机物质(张树清等，2005；Gupta et al., 2005；莫测辉等，2005)，而这些物质对土壤多数微生物具有毒性，连续施用对土壤质量有负面影响(Plaza et al., 2004)，从而抑制作物生长. 本试验所用鸡粪和猪粪中四环素、土霉素、金霉素和喹乙醇含量均未检出，因此，施用猪粪导致蔬菜生物量下降可能由其它未知组分造成，尚有待进一步研究. 通菜与其他5种蔬菜有较大差别. PM组通菜生物量显著高于CM组和IF组，这主要是由于猪粪中氮磷钾等养分含量较高所致. 通菜两个鸡粪组生物量极为接近，均显著高于IF组，后者则与CK没有显著差异.3.2 蔬菜As含量6种蔬菜不同处理地上部As含量(鲜重)见图1. 6种蔬菜不同处理地上部As含量均未超过我国食品As限量标准(GB2762-2005). 对蔬菜地上部As含量进行两因素方差分析，蔬菜品种、施肥处理及两者间交互作用均对地上部As含量有极显著影响(p<0.0001). 整体而言施肥可降低除通菜外的5种蔬菜As含量. 对于通菜，除IF组As含量与CK没有明显差异外，施用鸡粪和猪粪均显著提高了通菜As 含量.3.3 蔬菜地上部As含量与地上部生物量的关系由于施肥可明显提高作物生物量，对作物植株内含物含量有很大影响，因此对不同品种蔬菜地上部鲜重及As含量的关系进行了探讨. 从图2看出，菜心、小白菜、油麦、茼蒿As含量与生物量均具有显著负相关关系(p<0.05, p<0.01)，苋菜也表现为负相关，但未达到显著(p>0.05)，通菜则表现为显著正相关(p<0.01).蔬菜地上部As含量与生物量之间的关系，可以很大程度上解释图1中施肥后蔬菜(除通菜外)As含量降低的现象. 施肥提高了蔬菜生物量，生物量的增长速度超过As的吸收速度，对蔬菜As含量产生了稀释作用，导致As含量下降. 部分处理(如菜心和小白菜的PM2处理)生物量下降，由于生物量的浓缩作用(生物量的增长速度低于As的吸收速度)而导致As含量仍然较高(图1). 尽管鸡粪、猪粪和无机肥均可将部分As带入土壤，但对除通菜外的5种蔬表16种蔬菜不同处理地上部生物量(鲜重)Table 1 Biomass of the above-ground parts of six vegetables in various treatments (Fresh weight)地上部生物量/(g·pot−1)处理菜心小白菜油麦茼蒿苋菜通菜CK 9.8±3.7de 13.3±5.3d 33.7±2.5d 58.5±13.8cd 52.0±3.1d 55.4±4.1d IF 49.3±16.1c 47.2±7.9c 144.8±12.0b 135.7±9.1a 92.0±5.3b 65.7±6.1d CM1 79.0±7.6b 96.3±14.5b 223.5±7.8a 134.2±12.3a 110.1±8.6a 94.0±10.0c CM2 106.4±35.6a 164.5±25.7a 134.0±26.4b 62.3±3.9c 59.9±3.4d 93.9±15.9c PM1 22.5±4.5d 21.1±5.27d 76.4±9.4c 81.7±7.8b 52.5±7.3d 114-.8±8.7b PM2 4.8±2.4e 7.15±1.4d 34.2±5.2d 45.4±13.1d 71.0±6.3c 139.9±18.1a 注：同列中字母相同表示差异不显著(p>0.05)；字母不同表示差异显著(p<0.05)第3期姚丽贤等: 6种蔬菜对施用含砷禽畜粪土壤中砷的吸收303图16种蔬菜不同处理地上部As含量(同一蔬菜相同字母表示差异不显著(p>0.05)，不同字母表示差异显著(p<0.05))Fig.1 As concentrations in the above-ground parts of six vegetables in various treatments(Bars with different letters of the same vegetable are significantly different (p<0.05))图26种蔬菜地上部As含量与地上部生物量(鲜重)的关系Fig.2 Correlation between As concentration and biomass of the above-ground parts of six vegetables304 生态毒理学报第3卷菜As含量而言，生物量的稀释或浓缩作用仍可能起主导作用.与其他5种蔬菜不同，通菜As含量与生物量呈正相关，这可能与蔬菜本身生理特性有关. 施用鸡、猪粪比无机肥带入更多的养分而提高了生物量，其带入土壤的As可能也容易被通菜吸收而累积. 因此，在通菜生产中应避免连续施用或一次性大量施用含As禽畜粪肥.3.4 蔬菜As吸收量6种蔬菜不同处理地上部As吸收量如图3所示. 菜心、小白菜、油麦和茼蒿不同处理As吸收量整体表现为施用鸡粪>无机肥>猪粪≈不施肥；苋菜表现为无机肥>不施肥>鸡、猪粪；而对于通菜，则表现为鸡、猪粪>无机肥≈不施肥. 整体而言，通菜As 吸收量远高于其他5种蔬菜. 这是由于施入鸡粪和猪粪不仅可以提高通菜生物量(表1)，而且可以提高通菜As含量(图1)，而其他5种蔬菜生物量与其As 含量具有负相关关系(图2)，因此，通菜As吸收量相对较大.3.5 蔬菜As吸收系数由于不同品种蔬菜生长特性不同，因此对As 的吸收能力也有较大差别. 其中，以通菜As吸收系数最高，达到0.0030，显著高于其它5种蔬菜，其他5种蔬菜吸收系数在0.0016~0.0021之间，彼此间差别不大(图4). 从同一品种蔬菜不同处理来看，施肥可降低除通菜外5种蔬菜的吸收系数. 