葛成軍 趙媛媛 俞花美 岳林 傅悅 馬瑞陽(yáng) 程磊

摘? 要? 為探究生物質(zhì)炭源溶解性有機(jī)物（DOM）對(duì)土霉素生物毒性的影響，采用水溶液和土壤模擬培養(yǎng)方式，研究不同溫度（350 ℃、500 ℃、650 ℃）制備的木薯渣基生物質(zhì)炭中溶解性有機(jī)物對(duì)土霉素脅迫小白菜（Brassica rapa var. glabra）種子發(fā)芽、根伸長(zhǎng)和芽伸長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明，DOM350和DOM500分別對(duì)水培和土培種子的發(fā)芽率呈現(xiàn)促進(jìn)作用，促進(jìn)率分別為3.33%和10.00%;生物質(zhì)炭源DOM對(duì)土霉素脅迫種子發(fā)芽存在緩解作用（P<0.05）;土霉素脅迫下DOM濃度與小白菜種子芽伸長(zhǎng)呈顯著相關(guān)（P<0.05）;土培條件下，DOM與低濃度土霉素（<34.78 mg/kg）共同促進(jìn)種子根、芽伸長(zhǎng)，對(duì)高濃度土霉素（>94.09 mg/kg）存在緩解作用;水培條件下，低濃度DOM對(duì)土霉素脅迫種子（B. rapa var. glabra）根伸長(zhǎng)呈現(xiàn)緩解作用，DOM濃度與種子芽伸長(zhǎng)呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）。

關(guān)鍵詞? 溶解性有機(jī)物;土霉素;小白菜;生物毒性;生物質(zhì)炭

中圖分類號(hào)? X53? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? A

Comparison of Dissolved Organic Matter from Biochar on Attenuating Biotoxicity of Oxytetracycline

GE Chengjun1， 2， 3， ZHAO Yuanyuan2， YU Huamei2， YUE Lin2， FU Yue2， MA Ruiyang2， CHENG Lei1*

1. College of Life Science， Zhejiang University， Hangzhou， Zhejiang 310058， China; 2. College of Ecology and Environment， Hainan University， Haikou， Hainan 570228， China; 3. Environment and Plant Protection Institute， Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Haikou， Hainan 571101， China

Abstract? In order to explore and state the possibility effects of dissolved organic matter （DOM） on the biotoxicity of oxytetracycline （OTC）， aqueous solution and soil culture incubation experiments were conducted to investigate the effects of DOM extracted from biochar， derived from the cassava residue at 350 ℃， 500 ℃， 650 ℃， on the pakchoi （Brassica rapa var. glabra） seed germination， root and bud elongation. Results showed that DOM350 and DOM500 had a promoting effect on seed germination rate of Brassica rapa var. glabra in hydroponic and soil culture condition， which was 3.33% and 10.00%， respectively. For DOM-OTC system， there was a significant correlation between DOM concentrations and bud elongation of pakchoi （B. rapa var. glabra） seeds （P<0.05）. Furthermore， DOM had a synergistic effect with low concentration （<34.78 mg/kg） of OTC to promote root and bud extension of seeds， and antagonized the biotoxicity of OTC with high concentration （>94.09 mg/kg） of OTC. However， DOM alleviated the toxicity of OTC on root elongation rate， and had a highly significant effect on shoot elongation of seeds cultured in water （P<0.01）， when DOC concentration at 10 mg/L.

Keywords? dissolved organic matter; oxytetracycline; Brassica rapa var. glabra; biotoxicity; biochar

DOI? 10.3969/j.issn.1000-2561.2019.12.024

隨著畜牧業(yè)的發(fā)展，大量抗生素被用來(lái)預(yù)防、治療畜禽疾病，以及促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)。2013年，我國(guó)用于畜禽養(yǎng)殖業(yè)的抗生素使用量約為8.5 t[1]。研究表明，畜禽攝入的一部分抗生素會(huì)在生物體內(nèi)蓄積，并通過(guò)食物鏈傳遞到人類，25%～75%的抗生素以原藥的形式隨畜禽糞便排出體外[2-4]。土霉素作為水產(chǎn)及畜禽養(yǎng)殖中使用最廣泛的廣譜抗生素，由于其半衰期長(zhǎng)、不易降解、在動(dòng)物體內(nèi)代謝較慢等特點(diǎn)導(dǎo)致土霉素在環(huán)境中殘留濃度較高。王冉等[5]經(jīng)調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)，我國(guó)施肥后的土壤表層抗生素含量較高，土霉素含量達(dá)200 mg/kg。土壤中的土霉素經(jīng)地表徑流、雨水淋濾等過(guò)程進(jìn)一步污染地表水和地下水。

