68_代森锰锌对土壤微生物种群及呼吸作用的影响
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Shannon- Wiener 公式[15]: H = - ∑ P·i lnPi 式中，Pi 为种 i 的个体在全部个体中的比例；H 为 评价范围内的多样性指数。 根据 Shannon- Wiener 多样性指数公式分别计算 了不同施药时间后土壤微生物三大类群多样性指数， 绘制代森锰锌施药浓度－施药时间－多样性指数关 系见图 1。
第 41 卷第 6 期 2010 年 12 月
土壤通报 Chinese Journal of Soil Science
Vol . 41 , No . 6 Dec . , 2010
68％代森锰锌对土壤微生物种群及呼吸作用的影响
唐美珍 1，郭正元 2
（1.曲阜师范大学 生命科学学院, 山东 曲阜 273165；2.湖南农业大学 农业环境保护研究所, 湖南 长沙 410128）
1366
土壤通报
第 41 卷
表 1 供试土壤的主要理化性质 Table 1 The basic physic- chemical characteristics of the tested soil
含水率 pH H2O
(%)
总氮 TN (g kg-1)
总磷 TP (g kg-1)
有机质 O.M. (%)
阳离子交换量 CEC
(cmol kg-1)
质地 Texture
7.2 3.3
0.75 0.83 3.69
11.13
壤土
1.2 实验方法 1.2.1 代森锰锌对土壤微生物种群动态变化的影响
试验采用四个浓度处理：空白、农药浓度分别 为 0.5、2.5、5.0 mg kg-1。并将土壤含水量调至饱和含水 量的 60%，（27±1）℃下培养，培养过程中要用无菌水
中在药效、农作物上的残留等方面[7~9]，有关代森锰锌
对土壤微生物毒性效应方面的研究还未见报道。本试
验通过研究代森锰锌对土壤中微生物多样性及呼吸
作用的影响，为合理安全地使用和开发代森锰锌，科
学评价代森锰锌的环境安全性提供一定的理论参考
依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
68％代森锰锌水分散粒剂，瑞士先正达投资有限
公司生产。
土样为采自曲阜师范大学农场的耕地棕壤,取 0 ~
20 cm 深的棕壤,自然风干后研磨过筛（孔径 = 1 mm）
备用。土样的理化性质见表 1[10]。
收稿日期：2009- 06- 28；修订日期：2009- 09- 08 基金项目：农业部农药检定所项目(NYCL20080510)、校稳定人才基金(2008B013)资助 作者简介：唐美珍（1978-），女，湖南株洲人，硕士，讲师，主要研究方向为污染物的迁移、转化及其环境效应。E- mail：tmzh0816@163.com
度处理的微生物均逐渐恢复，到第 28 d 时基本恢复到 与对照组相接近。
其可能原因是在处理初期，低浓度的农药可被微 生物作为碳源利用，从而促进微生物的生长繁殖，使 其数量增加，而随着农药浓度的增加，其含量超过了 微生物的耐受阈值，从而抑制微生物的生长繁殖，甚 至杀死了一部分微生物，所以数量减少。但随着时间
农药添加量
时间（d）
微生物类型 Application rates of pesticide
Time
Bacteria type
（mg kg-1）
1
4
7
10
14
20
28
细菌
0
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10.5
25.4
33.7
33.2
25.6
20.8
0.5
5.4
15.7
28.4
35.3
34.9
27.3
21.2
2.5
2.2
3.4
干后过筛的土壤样品，加适量无菌水使土壤样品润湿
（含水量 60%左右），然后将土壤样品盛入锥形瓶中，
