呼秀智薛占永王綏華蘇峰趙坤坤（河北工程大學(xué)農(nóng)學(xué)院邯鄲056021）

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氟苯尼考對土壤微生物活動(dòng)影響研究

呼秀智 薛占永 王綏華 蘇峰*趙坤坤*（河北工程大學(xué)農(nóng)學(xué)院 邯鄲 056021）

為了評價(jià)氟苯尼考對土壤微生物活動(dòng)的影響，采用室內(nèi)培養(yǎng)模擬實(shí)驗(yàn)，研究了氟苯尼考對土壤微生物數(shù)量、呼吸活動(dòng)和其對纖維分解作用的影響。結(jié)果表明，在同一濃度下，氟苯尼考對土壤微生物抑制作用強(qiáng)弱順序?yàn)椋杭?xì)菌＞放線菌＞真菌。其抑制作用隨氟苯尼考濃度增加而增大，藥物活性維持期為5~6d。所測的不同濃度的氟苯尼考對土壤微生物呼吸活動(dòng)的影響有所差異。在此試驗(yàn)中，低濃度的氟苯尼考(10mg/kg)對土壤的呼吸作用表現(xiàn)不明顯，而高濃度(500mg/kg)的氟苯尼考則對土壤的呼吸作用有明顯的抑制作用。同時(shí)，不同濃度的氟苯尼考對土壤微生物分解纖維作用的影響不同，隨著藥物濃度的增加，土壤微生物對纖維分解作用呈明顯遞減趨勢。

氟苯尼考 微生物 纖維分解

隨著集約化畜牧業(yè)的發(fā)展，獸藥或飼料添加劑的使用日漸增加。使用后的獸藥或飼料添加劑經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)歸進(jìn)入土壤生態(tài)系統(tǒng)，并隨食物鏈(其中動(dòng)物、植物)影響微生物，對生態(tài)系統(tǒng)造成不良的影響。因此排放到環(huán)境中的藥物對環(huán)境生物的潛在毒性也成為國際上研究的熱點(diǎn)[1,2]。

微生物在土壤生態(tài)系統(tǒng)中對氮和碳等物質(zhì)的循環(huán)起著主導(dǎo)作用。近年來，化學(xué)物質(zhì)和土壤微生物的關(guān)系已成為環(huán)境科學(xué)的重要研究領(lǐng)域[3]。氟苯尼考(氟甲砜霉素)作為一種抗菌譜較廣的藥物，其特點(diǎn)是抗菌作用好、口服或注射給藥均吸收迅速，特別是無潛在致再生障礙性貧血作用，因此在獸醫(yī)臨床上得到廣泛應(yīng)用。藥物經(jīng)動(dòng)物體內(nèi)的轉(zhuǎn)歸后仍有大部分隨排泄物排放到環(huán)境中。該藥在環(huán)境中的代謝和對環(huán)境生物的影響尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。本研究旨在通過研究氟苯尼考對土壤微生物活動(dòng)的影響，了解該藥物對土壤生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)，以便為藥物的環(huán)境安全性評價(jià)提供依據(jù)[4-6]。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)土壤 采自河北工程大學(xué)實(shí)習(xí)基地果園苗圃，為壤性土質(zhì)質(zhì)細(xì)，取距表層15~20㎝土壤，晾干后過40目篩[7]。