抗生素的濫用不僅對(duì)施藥動(dòng)物產(chǎn)生不利影響[6]，自然水體和土壤動(dòng)物[7-8]、微生物[9-10]以及陸生[10-11]、水生植物[12]在抗生素脅迫下都會(huì)受到一定影響。王盼亮等[13]采用水培試驗(yàn)研究四環(huán)素類抗生素對(duì)小白菜幼苗生長(zhǎng)的毒性效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)抗生素暴露濃度為16 mg/L時(shí)，抗生素對(duì)小白菜種子的芽伸長(zhǎng)表現(xiàn)出促進(jìn)作用，同時(shí)抑制其根伸長(zhǎng)。而Pan等[14]發(fā)現(xiàn)黃瓜、西紅柿、生菜和胡蘿卜種子根伸長(zhǎng)和芽伸長(zhǎng)抑制強(qiáng)度均隨抗生素濃度升高而增強(qiáng)，徐秋桐等[15]也得出了相似的結(jié)論。說(shuō)明不同試驗(yàn)結(jié)論之間差異性較大。

作為一種多孔、高度疏水且比表面積巨大的吸附劑，生物質(zhì)炭已經(jīng)廣泛運(yùn)用于增強(qiáng)土壤肥力、控制環(huán)境污染物（抗生素、農(nóng)藥、重金屬）運(yùn)移以及調(diào)控土壤理化性質(zhì)當(dāng)中[16-17]。生物質(zhì)炭中可溶于水的組分稱作溶解性黑炭，約占淡水環(huán)境中溶解性有機(jī)物含量的10.6%[18]，具有很強(qiáng)的環(huán)境遷移能力。生物質(zhì)炭施用于土壤后，短期內(nèi)勢(shì)必會(huì)引起局部土壤中溶解性有機(jī)物（DOM）含量的增多。研究表明，DOM對(duì)抗生素有一定的吸附作用[19]，進(jìn)而減輕抗生素對(duì)土壤植物的生態(tài)毒性。Albero等[20]研究了施肥條件下7種獸藥抗生素在土壤中的生物有效性后發(fā)現(xiàn)，對(duì)比未施肥土壤，施肥增強(qiáng)了土壤對(duì)抗生素的吸附能力，降低了抗生素在土壤中的生物有效性。前人研究大多側(cè)重于DOM對(duì)土壤、活性炭、生物質(zhì)炭吸附環(huán)境污染物的影響[21]，有關(guān)DOM對(duì)抗生素生物毒性影響方面的研究報(bào)道尚不多見(jiàn)。為此，本研究以小白菜為受試生物，分別在水溶液和土壤介質(zhì)中研究了DOM對(duì)土霉素生物毒性的影響，探究了DOM修復(fù)抗生素污染的可行性，旨在評(píng)價(jià)生物質(zhì)炭作為土壤改良劑可能引起的生態(tài)毒性，為抗生素污染防治提供科學(xué)依據(jù)。

1? 材料與方法

1.1? 材料

供試作物為‘揭農(nóng)三號(hào)甜白菜（Brassica rapa var. glabra），由保豐種子商行培育。試驗(yàn)前先由H2O2浸泡消毒，去除雜物和發(fā)育不良的種子后備用。

供試抗生素為土霉素，純度為98%，購(gòu)自Adamas-beta公司。

供試土壤采自海南大學(xué)熱帶農(nóng)林學(xué)院基地，為無(wú)污染源農(nóng)田0～20 cm的海南熱帶磚紅壤。土壤pH 5.31，含水率為15.6 g/kg，有機(jī)質(zhì)含量為2.98 g/kg，全氮、全鉀、全磷含量分別為4.21%，0.76%和0.15%。供試土壤無(wú)土霉素檢出。自然風(fēng)干后研磨，過(guò)2 mm篩備用。