用塑料封口膜密封，保持透气，置（25±1）℃恒温箱中 预培养 3 天后取出，将其分成 4 等分，每份土壤样品 分别加入一定量的代森锰锌标准溶液，使土壤中代森 锰锌浓度分别为 0、0.5、2.5、5.0 mg kg-1，充分混匀，待 溶剂挥发后，加无菌水调节土壤含水量(使土壤含水量 为其饱和含水量的 60%左右)，各放入 9 cm×24 cm 密 闭标本瓶中，同时放入装有 30 ml 0.1 mol L-1 的 NaOH 的小烧杯。然后将其放于（25±1）℃的恒温箱中培养。 于农药处理后第 2、5、7、10、12、15 d 取出装有 NaOH 的小烧杯，用 0.2 mol L-1 的 HCl 滴定剩余 NaOH，同时 换进新的装有 NaOH 的小烧杯，继续培养。试验重复 3 次，同时做空白试验。每次测定的结果按下式计算 100 g 土壤的 CO2 释放量[12]。
摘 要：通过实验室培养试验研究了 0、0.5、2.5、5.0 mg kg-1 的 68%代森锰锌对土壤微生物种群动态变化和土壤呼吸强度的 影响。结果表明，低浓度（0.5 mg kg-1）的代森猛锌可促进土壤细菌、真菌和放线菌的增殖，土壤呼吸作用增强；高浓度的代森 锰锌则抑制细菌、真菌和放线菌的增殖，土壤呼吸作用也受到一定程度的抑制，浓度愈高，抑制作用愈强；但随着培养时间 的推移，土壤中农药的量不断减少，各浓度处理的土壤微生物量及呼吸作用都趋于与对照组相一致。而且根据危害系数法 的分级方法计算, 代森锰锌属于无实际毒害的农药。 关 键 词：代森锰锌；微生物种群；呼吸作用；土壤 中图分类号：S154.3 文献标识码：A 文章编号：0564- 3945(2010)06- 1365- 05
W = (空白值 - 滴定值)×盐酸摩尔浓度×CO2 分 子量×100 / (干土重×2×滴定间隔天数)
W：每 100 g 干土 CO2 的释放量，mg。
2 结果与分析
2.1 代森锰锌对土壤微生物数量的影响 经过培养、计数，不同浓度的代森锰锌农药对土
壤中微生物的量的影响结果见表 2。
表 2 代森锰锌对土壤微生物数量的影响 Table 2 Effect of manzoceb on total numbers of soil bacteria( 107cfu g-1) , fungi ( 104 cfu g-1) and actinomycetes ( 105 cfu g-1)
wk.baidu.com放线菌
0
0.5
2.5
5.0
15.6
25.4
35.2
49.7
40.9
32.6
25.8
20.8
38.5
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43.1
30.3
26.1
10.5
19.2
27.1
47.5
39.4
28.5
25.5
5.2
10.8
18.4
45.7
41.3
30.7
25.7
从表 2 可以看出，与对照组相比，代森锰锌对土 壤三种微生物的影响规律相似，均表现为在试验初期 （1 ~ 10 d），代森锰锌浓度为 0.5 mg kg-1 时，土壤微生 物的生长均受到轻微的激活，数量有所增加；当代森 锰锌浓度为 2.5 mg kg-1 和 5 mg kg-1 时，土壤微生物的 生长均受到一定程度的抑制作用，数量减少，而且浓 度愈高，抑制作用愈强。从第 14 d 开始，代森锰锌各浓
代森锰锌又叫大生、喷克、大富生、大丰，英文名 称：Mancozeb，化学名称：乙撑双二硫代氨基甲酸锰和 锌离子的配位络合物。分子式：(C4H6N2S4Mn)X·(Zn) y， 结构式：
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保持土壤饱和含水率在 60%（与农田基本相同），并分 别在培养 1、4、7、10、14、20、28 d 后取样，测定细菌、真 菌及放线菌的数量。
微生物数量采用稀释平板法测定，细菌用牛肉汁
蛋白胨琼脂培养，真菌用马丁氏培养基培养，放线菌 用改良的高氏 1 号培养基培养[11]。
微生物量计算公式：每克土中菌数 =（菌落平均数 × 稀释倍数）/ 干土% 1.2.2 代森锰锌对土壤呼吸作用的影响 取 600 g 风
图 1 代森锰锌对土壤生物多样性的影响 Fig. 1 Influence of Macozeb on soil microbial biodiversity
