土壤酶是土壤进行新陈代谢的重要因素，其在物质转化、能量代谢以及污染物质净化等过程中发挥着重要作用^{[1, 2]}。土壤酶活性的高低，不仅可以反映土壤养分转化能力的强弱和土壤供应植物根系养分的潜在能力，而且可以揭示土壤质量的演变^{[3, 4]}。土壤酶易受到环境中外源物质(如农药、重金属、肥料等)的影响^{[5, 6, 7]}。通过研究外来物质对土壤酶活性的影响，可反映外来物质对土壤的生态毒理学效应，进而反映土壤质量的变化。农药喷施后，通常只有少部分到达靶标而发挥药效^[8]，大部分会释放到环境中，而其中又有大部分将进入土壤，进而影响到土壤酶活性。已有文献报道了杀虫剂(氧乐果、氯氰菊酯、毒死蜱)^{[9, 10, 11]}、杀菌剂(戊唑醇、多菌灵、苯醚甲环唑)^{[12, 13, 10]}、除草剂(丁草胺、敌草胺、氯嘧磺隆)^{[14, 15, 16]}以及杀线虫剂(1，3-二氯丙烯、噻唑膦)^{[17, 18]}等农药施用后引起的土壤酶活性变化，进而影响到土壤质量。

氟磺胺草醚、甲咪唑烟酸、乳氟禾草灵、扑草净和噻吩磺隆主要用于防除阔叶杂草和禾本科杂草。郑景瑶等^[19]研究发现，氟磺胺草醚可抑制土壤脲酶、蛋白酶、过氧化物酶和过氧化氢酶活性；张清明^[20]发现，土壤脲酶和脱氢酶对低剂量氟磺胺草醚较敏感，可作为评价氟磺胺草醚对土壤生态效应影响的指标之一。目前尚未见有关甲咪唑烟酸、乳氟禾草灵、扑草净和噻吩磺隆对土壤生态毒理学效应的研究报道。为此，笔者分别以土壤蔗糖酶和脲酶为指标(其中，蔗糖酶可水解蔗糖，反映土壤有机碳转化能力；土壤脲酶可水解尿素，影响土壤氮素代谢^[17])，采用室内培养法，通过在土壤中添加不同浓度的氟磺胺草醚、甲咪唑烟酸、乳氟禾草灵、扑草净和噻吩磺隆，研究了这5种除草剂对土壤酶活性的影响，旨在了解其对土壤生态系统的生态毒理效应，为供试几种除草剂的环境安全性评价提供基础依据。

1 材料与方法 1.1 供试材料

标准品：99.0%氟磺胺草醚(fomesafen)、99.5%甲咪唑烟酸(imazapic)、96.7%乳氟禾草灵(lactofen)、99.4%扑草净(prometryn)和98.0%噻吩磺隆(thifensulfuron-methyl)，5种标准品均为德国Dr. Ehrenstorfer公司产品。标准品分别用丙酮溶解，配制成100、1 000和10 000 mg/L的标准溶液，于4 ℃冰箱中保存。

试验所用土壤采自河北省廊坊市中国农业科学院植物保护研究所实验基地，为两年内未进行过任何农事操作和施药的粉砂质壤土。采集0 ～ 15 cm深的土壤，去除植物残体和石块，过2 mm筛，一部分用于测定土壤理化性质[结果为(质量分数)：黏粒25.6%，粉砂48.3%，砂粒18.5%，有机质20.3 g/kg，pH 7.3]，其余部分置于25 ℃、黑暗条件下预培养14 d，每天加灭菌水并混匀。 1.2 土壤培养方法

称取200 g预培养的土壤于棕色广口瓶(15 cm×8 cm)中，分别添加不同质量浓度的各除草剂标准溶液，使其在土壤中的质量分数分别为有效成分 0.05、0.5和5 mg/kg，混匀后，用蒸馏水调节含水量为最大持水量的60%。以未添加除草剂的处理为对照。广口瓶用脱脂棉封口，置于温控箱中培养(温度25 ℃，相对湿度60%)。每天称重以保持土壤含水量不变。分别于培养后3、6、9、15、25 和40 d 取样，测定土壤脲酶和蔗糖酶的活性。 1.3 土壤蔗糖酶活性测定