对于通菜，IF处理吸收系数显著低于CK，而CM、PM处理均显著提高了通菜对As的吸收能力，而且用量增加有提高通菜吸收As能力的趋势.4 讨论(Discussion)本试验结果显示，菜心、小白菜、油麦、茼蒿和苋菜生物量与其As含量具有负相关关系，通菜则表现为显著正相关关系，而且通菜As吸收系数显著高于其它5种蔬菜，这可能与6种蔬菜的根系结构有关. 菜心、小白菜、油麦、苋菜为主根系作物，根系小且浅，对粪肥中抑制生长物质的适应能力较弱，而通菜为根系发达的须根系作物，须根白且长，对有毒有害物质的适应能力较强. 对于同为须根系作物的茼蒿则没有表现出类似规律，这可能与两种蔬菜的宜栽季节有关. 茼蒿的宜栽季节为冬季，而通菜为春夏季节，茼蒿在生长期受到粪肥的抑制作用可能明显大于通菜. 收获时观察发现，通菜的不定根比茼蒿的更粗更长，根系更为发达且深，对环境胁迫的适应能力相对更强. 而且，植物对As的吸收是一个被动过程(Kabata-Pendias et al., 1991)，因此，不同的根系结构可能是造成6种蔬菜间As含量与其生物量的相关关系及As吸收系数差异的主要原因之一.本试验结果对重金属污染土壤中的作物安全生产和植物修复也有一定的启发意义. 菜心、小白菜、图36种蔬菜不同处理地上部As吸收量(同一蔬菜相同字母表示差异不显著(p>0.05)，不同字母表示差异显著(p<0.05))Fig.3 As uptake rates of the above-ground parts of six vegetables in various treatments (Bars with different letters of the same vegetable are significantly different (p<0.05))第3期姚丽贤等: 6种蔬菜对施用含砷禽畜粪土壤中砷的吸收 305图4 6种蔬菜不同处理As 吸收系数(同一蔬菜相同字母表示差异并不显著(p >0.05)，不同字母表示差异显著(p <0.05))Fig.4 As uptake coefficients of six vegetables in various treatments(Bars with different letters of the same vegetable are significantly different (p <0.05))油麦、茼蒿和苋菜5种蔬菜As 含量由于生物量的稀释作用而导致As 含量下降，但随蔬菜收获带走的总As 量却明显提高(图3). 因此，在生产中可采用平衡施肥或喷施叶面肥等多种农艺措施以获得蔬菜最高生物量，既可降低当茬蔬菜重金属含量，保证蔬菜的食用安全，经过较长时间的作物生产，还可达到重金属污染土壤植物修复的长远目标.另外，本研究所用鸡粪和猪粪的As 含量非常接近，而且与供试土壤As 含量相当，因此，蔬菜吸收的As 既来自土壤也来自鸡粪和猪粪，本研究结果并不能确切区别两种来源As 对蔬菜的有效性. 通过在饲料生产时对添加的有机胂制剂进行As 同位素标记，才能明确含As 禽畜粪中As 进入土壤后对作物的有效性，这需要进行更多的研究.通讯作者简介：姚丽贤(1971—)，女，硕士，副研究员，主要从事施肥与生态环境关系研究.ReferencesCang L ，Wang Y J ，Zhou D M ，Dong Y H. 2004. 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Journal of Agricultural and Food Chemistry，17: 1288−1290Nicholson F A，Chambers B J，Williams J R，Unwin R J. 1999. Heavy metal contents of livestock feeds and animal manures in England and Wales [J]. Bioresource Technology，70: 23−31Overby L R，Straube L. 1965. Metabolism of arsanilic acid. I. Metabolic stability of doubly labeled arsanilic acid in chickens [J]. Toxicology of Applied Pharmacology，7: 850−854Plaza C，Hernández D，García-Gil J C，Polo A. 2004. Microbial activity in pig slurry-amended soils under semiarid conditions [J]. Soil Biology and Biochemistry，36: 1577−1585Yao L X，Li G L，Dang Z. 2006. Major chemical components of poultry and livestock manures under intensive breeding [J]. Chinese Journal of Applied Ecology，17: 1989−1992 (in Chinese)Yao L X，Li G L，He Z H，Fu C Y. 2005. Yield and heavy metal content of brassica parachinensis influenced by successive application of chicken manure [J]. 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生态毒理学11