由图 1 可知，当施药时间一定时，生物多样性指 数随着施药浓度的变化呈现先上升后下降的趋势。在 0 ~ 0. 5 mg kg-1 浓度范围内，多样性指数呈上升的趋 势；而在 0. 5 ~ 5 mg kg-1 浓度范围内，多样性指数呈 下降的趋势。当施药浓度一定时，在 1 ~ 7 d 内多样性 指数随着施药时间的增加而上升，7 d 后各浓度处理 均呈现下降趋势，并逐渐恢复到与对照组相一致。多 样性指数呈现出以上规律可能是由于开始施用代森 锰锌溶液时，土壤环境发生了变化，碳源、氮源等营养 物质都比较充裕，因此土壤微生物之间分布和比例会 随之变化，稳定性升高，多样性指数升高；而当代森锰
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代 森 锰 锌 （mancozeb） 是 1961 年 由 美 国
Rohm&Hass 公司发现的新型有机硫杀菌剂, 属低毒杀
菌剂。该药因具有高效、低毒、对人畜植物安全以及防
治植物病害广泛和价格低廉等特点而被广泛使用。目
前有关代森锰锌及其代谢物乙撑硫脲的研究主要集
20.5
30.8
30.8
23.1
20.3
5.0
0.6
1.7
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真菌
0
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14.1
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8.3
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3.8
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9.6
6.8
5.9
7.5
3.4
土壤微生物数量只反映了总量上的差异，无法表 现其在组成或区系上的变化。所以，要反映土壤质量 的生物活性还要结合微生物多样性的研究。生物多样 性指数是描述生物类型数和均匀度的一个度量指标， 它在一定程度上可反映生物群落中物种的丰富程度 及其各类型间的分布比例[13]。通过 Shannon 多样性模 型计算可以获得底物利用多样性指数[14]。
土壤是人类生活和生存的重要资源，又是不可替 代的环境。因此保护土壤环境，充分发挥人类的有利 影响，已经成为各国学者和政府特别关注的重要任 务。农药对土壤微生物及酶活性的影响，已成为不少 国家评价农药生态安全的一个重要指标[1]。
土壤微生物是土壤生态系统的主要组成部分,也 是土壤肥力的一个重要指标。农药入农田后,大部分掉 落于土壤中，从而对土壤微生物产生影响。研究农药 对土壤微生物的影响，是评价农药对生态环境安全性 的一个重要指标。Bich 等[2]提出一种化学污染物对某 一生态系统中微生物的影响，可以间接反映出该化学 品对该生态系统的影响。有关农药对土壤微生物影响 的研究已有一些报道,且主要是针对不同种群和类别的 微生物。汪海珍等[3]报道了甲磺隆结合态残留物对土壤 细菌、真菌有明显刺激作用，对放线菌有强烈的抑制作 用；朱鲁生等[4]的研究证明甲氰菊酯、辛硫磷在灭菌土 的降解半衰期是非灭菌土中的 2.5 倍左右，说明土壤微 生物对农药的降解起着重要作用；朱南文等[5]指出甲胺 磷对土壤细菌、固氮菌有不同程度的抑制作用，对土 壤真菌有一定的刺激效应；张跃华等[6]则报道了阿维 菌素在 125 mg kg-1 以上浓度才对土壤细菌、真菌和放 线菌有明显抑制作用。
代森锰锌对土壤微生物呼吸的试验结果见表 3。
表 3 代森锰锌对土壤微生物呼吸的影响
Table 3 Effect of manzoceb on the respiration of soil microbe
锌的浓度继续增加时，微生物体内的酶活性降低，加 上有害代谢物的积累，微生物抵抗外来不良环境的影 响能力减弱，土壤微生物之间分布和比例会产生新的 变化，稳定性降低，因而多样性指数也随着降低。对于 空白组，不同的施药时间其多样性指数也呈现不同的 变化动态。秦华等研究 DEHP 对土壤微生物多样性指 数影响的时候，空白组的多样性指数也呈现不规律的 变化动态[16]。具体的原因尚待研究。 2.3 代森锰锌对土壤微生物呼吸作用的影响
6期
唐 美 珍 等 ：68％代 森 锰 锌 对 土 壤 微 生 物 种 群 及 呼 吸 作 用 的 影 响
1367
