李翠，溫海峰，鄭瑞倫，陳潔，馬雪菊，王慶海

（北京市農(nóng)林科學(xué)院北京草業(yè)與環(huán)境研究發(fā)展中心，北京100097）

阿特拉津脅迫對菖蒲的生理毒性效應(yīng)

李翠，溫海峰，鄭瑞倫，陳潔，馬雪菊，王慶海*

（北京市農(nóng)林科學(xué)院北京草業(yè)與環(huán)境研究發(fā)展中心，北京100097）

為明確阿特拉津?qū)牌训亩拘孕?yīng)，本文通過水培實驗研究了阿特拉津濃度和培養(yǎng)時間在抑菌和不抑菌條件下對菖蒲葉綠素含量、葉綠素a/b值、丙二醛含量（MDA）、抗氧化酶（SOD和POD）活性和最大光能轉(zhuǎn)化效率的影響。結(jié)果表明：不抑菌條件下，葉綠素a和葉綠素總量隨處理濃度的增加和培養(yǎng)時間的延長逐漸降低，葉綠素a/b值無顯著變化；MDA含量隨著培養(yǎng)時間延長呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，至培養(yǎng)第5周，≤2 mg·L-1處理的MDA含量恢復(fù)至對照水平；SOD和POD活性隨培養(yǎng)時間延長和處理濃度增加均無顯著變化；最大光能轉(zhuǎn)化效率（Fv/Fm）隨處理濃度的增加而降低，0.5 mg·L-1處理與對照無顯著差異，≥1 mg·L-1處理培養(yǎng)1～4周顯著低于對照，第5周時恢復(fù)至對照水平。抑菌條件下，培養(yǎng)第1周葉綠素含量和Fv/Fm均顯著低于不抑菌處理，培養(yǎng)4～5周時，≥1 mg·L-1處理Fv/Fm亦顯著低于不抑菌處理；整個試驗期間≥2 mg·L-1處理Fv/Fm均顯著低于對照水平?？梢?，菖蒲對阿特拉津脅迫具有較好的耐受能力，水培系統(tǒng)中的微生物可在一定程度上減輕阿特拉津脅迫對菖蒲的毒性效應(yīng)。

阿特拉津；菖蒲；生理特性；水污染；抑菌條件；耐受性

阿特拉津是一種光合抑制型廣譜除草劑，自1959年投入商業(yè)生產(chǎn)以來，被廣泛應(yīng)用于玉米、高粱、甘蔗等農(nóng)田以及果園、茶園中一年生禾本科雜草以及闊葉雜草的防除。該除草劑低廉的價格以及對防除雜草的有效性使得其在全世界范圍內(nèi)廣泛使用［1］。阿特拉津結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，水溶性強(qiáng)，難以降解，在水中的半衰期為15～20 d，在土壤中的半衰期可以達(dá)到330～385 d［2］。農(nóng)田土壤中的阿特拉津殘留量可達(dá)到86.9 μg·kg-1［3］，農(nóng)田土壤中的阿特拉津隨徑流或者深層滲漏進(jìn)入水體。因此，在我國部分地區(qū)的地表水和地下水中都檢測到了痕量阿特拉津的存在［4-5］。任晉等［6］對張家口地區(qū)的洋河水系及地下水進(jìn)行了調(diào)查，測得官廳水庫阿特拉津濃度在0.67～3.9 μg·L-1，并且地下水中阿特拉津的代謝物高達(dá)7.2 μg·L-1。

水體中阿特拉津及其降解產(chǎn)物的殘留會導(dǎo)致水生生物群落的種類發(fā)生變化，物種數(shù)量減少［7］。水生植物對阿特拉津具有較高的敏感性，低濃度的阿特拉津即可對水生植物造成嚴(yán)重的毒性效應(yīng)［8］。阿特拉津抑制水生植物的光合作用，并且不同植物對阿特拉津的敏感性差異比較大。沉水植物狐尾藻暴露在含有1 mg·L-1阿特拉津的底泥中時，60%的生長被抑制［9］；當(dāng)阿特拉津濃度達(dá)到20 mg·L-1時，狐尾藻便出現(xiàn)葉子卷曲變短等生長異常［10］。Mayasich等［11］研究表明0.05 mg·L-1的阿特拉津不影響三角褐指藻的生長，而該濃度處理下微綠球藻的生長率則降低了35%。

