土壤鎘`鋅污染對(duì)蚯蚓纖維素酶活性的影響

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1、王慧等：土壤鎘、鋅污染對(duì)蚯蚓纖維素酶活性的影響665土壤鎘、鋅污染對(duì)蚯蚓纖維素酶活性的影響王慧，張玉龍*，黨秀麗，任琳，姬景紅，虞娜沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院//遼寧省農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧沈陽(yáng)110161摘要：為了探究土壤鎘、鋅污染對(duì)土壤動(dòng)物蚯蚓的生理毒害情況，為土壤生態(tài)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)提供數(shù)據(jù)支持，以赤子愛(ài)勝蚓（Eisenniafoetida）為研究對(duì)象，采用自然土壤法進(jìn)行急性毒性試驗(yàn)，研究了土壤外源添加鎘（Cd）和鋅（Zn）單一污染與復(fù)合污染對(duì)蚯蚓纖維素酶活性的毒性效應(yīng)。試驗(yàn)結(jié)果表明，蚯蚓體內(nèi)纖維

2、素酶活性在培養(yǎng)過(guò)程中呈先增大后減小的變化趨勢(shì)。單一污染試驗(yàn)，酶活性的最大值出現(xiàn)在第7至第9天，最小值出現(xiàn)在第14天；復(fù)合污染試驗(yàn)，同一處理不同培養(yǎng)時(shí)間的酶活性最小值也大多出現(xiàn)在第14天。土壤Cd和Zn單一及復(fù)合污染都會(huì)對(duì)蚯蚓體內(nèi)纖維素酶活性產(chǎn)生抑制作用。單一污染在培養(yǎng)的前5天抑制效果明顯，且隨著污染物添加劑量的增加抑制效果增強(qiáng)。復(fù)合污染，鎘和鋅在土壤中的聯(lián)合效應(yīng)除個(gè)別測(cè)定結(jié)果表現(xiàn)為加和作用或協(xié)同作用外，多數(shù)處理都表現(xiàn)為拮抗作用，且主要是受體拮抗。相比較而言，鎘對(duì)蚯蚓體內(nèi)纖維素酶活性的抑制作用強(qiáng)于鋅。關(guān)鍵詞：

3、蚯蚓；纖維素酶；鎘；鋅；單一污染及復(fù)合污染；急性暴露試驗(yàn)中圖分類號(hào)：X174；X171.5；X503；X53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-2175（2008）02-0661-05王慧等：土壤鎘、鋅污染對(duì)蚯蚓纖維素酶活性的影響665隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，我國(guó)的土壤重金屬污染情況也日趨嚴(yán)重[1]。鎘和鋅是土壤中常見(jiàn)的具有代表性的重金屬污染物。同時(shí)土壤中的重金屬污染多為伴生的或復(fù)合的，即多種重金屬元素同時(shí)存在[2]。然而，到目前為止大多數(shù)研究都僅限于污染土壤重金屬含量方面的研究。事實(shí)上

4、，重金屬進(jìn)入土壤后必然對(duì)土壤生物的生態(tài)條件產(chǎn)生影響，導(dǎo)致土壤生態(tài)環(huán)境惡化、生態(tài)功能低下，土壤生態(tài)過(guò)程受阻，進(jìn)而改變土壤中物質(zhì)、能量的循環(huán)乃至對(duì)一個(gè)區(qū)域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生破壞作用。蚯蚓是世界上數(shù)量最多的陸生動(dòng)物之一，作為土壤中的植食性動(dòng)物承擔(dān)著分解土壤中有機(jī)物質(zhì)的任務(wù)，與土壤中其他的動(dòng)物、植物和微生物相互影響，因此，利用蚯蚓指示土壤污染狀況，已被作為土壤污染生態(tài)毒理診斷的一項(xiàng)重要指標(biāo)[3]。表1供試土壤的基本理化性質(zhì)TablelBasicpropertiesofthetestedsoilpH(H2O)有機(jī)質(zhì)OM/(

5、g·kg-1)CEC/(cmol·kg-1)CaCO3/(g·kg-1)重金屬元素含量/(mg·kg-1)CdZn6.515.616.37.50.1253.75蚯蚓體內(nèi)的纖維素酶在蚯蚓分解土壤中有機(jī)物質(zhì)過(guò)程中起著重要作用[4]，因此纖維素酶的活性變化可以用來(lái)指示蚯蚓生命活動(dòng)狀況，間接地反映土壤生態(tài)條件。土壤遭受污染之后，其生態(tài)條件改變，蚯蚓體內(nèi)纖維素酶也會(huì)改變，可見(jiàn)研究蚯蚓纖維素酶對(duì)于土壤生態(tài)毒理學(xué)研究有著重要的意義。然而，目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于蚯蚓纖維素酶活性的毒理學(xué)研究尚少，已有的關(guān)于土壤蚯蚓纖維素酶的研究多數(shù)

6、集中于農(nóng)藥類土壤污染評(píng)價(jià)方面。東北是我國(guó)老工業(yè)基地，受到重金屬污染的土壤面積較大，評(píng)價(jià)重金屬污染土壤的生態(tài)狀況既有理論意義，也有現(xiàn)實(shí)意義；本文對(duì)土壤重金屬污染與蚯蚓纖維素酶之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，同時(shí)就以蚯蚓纖維素酶指示評(píng)價(jià)土壤生態(tài)狀況、判斷土壤污染程度的可能性進(jìn)行了討論。1材料與方法1.1供試材料1.1.1供試污染物污染物Cd，為分析純CdCl2·2.5H2O試劑；污染物Zn，為分析純ZnSO4·7H2O試劑。1.1.2供試蚯蚓赤子愛(ài)勝蚓(Eiseniafoetida)，購(gòu)自天津賈立明蚯蚓養(yǎng)殖中心。試驗(yàn)前進(jìn)

7、行預(yù)培養(yǎng)試驗(yàn)，選擇環(huán)帶明顯，體質(zhì)量為300～400mg、大小基本一致的健康蚯蚓。1.1.3供試土壤本試驗(yàn)采用自然土壤法進(jìn)行。供試土壤取自沈陽(yáng)東陵農(nóng)田，土壤類型為棕壤，質(zhì)地為壤土。取樣深度為0～20cm；土樣取回后自然風(fēng)干，過(guò)10目尼龍篩備用。供試土壤的基本理化性質(zhì)列于表1。王慧等：土壤鎘、鋅污染對(duì)蚯蚓纖維素酶活性的影響6651.1.4污染物添加劑量設(shè)計(jì)本文以下所述的劑量均指外源添加劑量。正式試驗(yàn)前進(jìn)行濃度范圍選擇試驗(yàn)，以確定添加重金屬劑量；按添加重金屬后使蚯蚓生理活性明顯受阻但為低死亡狀態(tài)的要求，土壤污染物

8、添加劑量上限確定為L(zhǎng)D10。單一重金屬污染Cd的試驗(yàn)添加劑量系列為0、50、100、150、200和250mg·kg-1，Zn的試驗(yàn)添加劑量系列為0、50、150、250、350和450mg·kg-1。復(fù)合污染試驗(yàn)Cd和Zn的劑量分別為50、100、150mg·kg-1和50、150、250mg·kg-1，各劑量完全組合得9個(gè)處理。每一個(gè)處理5個(gè)重復(fù)。1.2主要儀器設(shè)備人工氣候箱，培養(yǎng)瓶，高速勻漿機(jī)，冷凍離心機(jī)，