的推移，农药在土壤中不断被降解，作为微生物可利 用的碳源量或作为抑制、杀死微生物的生长的毒物量 也不断减少，所以到第 28 d 时各类群微生物数量基本 恢复到与对照组相接近。 2.2 代森锰锌对生物多样性影响分析
第 41 卷第 6 期 2010 年 12 月
土壤通报 Chinese Journal of Soil Science
Vol . 41 , No . 6 Dec . , 2010
68％代森锰锌对土壤微生物种群及呼吸作用的影响
唐美珍 1，郭正元 2
（1.曲阜师范大学 生命科学学院, 山东 曲阜 273165；2.湖南农业大学 农业环境保护研究所, 湖南 长沙 410128）
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土壤通报
第 41 卷
表 1 供试土壤的主要理化性质 Table 1 The basic physic- chemical characteristics of the tested soil
含水率 pH H2O
(%)
总氮 TN (g kg-1)
总磷 TP (g kg-1)
有机质 O.M. (%)
阳离子交换量 CEC
(cmol kg-1)
质地 Texture
7.2 3.3
0.75 0.83 3.69
11.13
壤土
1.2 实验方法 1.2.1 代森锰锌对土壤微生物种群动态变化的影响
试验采用四个浓度处理：空白、农药浓度分别 为 0.5、2.5、5.0 mg kg-1。并将土壤含水量调至饱和含水 量的 60%，（27±1）℃下培养，培养过程中要用无菌水
中在药效、农作物上的残留等方面[7~9]，有关代森锰锌
对土壤微生物毒性效应方面的研究还未见报道。本试
验通过研究代森锰锌对土壤中微生物多样性及呼吸
作用的影响，为合理安全地使用和开发代森锰锌，科
学评价代森锰锌的环境安全性提供一定的理论参考
依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
68％代森锰锌水分散粒剂，瑞士先正达投资有限
公司生产。
土样为采自曲阜师范大学农场的耕地棕壤,取 0 ~
20 cm 深的棕壤,自然风干后研磨过筛（孔径 = 1 mm）
备用。土样的理化性质见表 1[10]。
收稿日期：2009- 06- 28；修订日期：2009- 09- 08 基金项目：农业部农药检定所项目(NYCL20080510)、校稳定人才基金(2008B013)资助 作者简介：唐美珍（1978-），女，湖南株洲人，硕士，讲师，主要研究方向为污染物的迁移、转化及其环境效应。E- mail：tmzh0816@163.com
度处理的微生物均逐渐恢复，到第 28 d 时基本恢复到 与对照组相接近。
其可能原因是在处理初期，低浓度的农药可被微 生物作为碳源利用，从而促进微生物的生长繁殖，使 其数量增加，而随着农药浓度的增加，其含量超过了 微生物的耐受阈值，从而抑制微生物的生长繁殖，甚 至杀死了一部分微生物，所以数量减少。但随着时间
农药添加量
时间（d）
微生物类型 Application rates of pesticide
Time
Bacteria type
（mg kg-1）
1
4
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10
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28
细菌
0
3.2
10.5
25.4
33.7
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5.4
15.7
28.4
35.3
34.9
27.3
21.2
2.5
2.2
3.4
干后过筛的土壤样品，加适量无菌水使土壤样品润湿
（含水量 60%左右），然后将土壤样品盛入锥形瓶中，
用塑料封口膜密封，保持透气，置（25±1）℃恒温箱中 预培养 3 天后取出，将其分成 4 等分，每份土壤样品 分别加入一定量的代森锰锌标准溶液，使土壤中代森 锰锌浓度分别为 0、0.5、2.5、5.0 mg kg-1，充分混匀，待 溶剂挥发后，加无菌水调节土壤含水量(使土壤含水量 为其饱和含水量的 60%左右)，各放入 9 cm×24 cm 密 闭标本瓶中，同时放入装有 30 ml 0.1 mol L-1 的 NaOH 的小烧杯。然后将其放于（25±1）℃的恒温箱中培养。 于农药处理后第 2、5、7、10、12、15 d 取出装有 NaOH 的小烧杯，用 0.2 mol L-1 的 HCl 滴定剩余 NaOH，同时 换进新的装有 NaOH 的小烧杯，继续培养。试验重复 3 次，同时做空白试验。每次测定的结果按下式计算 100 g 土壤的 CO2 释放量[12]。