微生物可以改善阿特拉津脅迫下植物的生長環(huán)境并促進(jìn)植物生長。一方面，微生物可以降解環(huán)境中的阿特拉津，外源微生物的添加對低濃度阿特拉津的降解可以達(dá)到99.91%［12］，天然水體中的微生物對阿特拉津降解的貢獻(xiàn)率可以達(dá)到17.4%［13］；另一方面，微生物附著在植物根際，與植物相互作用，提高植物在不良環(huán)境下的抵御能力，促進(jìn)植物生長［14］。Glick等［15］研究表明，在嚴(yán)重污染的環(huán)境下微生物可以增加種子萌發(fā)和幼苗存活率。

水生植物在維持水生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能以及生物多樣性方面具有重要作用［16］。菖蒲（Acorus calamus L.）是天南星科多年生挺水草本植物，常見于淺水池塘、水溝和濕地，被廣泛應(yīng)用于污染水體的修復(fù)［17］。本實驗以菖蒲作為主要材料，研究了抑菌和不抑菌條件下阿特拉津濃度和培養(yǎng)時間對菖蒲葉綠素含量、抗氧化酶活性、最大光能轉(zhuǎn)化效率等生理指標(biāo)的影響，明確菖蒲對阿特拉津的生理響應(yīng)，旨在為研究阿特拉津水體污染的植物修復(fù)技術(shù)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

實驗所用植物材料菖蒲為北京市農(nóng)林科學(xué)院溫室苗盤培育。挑選長勢一致的幼苗進(jìn)行移栽（單株平均鮮重25.0±2.8 g），移栽前清洗幼苗根部泥土，置于10%Hoagland營養(yǎng)液中培養(yǎng)1周進(jìn)行緩苗，將預(yù)培養(yǎng)后的幼苗移入塑料培養(yǎng)桶（直徑30 cm，高26 cm）中用于實驗。塑料桶外用錫箔紙包裹遮光，每個培養(yǎng)桶中放入3株幼苗，并添加1 L 10%Hoagland營養(yǎng)液。實驗所用阿特拉津為38%阿特拉津懸浮劑（山東濱農(nóng)科技有限公司生產(chǎn)）。

1.2 實驗設(shè)計

本實驗設(shè)定阿特拉津濃度和抑菌兩個因素。阿特拉津濃度設(shè)4個水平，分別為0.5、1、2、4 mg·L-1。抑菌因素設(shè)2個水平，添加氨芐青霉素（10 mg·L-1）作為抑菌處理［12］，不添加氨芐青霉素作為不抑菌處理。每個處理設(shè)置3個重復(fù)，每個重復(fù)含有3株幼苗，共計150個樣本，450株幼苗。所有處理均置于日光溫室培養(yǎng)，共培養(yǎng)5周。

阿特拉津在環(huán)境水體中的最高濃度為200 μg· L-1［18］，為保證阿特拉津?qū)牌驯３指邼舛鹊哪婢趁{迫，快速得到阿特拉津?qū)牌焉矶拘孕?yīng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，按最高濃度的2.5倍設(shè)置本試驗的最低處理濃度為0.5 mg·L-1，按倍數(shù)法設(shè)置濃度梯度依次為1、2、4 mg· L-1，空白對照不添加阿特拉津。為保持水體中阿特拉津濃度的相對穩(wěn)定，在每個培養(yǎng)桶上標(biāo)記水位線，每日添加營養(yǎng)液至水位線。每周更換含有相應(yīng)阿特拉津濃度的培養(yǎng)液，使得整個實驗周期阿特拉津?qū)牌训拿{迫濃度保持相對穩(wěn)定。

1.3 取樣和生理指標(biāo)的測定

分別于培養(yǎng)1、2、3、4、5周時進(jìn)行取樣，每次取30個樣本（抑菌處理15個樣本，不抑菌處理15個樣本），原位測定葉綠素?zé)晒夂?，將幼苗從培養(yǎng)液中取出，用自來水沖洗后帶回實驗室進(jìn)行生理指標(biāo)的測定。葉綠素的測定采用乙醇∶丙酮（1∶1）浸泡過夜法［19］；丙二醛（MDA）采用硫代巴比妥酸法［20］；超氧化物歧化酶（SOD）采用氮藍(lán)四唑法［20］；過氧化物酶（POD）采用愈創(chuàng)木酚法［21］。葉綠素?zé)晒獠捎肐MAGING-PAM（Walz，德國）測定，測定前先將葉片暗適應(yīng)20 min，照射檢測光后測得初始熒光F0，照射飽和激發(fā)光后測得Fm和Fv/Fm，每個處理測定9個點。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用軟件SPSS20.0對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，差異顯著性采用LSD法，顯著性水平為0.05。采用Origin9.0作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 阿特拉津脅迫對菖蒲葉綠素及光合效率的影響

