除草剂草甘膦对中华大蟾蜍的慢性毒性
四川动物2007年第26卷第2期 SichuanJournalofZoology Vol126 No12
2007
除草剂草甘膦对中华大蟾蜍的慢性毒性
肖永红,廖永强,周昌旭,蒋平
(井冈山学院生命科学学院,江西吉安343009)
摘要:为揭示除草剂对农林生态系统中脊椎动物天敌潜在的、长期的慢性毒性,测定了草甘膦对中华大蟾蜍(BufogargarizansCantor)蝌蚪生长发育和运动频率的影响以及对中华大蟾蜍成体空胃率的影响。结果表明,亚致死剂量的草甘膦溶液对中华大蟾蜍蝌蚪的生长发育和运动频率具有明显的抑制作用,蝌蚪体长、体宽、尾长、尾宽和体质量的增长率均与草甘膦浓度呈极显著负相关;蝌蚪的运动频率亦与草甘膦浓度显著负相关。同时,草甘膦的喷施对中华大蟾蜍成体的捕食造成负面影响,其空胃率与草甘膦浓度呈极显著正相关,围之内,中华大蟾蜍(成体)处理组亦出现30%～60%的空胃率。
关键词:草甘膦;中华大蟾蜍;生长率;运动频率;空胃率中图分类号:Q95915 文献标识码:A 文章编号-()02ateonBufogargarizans
O2hong,LIAOYong2qiang,ZHOUChang2xu,JIANGPing
ofLifeSciences,JinggangshanUniversity,Jiπan,JiangxiProvince 343009)
Abstract:Forstudyingthechronictoxicitiesofherbicidesonthevertebratenaturalenemy,theeffectsofglyphosateonthegrowthrate,motionalrateandgastricvacuousrateofBufogargarizansCantorweremesured.Theresultsshowedthatthesuble2thaldoseofglyphosateobviouslyaffectedthegrowthandmovementofthetadpolesandthepredationoftheadults.Thegrowthrateindexesofthetadpoles,includingbodylength,bodybreadth,taillength,tailbreadth,bodyweight,etc.,andthemotionalrateofthetadpoleswreallnegativelycorrelatedwiththeglyphosateconcentration.Thegastricvacuousrateoftheadults,how2ever,waspositivelycorrelatedwiththeghyphosateconcentration.Therewouldbe30%～60%Bufogargarizanadultswithnopreyintheirstomacheseventheyweresprayedbytheghyphosateinrecommendedconcentration.
Keywords:glyphosate;BufogargarizansCantor;growthrate;motionalrate;gastricvacuousrate 近年来两栖类在全球范围内出现了严重的种群衰退现象,其中农药对两栖类生存所造成的负面影响已引起了人们的关注[1,2]。国内外许多学者报道了常见杀虫剂和除草剂对两栖类的毒性,以及对两栖类种群衰退的影响[3,4]。中华大蟾蜍(BufogargarizansCantor)属蟾蜍科蟾蜍属,广泛分布于我国南方诸省。蟾蜍是农林生态系统中多种害虫的主要捕食性天敌之一,在无公害农业生产中发挥着重要的作用。由于其生境大都靠近或处于农药施用范围内,农药在施用过程中会通过多种途径进入这些水体,从而对蟾蜍及其幼体蝌蚪产生影响。
草甘膦为广谱灭生性芽后除草剂,化学名为N2膦酸甲基2甘氨酸,商品名农达,强极性,其作用机理是通过有效成分抑制52烯醇丙酮草莽酸232膦酸盐的合成酶活性,表面还具有活性物质,是目前世界上使用最广泛的一种除草剂。随着转基因抗草甘膦作物的发展,它在全球的使用面积正以每年20%的速度递增,成为具有典型代表性的农药产品。草甘膦对环境及有益生物的影响受到广泛关注[5～7]。已有的文献研究主要集中于草甘膦对蟾蜍的急性毒性和遗传毒性,本文选用草甘膦作为污染物,研究其对中华大蟾蜍慢性毒性,目的在于揭示草甘膦对蟾蜍等脊椎动物天敌长期的缓慢的毒