生态毒理学11


三、
污染土壤的微生物 修复
概念
污染土壤的微生物修复指利用天然存在的或特别培养的 微生物在可调控的环境条件下将土壤中有毒污染物转化为无 毒物质的处理技术。 生物修复技术可以进行如下分类： 自然生物修复 原位生物修复 人工生物修复 异位生物修复
一、有机物污染土壤的微生物修复 用微生物方法修复有机污染土壤必须具备两个条件：
土壤淋洗
原位淋洗技术 是指在田间直接将淋洗剂加入污染土壤，经过必要的 混合，使土壤污染物溶解进入淋洗溶液，而后使淋洗溶液 向下渗透或水平排出，最后将含有污染物的淋洗溶液收集、 再处理的过程。 操作系统
淋洗剂加入设备
土壤
下层淋出液收集系统
淋出液
沟渠 处理系统
异位淋洗技术
异位淋洗技术是指将污染土壤挖掘出来，用水或其他 化学溶液进行清洗使污染物从土壤分离开来的一种化学处 理技术。 典型的土壤清洗系统包括如下几个步骤：
五、土壤修复的发展趋势
一、向绿色与环境友好的土壤生物修复技术发展
原由：利用太阳能和自然植物资源的植物修复、土 壤中高效专性微生物资源的微生物修复、土壤中不 同营养层食物网的动物修复、基于监测的综合土壤 生态功能的自然修复,将是21 世纪土壤环境修复科 学技术研发的主要方向。农田耕地土壤污染的修复 技术要求能原位地有效消除影响到粮食生产和农产 品质量的微量有毒有害污染物,同时既不能破坏土壤 肥力和生态环境功能,又不能导致二次污染的发生。 发展绿色、安全、环境友好的土壤生物修复技术能 满足这些需求,并能适用于大面积污染农地土壤的治 理,具有技术和经济上的双重优势。
生物氧化、还原
三、原位微生物修复 原位微生物修复是指在不经搅动、挖出的情况下，通 过向污染土壤中补充氧气、营养物或接种微生物对污染物 就地进行处理，以达到污染去除效果的生物修复工艺。
抗生素与重金属复合污染生态毒理效应研究进展

抗生素与重金属复合污染生态毒理效应研究进展

1、引言尽管许多研‎究人员主要‎是考虑单一‎污染物的环‎境行为，但在实际环‎境中，往往是多种‎污染物并存‎，而且这些污‎染物之间会‎发生交互作‎用，使得环境污‎染趋于多元‎化和复杂化‎，因此，复合污染逐‎渐成为环境‎领域研究的‎热点。

