Identification of the bound residue composition derived from 14C-labeled chlorsulfuron in soil by using LC-MS and isotope tracing method

A new method for extracting the bound residue(BR) derived from ^14C-iabeled chlorsulfuron in soils was developed, and the technique of combining LC-MS with isotope tracing method was subsequently applied to identify the composition of the ^14C-BR in a loamy Fluvent derived from manne deposit. The results showed that the ^14C- [ 2- amino-4- methoxyl-6- methyl- 1,3,5 ]-triazine, ^14C- [ 2-amino-4-hydroxyl-6-methyl-1,3,5]-tdazine and ^14C-chlorsulfuron parent compound constituted the main composition of the ^14C-BR denved from ^14C-labeled chlorsulfuron in the soil. The radioactive ratio of three compounds accounted for 39.8 %, 35.4 % and 17.9 % of total recovered radioactivity, respectively. However, a small amount(3.6 % of total recovered radioactivity) of the complex of ^14C- [ 2-amino-4-hydroxyl-6-methyl-1,3,5]-tdazine might have existed in the ^14C-BR in association with an unknown soil substrate. 2-chlorobenzenesulfonamide was also detected to be one of the components of the BR. The results could well explain the mechanism of phytotoxicity caused by the BR derived from chlorsulfuron in soil. In addition, the mechanism of BR formation in soil was also discussed in details.     

Bound 14 C-metsulfuron-methyl residue in soils

Bound residue(BR) of ^14 C-metsulfuron-methyl (^14 C-BR) in seven kinds of soil was significantly negative-related to soil pH and positive-related to the clay content during the initial 20 d of incubation, but only was significantly negative-related to soil pH after 30 d incubation. Again, the soil pH was found to be the dominant factor affecting BR formation from ,4 C-metsulfuron-methyl among the basic properties(soil pH, clay, OM and CEC etc. ) of soil. The maximum content of ^14C-BR in the 7 soils accounted for 19.3% -52.6% of applied amount. In addition, the composition of the ,4 C-BR in fluvio marine yellow loamy(S7) at the 90 d of incubation was identified using the coupling technique of LC-MS and isotope tracing method. The results showed that the^14 C-[2-amino-4-hydroxyl-6-methyl-1 3, 5]-triazine, ^14 C-[2-amino-4-methoxy-6-methyl-1, 3, 5]-tdazine and ^14 C-metsulfuron-methyl parent compound constituted the main components of the BR derived from ^14 C-metsulfuron-methyl in the S7. The relative percentage of the three compounds accounted for 41.4%, 35.8% and 19.3% of total recovery radioactivity, respectively. The results also indicated that a non-radioactive component, 2-methylformate-benzenesulfonyl-isocyanate, one of the degraded products of metsulfuron-methyl in soil, was also found to be one of the components of the BR. The parent compound in BR can well explain the phytotoxic effect on substitution crops caused by the BR derived from metsulfuron-methyl in soil.     

14C-甲磺隆在土壤中的可提态残留、结合态残留和矿化

在实验室培养条件下,从质量平衡角度,研究了¹⁴C-甲磺隆在7种土壤中形成结合残留(¹⁴C-BR)、可提态残留(¹⁴C-ER)以及矿化为¹⁴CO₂的规律;同时对¹⁴C-BR的主要影响因子及其在腐殖质中的分布规律进行了研究.结果表明:①¹⁴C-甲磺隆在土壤中形成的¹⁴C-ER,其含量与土壤pH呈显著正相关.甲磺隆母体化合物在7种土壤中 的半减期为13.3～66.6d,降解速率常数λ(d-1)与pH呈显著负相关.②¹⁴C-甲磺隆在7种土壤中形成的¹⁴C-BR,其含量在培养初期的20d内,与土壤pH呈显著负相关且与土壤粘粒含量呈显著正相关;而培养20d后,¹⁴C-BR的含量只与土壤pH呈显著负相关.pH是¹⁴C-甲磺隆在土壤中形成BR的主要影响因子.¹⁴C-甲磺隆在7种土壤中的¹⁴C-BR的最大值约为引入量的19.3%～52.6%.③在整个培养试验过程中,7种土壤中的¹⁴C-BR主要分布在富啡酸和胡敏素中,但其分布在胡敏酸中的相对百分比较小.因此,在¹⁴C-甲磺隆形成BR的过程中,富啡酸的作用＞胡敏素>胡敏酸.④在整个培养试验期间(180d),¹⁴C-甲磺隆在7种土壤中通过三嗪杂环开环矿化为¹⁴CO₂的量约占引入量的12.9%～27.0%,其在碱性土壤中更难被矿化为¹⁴CO₂.     