摘 要：通过实验室培养试验研究了 0、0.5、2.5、5.0 mg kg-1 的 68%代森锰锌对土壤微生物种群动态变化和土壤呼吸强度的 影响。结果表明，低浓度（0.5 mg kg-1）的代森猛锌可促进土壤细菌、真菌和放线菌的增殖，土壤呼吸作用增强；高浓度的代森 锰锌则抑制细菌、真菌和放线菌的增殖，土壤呼吸作用也受到一定程度的抑制，浓度愈高，抑制作用愈强；但随着培养时间 的推移，土壤中农药的量不断减少，各浓度处理的土壤微生物量及呼吸作用都趋于与对照组相一致。而且根据危害系数法 的分级方法计算, 代森锰锌属于无实际毒害的农药。 关 键 词：代森锰锌；微生物种群；呼吸作用；土壤 中图分类号：S154.3 文献标识码：A 文章编号：0564- 3945(2010)06- 1365- 05
W = (空白值 - 滴定值)×盐酸摩尔浓度×CO2 分 子量×100 / (干土重×2×滴定间隔天数)
W：每 100 g 干土 CO2 的释放量，mg。
2 结果与分析
2.1 代森锰锌对土壤微生物数量的影响 经过培养、计数，不同浓度的代森锰锌农药对土
壤中微生物的量的影响结果见表 2。
表 2 代森锰锌对土壤微生物数量的影响 Table 2 Effect of manzoceb on total numbers of soil bacteria( 107cfu g-1) , fungi ( 104 cfu g-1) and actinomycetes ( 105 cfu g-1)
wk.baidu.com放线菌
0
0.5
2.5
5.0
15.6
25.4
35.2
49.7
40.9
32.6
25.8
20.8
38.5
40.6
50.2
43.1
30.3
26.1
10.5
19.2
27.1
47.5
39.4
28.5
25.5
5.2
10.8
18.4
45.7
41.3
30.7
25.7
从表 2 可以看出，与对照组相比，代森锰锌对土 壤三种微生物的影响规律相似，均表现为在试验初期 （1 ~ 10 d），代森锰锌浓度为 0.5 mg kg-1 时，土壤微生 物的生长均受到轻微的激活，数量有所增加；当代森 锰锌浓度为 2.5 mg kg-1 和 5 mg kg-1 时，土壤微生物的 生长均受到一定程度的抑制作用，数量减少，而且浓 度愈高，抑制作用愈强。从第 14 d 开始，代森锰锌各浓
代森锰锌又叫大生、喷克、大富生、大丰，英文名 称：Mancozeb，化学名称：乙撑双二硫代氨基甲酸锰和 锌离子的配位络合物。分子式：(C4H6N2S4Mn)X·(Zn) y， 结构式：
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保持土壤饱和含水率在 60%（与农田基本相同），并分 别在培养 1、4、7、10、14、20、28 d 后取样，测定细菌、真 菌及放线菌的数量。
微生物数量采用稀释平板法测定，细菌用牛肉汁
蛋白胨琼脂培养，真菌用马丁氏培养基培养，放线菌 用改良的高氏 1 号培养基培养[11]。
微生物量计算公式：每克土中菌数 =（菌落平均数 × 稀释倍数）/ 干土% 1.2.2 代森锰锌对土壤呼吸作用的影响 取 600 g 风
图 1 代森锰锌对土壤生物多样性的影响 Fig. 1 Influence of Macozeb on soil microbial biodiversity
由图 1 可知，当施药时间一定时，生物多样性指 数随着施药浓度的变化呈现先上升后下降的趋势。在 0 ~ 0. 5 mg kg-1 浓度范围内，多样性指数呈上升的趋 势；而在 0. 5 ~ 5 mg kg-1 浓度范围内，多样性指数呈 下降的趋势。当施药浓度一定时，在 1 ~ 7 d 内多样性 指数随着施药时间的增加而上升，7 d 后各浓度处理 均呈现下降趋势，并逐渐恢复到与对照组相一致。多 样性指数呈现出以上规律可能是由于开始施用代森 锰锌溶液时，土壤环境发生了变化，碳源、氮源等营养 物质都比较充裕，因此土壤微生物之间分布和比例会 随之变化，稳定性升高，多样性指数升高；而当代森锰