抗生素和重‎金属是环境‎中典型的有‎机和无机污‎染物。

环境中残留‎的抗生素主‎要来自工业‎生产、医用抗生素‎和兽用抗生‎素，具体途径包‎括抗生素企‎业在生产过‎程中流失的‎抗生素、医院丢弃的‎抗生素废物‎、经由人和动‎物粪便尿液‎排出的抗生‎素。

抗生素在生‎物体内代谢‎率低，一般仅为1‎0～40% 。

因此，随着集约化‎畜牧业以及‎配合饲料工‎业的发展，含有抗生素‎的畜禽粪便‎量不断增加‎，这些未经处‎理的畜禽粪‎便作为有机‎肥农用已经‎成为抗生素‎进入土壤环‎境的主要途‎径。

重金属是一‎类具有潜在‎危害的重要‎污染物，不能被微生‎物分解，会在生物体‎内富集，甚至还能与‎某些有机物‎发生反应转‎变成毒性更‎大的金属-有机化合物‎，具有一定的‎持久性。

环境中重金‎属污染主要‎来源于农业‎生产中农药‎和肥料的使‎用、畜禽和水产‎养殖、汽车尾气排‎放、矿山开采活‎动以及废弃‎物焚烧及处‎置等。

此外，一些重金属‎元素也作为‎微量元素添‎加于饲料，用于促进动‎物生长和提‎高饲料利用‎率，进而增加了‎环境中抗生‎素与重金属‎复合污染的‎几率。

抗生素和重‎金属在环境‎中均具有持‎久性和毒性‎，二者都对人‎体健康和生‎态环境产生‎潜在长期的‎危害，特别是两者‎复合污染对‎环境产生的‎毒理效应的‎研究还较少‎，因此，有必要开展‎抗生素与重‎金属复合污‎染生态毒理‎效应研究，进而为抗生‎素与重金属‎复合污染风‎险评价提供‎基础。

本文就抗生‎素与重金属‎复合污染的‎污染水平和‎生态毒理效‎应进展进行‎了综述，并对该领域‎需要进一步‎研究的问题‎进行展望，以期为今后‎开展相关领‎域的研究提‎供思路和参‎考。

植物病理学作业题参考答案

植物病理学作业题参考答案

植物病理学最新作业题参考答案作业题1答案一、名词解释（20分）（1）植物病害：植物在生长发育、储藏运输过程中，在一定外界环境影响下，受到病原生物或非生物的持续干扰，超越了它能忍受的范围，致使在生理上、组织上、及形态上发生一系列的变化，生长发育不正常，表现出一些特有的外部症状及内部病理变化，病因此造成产量下降、质量变坏、颗粒无收，降低了对人类的经济价值。

（2）子座：是由菌丝在寄主表面或表皮下交织形成的一种垫状结构，有时与寄主组织结合而成。

子座的主要功能是形成产生孢子的机构，但也有度过不良环境的作用。

（3）侵染性病害：生物侵染引起的病害。

（4）钝化温度：病株汁液加温处理十分钟使病毒丧失活性的最低温度,用摄氏温度表示。

（5）寄生性：寄生物克服寄主植物组织屏障和生理抵抗，从其体内夺取养分和水分等生活物质，以维持其生存和繁殖的能力。

（6）垂直抗性：垂直抗性是指植物品种能抵抗病原物的某个或某些生理小种，但不能抵抗另一个或另一些生理小种，即品种的抗病力与小种的致病力之间有特异的相互作用，是质量性状，或抗或感，因所遇小种而异。

（7）预测预报：依据病害的流行规律，利用经验的或系统模拟的方法估计一定时限之后病害的流行状况，称为预测，由权威机构发布预测结果，称为预报，有时对两者并不作严格的区分，通称病害预测预报，简称病害测报。

（8）潜育期：指病原物与寄主建立了寄生关系到明显出现症状的一个阶段。

（9）单年流行病：一个生长季中菌量增长幅度虽然不大，但能够逐年积累，稳定增长，若干年后将导致较大的流行，称为“积年流行病害”。

（10）有害生物综合治理：采用多种战术协调进行，以便把有害生物的群体控制在造成经济损失润许水平之下，同时不给人类健康、作物、家畜、野生生物资源和环境造成危害。

二、填空（20分）1. 植物病害的病状包括（变色）（坏死）（腐烂）（萎蔫）（畸形）。

2. 真菌的种的命名采用林奈的“二名制命名法”，第一词是（属名），第二个词是（种名）。