副作用,为草甘膦的合理利用和两栖动物资源的保护利用提供基础资料。
1 材料和方法
111 试验动物
中华大蟾蜍,采自江西省吉安市青原区一闲置荒地水畦。将卵囊带回实验室,放入经曝气48h以上的软水培养20天,养殖缸为直径35cm、高25cm的玻璃缸,用鱼饲料喂养开食后的蝌蚪。成体与蝌蚪采自同一荒地,选择活泼健康、体重均等的蟾蜍成体和蝌蚪用于试验。112 试验药品
草甘膦:41%异丙胺盐水剂,购自江苏南通江山农药化工股份有限公司,推荐使用配比浓度为草甘膦水剂∶水=1∶150～250,即草甘膦水剂的含量约为410～617ml/L。113 试验处理11311 草甘膦对中华大蟾蜍蝌蚪的半致死浓度(LC50)测定 选择3～5个间隔较大的草甘膦水剂浓度进行预备实验,同时设不加草甘膦的空白组对照,观察24、48、72、96h蝌蚪死亡情况,求得草甘膦水剂对中华大蟾蜍蝌蚪的最小全致死浓度(LC100)与最大无死亡浓度(LC0)分别为1101ml/L和
收稿日期:2006-11-30 基金项目:国家自然科学基金项目(No130660038);井冈山学院校级基金项目作者简介:肖永红(1974～),女,硕士,讲师,主要从事动物生态学研究,E2mail:yonghongxiao01@1261com
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0121ml/L。采用有毒物质对水生生物急性毒性实验的标准
方法,在LC100与LC0的范围内,按0105ml/L的等间距设置10个草甘膦水剂浓度组(分别为0190、0185、0180、0175、0170、0165、0160、0155、0150、0145ml/L)和一个空白对照组;每组4次重复,每个重复在鱼缸中盛试液2000ml,随机放置大小一致的蝌蚪20只,温度范围为24±1℃,每隔24h换试液一次并及时清除死亡个体。实验开始后,连续观察供试蝌蚪的反应,记录24、48、72、96h蝌蚪的死亡率(死亡的标准以触及身体不再有反应为准),求得24、48、72、96h的草甘膦水剂对蟾蜍蝌蚪的半致死浓度(LC50)分别为0194、0186、0171、0166ml/L,平均半致死浓度为0179ml/L。11312 草甘膦对中华大蟾蜍蝌蚪生长发育的影响 在24、48、72、96h的平均LC50=01790ml/L以下设置9个处理组(草甘膦水剂浓度分别为0170、0165、016、0155、015、01013、012、011ml/L)和一个空白对照组,,重复随机培养20鱼饲料喂养。1,及食物残渣等物。,5天从每缸中随机捞出5,包括
2 结果与分析
体长、体宽、尾长、尾宽、体重。11313 草甘膦对中华大蟾蜍蝌蚪运动频率的影响 在蝌蚪211 草甘膦对中华大蟾蜍蝌蚪生长发育的影响的平均半致死浓度(LC50=01790ml/L)往下以0105ml/L为不同浓度草甘膦溶液处理中华大蟾蜍蝌蚪后,其体长、等间距设置01790、01740、01690、01640、01590ml/L等5个浓体宽、尾长、尾宽、体质量等生长指标的增长情况见表1。度处理组和一个空白对照组,试验重复的设置和蝌蚪的喂养
表1 不同浓度草甘膦溶液处理后中华大蟾蜍蝌蚪的生长指标
生长指标
处理浓度
[***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][1**********]管理同前,试验开始后每天上午10～12时定期观察蝌蚪的活动情况,蝌蚪在草甘膦溶液中培养10天后以秒表记录每只蝌蚪的运动时间和静止时间。11314 草甘膦对中华大蟾蜍捕食的影响 根据草甘膦水剂的推荐使用浓度范围(410～617ml/L),设置8、7、5、4、3、2ml/L等6个浓度处理组和一个空白对照组,每组12只体重相当的成体蟾蜍。处理组蟾蜍用微型喷雾器喷施对应浓度的草甘膦溶液,对照组用清水代替。所有蟾蜍按组分别放置于野外湿润杂草地的纱网围栏中,以大型太阳伞遮荫,让其自然捕食,3天后将所有蟾蜍捕回实验室进行胃部解剖,体视镜观察胃内容物情况。114 =//每组蟾蜍总数)×100%
,用统计软件SPSS1115分别对中华大蟾蜍蝌蚪的各项生长指标、运动频率和中华大蟾蜍成体空胃率与草甘膦浓度之间的关系进行回归分析。P
不同处理时间(d)的生长指标