1.2 試驗(yàn)方法 （1）測定氟苯尼考對土壤微生物種群的影響。取過篩后的供試土壤樣品2g，用無菌水逐級稀釋，使其成為10-1土壤稀釋液、10-2稀釋液。再依次配置10-3、10-4、10-5、10-6土壤稀釋液。試驗(yàn)所用的藥物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為100、10、1、0mg/kg。然后準(zhǔn)確稱量氟苯尼考，將氟苯尼考加lml去離子水溶解，用無菌水倍比稀釋，每個(gè)稀釋度設(shè)3個(gè)重復(fù)，以無菌水做對照，同時(shí)取0.5ml壤稀釋液作藥物空白對照。向每個(gè)平皿加入0.5ml土壤稀釋液、13.5ml細(xì)菌培養(yǎng)基或真菌培養(yǎng)基、1ml藥物稀釋液，將平皿倒置于恒溫箱中培養(yǎng)(溫度為28℃ ±1℃)，分別于培養(yǎng)24h、48h記錄細(xì)菌菌落數(shù)，同時(shí)分別于培養(yǎng)48h、72h、96h記錄真菌菌落數(shù)，與藥物空白對照相比計(jì)算藥物對細(xì)菌和真菌的平均抑制率。（2）采用直接吸收法(密閉法)滴定測定氟苯尼考對土壤微生物呼吸作用的影響。測定原理為：在密閉系統(tǒng)中放置土壤及過量的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液，土壤微生物在呼吸過程中釋放出來的由NaOH吸收。在BaCI2存在條件下，用HCI滴定剩余的NaOH，根據(jù)消耗的鹽酸量求得釋放出的CO2量。①取50g供試土壤，加入1g葡萄糖，混勻，放于100ml高型燒杯中，加入少量水濕潤，將小燒杯放入容積為2.5L的可密閉容器中，在25±1℃的恒溫箱中培養(yǎng)7d，同時(shí)培養(yǎng)4組，分別編號(hào)CK，1，2，3。②要使受試藥物的濃度分別達(dá)到10mg/kg，100mg/kg，500mg/kg，將一定量的藥物添加到土壤中，充分混勻，并加入一定量的水，使土壤的含水量達(dá)到田間最大持水量的60%，放入換過氣的可密閉容器中，同時(shí)放入盛有20ml 0.2mol/L標(biāo)準(zhǔn)NaOH的小燒杯，密閉封口后，置于恒溫箱繼續(xù)培養(yǎng)，于12h、24h、36h、48h、60h、72h定期取出小燒杯，每瓶加數(shù)滴酚酞指示劑，立即用0.2mol/L的HCl滴定剩余的NaOH。同時(shí)換進(jìn)盛有新鮮NaOH溶液的小燒杯，繼續(xù)培養(yǎng)，按上述步驟進(jìn)行測定。各處理重復(fù)3次。

表1 呼吸作用所用的藥物劑量 (mg、ml)

由于各處理中用等量的NaOH用于吸收土壤呼吸時(shí)釋放的CO2，可求出滴定對照與各處理所消耗的HCl之差，按每毫升消耗的NaOH相當(dāng)于2.2mgCO2計(jì)算土壤的總呼吸作用及土壤呼吸的CO2釋放量，每次測定結(jié)果如下式計(jì)算100g干土中的CO2釋放量w，W=(空白值-滴定值)×HCl摩爾濃度×CO2分子量×50/干土重。通過測定，土壤的含水量是15%[8]。（3）測定纖維素的分解。①將細(xì)白布剪成7×3cm大小的布條，總共剪5片，置于0.1%H2SO4溶液中煮沸，直至布條與碘液不成藍(lán)色反應(yīng)為止(此時(shí)表明布上淀粉已經(jīng)被除凈)。②取出布條，用水洗去多余的H2SO4，用鉛筆標(biāo)上號(hào)碼，分別為1，2，3，4，5，于105℃烘箱內(nèi)烘至恒重，稱重備用，并分別記好布條重量。③稱取25g新鮮土壤2份，先將一份置于培養(yǎng)皿中，鋪平，將稱過重量的布條平鋪其上，再將一份土壤覆蓋布條上，按布的順序在平皿上分別標(biāo)記1，2，3，4，5。然后按表2分別加藥。各個(gè)處理重復(fù)3次。④10d后取出布條，仔細(xì)洗去附著在布條上的土粒，在烘箱里于105℃烘至恒重，并稱重[9]。

表2 纖維素分解作用的藥物用量 (mg/ml、ml)

2 結(jié)果和分析

2.1 氟苯尼考對土壤呼吸作用的影響 每50kg干土所產(chǎn)生的CO2的量見表3。

表3 經(jīng)過培養(yǎng)后100g干土不同時(shí)間產(chǎn)生的CO2量 (mg/kg、mg)

表4 經(jīng)過培養(yǎng)后不同時(shí)間的CO2產(chǎn)氣量的數(shù)據(jù)分析 (mg/kg)

**表示差異極顯著(P<0.01)，*表示差異顯著(P<0.05)。

將不同時(shí)間產(chǎn)生的CO2量通過生物學(xué)統(tǒng)計(jì)分析，其結(jié)果見表4。表中的數(shù)據(jù)表明，為10mg/kg藥物濃度與對照(0mg/kg)相比，前者對土壤微生物的呼吸活動(dòng)的抑制不顯著。從數(shù)據(jù)上看，其對土壤微生物的活動(dòng)還有一定的促進(jìn)作用，但此作用不明顯。100mg/kg的藥物濃度與對照(0mg/kg)相比，前者對土壤微生物的呼吸活動(dòng)有顯著的抑制作用，而高濃度(500mg/kg)與對照(0mg/kg)相比，前者對土壤微生物的呼吸作用的抑制則極為顯著。同時(shí)100mg/kg與10mg/kg的藥物濃度相比，100mg/kg的藥物濃度對土壤微生物呼吸作用的抑制較為顯著，500mg/kg的與10mg/kg的藥物濃度相比，500mg/kg的藥物濃度對微生物的呼吸作用有極為顯著的抑制作用。500mg/kg與100mg/kg的藥物濃度相比，500mg/kg的藥物濃度對土壤微生物呼吸作用的抑制較為顯著，所以不同濃度的藥物對土壤微生物的呼吸作用影響不同。隨著藥物濃度的升高，微生物的呼吸作用呈顯著的抑制。

