兽药污染土壤对小麦和白菜根伸长抑制的毒性效应

摘要：含有残留兽药的粪便作为有机肥施入农田，可造成农业土壤污染，对人类健康和生态系统产生潜在危害。为评价兽药污染的潜在生态影响，本试验采用室内生长箱培养的方法，测定了黄潮土在2 种常用兽药土霉素、伊维菌素污染条件下，对2 种作物（小麦和白菜）根伸长、芽伸长的抑制率，以及复合污染毒性效应。结果表明，土壤中土霉素、伊维菌素浓度与作物根伸长及芽伸长抑制率呈显著线性相关（P<0.01）。2 种兽药对植物根、芽伸长抑制强度为：伊维菌素垌土霉素；在药物的胁迫下，作物的根伸长较芽伸长敏感，2 种作物的敏感性为：小麦>白菜，小麦为兽药污染的敏感植物。土霉素和伊维菌素的复合污染产生明显的协同作用。

    随着集约化、规模化畜禽养殖业的快速发展，禽养禽疾病也越来越复杂，在这种情况下，使用兽药的数量和种类也呈现出逐年增加的趋势。在美国，1996年使用在动物健康上的药物总花销为33 亿美元，每年抗生素类兽药的使用量为11 000 t[1]；欧共体每年抗生素的消耗量达5 000 t[2]。然而研究表明，抗生素类药物一般有60%～90%随动物粪便排出体外，含有大量兽药的养殖场粪尿作为有机肥施入农田后可造成农业土壤污染[3-6]，并且这些兽药很可能在土壤中积累，进而影响其中的植物、动物和微生物的正常生命活动，最终将影响人类的生命健康。因而，近年来，兽药对生态环境的影响成为研究热点[7-8]。利用高等植物的生长状况监测土壤污染，是从生态学角度诊断土壤质量的重要方法之一[9-12]。目前已建立的高等植物毒理试验方法主要有根伸长试验、种子发芽试验和植物幼苗早期生长试验[13-15]。有关兽药对植物的毒性响应已受到研究者的关注[16-17]。但兽药对农作物的生态毒性效应报道很少，有必要加强相关方面的研究。
    土霉素和伊维菌素是目前使用较为广泛的两种兽药抗生素。其中土霉素属于广谱抑菌剂，是我国生产及使用最多的抗生素之一。土霉素在动物体内消除较慢，代谢生成物少，主要以原药形式排出体外，且在土壤中吸附能力强并持久存在，随粪肥施用至土壤后，在其中可积累成为持久性较强的土壤污染物[18-20]。伊维菌素是阿维菌素的衍生物，属于半合成大环内酯农用抗生素类杀虫剂，在农牧业上应用比较广泛，一般来说，伊维菌素在动物体内吸收率较低，在动物喂食药物5~6 d 内随粪便排泄到环境中的药物竟达到90%以上，Halley 等研究发现在室温避光条件下，混有粪便和土壤中的伊维菌素降解半衰期为93~240 d[21]。张树清等对我国7 省、市、自治区的典型规模化养殖场畜禽粪便的主要成分分析结果表明，猪粪中土霉素含量可高达134.75 mg·kg-1[22]。据Herd 报道，干燥的动物粪便中伊维菌素含量高达18.5 mg·kg-1[23]。因此，在生态环境中这2 种兽药残留相对来说比较严重，对土壤生态系统会造成一定的危害，尤其是在大量使用厩肥的地区。

    黄潮土广泛分布于黄淮海平原、长江中下游平原、辽河下游平原以及汾渭河谷平原，本文选其作为供试土壤，研究了土霉素、伊维菌素单一及复合污染情况下，对小麦和白菜根、芽伸长抑制率的影响。通过作物根伸长、芽伸长受抑制程度，确定2 种兽药对这2 种比较典型的作物生态毒性的敏感性。本试验旨在通过了解兽药对作物的生态毒性效应，从而为评价兽药污染的潜在生态影响提供科学依据。