[***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][1**********]140一元回归方程
y=bx+a
平均体长
(mm)
平均体宽
(mm)
平均尾长
(mm)
y=01092x+6170y=01079x+610433y=01085x+516833y=01072x+613533y=01065x+612733y=01064x+617033y=01058x+611733y=01055x+619533y=01046x+5189333y=01054x+5105y=01039x+410933y=01040x+413933y=01037x+412333y=01032x+417033y=01031x+415333y=01029x+315333y=01028x+411333y=01027x+4142333y=01161x+1112y=01143x+101333y=01150x+918933y=01139x+101233y=01132x+111033y=01130x+111033y=01118x+101133y=01117x+916833y=01116x+10113333
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生长指标
处理浓度[***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********]不同处理时间(d)的生长指标
[***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][***********][1**********]24一元回归方程
ybxa
平均尾宽
(mm)
平均体质量
(mg)
y=01039x+3159y=01027x+312133y=01034x+311133y=01028x+311433y=01026x+311733y=01024x+214033y=01023x+314433y=01021x+219533y=01018x+2150333y=31566x+6313y=31020x+481933y=31310x+471333y=31151x+431933y=21880x+581133y=21860x+401433y=21794x+281433y=21720x+531833y=11750x+37123333
3,33 在一元回归方程中,b是直线的斜率,其意义为当自变量(x)每变动一个单位,因变量(y)平均变动b个单位。表1中各一元回归方程的b值表示草甘膦处理时间每增加一个时间单位,中华大蟾蜍蝌蚪各生长指标就增加b个单位,因而可将表1中各浓度组一元回归方程的斜率b值作为蝌蚪
各生长指标的增长率。可见随着草甘膦溶液浓度的增加,中华大蟾蜍蝌蚪各项生长指标的增长率呈下降趋势。对各生长指标的增长率与草甘膦水剂的浓度作相关分析,结果见表2。
表2 中华大蟾蜍蝌蚪各项生长指标增长率与草甘膦浓度的相关关系
[***********]3931566
[***********]0102731020
[***********]0103431310
体长体宽尾长尾宽体质量
草甘膦水剂不同浓度(ml/L)的增长率[***********][***********][***********][***********][***********][***********]021794
一元回归方程
016
[***********]2121720
[***********][1**********]
[***********]0101211696
y=y=y=y=y=
-01078x+01094-01034x+0104833-01084x+0116233-01029x+0103733-21123x+3161333
3表示回归方程的线性相关显著,33表示回归方程的线性相关极显著
从表2可以看出,中华大蟾蜍蝌蚪各个生长指标的增长率均与草甘膦水剂的浓度呈极显著负相关,说明草甘膦对蝌蚪的生长具有非常显著的抑制作用。表中一元回归方程的b值表示草甘膦对各个生长指标的抑制程度,b值越大则草甘膦对蝌蚪的影响也越大,从表中可以看出草甘膦对生长指标中的体质量影响是最大的,这可以解释为蝌蚪的体质量是其