采用3,5-二硝基水杨酸(DNS)比色法^[21]。以蔗糖为基质，根据酶促产物葡萄糖与3,5-二硝基水杨酸反应生成的有色化合物3-氨基-5-硝基水杨酸的量进行比色测定。每处理重复3次，同时进行标准曲线、无基质对照和无土壤对照试验。蔗糖酶活性以24 h后1 g土壤葡萄糖的毫克数表示。按(1)式计算农药对土壤蔗糖酶活性的抑制(激活)率。

式中,a为空白对照处理的土壤蔗糖酶活性；b为农药处理的土壤蔗糖酶活性。 1.4 土壤脲酶活性测定

采用苯酚钠-次氯酸钠比色法^[21]测定。脲酶活性以24 h后1 g土壤中NH₃-N的毫克数表示。每处理设 3 次重复，并设无土壤和无底物的对照，按(2)式计算农药对土壤脲酶活性的抑制(激活)率。

式中,c为空白对照处理的脲酶活性；d为农药处理的脲酶活性。 1.5 数据分析

采用SPSS16.0统计软件对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析 2.1 供试除草剂对土壤蔗糖酶活性的影响

由表 1数据可知，0.05、0.5 和5 mg/kg的氟磺胺草醚处理对土壤蔗糖酶活性均呈现抑制-恢复-激活的趋势。其中0.05 和0.5 mg/kg的处理，在3 ～6 d内蔗糖酶显著被抑制，9～15 d恢复至对照水平，之后呈现激活效应并持续到试验结束，40 d时激活率最高，达21.2%；而5 mg/kg的处理，在3～9 d 时蔗糖酶显著被抑制，15 d时恢复至对照水平，25 d呈现激活效应。

表 1(Table 1)