阿特拉津脅迫對葉綠素a和葉綠素總量均有顯著影響（圖1、圖2）。葉綠素a和葉綠素總量均隨阿特拉津濃度的增加而降低。不抑菌條件下，培養(yǎng)第1周，葉綠素a含量僅在最高濃度處理組（4 mg·L-1）與對照差異顯著，與對照相比減少了24.5%；而培養(yǎng)2、4和5周時，0.5 mg·L-1的低濃度處理就使葉綠素a含量顯著下降，在培養(yǎng)第5周，最高濃度處理組（4 mg·L-1）的葉綠素a含量與對照相比減少了39.2%。這表明，隨著處理時間的增加，阿特拉津脅迫對葉綠素a的破壞程度增大。阿特拉津脅迫對葉綠素總量的影響趨勢與對葉綠素a的影響趨勢一致，葉綠素總量隨處理濃度的增加而降低（圖2）。培養(yǎng)第1周，低于2 mg·L-1處理，葉綠素總量變化不大，而4 mg·L-1處理，葉綠素總量顯著降低32.3%（圖2A）。隨著處理時間的延長，阿特拉津?qū)θ~綠素總量的影響增強(qiáng)，培養(yǎng)2周和4周時，0.5 mg·L-1處理即與對照差異顯著，并且培養(yǎng)第5周，最大處理濃度組（4 mg·L-1）的葉綠素總量與對照相比降低了60.0%。

圖1 阿特拉津?qū)牌讶~綠素a含量的影響Figure 1 Effect of atrazine on chlorophyll a content of A.calamus L.

圖2 阿特拉津?qū)牌芽側(cè)~綠素含量的影響Figure 2 Effect of atrazine on total chlorophyll content of A.calamus L.

抑菌條件下葉綠素a和葉綠素總量的變化趨勢與不抑菌條件下大體一致。不同的是在培養(yǎng)第1周，2 mg·L-1的處理組中葉綠素a的含量以及葉綠素總

量即與對照差異顯著，并且在最大濃度處理（4mg·L-1），葉綠素a含量和葉綠素總量與對照相比分別減少了56.7%和42.5%。培養(yǎng)第1周，不抑菌條件下各處理濃度葉綠素a和葉綠素總量均顯著低于抑菌條件下的葉綠素含量。這表明，抑菌條件造成培養(yǎng)第1周阿特拉津?qū)θ~綠素的破壞程度增大。

阿特拉津?qū)θ~綠素a/b的影響見圖3。不抑菌條件下，隨著阿特拉津濃度的升高以及培養(yǎng)時間的延長，葉綠素a/b的含量與對照相比均無顯著變化。抑菌條件下，培養(yǎng)1～3周，隨處理濃度的增加，葉綠素a/ b的含量逐漸降低，并且在2 mg·L-1和4 mg·L-1的處理下顯著低于對照。培養(yǎng)5周各濃度處理葉綠素a/b值均恢復(fù)至對照水平。培養(yǎng)2～3周，4 mg·L-1處理組抑菌條件下的葉綠素a/b含量顯著低于不抑菌條件下葉綠素a/b含量。

阿特拉津?qū)牌炎畲蠊饽苻D(zhuǎn)化效率（Fv/Fm）的影響見圖4。不抑菌條件下，F(xiàn)v/Fm隨處理濃度的增加逐漸降低，培養(yǎng)1～3周，1 mg·L-1處理，F(xiàn)v/Fm與對照相比顯著降低，培養(yǎng)4周Fv/Fm僅在最大濃度處理（4 mg·L-1）與對照相比有顯著降低，培養(yǎng)5周各濃度處理組的Fv/Fm均恢復(fù)至對照水平。培養(yǎng)1～5周，最大濃度處理組（4 mg·L-1）的Fv/Fm與對照相比分別降低了28.1%、30.2%、16.1%、21.2%和0.0%。抑菌條件下，最大濃度處理組（4 mg·L-1）的Fv/Fm與對照相比分別降低了54.6%、28.2%、20.4%、27.5%和8.9%。整個培養(yǎng)期間，≥2 mg·L-1處理均與對照差異顯著。培養(yǎng)第1周，不抑菌條件下各濃度處理組的Fv/Fm均顯著高于抑菌條件下。培養(yǎng)4～5周，不抑菌條件下≥1 mg·L-1處理Fv/Fm均顯著大于抑菌條件下。

圖3 阿特拉津?qū)牌讶~綠素a/b的影響Figure 3 Effect of atrazine on chlorophyll a/b ratios of A.calamus L.