他指标的总体表现形式。草甘膦对蝌蚪体长、尾长的影响较大,对体宽、尾宽的影响相对较小,因此草甘膦对蝌蚪生长发育的影响主要是抑制蝌蚪的纵向生长。草甘膦对蝌蚪尾部的生长有较大程度的抑制,这与我们在实验过程中观察到的蝌蚪死亡特征中的尾长缩短是相一致的。212 草甘膦对中华大蟾蜍蝌蚪运动频率的影响
中华大蟾蜍蝌蚪在刚开始置于草甘膦试液中时,兴奋性增强,活动量大,尾部不停地摆动,在染毒的一段时间后处于高浓度草甘膦溶液中的蝌蚪出现中毒症状,多数蝌蚪活动减少,卧于缸底不动,用玻棒触之,有的尾部剧烈颤抖,在原地游动,有的侧游,还有极少个体尾部出现弯曲。处于低浓度组的蝌蚪出现中毒的症状较轻,出现中毒症状的时间也较晚,主要表现为呆滞。而对照组蝌蚪运动较活跃。置于不同草甘膦浓度溶液的中华大蟾蜍蝌蚪运动频率见表3。
表3 中华大蟾蜍蝌蚪运动频率与草甘膦溶液浓度的关系
草甘膦浓度(ml/L)
平均运动频率一元回归方程
0159
016901358±01150y=-01304x+01464
(r=
016401212±01078
017283
)
017401194±01099
017901140±01061
01424±01250 01404±01174
由表3可以看出,随着草甘膦浓度的升高,中华大蟾蜍
蝌蚪的运动频率逐渐减小,蝌蚪运动频率与草甘膦浓度显著负相关,其中置于最大浓度草甘膦溶液中(0179ml/L)的中华大蟾蜍蝌蚪运动频率紧仅为对照组的1/3。
213 草甘膦对中华大蟾蜍捕食的影响
将用草甘膦处理并自然捕食3天后的中华大蟾蜍成体带回实验室,进行胃部解剖镜检后发现,处理后的蟾蜍捕获的食物主要是以线虫为主,而对照组的食物比较复杂,以各
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2007种昆虫为主,少量线虫,偶见蜘蛛,而且处理后的蟾蜍捕食量要比对照组明显减少,说明经处理的成体蟾蜍捕食能力有所
下降。不同浓度草甘膦处理的中华大蟾蜍的空胃率见表4。
表4 中华大蟾蜍成体空胃率与草甘膦浓度的关系
草甘膦浓度8(ml/L)
空胃率(%)一元回归方程
00
2813
2510
33313
[1**********]3
)
55813
77510
y=91552x-31874(r=
由表4可知,随着草甘膦浓度的升高,中华大蟾蜍的空胃率也增大,空胃率与草甘膦浓度呈极显著正相关。即使在草甘膦水剂的推荐使用浓度范围之内(410～617ml/L),中华大蟾蜍处理组亦出现30%～60%的空胃率。
3 讨论
由于除草剂具有选择毒性,比普遍较低,影响。然而实际上,部分被植物吸收,,染[8]。从本试验的结果可知除草剂草甘膦对中华大蟾蜍具有一定的危害性,根据公式[9]:安全浓度=24hLC50×013/(24hLC50/48hLC50)3计算,则草甘膦水剂对中华大蟾蜍蝌蚪的安全浓度为01213ml/L(数据见11311)。而草甘膦水剂的推荐农田除草浓度为410～617ml/L,虽然草甘膦被喷施到水体环境中浓度会被水体有所稀释,但水面蒸发以及草甘膦积累可导致水环境中草甘膦浓度升高,即使按照草甘膦的常用浓度施用,也将会对蝌蚪造成不同程度的死亡率。因此农田中施用草甘膦应该尽量避免直接喷施于水体中,或者避开蝌蚪的生长时期,以免因蝌蚪大量死亡而直接导致蟾蜍种群数量减少。
亚致死剂量(LC50以下)的草甘膦溶液虽然不会引起中华大蟾蜍蝌蚪的大量死亡,却可通过抑制蝌蚪的生长发育、干扰其生理功能如运动频率等影响它们的正常生活,从而降低蝌蚪对环境的适合度。蝌蚪期是两栖类变态发育的重要时期,此时期的蝌蚪发育情况将会影响两栖类一生的生长情况,这种影响将是长期的、不可估量的。苑宇哲[10]等研究指出除草剂阿特拉津可影响蝌蚪的体长生长;刘木养[11]等证实除草剂稻草隆对蝌蚪的体长、体重影响显著;耿宝荣[12]报道敌敌畏对黑眶蟾蜍蝌蚪的体长、体重有显著影响。由此表明草甘膦和其他的农药一样会导致两栖类幼体的生长发育受到不同程度的负面影响,草甘膦的毒性一样不容忽视。
草甘膦的施用亦会影响中华大蟾蜍成体的捕食,即使是低于推荐使用浓度的草甘膦溶液都会减少蟾蜍的捕食量而出现空胃的情况,如2ml/L和3ml/L处理组的空胃率分别为2510%和813%。从物种生存的角度讲,通过外界获取食
物是异养生物生存的唯一途径,因而动物对食物的摄取,是对外界条件改变最为敏感和客观的生理反应。而农林生态系统中天敌种群捕食量的减少,将导致对害虫捕食压力的减轻,,进一。因此,农业耕作,以免阻碍蟾。
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