土壤镉`锌污染对蚯蚓纤维素酶活性的影响

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1、王慧等：土壤镉、锌污染对蚯蚓纤维素酶活性的影响665土壤镉、锌污染对蚯蚓纤维素酶活性的影响王慧，张玉龙*，党秀丽，任琳，姬景红，虞娜沈阳农业大学土地与环境学院//辽宁省农业资源与环境重点实验室，辽宁沈阳110161摘要：为了探究土壤镉、锌污染对土壤动物蚯蚓的生理毒害情况，为土壤生态环境质量评价提供数据支持，以赤子爱胜蚓（Eisenniafoetida）为研究对象，采用自然土壤法进行急性毒性试验，研究了土壤外源添加镉（Cd）和锌（Zn）单一污染与复合污染对蚯蚓纤维素酶活性的毒性效应。试验结果表明，蚯蚓体内纤维素酶活

2、性在培养过程中呈先增大后减小的变化趋势。单一污染试验，酶活性的最大值出现在第7至第9天，最小值出现在第14天；复合污染试验，同一处理不同培养时间的酶活性最小值也大多出现在第14天。土壤Cd和Zn单一及复合污染都会对蚯蚓体内纤维素酶活性产生抑制作用。单一污染在培养的前5天抑制效果明显，且随着污染物添加剂量的增加抑制效果增强。复合污染，镉和锌在土壤中的联合效应除个别测定结果表现为加和作用或协同作用外，多数处理都表现为拮抗作用，且主要是受体拮抗。相比较而言，镉对蚯蚓体内纤维素酶活性的抑制作用强于锌。关键词：蚯蚓；纤维素

3、酶；镉；锌；单一污染及复合污染；急性暴露试验中图分类号：X174；X171.5；X503；X53文献标识码：A文章编号：1672-2175（2008）02-0661-05王慧等：土壤镉、锌污染对蚯蚓纤维素酶活性的影响665随着工业化进程的加快和农业生产规模的不断扩大，我国的土壤重金属污染情况也日趋严重[1]。镉和锌是土壤中常见的具有代表性的重金属污染物。同时土壤中的重金属污染多为伴生的或复合的，即多种重金属元素同时存在[2]。然而，到目前为止大多数研究都仅限于污染土壤重金属含量方面的研究。事实上，重金属进入土壤后

4、必然对土壤生物的生态条件产生影响，导致土壤生态环境恶化、生态功能低下，土壤生态过程受阻，进而改变土壤中物质、能量的循环乃至对一个区域生态环境产生破坏作用。蚯蚓是世界上数量最多的陆生动物之一，作为土壤中的植食性动物承担着分解土壤中有机物质的任务，与土壤中其他的动物、植物和微生物相互影响，因此，利用蚯蚓指示土壤污染状况，已被作为土壤污染生态毒理诊断的一项重要指标[3]。表1供试土壤的基本理化性质TablelBasicpropertiesofthetestedsoilpH(H2O)有机质OM/(g·kg-1)CEC/(

5、cmol·kg-1)CaCO3/(g·kg-1)重金属元素含量/(mg·kg-1)CdZn6.515.616.37.50.1253.75蚯蚓体内的纤维素酶在蚯蚓分解土壤中有机物质过程中起着重要作用[4]，因此纤维素酶的活性变化可以用来指示蚯蚓生命活动状况，间接地反映土壤生态条件。土壤遭受污染之后，其生态条件改变，蚯蚓体内纤维素酶也会改变，可见研究蚯蚓纤维素酶对于土壤生态毒理学研究有着重要的意义。然而，目前国内外关于蚯蚓纤维素酶活性的毒理学研究尚少，已有的关于土壤蚯蚓纤维素酶的研究多数集中于农药类土壤污染评价方面。

6、东北是我国老工业基地，受到重金属污染的土壤面积较大，评价重金属污染土壤的生态状况既有理论意义，也有现实意义；本文对土壤重金属污染与蚯蚓纤维素酶之间的关系进行了研究，同时就以蚯蚓纤维素酶指示评价土壤生态状况、判断土壤污染程度的可能性进行了讨论。1材料与方法1.1供试材料1.1.1供试污染物污染物Cd，为分析纯CdCl2·2.5H2O试剂；污染物Zn，为分析纯ZnSO4·7H2O试剂。1.1.2供试蚯蚓赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida)，购自天津贾立明蚯蚓养殖中心。试验前进行预培养试验，选择环带明显，体质量为

7、300～400mg、大小基本一致的健康蚯蚓。1.1.3供试土壤本试验采用自然土壤法进行。供试土壤取自沈阳东陵农田，土壤类型为棕壤，质地为壤土。取样深度为0～20cm；土样取回后自然风干，过10目尼龙筛备用。供试土壤的基本理化性质列于表1。王慧等：土壤镉、锌污染对蚯蚓纤维素酶活性的影响6651.1.4污染物添加剂量设计本文以下所述的剂量均指外源添加剂量。正式试验前进行浓度范围选择试验，以确定添加重金属剂量；按添加重金属后使蚯蚓生理活性明显受阻但为低死亡状态的要求，土壤污染物添加剂量上限确定为LD10。单一重金属污染

8、Cd的试验添加剂量系列为0、50、100、150、200和250mg·kg-1，Zn的试验添加剂量系列为0、50、150、250、350和450mg·kg-1。复合污染试验Cd和Zn的剂量分别为50、100、150mg·kg-1和50、150、250mg·kg-1，各剂量完全组合得9个处理。每一个处理5个重复。1.2主要仪器设备人工气候箱，培养瓶，高速匀浆机，冷冻离心机，