圖4 阿特拉津?qū)牌炎畲蠊饽苻D(zhuǎn)化效率的影響Figure 4 Effect of atrazine on maximal photochemical efficiency（Fv/Fm）of A.calamus L.

2.2 阿特拉津脅迫對菖蒲MDA含量的影響

不抑菌條件下，培養(yǎng)第1周，各濃度處理MDA含量均與對照無顯著差異（圖5）。隨著處理時間的延長，MDA含量先增加后降低，培養(yǎng)2～3周，最大濃度處理組（4 mg·L-1）的MDA含量顯著高于對照，培養(yǎng)4

周，1 mg·L-1和2 mg·L-1濃度處理組的MDA含量與對照差異顯著，培養(yǎng)5周僅最大濃度處理（4 mg·L-1）與對照差異顯著，≤2 mg·L-1處理均恢復(fù)至對照水平。抑菌條件下，培養(yǎng)1～3周，各濃度處理下的MDA含量與對照相比均無顯著變化。培養(yǎng)5周，各濃度處理均與對照相比顯著增加。

圖6 阿特拉津?qū)牌裇OD活性的影響Figure 6 Effect of atrazine on SOD activity of A.calamus L.

圖7 阿特拉津?qū)牌裀OD活性的影響Figure 7 Effect of atrazine on POD activity of A.calamus L.

2.3 阿特拉津脅迫對菖蒲抗氧化酶活性的影響

如圖6和圖7所示，不抑菌條件下，SOD的活性僅在培養(yǎng)至2周時，1 mg·L-1和2 mg·L-1濃度處理與對照有顯著差異，除此之外，隨處理濃度的增加和培

養(yǎng)時間的延長，SOD活性與對照相比均無顯著差異。抑菌條件下，SOD變化趨勢與不抑菌條件下大體一致。在抑菌處理下，SOD的活性僅在培養(yǎng)2周時0.5 mg·L-1處理與對照差異顯著，隨著處理濃度的升高和培養(yǎng)時間的延長，SOD的活性并無顯著變化。POD的活性在抑菌和不抑菌條件下各濃度處理與對照相比均無顯著變化。隨培養(yǎng)時間的延長，POD活性均無顯著變化。在相同濃度阿特拉津處理下，抑菌和不抑菌條件下菖蒲葉片SOD活性和POD活性均無顯著差異。

3 討論

植物對阿特拉津的生理響應(yīng)能反映植物對阿特拉津脅迫的耐受性［22］。在本實驗中，我們對抑菌和不抑菌條件下不同濃度阿特拉津脅迫以及不同培養(yǎng)時間下，菖蒲葉片的葉綠素含量、最大光能轉(zhuǎn)化效率（Fv/Fm）、丙二醛（MDA）含量以及抗氧化酶活性（SOD、POD）進(jìn)行了測定，用以評價阿特拉津脅迫對菖蒲的毒性效應(yīng)。

本實驗中葉綠素a和葉綠素總量均隨處理濃度的增加而降低，并且隨著培養(yǎng)時間的延長，葉綠素a和葉綠素總量均有一定程度的降低，說明阿特拉津脅迫對菖蒲葉綠素造成了一定的破壞。這與前人的研究結(jié)果是一致的。王慶海等［23］研究表明，16 mg·L-1阿特拉津濃度處理挺水植物千屈菜的葉綠素含量降低了29%。Torres等［24］發(fā)現(xiàn)浮游植物綠藻在1 μg·L-1的阿特拉津濃度培養(yǎng)7 d后，葉綠素含量降低41%～67%。這主要是因為葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的器官，阿特拉津?qū)χ参锏亩拘孕?yīng)主要是影響植物的光合作用［25］。