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代 森 锰 锌 （mancozeb） 是 1961 年 由 美 国
Rohm&Hass 公司发现的新型有机硫杀菌剂, 属低毒杀
菌剂。该药因具有高效、低毒、对人畜植物安全以及防
治植物病害广泛和价格低廉等特点而被广泛使用。目
前有关代森锰锌及其代谢物乙撑硫脲的研究主要集
20.5
30.8
30.8
23.1
20.3
5.0
0.6
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30.2
22.7
19.8
真菌
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5.4
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14.1
15.6
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土壤微生物数量只反映了总量上的差异，无法表 现其在组成或区系上的变化。所以，要反映土壤质量 的生物活性还要结合微生物多样性的研究。生物多样 性指数是描述生物类型数和均匀度的一个度量指标， 它在一定程度上可反映生物群落中物种的丰富程度 及其各类型间的分布比例[13]。通过 Shannon 多样性模 型计算可以获得底物利用多样性指数[14]。
土壤是人类生活和生存的重要资源，又是不可替 代的环境。因此保护土壤环境，充分发挥人类的有利 影响，已经成为各国学者和政府特别关注的重要任 务。农药对土壤微生物及酶活性的影响，已成为不少 国家评价农药生态安全的一个重要指标[1]。
土壤微生物是土壤生态系统的主要组成部分,也 是土壤肥力的一个重要指标。农药入农田后,大部分掉 落于土壤中，从而对土壤微生物产生影响。研究农药 对土壤微生物的影响，是评价农药对生态环境安全性 的一个重要指标。Bich 等[2]提出一种化学污染物对某 一生态系统中微生物的影响，可以间接反映出该化学 品对该生态系统的影响。有关农药对土壤微生物影响 的研究已有一些报道,且主要是针对不同种群和类别的 微生物。汪海珍等[3]报道了甲磺隆结合态残留物对土壤 细菌、真菌有明显刺激作用，对放线菌有强烈的抑制作 用；朱鲁生等[4]的研究证明甲氰菊酯、辛硫磷在灭菌土 的降解半衰期是非灭菌土中的 2.5 倍左右，说明土壤微 生物对农药的降解起着重要作用；朱南文等[5]指出甲胺 磷对土壤细菌、固氮菌有不同程度的抑制作用，对土 壤真菌有一定的刺激效应；张跃华等[6]则报道了阿维 菌素在 125 mg kg-1 以上浓度才对土壤细菌、真菌和放 线菌有明显抑制作用。
代森锰锌对土壤微生物呼吸的试验结果见表 3。
表 3 代森锰锌对土壤微生物呼吸的影响
Table 3 Effect of manzoceb on the respiration of soil microbe
锌的浓度继续增加时，微生物体内的酶活性降低，加 上有害代谢物的积累，微生物抵抗外来不良环境的影 响能力减弱，土壤微生物之间分布和比例会产生新的 变化，稳定性降低，因而多样性指数也随着降低。对于 空白组，不同的施药时间其多样性指数也呈现不同的 变化动态。秦华等研究 DEHP 对土壤微生物多样性指 数影响的时候，空白组的多样性指数也呈现不规律的 变化动态[16]。具体的原因尚待研究。 2.3 代森锰锌对土壤微生物呼吸作用的影响
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唐 美 珍 等 ：68％代 森 锰 锌 对 土 壤 微 生 物 种 群 及 呼 吸 作 用 的 影 响
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的推移，农药在土壤中不断被降解，作为微生物可利 用的碳源量或作为抑制、杀死微生物的生长的毒物量 也不断减少，所以到第 28 d 时各类群微生物数量基本 恢复到与对照组相接近。 2.2 代森锰锌对生物多样性影响分析