氟乐灵在土壤中的结合残留及其对作物的影响

介绍了除草剂氟乐灵在两种土壤中可提部分的消失动态,研究了土壤组分、水分状况及微生物活性对~(14)C-氟乐灵结合残留形成的影响,以及土壤中结合残留物对小麦、黑麦草的有效性.结果表明,有机质含量高的黑土能结合较多的~(14)C-残留物.对含结合残留物的土壤进行高温馏出处理,馏出物的GC检定结果显示除少量母体结构外,氟乐灵主要是通过其代谢物与土壤结合的.盆栽试验表明,氟乐灵结合残留对农作物的生长有明显抑制.     

土壤中残留毒死蜱的作物效应

应用盆栽实验和室内分析方法,研究了红壤中残留毒死蜱农药对小麦、油菜苗生长及其对农药吸收的影响.结果表明,红壤中残留毒死蜱初始浓度为1～10μg/g,20d后,小麦苗地上部吸收的浓度可达0.257～4.50μg/g,油菜苗地上部吸收浓度可达到0.249～2.02μg/g;红壤中残留毒死蜱浓度低于10μg/g,对小麦苗地上部鲜重没有显著影响,低于5μg/g,对油菜苗地上部鲜重没有显著影响;残留毒死蜱在油菜苗根际的降解比非根际快1.4～4.2倍;油菜苗根际土细菌、真菌数量分别是非根际土的3.18倍、1.84倍,而放线菌数量差异不大;根际土比非根际土pH值低约0.19～0.23.     

呋喃丹在模拟水稻-鱼和水稻-萍-鱼生态系统中行为归趋的比较研究

用~(14)C标记法研究呋喃丹在水稻-鱼和水稻-萍-鱼两种模拟生态系统中的分布、消失和残留行为。结果表明,由于萍的引入,使在水稻-萍-鱼系统中,田表水中的残留较低,而鱼体中残留较高。结合态残留物是土壤、鱼和植株体中呋喃丹的主要残留形态。     

典型土壤双季稻对Cd吸收累积差异

用盆栽试验方法研究典型土壤双季稻条件下水稻对Cd的吸收累积差异.选取典型水稻土黄泥田(板页岩母质发育)和麻砂泥(花岗岩母质发育),通过添加不同浓度梯度外源Cd,进行盆栽试验,研究双季稻不同生育期土壤有效态Cd(DTPACd)、水稻植株各部位以及糙米Cd累积情况.结果表明,双季稻晚稻生育期土壤有效态Cd大于早稻,黄泥田大于麻砂泥,其差异性均达极显著水平(P0.01).水稻植株各器官(根、茎、叶、壳和糙米)Cd累积量随外源Cd增加和生育期的延长而呈现递增的趋势.不同生育期、不同土壤水稻糙米与植株各器官Cd累积量差异显著,具体表现为:早稻小于晚稻,黄泥田小于麻砂泥.水稻各器官(根、茎、叶、壳和糙米)中Cd含量与土壤有效Cd含量呈显著或极显著正相关关系.应用稻米Cd含量预测模型及水稻累积Cd的特征方程推算出土壤Cd安全阈值为:黄泥田早稻0.98 mg·kg~(-1)和晚稻:0.83 mg·kg~(-1);麻砂泥分别为0.86 mg·kg~(-1)和0.56 mg·kg~(-1).不同母质土壤的安全阈值与环境容量不同,其环境质量标准与污染修复控制措施应该有所区别.     

秸秆还田配施化肥对稻-油轮作土壤酶活性及微生物群落结构的影响

秸秆还田是农业生态系统提高土壤肥力和维持作物生产力的有效管理措施.为了研究秸秆还田配施化肥对巢湖地区稻-油轮作农田土壤养分含量、酶活性和微生物群落的影响,开展连续4 a （2016~2020年）的田间定位试验,设置无秸秆+无施肥（CK）、常规施肥（F）、秸秆还田+常规施肥（SF）和秸秆还田+常规施肥减20%（SDF）这4个处理,探究不同处理下影响土壤酶活性与细菌、真菌群落发生变化的关键环境因子.结果表明,秸秆还田配施化肥较常规施肥处理能够提高土壤养分含量,SF处理的土壤养分含量最高.与F相比,SF处理的水稻季土壤有机质（OM）和全磷（TP）含量显著提高了7.94%和24.07%（P<0.05）,油菜季碱解氮（AN）含量显著提高了13.62%（P<0.05）.SF较F处理的土壤磷酸酶和脲酶在水稻季显著提高了28.54%和24.13%,在油菜季显著提高了38.97%和30.70%,而SDF处理的4种土壤酶中仅脲酶活性较F处理显著提高,水稻季和油菜季分别提高了20.31%和24.33%（P<0.05）.秸秆还田对水稻季土壤细菌的Chao1和Shannon指数有所增加,油菜季则有所减少,而对真菌群落的Chao1和Shannon指数均增加.对于微生物群落结构而言,SF和SDF较F处理的变形菌门相对丰度在水稻季分别增加了8.22%和7.88%,油菜季分别增加了18.53%和5.68%.与F相比,SF和SDF处理的绿弯菌门相对丰度在水稻季分别增加了12.00%和11.25%,油菜季分别增加了15.02%和8.43%.水稻季SF和SDF处理的担子菌门较F相比相对丰度显著提高了70%和43.42%（P<0.05）,油菜季SF和SDF处理的子囊菌门与F相比显著提高了69.79%和43.72%（P<0.05）.综上,秸秆还田配施化肥可提高土壤养分含量,土壤脲酶和磷酸酶对秸秆还田的响应更为敏感,稻-油轮作农田土壤的细菌群落构成发生改变主要受土壤TP和速效磷（AP）影响,而土壤OM、AN和pH则是引起真菌群落构成变化的主要环境因子,因而秸秆还田有利于提高农田土壤肥力和维护生态系统健康.     