葉綠素?zé)晒馐欠从衬婢趁{迫下光合作用效率的有效指標(biāo)。其中，F(xiàn)v/Fm反映逆境脅迫下植物的最大光能轉(zhuǎn)化效率［26］。在本實驗中，不抑菌條件下，最大光能轉(zhuǎn)化效率Fv/Fm隨處理濃度的增加而降低，整個培養(yǎng)周期，0.5 mg·L-1處理Fv/Fm與對照相比無顯著變化，說明低濃度阿特拉津不影響菖蒲Fv/Fm。培養(yǎng)1～3周，≥1 mg·L-1處理與對照差異顯著，但是隨著處理時間的延長，阿特拉津?qū)v/Fm的影響逐漸減弱，各濃度處理Fv/Fm均在培養(yǎng)5周時恢復(fù)至對照水平，說明菖蒲對阿特拉津脅迫具有較高的耐受性。Stefanie等［27］對沉水植物光合效率的研究中表明，伊樂藻和狐尾藻的光合效率在阿特拉津以及異丙隆等除草劑脅迫下培養(yǎng)5 d時有顯著降低，至12 d時即恢復(fù)至對照水平，說明兩種沉水植物對阿特拉津具有高的適應(yīng)能力。這與本研究結(jié)果是一致的。Fv/Fm值是檢測逆境脅迫的有效指標(biāo)，在敏感植物中迅速降低，在抗性植物中通過調(diào)節(jié)其他生理指標(biāo)來適應(yīng)抗性機(jī)制，從而維持正常的光合作用，因此會出現(xiàn)光能轉(zhuǎn)化效率先降低后恢復(fù)的現(xiàn)象［28］。在本實驗中，菖蒲葉綠素a/b值在不同濃度處理均無顯著變化或有一定程度降低，Burke等［29］研究表明，阿特拉津抗性植物傾向于降低葉綠素a/b值以提高光合效率。綜上可知，雖然阿特拉津的毒性效應(yīng)使得菖蒲葉綠素含量有所降低，但是通過調(diào)整菖蒲最大光能轉(zhuǎn)化效率和葉綠素a/b值，光合作用并未受到抑制，滿足了菖蒲的生長需要。因此，在本試驗結(jié)束時，各濃度阿特拉津處理下的植株均能正常生長，未發(fā)現(xiàn)枯黃現(xiàn)象。

MDA是膜質(zhì)過氧化的最終產(chǎn)物，對植物細(xì)胞有毒害作用，其含量的高低反映了植物細(xì)胞膜受傷害的程度，即MDA含量越高，其產(chǎn)生的活性氧自由基越多，膜質(zhì)過氧化反應(yīng)越大，對細(xì)胞膜的傷害越大［30］。植物體內(nèi)的抗氧化酶可以消除自由基等對植物細(xì)胞的傷害，維持植物在逆境條件下的正常生長。在本實驗中MDA含量隨培養(yǎng)時間的延長呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，培養(yǎng)第1周，MDA含量與對照相比無顯著差異，培養(yǎng)3～4周，MDA含量在≥2 mg·L-1處理組與對照差異顯著，培養(yǎng)5周僅在最大濃度處理（4 mg·L-1）與對照相比顯著升高。這說明隨時間的延長，阿特拉津?qū)DA含量的影響逐漸降低［31］。但阿特拉津?qū)牌言斐傻亩拘孕?yīng)并未引起抗氧化酶（SOD和POD）活性的升高。以往的研究表明，在受到脅迫后植物的抗氧化酶活性都有一個先升高后降低的趨勢［32］。本實驗結(jié)果可能是由于菖蒲對阿特拉津的抗性機(jī)制不依賴于抗氧化酶系統(tǒng)活性的升高［33］，或者在當(dāng)前濃度的處理下阿特拉津?qū)牌言斐傻亩拘孕?yīng)不足以誘導(dǎo)抗氧化酶系統(tǒng)。Li等［34］在玉米對阿特拉津的吸收和響應(yīng)的研究中表明，僅在阿特拉津濃度達(dá)到10 mg·L-1時，SOD、POD等抗氧化酶活性才被誘導(dǎo)。

在本實驗中，抑菌條件下葉綠素含量以及Fv/Fm的變化趨勢均與不抑菌條件下一致。不同的是，在培養(yǎng)第1周葉綠素a和葉綠素總量均在2 mg·L-1和4 mg·L-1處理下與對照相比有顯著降低，并且抑菌條件下的葉綠素含量均顯著低于不抑菌條件下的葉綠素含量。Fv/Fm在培養(yǎng)第1周，抑菌和不抑菌條件下均在阿特拉津濃度≥1 mg·L-1時與對照差異顯著，但是在4 mg·L-1處理，不抑菌條件下Fv/Fm降低了28.1%，而抑菌條件下降低了54.6%。并且不抑菌條件下培養(yǎng)

5周時，各處理濃度Fv/Fm均恢復(fù)至對照水平，而抑菌條件下Fv/Fm在阿特拉津濃度≥2 mg·L-1處理均顯著低于對照，培養(yǎng)4～5周，不抑菌條件下≥1 mg·L-1處理Fv/Fm均顯著大于抑菌條件下。Wang等［13］研究了挺水植物在抑菌和不抑菌條件下對水溶液中阿特拉津的去除效率，結(jié)果表明不抑菌條件下水溶液中阿特拉津的去除速率大于抑菌條件下的去除速率，一方面因為微生物降解了水體中的阿特拉津，另一方面促進(jìn)了植物對阿特拉津的吸收。因此，不抑菌條件可以減輕阿特拉津?qū)牌训亩拘孕?yīng)。