表 1 氟磺胺草醚、甲咪唑烟酸、乳氟禾草灵、扑草净和噻吩磺隆对土壤蔗糖酶活性的影响 Table 1 Effect of fomesafen,imazapic,lactofen,prometryn and thifensulfuron-methyl on the activity of soil invertase 除草剂 Herbicides 处理 Trentment 培养时间 Incubation time 3 d 6 d 9 d 15 d 25 d 40 d 土壤蔗 糖酶活性 Activity of soil invertase /(mg/g) 抑制率/ 激活率 Inhibition rate/ Activation rate/% 土壤蔗 糖酶活性 Activity of soil invertase/ (mg/g) 抑制率/ 激活率 Inhibition rate /Activation rate/% 土壤蔗 糖酶活性 Activity of soil invertase/ (mg/g) 抑制率/ 激活率 Inhibition rate /Activation rate/% 土壤蔗 糖酶活性 Activity of soil invertase /(mg/g) 抑制率/ 激活率 Inhibition rate/ Activation rate/% 土壤蔗 糖酶活性 Activity of soil invertase/ (mg/g) 抑制率/ 激活率 Inhibition rate /Activation rate/% 土壤蔗 糖酶活性 Activity of soil invertase/ (mg/g) 抑制率/ 激活率 Inhibition rate/ Activation rate/% 氟磺胺草醚 fomesafen CK 11.2±0.5 a - 13.0±0.5 a - 11.5±0.9 a - 12.2±0.1 a - 10.0±0.6 b - 10.1±0.8 b - 0.05 10.8±0.2 a -4.3 11.2±0.2 b -13.4 12.5±0.3 a 8.8 11.2±0.7 a -7.9 11.7±1.2 a 16.6 12.2±0.4 a 21.2 0.5 10.4±0.7 ab -7.3 11.2±0.6 b -13.6 12.5±0.7 a 8.5 12.0±0.7 a -1.6 11.6±0.9 a 15.8 10.9±0.5 ab 7.9 5 9.3±0.8 b -17.4 11.7±0.3 b -9.7 9.3±0.9 b -18.9 11.1±1.3 a -8.9 10.9±0.7 ab 8.9 10.4±0.8 b 3.5 甲咪唑烟酸 imazapic CK 11.3±0.1 a - 11.7±0.5 a - 11.5±0.9 a - 12.2±0.1 a - 10.4±0.6 b - 10.6±0.8 a - 0.05 10.9±0.7 ab -2.9 10.1±1.1 b -13.8 10.8±0.8 ab -6.1 12.1±0.0 a -0.6 11.1±0.1 a 7.0 11.3±0.6 a 6.4 0.5 10.1±0.7 b -10.5 11.0±0.6 ab -6.1 10.9±0.7 ab -5.3 12.7±0.3 a 3.9 10.3±0.2 b -1.1 10.5±0.8 a -1.2 5 10.3±0.8 ab -8.9 8.9±1.3 b -24.5 10.0±0.5 b -12.7 12.6±1.0 a 3.5 10.5±0.8 ab 1.6 11.9±0.8 a 11.8 乳氟禾草灵 lactofen CK 11.3±0.2 a - 13.2±0.8 a - 11.5±0.9 a - 11.7±0.8 b - 10.4±0.6 a - 10.6±0.8 a - 0.05 10.1±0.8 bc -10.8 11.4±0.8 b -13.6 11.3±0.4 a -1.7 11.8±0.3 b 0.8 11.2±0.1 a 8.1 11.0±1.2 a 3.8 0.5 10.8±0.6 ab -4.8 10.6±0.3 b -19.8 12.0±0.4 a 4.5 13.3±0.5 a 13.1 10.9±1.4 a 4.9 11.1±0.0 a 4.6 5 9.2±0.4 c -18.8 10.4±0.9 b -21.4 11.3±1.0 a -1.9 12.8±0.7 a 8.8 10.6±0.5 a 1.9 11.0±0.8 a 3.2 扑草净 prometryn CK 10.5±0.3 a - 9.7±0.5 c - 10.3±0.1 b - 11.2±1.4 a - 11.8±0.4 a - 10.3±1.5 a - 0.05 9.6±0.3 b -8.9 12.0±0.7 a 23.5 11.1±0.7 ab 8.7 11.6±1.2 a 3.5 11.0±1.3 a -7.4 10.9±0.6 a 5.6 0.5 9.0±0.0 b -14.3 11.6±0.6 a 19.5 12.4±1.0 a 20.6 11.4±0.5 a 2.0 11.5±0.6 a -2.7 11.2±1.4 a 8.1 5 8.5±0.7 b -19.0 10.2±0.2 b 5.3 11.6±0.9 a 13.1 12.9±0.7 a 15.0 12.2±1.2 a 3.2 10.2±0.7 a -1.2 噻吩磺隆 thifensulfuron (methyl) CK 10.4±0.2 a - 9.70±0.5 b - 10.4±0.5 b - 10.6±0.8 a - 11.8±0.4 a - 12.0±1.5 a - 0.05 9.5±0.6 ab -8.8 10.8±0.2 a 11.3 11.4±1.4 ab 9.7 9.4±1.3 a -12.2 11.3±0.2 a -4.9 12.2±1.6 a 1.8 0.5 9.1±0.3 b -13.1 10.1±0.4 b 4.1 10.6±0.9 b 2.4 9.2±0.0 a -14.0 11.6±1.0 a -2.0 12.1±0.6 a 0.3 5 8.7±0.2 c -16.9 11.0±0.2 a 13.8 12.3±0.4 a 18.7 9.9±1.4 a -7.4 10.7±0.4 a -10.0 12.7±0.3 a 5.5 注：表中数据采用邓肯氏多重比较试验(Duncan′s multiple range test)分析，不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。 Note: Data with different letters are significantly different (P<0.05 by Duncan′s multiple range test).