為充分資源化利用海南省熱帶農(nóng)業(yè)廢棄物，使其產(chǎn)生環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，達(dá)到“以廢治廢”的目的，選用木薯渣作為制備生物質(zhì)炭的原材料。木薯渣經(jīng)自然風(fēng)干后粉碎，限氧條件下在馬弗爐中以200 ℃預(yù)炭化2 h后，將溫度分別上升至350 ℃、500 ℃、650 ℃，炭化3 h，待自然冷卻至室溫后取出，制得3種木薯渣生物質(zhì)炭。根據(jù)生物質(zhì)炭熱解溫度分別標(biāo)記為MS350、MS500和MS650，過(guò)100目尼龍篩，置于干燥密封玻璃罐保存。將過(guò)100目篩后的木薯渣生物質(zhì)炭和超純水按照1∶50（g/mL）的固液比混合置于錐形瓶?jī)?nèi)，密封。于25 ℃，200 r/min的條件下振蕩24 h。取上清液過(guò)0.45 μm水系濾膜所得溶液為DOM。根據(jù)生物質(zhì)炭的制備溫度將提取的DOM分別標(biāo)記為DOM350、DOM500、DOM650。提取得到的DOM放置于4 ℃冰箱密封避光保存。貯存時(shí)間不超過(guò)2周。

1.2? 方法

1.2.1? 水培實(shí)驗(yàn)? 實(shí)驗(yàn)共分為4組：（1）空白對(duì)照;（2）添加土霉素（添加濃度為10、20、30、40、50 mg/L）;（3）添加3種不同溫度下制備的DOM（DOM350、DOM500、DOM650。DOM添加濃度分別為10、25、50 mg/L）;（4）土霉素與DOM共同作用（土霉素濃度設(shè)定為30 mg/L，DOM添加濃度分別為10、25、50 mg/L）?？瞻讓?duì)照組添加10 mL的去離子水。在直徑為90 mm的玻璃培養(yǎng)皿中放入2層定性濾紙，將小白菜種子均勻放置在濾紙上，每皿20粒，保持種子培根末端與生長(zhǎng)方向呈一直線，蓋好培養(yǎng)皿，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)平行，在25 ℃下避光培養(yǎng)7 d，定期補(bǔ)充培養(yǎng)皿內(nèi)水分。

1.2.2? 土培實(shí)驗(yàn)? 稱取50 g土壤樣品于90 mm的硬質(zhì)玻璃培養(yǎng)皿內(nèi)。實(shí)驗(yàn)共分為4組：（1）空白對(duì)照;（2）添加土霉素（濃度分別為0、2、10、20、60、100 mg/kg）;（3）添加3種不同溫度制備的DOM（DOM350、DOM500、DOM650。DOM添加濃度分別為10、25、50 mg/L）;（4）土霉素與DOM共同作用（土霉素的添加濃度為0、2、10、20、60、100 mg/kg。添加DOM濃度分別為10、25、50 mg/L）。每個(gè)處理3個(gè)平行，并用恒重法的方式保持土壤的最大持水量的60%，穩(wěn)定48 h后在每個(gè)培養(yǎng)皿內(nèi)加入20粒種子。放入人工氣候培養(yǎng)箱中于25 ℃暗處培養(yǎng)，觀察種子發(fā)芽率并每天記錄，觀察至第7天結(jié)束。

1.2.3? 測(cè)定指標(biāo)? 測(cè)定指標(biāo)包括小白菜發(fā)芽率、根伸長(zhǎng)、芽伸長(zhǎng)長(zhǎng)度。試驗(yàn)結(jié)束后，計(jì)算平均值、抑制率及標(biāo)準(zhǔn)偏差，并以濃度-抑制率繪制曲線進(jìn)行擬合并繪圖。

發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總粒數(shù)× 100%

根伸長(zhǎng)抑制率=[（對(duì)照種子平均根長(zhǎng)–處理種子平均根長(zhǎng)）/對(duì)照種子平均根長(zhǎng)]×100%

芽伸長(zhǎng)抑制率=[（對(duì)照種子平均芽長(zhǎng)–處理種子平均芽長(zhǎng)）/對(duì)照種子平均芽長(zhǎng)]×100%

1.3? 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件和SPSS 22軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析以及圖表繪制。采用單因素方差分析比較不同處理對(duì)小白菜種子發(fā)芽率、根伸長(zhǎng)和芽伸長(zhǎng)抑制率的影響;采用Duncan法進(jìn)行多重比較。