4 結(jié)論

低濃度阿特拉津的短時間脅迫，不會導(dǎo)致菖蒲生理指標(biāo)的顯著變化。隨著處理濃度和培養(yǎng)時間的增加，菖蒲葉綠素含量下降，但葉綠素a/b無顯著變化，菖蒲通過調(diào)整葉綠素組分比例來維持正常的光合作用。最大光能轉(zhuǎn)化效率對阿特拉津脅迫敏感，短時間處理即顯著低于對照，但是隨著處理時間的延長逐漸恢復(fù)至對照水平。抑菌條件下，葉綠素含量在培養(yǎng)初期顯著低于不抑菌處理，F(xiàn)v/Fm在培養(yǎng)初期和后期均顯著低于不抑菌處理。可見，菖蒲對阿特拉津脅迫具有一定的耐受能力，微生物可以減輕阿特拉津?qū)牌训拿{迫。

［1］Jablonowski N D，Sch?ffer A，Burauel P.Still present after all these years：Persistence plus potential toxicity raise questions about the use of atrazine［J］.EnvironmentalScienceandPollutionResearch，2011，18（2）：328-331.

［2］Jones T，Kemp W，Stevenson J，et al.Degradation of atrazine in estuarine water/sediment systems and soils［J］.Journal of Environmental Quality，1982，11（4）：632-638.

［3］葉常明，雷志芳，王杏君，等.除草劑阿特拉津的多介質(zhì)環(huán)境行為［J］.環(huán)境科學(xué)，2001，22（2）：69-73.

YE Chang-ming，LEI Zhi-fang，WANG Xing-jun，et al.Multimedia environmental behavior of herbicide atrazine［J］.Environmental Science，2001，22（2）：69-73.

［4］王子健，呂怡兵，王毅，等.淮河水體取代苯類污染及其生態(tài)風(fēng)險［J］.環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2002，22（3）：300-303.

WANG Zi-jian，Lü Yi-bing，WANG Yi，et al.Assessing the ecological risk of substituted benzenes in Huaihe River，China［J］.Acta Scientiae Circumstantiae，2002，22（3）：300-303.

［5］何書海，陳盛，張鳴珊，等.海南飲用水源地水體中阿特拉津健康風(fēng)險評價［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2015，31（2）：12-16.

HE Shu-hai，CHEN Sheng，ZHANG Ming-shan，et al.Health risk assessmenton atrazine in drinking water source of Hainan［J］.Environmental Monitoring in China，2015，31（2）：12-16.

［6］任晉，蔣可.阿特拉津及其降解產(chǎn)物對張家口地區(qū)飲用水資源的影響［J］.科學(xué)通報，2002，47（10）：748-762.

REN Jin，JIANG Ke.Effects of atrazine and its decomposition products on drinking water resources in Zhangjiakou Region［J］.Chinese Science Bulletin，2002，47（10）：748-762.

［7］Knauert S，Singer H，Hollender J，et al.Phytotoxicity of atrazine，isoproturon，and diuron to submersed macrophytes in outdoor mesocosms［J］. Environmental Pollution，2010，158（1）：167-174.

［8］于曉寧，徐冰冰，李會仙，等.淡水水生生物對阿特拉津除草劑的敏感度［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2013，26（4）：418-424.

YU Xiao-ning，XU Bing-bing，LI Hui-xian，et al.Species sensitive distribution for aquatic biota exposed to atrazine in freshwater［J］.Research of Environmental Sciences，2013，26（4）：418-424.

［9］Forney D R，Davis D E.Effects of low concentrations of herbicides on submersed aquatic plants［J］.Weed Science，1981：677-685.

［10］Christopher S V，Bird K T.The effects of herbicides on development of Myriophyllum spicatum L.cultured in vitro［J］.Journal of Environmental Quality，1992，21（2）：203-207.

［11］Mayasich J M，Karlander E P，Terlizzi D E.Growth responses of Nannochloris oculata Droop and Phaeodactylum tricornutum Bohlin to the herbicide atrazine as influenced by light intensity and temperature［J］. Aquatic toxicology，1986，8（3）：175-184.

［12］劉虹，張?zhí)m英，劉娜，等.低溫下固定化微生物降解水體中阿特拉津的效果［J］.吉林大學(xué)學(xué)報，2008，38（6）：1027-1031.

