長殘留除草劑氯嘧磺隆對土壤微生物生態(tài)的影響.pdf

1、氯嘧磺隆是20世紀80年代美國杜邦公司開發(fā)的一種磺酰脲類除草劑,其具有殺草譜廣、超高活性、高選擇性等特點,主要用于大豆田防除闊葉雜草和某些莎草科及禾本科雜草。該除草劑在土壤中殘留時間長,屬長殘留除草劑,其長期大量重復使用對后茬敏感作物產(chǎn)生藥害,嚴重影響了農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整及土壤資源的可持續(xù)利用。本文結(jié)合田間調(diào)查及室內(nèi)培養(yǎng)實驗研究了長殘留除草劑氯嘧磺隆對土壤微生物種群數(shù)量、微生物群落和功能多樣性及生態(tài)系統(tǒng)能流和碳流的影響,初步探討了其影響

2、土壤健康的微生物生態(tài)多樣性的變化。主要研究結(jié)果如下:
　　 1.建立了土壤中氯嘧磺隆殘留量檢測的方法。土壤樣品經(jīng)0.2mol/L的磷酸緩沖液(pH=7.8)提取、加入磷酸酸化至pH=2.5,用乙腈萃取后濃縮,采用超高效液相色譜串聯(lián)四級桿質(zhì)譜儀多離子反應監(jiān)測(MRM)模式下檢測,以m/z414.8＞212.9、m/z414.8＞120.9定性,以m/z414.8＞185.9定量。在0.1～1mg/kg添加水平范圍內(nèi)氯嘧磺隆的平均添

3、加回收率為80.52～94.11％;相對標準偏差為1.80～7.96％。該方法對氯嘧磺隆的定量限(LOQ)為5μg/kg。該方法靈敏度高,操作簡單,定量準確,可用于土壤中氯嘧磺隆的殘留分析及大量樣品的快速檢測。
　　 2.將田間調(diào)查實驗和室內(nèi)培養(yǎng)實驗相結(jié)合,研究了長殘留除草劑氯嘧磺隆對土壤微生物生態(tài)的影響。
　　 (1)采集黑龍江省牡丹江和葦河兩地不同施藥歷史的大豆田土壤,分別測定其殘留量、土壤微生物生物量碳和磷脂脂肪酸

4、含量。結(jié)果表明:兩地不同施藥歷史的土壤中均未檢測到氯嘧磺隆的殘留;牡丹江和葦河地區(qū)連續(xù)施藥多年的土壤中微生物量碳的含量和PLFA總量都顯著低于空白對照;兩地不同施藥年限的土壤微生物GN/GP比值和真菌/細菌比值顯著低于未施藥的土壤,且隨著施藥年限的增加而降低:而不同施藥年限土壤微生物的壓力指數(shù)高于對照土壤,且存在顯著差異;通過主成分分析也可以看出,兩地不同施藥年限的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與未施藥土壤明顯不同,土壤中微生物的群落結(jié)構(gòu)組成發(fā)生了

5、改變。
　　 (2)在黑龍江省哈爾濱市香坊農(nóng)場采集未施用過氯嘧磺隆的土壤進行溫室實驗進一步研究氯嘧磺隆影響土壤微生物的變化情況,采集的土壤在溫室中預培養(yǎng)10d后,添加一定濃度(田問推薦高劑量的1倍、10倍、100倍和1000倍的濃度)的氯嘧磺隆。施藥后1、7、15、30、45、60、90和120d采集土樣,分別測定氯嘧磺隆殘留量、土壤微生物的基礎呼吸和誘導呼吸、微生物生物量碳、BIOLOG方法測定碳源利用率和磷脂脂肪酸(PLFA

6、)含量。結(jié)果表明:氯嘧磺隆在土壤中的消解動態(tài)符合一級動力學方程,在土壤中的半衰期為24.8～31.5d;在施藥初期土壤微生物的基礎呼吸強度增強了,各處理與對照有顯著差異,而整個培養(yǎng)過程中對誘導呼吸沒有顯著性影響;BIOLOG生態(tài)板測定結(jié)果顯示,各處理的微生物群落平均吸光率AWCD值在初期高于對照,到45d后明顯低于對照;Simpson指數(shù)和Shannon指數(shù)在整個培養(yǎng)過程中與對照無差異,而McIntosh指數(shù)在前60d低于對照,有顯著差

7、異,之后逐漸恢復到對照水平;在施藥后初期微生物受到抑制,不同處理的土壤微生物量碳的含量和PLFA總量顯著低于對照,到30～40d時恢復到對照水平,60d后又顯著高于對照。在培養(yǎng)初期和后期各處理的GN/GP值與對照有顯著差異,中間時期與對照變化一致。各處理的真菌與細菌的比值先高于對照后低于對照然后逐漸恢復一致。不同處理的壓力指數(shù)隨培養(yǎng)時間與對照的差異逐漸減小。主成分分析結(jié)果表明除草劑氯嘧磺隆改變了土壤微生物的群落結(jié)構(gòu),在培養(yǎng)過程的初期和末