圖1 CO2生成量隨時(shí)間變化的關(guān)系

由圖1我們可以看出，時(shí)間因素對土壤微生物的呼吸作用(即二氧化碳的生成量)也有一定的影響作用。從第12h到第24h這段時(shí)間里，藥物對土壤微生物的呼吸作用表現(xiàn)出一定的抑制作用。從第48h開始，加入低濃度的氟苯尼考的土壤中CO2的釋放量不但沒有減弱，反而有所增強(qiáng)，隨著時(shí)間的推移，到第60h，含有低濃度藥液的土壤的CO2產(chǎn)氣量也逐漸趨于對照組。

2.2 不同濃度的藥物對土壤微生物分解纖維素作用的影響 土壤微生物對纖維素的分解作用如下表(表5)。

表5 土壤微生物對纖維素的分解作用 (g、%)

經(jīng)過顯著性檢驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)：加入藥物后的布條的分解率與對照組(1號(hào))有著極為顯著的差異并且這種差異隨著藥物濃度的升高而升高。這充分證明不同濃度的藥物對土壤微生物的影響作用不同。

3 討論

氟苯尼考具有廣譜抗菌性，它通過干擾細(xì)菌蛋白合成而快速抑菌，對常見的革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌以及支原體均有很強(qiáng)的抑制作用。因此，在畜牧生產(chǎn)中被廣泛用來預(yù)防動(dòng)物疾病。氟苯尼考主要從腎臟排泄，尿中濃度較高，由于它多以原型排出，因而還具有生物活性。

氟苯尼考在不同動(dòng)物體內(nèi)的生物利用度不同，各種不同的給藥途徑也會(huì)造成氟苯尼考的生物利用度不同，由于上述原因，其生物利用度從38%~96.5%不等，即有3.5%~62%不等的藥物隨尿液排出體外，因此在設(shè)置試驗(yàn)組濃度時(shí)，有10mg/kg，100mg/kg，500mg/kg不等[10]。

不同濃度的氟苯尼考對土壤中微生物的呼吸活動(dòng)影響不同，低濃度的氟苯尼考對其呼吸作用的抑制效果不顯著，而高濃度的氟苯尼考則對土壤微生物有顯著的抑制作用。但是這種抑制作用隨著時(shí)間的延長逐漸減弱。主要原因可能是剛加入藥物時(shí)，藥物對土壤微生物的抑制作用或者殺滅了土壤微生物，因而使土壤的呼吸作用逐漸減弱，在第12~24h之間有一定的表現(xiàn)，從第36h開始，由于所采土樣中可能含有大量的有機(jī)質(zhì)，所以其種群數(shù)量較多，種類也較為復(fù)雜，藥物并不能殺滅所有的土壤微生物，因而活著的土壤微生物大量繁殖，使其呼吸作用變強(qiáng)，產(chǎn)氣量增加。不同濃度的氟苯尼考對土壤中微生物對纖維素的分解作用也不同，這種分解作用隨著藥物濃度的增高也逐漸降低，其主要原因可能與微生物的呼吸作用相同。

進(jìn)入環(huán)境中的獸藥，在對環(huán)境產(chǎn)生影響的同時(shí)，也受到環(huán)境中各種因素的影響。因此在環(huán)境中的轉(zhuǎn)歸過程也不盡相同。由于其藥物的性質(zhì)、劑量不同，它們在環(huán)境中的轉(zhuǎn)歸也不同。關(guān)于氟苯尼考在土壤中的轉(zhuǎn)歸過程還有待于進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

高濃度的氟苯尼考對土壤中微生物的呼吸作用具有明顯的抑制作用。同時(shí)這種抑制作用隨著時(shí)間的延遲表現(xiàn)出一定的差異，主要是在第12~24h表現(xiàn)出一定的抑制作用。而后從24h以后，隨著土壤微生物的大量繁殖和土壤微生物的呼吸作用的增強(qiáng)，產(chǎn)氣量逐漸增加。不同濃度的氟苯尼考對土壤微生物分解纖維素的作用也表現(xiàn)出一定的抑制，這種抑制作用隨著藥物濃度的增加而逐漸加強(qiáng)。

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（2010–12–12）

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