表 1 氟磺胺草醚、甲咪唑烟酸、乳氟禾草灵、扑草净和噻吩磺隆对土壤蔗糖酶活性的影响 Table 1 Effect of fomesafen,imazapic,lactofen,prometryn and thifensulfuron-methyl on the activity of soil invertase

经0.05、0.5和5 mg/kg的甲咪唑烟酸处理后，土壤蔗糖酶活性呈现抑制-激活-恢复的趋势。处理后3～9 d，土壤蔗糖酶活性均显著低于对照，其中6 d的抑制率最高，达24.5%，15 d时恢复至对照水平，25 d时，0.05 和5 mg/kg的处理，土壤蔗糖酶活性显著被激活，40 d 时又恢复至对照水平。0.5和5 mg/kg的乳氟禾草灵处理，对土壤蔗糖酶活性的影响也呈现出相同的趋势，其中6 d的抑制率最高，达21.4%，9 d恢复至对照水平，15 d呈现激活效应，激活率最高达13.1%，25～40 d恢复到对照水平；而0.05 mg/kg 的乳氟禾草灵处理，3、6 d时蔗糖酶活性显著被抑制，9 d后恢复到对照水平。

0.05、0.5和5 mg/kg的扑草净和噻吩磺隆处理，土壤蔗糖酶活性均呈现抑制-激活-恢复的趋势。其中3 d时显著被抑制，6 ～9 d时被激活，激活率最高可达23.5%和18.7%，15 d后恢复到对照水平。 2.2 供试除草剂对土壤脲酶活性的影响

结果(表 2)表明：氟磺胺草醚3个剂量处理后3～15 d，土壤脲酶活性显著被抑制。其中，3 d时抑制率最高，达19.3%；随着时间的延长，抑制效应逐渐降低，25 d时呈现激活效应，其中0.05和0.5 mg/kg的处理，激活效应可持续到试验结束(40 d)，而5 mg/kg的处理，40 d 时脲酶活性再次被抑制。

表 2(Table 2)