2? 結(jié)果與討論

2.1? 不同濃度土霉素對(duì)小白菜發(fā)芽率的影響

由圖1A可知，水溶液培養(yǎng)條件下小白菜種子萌發(fā)受土霉素影響較小。除土霉素添加濃度為50 mg/L與其他處理發(fā)芽率差距較大以外，其他處理中小白菜種子發(fā)芽率基本相同（P<0.05），發(fā)芽率趨勢(shì)趨于平緩。說(shuō)明種子發(fā)芽率不宜作為反映土霉素生理毒性的指標(biāo)。

根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)種子發(fā)芽情況可知，播種后種子在第3天開(kāi)始發(fā)芽，因此統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率從第3天開(kāi)始。根據(jù)前人研究可知種子的發(fā)芽率觀察一般是開(kāi)始于48 h之后[22]。由圖1B可知，向土壤添加濃度小于10 mg/kg的土霉素溶液對(duì)小白菜種子發(fā)芽具有輕微的促進(jìn)作用;而當(dāng)土壤中土霉素濃度高于20 mg/kg時(shí)，種子發(fā)芽率明顯被抑制（P<0.05）。這是由于土霉素在土壤中濃度太高以至于超過(guò)了種子萌發(fā)耐受極限，導(dǎo)致小白菜種子發(fā)芽率降低[23]。但隨著天數(shù)的增加，土霉素抑制發(fā)芽率的效應(yīng)逐漸減弱。這是因?yàn)橥寥谰哂幸欢ǖ淖詢糇饔?。土壤吸附土霉素的量隨接觸時(shí)間的增長(zhǎng)而增加;未被吸附的部分土霉素被降解[24-25]，土霉素在土壤中的濃度降低，種子的發(fā)芽率逐漸趨于平緩。

不同小寫(xiě)字母表示處理之間差異顯著（P<0.05）。

2.2? 不同DOM對(duì)小白菜發(fā)芽率的影響

在水溶液培養(yǎng)中（圖2A），除施加了DOM350的小白菜種子發(fā)芽率高于空白對(duì)照（CK）外，其他溶解性有機(jī)物的添加都抑制了小白菜種子的萌發(fā)（P<0.05）。Monda等[26]發(fā)現(xiàn)對(duì)洋薊種子萌發(fā)影響最大的水溶性有機(jī)物與其激素類芳香結(jié)構(gòu)以及疏水和親水分子含量有關(guān)。DOM的疏水和親水分子含量越相近，DOM的構(gòu)象就更加靈活。再根據(jù)Wang等[27]對(duì)DOM影響重金屬銅對(duì)生菜的毒性和生物有效性影響結(jié)論可知，DOM350的分子量可能比DOM500和DOM650的分子量小且小于1 ku。而且DOM350中親、疏水組分含量可能相近。

土壤培養(yǎng)條件下，添加DOM對(duì)小白菜萌發(fā)的影響如圖2B所示。由圖可知，在土壤培養(yǎng)條件下，DOM350會(huì)延緩小白菜種子萌發(fā)速率，土壤中添加DOM350后，小白菜種子在第三天時(shí)發(fā)芽率為10.60%，低于加入了DOM500處理組發(fā)芽率大約40%。在第7天時(shí)種子發(fā)芽率為81.30%，略高于CK組。DOM650的處理效果和DOM350沒(méi)有較大差異，其第3天和第7天種子發(fā)芽率均小于DOM500。整體上來(lái)看，DOM的加入不同程度地提高了小白菜種子的發(fā)芽率，證明DOM在一定程度上可以促進(jìn)種子發(fā)芽（P<0.05）。

2.3? DOM對(duì)土霉素脅迫下種子發(fā)芽率的影響

由圖3可知，在水溶液培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，土霉素對(duì)小白菜種子萌發(fā)的生物毒性不會(huì)隨添加DOM濃度的升高而發(fā)生大幅度的變化，但總體來(lái)說(shuō)都起到不同程度的促進(jìn)作用（P<0.05）。DOM350對(duì)30 mg/L土霉素脅迫下小白菜種子的萌發(fā)促進(jìn)程度為1.66%～6.67%;DOM500對(duì)30 mg/L土霉素脅迫下小白菜種子的萌發(fā)促進(jìn)程度為6.67%～10.00%;DOM650對(duì)30 mg/L土霉素