LIU Hong，ZHANG Lan-ying，LIU Na，et al.Effect of biodegradation of atrazine in the waterbody by immobilized microorganism in low temperation［J］.Journal of Jilin University，2008，38（6）：1027-1031

［13］Wang Q H，Zhang W，Li C，et al.Phytoremediation of atrazine by three emergent hydrophytes in a hydroponic system［J］.Water Science and Technology，2012，66（6）：1282-1288.

［14］吳建峰，林先貴.土壤微生物在促進(jìn)植物生長方面的作用［J］.土壤，2003，35 （1 ）：18-21.

WUJian-feng，LIN Xian-gui.Effects of soil microbes on plant growth［J］. Soils，2003，35（1）：18-21.

［15］Glick B R.Phytoremediation：Synergistic use of plants and bacteria to clean up the environment［J］.Biotechnology Advances，2003，21（5）：383-393.

［16］李冬林，王磊，丁晶晶，等.水生植物的生態(tài)功能和資源應(yīng)用［J］.濕地科學(xué)，2011，9（3）：290-296.

LI Dong-lin，WANG Lei，DING Jing-jing，et al.Ecological functions and resource utilization of aquatic plants［J］.Wetland Sciences，2011，9（3）：290-296.

［17］任珺，陶玲，楊倩，等.蘆葦菖蒲和水蔥對水體中Cd富集能力的研究［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2010，29（9）：1757-1762.

REN Jun，TAO Ling，YANG Qian，et al.Accumulation ability of Cd in water for Phragmites australis，Acorus calamus and Scirpus tabernaemontani［J］.Journal of Agro-Environment Science，2010，29（9）：1757-1762.

［18］李宏園，馬紅，陶波.除草劑阿特拉津的生態(tài)風(fēng)險分析與污染治理［J］.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2006，37（4）：552-556.

LI Hong-yuan，MA Hong，TAO bo.Ecological risk assessment of a-

trazine and control strategy［J］.Journal of Northeast Agricultural University，2006，37（4）：552-556.

［19］Xia H L，Ma X J.Phytoremediation of ethion by water hyacinth（Eichhornia crassipes）from water［J］.Bioresource Technology，2006，97（8）：1050-1054.

［20］Shen W Q.Extraction of mixed solution for determination of chlorophyll content in rice leaf blade［J］.Plant Physiology Communications，1988，3：62-64.

［21］鄒琦.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000：163-174.

ZOU Qi.Experimental instruction of plant physiology［M］.Beijing：China Agricultural Press，2000：163-174.

［22］金彩霞，郭樺，劉軍軍.磺胺間甲氧嘧啶脅迫對小麥幼苗生理生化指標(biāo)的影響［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2014，33（4）：634-639.

JIN Cai-xia，GUO Hua，LIU Jun-jun.Physiological and biochemical changes in wheat seedlings under sulfamonomethoxine stress［J］.Journal of Agro-Environment Science，2014，33（4）：634-639.

［23］王慶海，張威，李翠，等.水體阿特拉津殘留對千屈菜的毒性效應(yīng)［J］.應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報，2011，17（6）：814-818.

WANG Qing-hai，ZHANG Wei，LI Cui，et al.Phytotoxicity of atrazine residue in water to Lythrum salicaris［J］.Chinese Journal of Applied and Environmental Biology，2011，17（6）：814-818.

［24］Torres A M R，O′Flaherty L M.Influence of pesticides on Chlorella，Chlorococcum，Stigeoclonium（Chlorophyceae），Tribonema，Vaucheria（Xanthophyceae）andOscillatoria（Cyanophyceae）［J］.Phycologia，1976，15（1）：25-36.

［25］El-Sheekh M M，Kotkat H M，Hammouda O H.Effect of atrazine herbicide on growth，photosynthesis，protein synthesis，and fatty acid composition in the unicellular green alga Chlorella kessleri［J］.Ecotoxicology and Environmental Safety，1994，29（3）：349-358.

［26］張守仁.葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)參數(shù)的意義及討論［J］.植物學(xué)通報，1999，16（4）：444-448.

ZHANG Shou-ren.A discussion on chulrophyll fluorescence kinetics parameters and their significance［J］.Chinese Bulletin of Botany，1999， 16（4）：444-448.

［27］Stefanie K，Heinz S，Juliane H，et al.Phytotoxicity of atrazine，isoproturon，and diuron to submersed macrophytes in outdoor mesocosms［J］. Environmental Pollution，2010，158（1）：167-174.

［28］段發(fā)平，張明永，范樹國，等.草丁膦對轉(zhuǎn)bar基因水稻GS酶活性和光合功能的影響［J］.植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報，2003，29（6）：530-534.