表 2 氟磺胺草醚、甲咪唑烟酸、乳氟禾草灵、扑草净和噻吩磺隆对土壤脲酶活性的影响 Table 2 Effect of fomesafen,imazapic,lactofen,prometryn and thifensulfuron methyl on the activity of soil urease 除草剂 Herbicides 处理 Treatment 培养时间 Incubation time 3 d 6 d 9 d 15 d 25 d 40 d 土壤脲 酶活性 Activity of soil urease/ (mg/g) 抑制率/ 激活率 Inhibition rate/ Activation rate/% 土壤脲 酶活性 Activity of soil urease/ (mg/g) 抑制率/ 激活率 Inhibition rate/ Activation rate/% 土壤脲 酶活性 Activity of soil urease/ (mg/g) 抑制率/ 激活率 Inhibition rate/ Activation rate/% 土壤脲 酶活性 Activity of soil urease/ (mg/g) 抑制率/ 激活率 Inhibition rate/ Activation rate/% 土壤脲 酶活性 Activity of soil urease/ (mg/g) 抑制率/ 激活率 Inhibition rate/ Activation rate/% 土壤脲 酶活性 Activity of soil urease/ (mg/g) 抑制率/ 激活率 Inhibition rate/ Activation rate/% 氟磺胺草醚 fomesafen CK 1.78±0.04 a - 1.82±0.02 a - 1.94±0.03 a - 1.88±0.01 a - 2.33±0.02 b - 2.77±0.03 ab - 0.05 1.53±0.03 c -14.0 1.73±0.03 b -5.0 1.90±0.01 ab -2.1 1.84±0.03 bc -2.3 2.38±0.06 ab 2.3 2.78±0.06 ab 0.2 0.5 1.43±0.03 c -19.3 1.68±0.06 b -7.9 1.93±0.03 a -0.46 1.80±0.03 c -4.1 2.43±0.06 a 4.5 2.89±0.13 a 4.2 5 1.65±0.01 b -7.4 1.69±0.05 b -7.2 1.84±0.07 b -4.8 1.85±0.01 ab -1.5 2.38±0.06 ab 2.4 2.72±0.04 b -1.9 甲咪唑烟酸 im azapic CK 1.78±0.04 a - 1.62±0.03 b - 1.94±0.03 a - 1.88±0.01 a - 2.33±0.02 a - 2.77±0.03 a - 0.05 1.58±0.05 b -10.8 1.65±0.11 b 1.8 2.08±0.27 a 7.6 1.90±0.04 a 0.7 2.40±0.11 a 3.1 2.50±0.04 b -9.7 0.5 1.59±0.01 b -10.6 1.82±0.09 ab 12.1 1.87±0.02 a -3.4 1.86±0.04 a -1.3 2.32±0.01 a 0.0 2.44±0.01 bc -11.9 5 1.65±0.08 b -6.9 1.98±0.23 a 21.9 1.97±0.10 a 1.6 1.86±0.03 a -1.1 2.39±0.03 a 2.7 2.41±0.07 c -13.2 乳氟禾草灵 lactofen CK 1.78±0.04 a - 1.84±0.01 a - 1.94±0.03 b - 1.88±0.01 a - 2.33±0.02 b - 2.77±0.03 b - 0.05 1.51±0.04 c -15.2 2.19±0.02 a 19.0 2.00±0.05 ab 3.5 1.86±0.01 ab -1.2 2.19±0.02 c -5.7 2.78±0.11 b 0.26 0.5 1.58±0.02 b -10.9 2.14±0.06 a 16.6 2.04±0.05 a 5.1 1.87±0.00 a -0.9 2.45±0.02 a 5.4 3.03±0.03 a 9.1 5 1.63±0.02 b -8.0 2.15±0.03 a 16.8 2.02±0.01 ab 4.1 1.84±0.02 b -2.4 2.36±0.04 b 1.6 2.84±0.09 b 2.2 扑草净 prometryn CK 2.06±0.03 a - 2.16±0.03 c - 2.24±0.04 b - 2.24±0.01 a - 2.32±0.02 b - 2.77±0.03 a - 0.05 1.90±0.06 b -7.6 2.66±0.11 a 22.9 2.38±0.03 a 6.3 2.23±0.02 a -0.5 2.17±0.01 c -6.5 2.74±0.08 a -1.4 0.5 1.95±0.10 a -5.3 2.54±0.04 b 17.4 2.40±0.06 a 6.9 2.29±0.11 a 2.2 2.22±0.02 c -4.2 2.70±0.08 a -2.7 5 1.88±0.02 b -8.5 2.56±0.04 ab 18.5 2.38±0.04 a 6.4 2.31±0.11 a 3.1 2.44±0.04 a 5.3 2.52±0.01 b -9.0 噻吩磺隆 thifensulfuron (methyl) CK 1.91±0.01 a - 2.09±0.02 a - 2.24±0.04 b - 1.88±0.01 c - 2.32±0.02 a - 2.77±0.03 a - 0.05 2.03±0.06 a 6.3 1.77±0.05 b -15.3 2.34±0.04 a 4.5 2.17±0.01 b 15.4 2.26±0.02 ab -2.4 2.67±0.03 b -3.8 0.5 1.96±0.12 a 2.6 1.77±0.06 b -15.3 2.38±0.03 a 6.4 2.31±0.01 a 22.8 2.23±0.05 bc -3.7 2.63±0.06 bc -5.2 5 2.01±0.07 a 5.3 1.71±0.07 b -18.3 2.36±0.03 a 5.4 2.35±0.03 a 24.8 2.20±0.01 c -5.3 2.55±0.05 c -7.9 注：表中数据采用邓肯氏多重比较试验(Duncan′s multiple range test)分析，不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。 Note: Data with different letters are significantly different (P<0.05 by Duncan′s multiple range test).

表 2 氟磺胺草醚、甲咪唑烟酸、乳氟禾草灵、扑草净和噻吩磺隆对土壤脲酶活性的影响 Table 2 Effect of fomesafen,imazapic,lactofen,prometryn and thifensulfuron methyl on the activity of soil urease

甲咪唑烟酸和噻吩磺隆各处理组对土壤脲酶活性的影响均呈现抑制-激活-抑制的趋势。其中甲咪唑烟酸处理后3 d，脲酶活性显著被抑制，6 d 时显著被激活，激活率最高达21.9%，而后随时间延长激活效应逐渐减弱，9～25 d时与对照无显著差异，40 d时呈现抑制效应，最大抑制率为13.2%。噻吩磺隆施药后6 d呈现抑制效应，而后逐渐减弱，9～15 d出现激活效应，15 d时激活率最高，达24.8%，而后逐渐减弱，25～40 d时脲酶活性显著低于对照。

