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根际土壤中甲磺隆除草剂快速降解及其生态化学机制

贺永华  
【摘要】:甲磺隆等磺酰脲类除草剂通常用于麦类等作物的阔叶杂草防治,是当今除草剂的重要种类,但其极低残留便可污染土壤,且影响后茬作物的安全性。因此,研究这类除草剂在土壤中的降解途径及其生态化学机制,对合理用药、减轻农药危害、提高土壤和水体环境质量以及保证农业可持续发展等都有重要的理论和实践意义。本研究结合土壤环境化学和环境生物技术的研究方法,从环境生态界面的角度较系统地研究了以磺酰脲类除草剂甲磺隆为代表的有机毒物在根际微生态系统中的快速降解及其生态化学机制,提出了受有机毒物污染土壤的原位植物-真菌联合修复技术。主要结论如下: (1)研究了以甲磺隆为代表的磺酰脲类除草剂对我国南方稻麦轮作区小麦(Triticum aestivum L.)根际与非根际土壤中各微生物区系种群数量和酶活性的影响。结果表明,在2μg·g~(-1)甲磺隆浓度的胁迫下,普通细菌受到了显著抑制(P0.01),耐受细菌在前30天也显著性地受到影响,但随着根际效应的加强而逐渐减弱。甲磺隆胁迫下普通真菌的数量变化不大,但耐受真菌数量上升明显,处理根际与非根际土壤中耐受真菌数量与对照相比30天后即达到1%的显著水平。放线菌是甲磺隆胁迫下的劣势菌,至第30天处理非根际土壤中甲磺隆对普通放线菌的抑制率高达90%,耐受放线菌甚至已检测不到,可以作为甲磺隆除草剂残留污染土壤生态环境效应的评价指标。至培养结束甲磺隆胁迫下三大类群微生物区系中真菌的相对数量略有下降,说明土壤性质并未明显降低,且对甲磺隆毒害的响应依次为放线菌细菌真菌。甲磺隆驯化以及作物根系生长的协同作用,共同促进了芳香族化合物分解菌的生长和繁殖,这为利用植物和微生物联合修复受芳香族化合物污染的土壤提供了理论依据。氮素转化生理群区系中固氮菌对甲磺隆不敏感;亚硝化菌和反硝化菌受毒害严重,但小麦根系的生长仍然可在一定程度上缓冲甲磺隆的抑制作用。硫化菌和反硫化细菌等硫素转化生理群区系的生长也受到了甲磺隆的强烈抑制,根际效应也很明显。污染土壤中过氧化氢酶、多酚氧化酶和脱氢酶等氧化还原酶的活性均表现为下降的趋势,都不同程度地受到了甲磺隆的抑制作用,同时根际土壤中氧化还原酶活性显著高于相应非根际土壤。土壤微生物特征总体差异主成分分析表明,甲磺隆对微生物的正常生长影响较大,但是随着培养的进行逐渐趋于缓和,这可能与其在土壤中的降解也有关,另外也可见根际微生物活性始终高于非根际土壤,表明了小麦根际对甲磺隆的


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