不同小寫(xiě)字母表示處理之間差異顯著（P<0.05）。

脅迫下小白菜種子的萌發(fā)促進(jìn)程度為0.00%～ 7.50%。較未添加DOM處理的小白菜種子的發(fā)芽情況，DOM會(huì)緩解土霉素對(duì)小白菜種子的生物毒性。該結(jié)論與2.2中DOM對(duì)小白菜發(fā)芽率的影響實(shí)驗(yàn)中得到的結(jié)論一致。DOM對(duì)土霉素的吸附作用降低了土霉素的生物毒性[28]，從而促進(jìn)了小白菜種子的萌發(fā)。這與Song等[29]的研究結(jié)論相似。

土培條件下3種DOM溶液在土霉素脅迫下對(duì)發(fā)芽率影響表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)，高濃度抑制的現(xiàn)象（圖4）。研究表明，適量抗生素可刺激土壤微生物活性，進(jìn)而增強(qiáng)土壤有機(jī)炭的礦化，促進(jìn)植物生長(zhǎng);而抗生素濃度過(guò)高會(huì)抑制土壤酶和植原體的活性，對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育造成影響[30]。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，種子的發(fā)芽率已經(jīng)基本穩(wěn)定，大約在70%～90%之間?？赡苁谴藭r(shí)DOM已經(jīng)吸附土壤中的土霉素，而且已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)[31]。不同土霉素濃度處理下種子發(fā)芽率差距較實(shí)驗(yàn)前期減少，但過(guò)高濃度土霉素還是會(huì)對(duì)種子發(fā)芽率有抑制作用。因此適宜濃度的土霉素則可以小幅度地提高種子發(fā)芽率。當(dāng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第7天時(shí)，土霉素-DOM650共存體系中小白菜種子的發(fā)芽率最低，這可能是因?yàn)樯镔|(zhì)炭的炭化溫度越高，土霉素在土壤中的吸附能力越弱，土霉素在土壤中的吸附量也隨之減少，從而影響發(fā)芽率[32]（P<0.05）。

2.4? 土霉素和DOM對(duì)小白菜根伸長(zhǎng)脅迫作用

水培條件下3種不同濃度DOM對(duì)土霉素脅迫種子根伸長(zhǎng)的影響如圖5所示，根伸長(zhǎng)抑制率與DOM濃度之間的回歸方程如表1所示。由圖5可知，在水溶液培養(yǎng)條件下，DOM對(duì)土霉素脅迫小白菜種子根伸長(zhǎng)的影響不明顯（<10%），在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，3種DOM的濃度越小，DOM對(duì)土霉素脅迫小白菜種子根部毒性的緩解作用越強(qiáng)。DOM在水溶液培養(yǎng)條件下對(duì)土霉素生物毒性的緩解能力明顯低于其在土壤培養(yǎng)條件中的緩解能力。這可能是因?yàn)楫?dāng)土霉素進(jìn)入土壤環(huán)境后，土壤顆粒具有的吸附位點(diǎn)對(duì)土霉素有一定的吸附作用[33-34]，一定程度上阻礙了土霉素在土壤環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化，降低了土霉素的生物毒性。與土壤環(huán)境不同，在水溶液培養(yǎng)條件下不存在由于土壤顆粒對(duì)土霉素的吸附作用而產(chǎn)生的毒性緩沖作用，小白菜種子的根完全暴露在土霉素溶液當(dāng)中，根部的生長(zhǎng)發(fā)育直接受到土霉素的毒性作用。當(dāng)外源污染物存在于環(huán)境中時(shí)，根系微生物活性受抑制，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化受阻，進(jìn)而導(dǎo)致作物根尖細(xì)胞有絲分裂數(shù)減少，分裂速度減慢，導(dǎo)致根伸長(zhǎng)被抑制。因此，根對(duì)土霉素污染的反應(yīng)更敏感和直接[35-38]。過(guò)高的DOM濃度同樣會(huì)對(duì)植物種子根部生長(zhǎng)產(chǎn)生一定的抑制作用。