0.05、0.5和5 mg/kg的扑草净及0.05和5 mg/kg 的乳氟禾草灵处理对土壤脲酶活性的影响呈现抑制-激活-抑制-恢复的趋势。3 d时脲酶活性显著被抑制，6 d时被激活，激活率最高分别达22.9%和19.0%，而后逐渐减弱。其中0.05 和0.5 mg/kg 的扑草净处理，25 d时脲酶活性显著被抑制，40 d 时恢复到对照水平；而5 mg/kg的扑草净处理后，40 d时脲酶活性却低于对照。乳氟禾草灵0.05和5 mg/kg处理组，15～25 d时脲酶活性显著低于对照，40 d 时恢复到对照水平；而0.5 mg/kg 处理组，除3 和15 d外，6、9、25、40 d时脲酶活性均呈现显著激活效应。 3 讨论

已有研究表明，农药进入土壤后会对土壤蔗糖酶和脲酶产生影响：毒死蜱、多菌灵和1,3-二氯丙烯对蔗糖酶活性的影响呈现先激活后抑制的变化趋势^{[11, 13, 17]}；金彩霞等^[22]研究发现，磺胺间甲氧嘧啶对土壤蔗糖酶活性的影响表现出激活-抑制-激活的规律；骆爱兰等^[23]发现，氟啶胺1 和5 mg/kg处理，对土壤蔗糖酶活性表现为抑制-激活-抑制作用，10 mg/kg 处理表现为抑制-激活作用，50～1 000 mg/kg 处理则表现为抑制作用。可见，土壤蔗糖酶的被激活或被抑制随农药种类、施药量等的不同有明显差异。周世萍等^[24]发现，氯氰菊酯对土壤蔗糖活性的影响与培养时间有关，在最初阶段(3 d内)主要表现为抑制作用，随着时间的延长，表现为激活作用。本研究表明：甲咪唑烟酸、乳氟禾草灵、扑草净和噻吩磺隆对土壤蔗糖酶活性的影响表现为抑制-激活-恢复的规律，而氟磺胺草醚处理则呈现抑制-恢复-激活规律。

本研究还发现：氟磺胺草醚0.05 和0.5 mg/kg处理后3～15 d，脲酶活性被抑制，25～40 d时又被激活，该结果与张清明等^[20]报道的氟磺胺草醚100 和500 μg/kg的处理对土壤脲酶的作用趋势一致；乳氟禾草灵0.5 mg/kg处理，对土壤脲酶的活性表现为抑制-激活作用，与范昆等^[17]和文祥等^[2]研究的1,3-二氯丙烯(200和500 μg/g)和克百威(0.3%水溶液)处理对土壤脲酶活性的影响规律一致；甲咪唑烟酸、扑草净和噻吩磺隆处理后3～40 d，对脲酶活性的影响呈现出抑制-激活-再抑制的规律，该结果与王鑫宏等^[16]报道的氯嘧磺隆在土壤中含量为12～48 μg/g 时对土壤脲酶的影响结果一致。然而，郑景瑶等^[19]研究发现，氟磺胺草醚(120 g/hm²)处理后仅1 d即可以抑制黑土脲酶活性，其他时间(15～75 d)均与对照无显著差异。这表明农药对不同理化性质土壤脲酶的影响不同。

药物对土壤酶活性产生影响的原因较复杂，主要有以下3方面： 1)药物与酶分子直接作用； 2)药物导致细胞壁渗透性显著增强或使细胞分解，从而释放出胞内酶表现出酶活性增强； 3)由于药物和酶分子在土壤无机矿物或有机质外表面甚至内表面产生竞争性吸附，从而使得部分酶分子解吸附成为游离态酶，因而表现出更高的活性^[25]。已有研究表明，重金属对酶活性的抑制作用主要是由于其能与酶活性部位中的巯基和咪唑的配位体等结合并形成稳定的化学键，从而与底物产生非竞争性抑制作用^[26]。氧化乐果和乙草胺对土壤脲酶活性的影响为完全抑制作用^{[9, 27]}。而有关氟磺胺草醚、甲咪唑烟酸、乳氟禾草灵、扑草净和噻吩磺隆对土壤蔗糖酶和脲酶活性的影响机制，还有待于进一步研究。