DUAN Fa-ping，ZHANG Yong-ming，F(xiàn)AN Shu-guo，et al.Effects of glufosinate on GS activity and photosynthetic function of bar-transgenic rice［J］.Journal of Plant Physiology and Molecular Biology，2003，29（6）：530-534.

［29］Burke J J，Wilson R F，Swafford J R.Characterization of chloroplasts isolated from triazine-susceptible and triazine-resistant biotypes of Brassica campestris L.［J］.Plant Physiology，1982，70（1）：24-29.

［30］李兆君，馬國瑞，徐建民，等.植物適應(yīng)重金屬Cd脅迫的生理及分子生物學(xué)機(jī)理［J］.土壤通報，2004，35（2）：234-238.

LI Zhao-jun，MA Guo-rui，XU Jian-min，et al.Physiological and biological mechanism of plant for adapting the stress by cadmium［J］.Chinese Journal of Soil Science，2004，35（2）：234-238.

［31］Wang Q H，Que X E，Zheng R L，et al.Phytotoxicity assessment of atrazine on growth and physiology of three emergent plants［J］.Environmental Science and Pollution Research，2015，22（13）：9646-9657.

［32］何潔，賀鑫，高鈺婷，等.石油對翅堿蓬生長及生理特性的影響［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2011，30（4）：650-655.

HE Jie，HE Xin，GAO Yu-ting，et al.The influence of oil concentration in soil on growth and physiological characteristics of Suaeda heteroptera［J］.Journal of Agro-Environment Science，2011，30（4）：650-655.

［33］Zoltán S，Endre L.A review of physiological and biochemical aspects of resistance to atrazine and paraquat in Hungarian weeds［J］.Pest Management Science，2003，59（4）：451-458.

［34］Li X Y，Wu T，Huang H L，et al.Atrazine accumulation and toxic responses in maize Zea mays［J］.Journal of Environmental Sciences，2012，24（2）：203-208.

Phytotoxicity of atrazine to Acorus calamus L.

LI Cui，WEN Hai-feng，ZHENG Rui-lun，CHEN Jie，MA Xue-ju，WANG Qing-hai*
（Beijing Research&Development Center for Grass and Environment，Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Beijing 100097，China）

Long term applications of atrazine have resulted in water and soil contamination.In this study，a hydroponic experiment was designed to assess the toxicity of atrazine to emergent macrophyte Acorus calamus L.，by measuring chlorophyll content，chlorophyll a/b ratio，maximal photochemical efficiency（Fv/Fm），malondialdehyde（MDA）content，peroxidase（POD），and superoxide dismutase（SOD）activities under unsterile and sterile conditions.In unsterile treatment，plant chlorophyll content in leaves reduced with increases in atrazine concentrations and cultivation time.Chlorophyll a/b ratio had no significant difference compared with that of the control during the entire cultivation period.MDA content increased initially and then decreased with the prolongation of cultivate time.After 5-week exposure，MDA content had no significant differences between atrazine treatment groups at concentrations less than 2 mg·L-1，as compared with control.Fv/Fm ratio reduced with increasing atrazine concentrations，but no significant difference was found between 0.5 mg·L-1treatment and the control. It，however，recovered to the control’s level after the 5th week exposure.Under sterile condition，chlorophyll content and Fv/Fm decreased significantly compared with those in unsterile condition within 1-week exposure.Such significant difference in Fv/Fm still existed at atrazine level above 1 mg·L-1under 4-and 5-week exposures.During the whole experimental period，F(xiàn)v/Fm ratio was significantly lower in atrazine treatments than in the control when atrazine concentration exceeded 2 mg·L-1under sterile condition.Acorus calamus L.was highly tolerant to atrazine stress and microorganism in the hydrophic system，to a certain extent，can alleviate the phytotoxicity of atrazine stress.

atrazine；Acorus calamus L.；physiological index；water pollution；sterile condition；tolerance

X171.5

A

1672-2043（2016）10-1895-08

10.11654/jaes.2016-0301

李翠，溫海峰，鄭瑞倫，等.阿特拉津脅迫對菖蒲的生理毒性效應(yīng)［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2016，35（10）：1895-1902.

LI Cui，WEN Hai-feng，ZHENG Rui-lun，et al.Phytotoxicity of atrazine to Acorus calamus L.［J］.Journal of Agro-Environment Science，2016，35（10）:1895-1902.

2016-03-09

國家自然科學(xué)基金項目（31370540）

李翠（1984—），女，助理研究員，碩士學(xué)位，主要研究方向為恢復(fù)生態(tài)學(xué)。E-mail：biolicui@163.com *通信作者：王慶海E-mail：qinghaiw@sina.com