如圖6所示，在土壤培養(yǎng)條件下，土霉素濃度為0～20 mg/kg時(shí)，小白菜種子根伸長(zhǎng)抑制率為負(fù)值，說(shuō)明土霉素在一定濃度區(qū)間范圍可以促進(jìn)種子根伸長(zhǎng)。當(dāng)土霉素濃度大于40 mg/kg時(shí)，土霉素對(duì)小白菜種子根伸長(zhǎng)抑制率約為12.94%，對(duì)小白菜根部伸長(zhǎng)抑制程度隨土霉素的濃度升高而增加。3種溶解性有機(jī)物緩解了土霉素對(duì)小白菜根伸長(zhǎng)的抑制作用。土霉素濃度越高，3種溶解性有機(jī)物對(duì)其生物毒性的緩解能力越強(qiáng)，DOM 350、DOM500和DOM650的緩解能力分別為5.00%～27.63%、12.77%～53.13%和2.07%～ 40.30%。由表2根據(jù)DOM對(duì)土霉素脅迫下小白菜種子根部伸長(zhǎng)濃度-抑制率擬合線性方程可知，添加3種生物質(zhì)炭源DOM均對(duì)小白菜根部土霉素耐受能力具有不同程度的增強(qiáng)效果。與不添加DOM的處理對(duì)比，在小白菜種子萌發(fā)過(guò)程加入DOM350，DOM500，DOM650后，根部伸長(zhǎng)IC50分別提高了60.17%，146.29%，28.09%。研究表明，DOM對(duì)環(huán)境中的抗生素、農(nóng)藥等有機(jī)污染物具有一定的吸附作用。DOM可以通過(guò)π受位點(diǎn)與有機(jī)污染物結(jié)合，或?qū)ν寥?、生物質(zhì)炭等多孔隙吸附劑產(chǎn)生堵孔效應(yīng)，阻礙了有機(jī)污染物的解吸作用[39-40]，從而影響有機(jī)污染物在環(huán)境中的生物有效性[41]。

2.5? 土霉素和DOM對(duì)小白菜芽伸長(zhǎng)脅迫作用

DOM大幅度地降低了土霉素對(duì)小白菜種子芽伸長(zhǎng)的生理毒性（圖7），3種DOM對(duì)小白菜種子芽伸長(zhǎng)影響的回歸方程見(jiàn)表3，擬合程度均大于0.8。隨著DOM濃度的增加，小白菜種子芽伸長(zhǎng)的抑制率由正轉(zhuǎn)負(fù)，說(shuō)明較高濃度的DOM對(duì)小白菜種子芽伸長(zhǎng)有較強(qiáng)的促進(jìn)作用。DOM350、DOM500和DOM650的緩解幅度分別為33.89%～61.92%、25.52%～63.59%和51.87%～ 72.38%。當(dāng)DOM濃度為10 mg/L時(shí)，僅DOM650可消除土霉素對(duì)小白菜芽伸長(zhǎng)的抑制作用并促進(jìn)小白菜芽伸長(zhǎng)。隨著DOM施加濃度的增大，3種DOM均可以消除土霉素對(duì)小白菜芽伸長(zhǎng)的抑制作用。其中DOM650對(duì)小白菜種子芽伸長(zhǎng)的促進(jìn)作用最強(qiáng)。

由圖8可知，土壤培養(yǎng)條件下土霉素脅迫下小白菜種子芽伸長(zhǎng)抑制率的影響呈低濃度（小于20 mg/kg）促進(jìn)，高濃度（大于20 mg/kg）抑制的趨勢(shì)。其趨勢(shì)與2.4實(shí)驗(yàn)中根伸長(zhǎng)趨勢(shì)相一致。當(dāng)土霉素濃度處于較低水平時(shí)，添加DOM會(huì)促進(jìn)種子芽伸長(zhǎng)。不僅因?yàn)榇藭r(shí)種子細(xì)胞分裂素增多，芽伸長(zhǎng)速度快，也由于DOM吸附了土壤中的土霉素。當(dāng)土霉素濃度較高時(shí)，芽伸長(zhǎng)受土霉素抑制，但DOM溶液可以減輕土霉素毒性對(duì)種子芽伸長(zhǎng)的抑制作用。由表4根據(jù)DOM對(duì)土霉素脅迫下小白菜種子芽伸長(zhǎng)濃度抑制率擬合線性方程可知，添加3種生物質(zhì)炭源DOM均對(duì)小白菜芽的土霉素耐受能力具有不同程度的增強(qiáng)效果。與不添加DOM的處理對(duì)比，在小白菜種子萌發(fā)過(guò)程加入DOM350，DOM500，DOM650后，芽伸長(zhǎng)IC50分別提高了16.69%、114.49%、29.56%。這可能是芽生長(zhǎng)過(guò)程所需的營(yíng)養(yǎng)和能量主要來(lái)自胚內(nèi)的養(yǎng)分供應(yīng)，受外界土壤中土霉素影響不大[42]。

3? 討論

根據(jù)高等植物的生長(zhǎng)情況監(jiān)測(cè)和判斷土壤的污染程度，是從生態(tài)學(xué)角度衡量土壤健康狀況，評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的重要方法之一[43]。本研究通過(guò)觀察土霉素、生物質(zhì)炭源溶解性有機(jī)物（DOM）和土霉素-DOM共存體系對(duì)小白菜種子萌發(fā)、根伸長(zhǎng)和芽伸長(zhǎng)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，小白菜種子萌發(fā)的發(fā)芽率受低濃度土霉素的影響較小，一方面是由于抗生素的生物毒性明顯比工業(yè)化學(xué)品緩和，另一方面是因?yàn)樵谂囵B(yǎng)前期，種皮起到了阻擋種子胚芽與抗生素直接接觸的屏障作用，同時(shí)種子發(fā)芽所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)由胚乳提供。當(dāng)土霉素濃度升高可對(duì)小白菜種子萌發(fā)產(chǎn)生顯著性影響（P< 0.05），說(shuō)明高濃度抗生素會(huì)對(duì)種子萌發(fā)產(chǎn)生毒性。

施加DOM可促進(jìn)種子萌發(fā)、根和芽生長(zhǎng)。土霉素對(duì)小白菜種子根的抑制作用較芽明顯。小白菜對(duì)土霉素的敏感順序依次為根伸長(zhǎng)>芽伸長(zhǎng)>發(fā)芽率，根伸長(zhǎng)可作為反映土壤被土霉素污染狀況的敏感指標(biāo)。DOM能夠提高小白菜根和芽對(duì)土霉素的耐受能力。這可能是因?yàn)镈OM作為一種多組分的復(fù)雜物質(zhì)，可以與抗生素等非極性污染物以相似相溶原理結(jié)合，從而作為污染物的環(huán)境載體[44]，吸附并降低其生物毒性。也可能因?yàn)镈OM可以增大有機(jī)污染物的溶解性，從而促進(jìn)土壤對(duì)有機(jī)污染物的吸附能力[45]，降低了抗生素的毒性效應(yīng)。DOM500對(duì)小白菜芽部和根部耐受土霉素提升能力最強(qiáng)，說(shuō)明DOM能夠提高小白菜芽部和根部對(duì)土霉素的耐受能力。

水培條件下，DOM對(duì)小白菜芽伸長(zhǎng)呈現(xiàn)大幅度的促進(jìn)作用，并隨DOM濃度的升高而增強(qiáng);而對(duì)小白菜根伸長(zhǎng)影響較小，低濃度的DOM對(duì)受土霉素脅迫的小白菜根部伸長(zhǎng)存在促進(jìn)作用，但隨著DOM濃度的升高，DOM對(duì)土霉素脅迫小白菜根生長(zhǎng)的緩解作用逐漸減弱。在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，除DOM350、DOM500和DOM650對(duì)土霉素脅迫小白菜種子根生長(zhǎng)都存在不同程度的促進(jìn)作用。Tian等[46]研究了DOM輸入土壤后對(duì)土壤酶活性的影響后發(fā)現(xiàn)，不同成分的DOM與土壤酶活性之間相關(guān)性不同，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不同DOM濃度對(duì)種子根部生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生一定的抑制作用，可能是因?yàn)镈OM350與DOM500、DOM650的組成成分不同，阻礙了土壤中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過(guò)程，減慢了小白菜根尖細(xì)胞有絲分裂速度，導(dǎo)致根生長(zhǎng)受到抑制。DOM對(duì)高濃度土霉素毒性有緩解作用。證明適當(dāng)?shù)厥┯蒙镔|(zhì)炭可降低土霉素對(duì)小白菜的生物毒性，但施用量不宜過(guò)高。

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