城市污泥的水稻肥用效果及环境影响的研究

用盆载试验研究城市污泥直接肥用对水稻生产及其产量的影响，并测定了污泥中重金属在稻米和土壤中的残留量，结果表明：污泥作水稻基肥施用有明显的增产作用和一定改土效果，但污泥带入农田的重金属大部分残留在土壤中，少部分被作物携带走，而在稻米中的残留量符合国家标准。     

成都平原核心区土壤砷空间变异特征及影响因素

掌握土壤污染物的空间变异特征及其影响因素是开展土壤污染防治的前提.基于189个表层（0~20 cm）土壤样品,运用经典统计学和地统计学方法分析了成都平原核心区土壤中w（As）的空间分布特征,并探讨了成土母质、水系和土地利用方式对土壤中w（As）的影响.结果表明:①研究区土壤中w（As）在3.74~35.32 mg/kg之间,平均值为14.64 mg/kg,其中超过GB 15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》风险筛查值的采样点仅占总采样点的7.53%.②地累积指数分析结果表明,研究区土壤As处于无污染至轻度污染状态.③研究区土壤中w（As）总体呈西高东低的趋势,高值主要分布在都江堰市的南部、崇州市的东北部以及邛崃市与新津县接壤处.土壤As的块金系数为26.60%,属于中等程度变异,受结构性因素和随机性因素的共同影响.④由于人类活动的增强,成土母质对土壤中w（As）的影响已经不显著.距水系越近,土壤中w（As）越高.土地利用方式对土壤中w（As）空间变异的影响程度最大,不同土地利用方式下土壤中w（As）差异显著,表现为园林地>农林地>水稻-小麦轮作>水稻-油菜轮作>水稻-蔬菜轮作.研究显示,成都平原核心区土壤中w（As）总体偏低,高值区主要分布在都江堰市的南部、崇州市的东北部和邛崃市与新津县接壤一带;土地利用方式对土壤中As空间变异的影响超过水系和成土母质.      

西南地区典型土壤酸化特征及其与重金属形态活性的耦合关系

采用空间代替时间的方法,采集了西南地区主要类型和不同酸化阶段的土壤样品,分析了土壤理化性质特征、酸缓冲性能和重金属赋存形态,结合小白菜盆栽生物试验,探讨土壤酸化和重金属形态活性变化的耦合关系.结果表明,紫色土和黄壤随着土壤酸化程度增加,土壤交换性盐基离子降低,由交换性Ca²⁺流失引起.不同酸化阶段紫色土和黄壤对酸敏感性差异较大,紫色土在pH>7.50和pH<4.50时,酸缓冲容量较大;黄壤酸缓冲容量和土壤交换性盐基离子含量呈较强的相关性,且随着酸添加量增加,酸缓冲容量的增大倍数和土壤盐基离子消耗速率有关.重金属Cd和Pb在土壤中的赋存形态和土壤类型、酸化程度紧密相关,紫色土与黄壤中Cd和Pb主要以可交换态和残渣态为主,且随土壤酸化程度增加交换态占比增加,残渣态占比减少;红壤中以残渣态和Fe-Mn结合态为主,Cd的Fe-Mn结合态分别是紫色土和黄壤的2.15倍和1.73倍,Pb的Fe-Mn结合态是紫色土与黄壤的4.30倍和3.91倍,与红壤铁含量较高有关.盆栽试验表明土壤酸化一定程度上抑制小白菜的生长量,酸化严重的黄壤(pH<5.70)中小白菜生物...     

不同有机物料对水稻根表铁膜及砷镉吸收转运的影响

通过盆栽试验研究了油菜秸秆、蚕豆秸秆、泥炭、猪粪堆肥和生物炭这5种有机物料对贵州石灰岩黄壤区某砷（As）和镉（Cd）复合污染稻田土壤As/Cd有效性、水稻根表铁膜及As/Cd吸收转运的影响.结果表明,施用有机物料显著提高了有机质和水稻生物量;除油菜秸秆对土壤pH值影响不明显外,施用有机物料显著提高土壤pH值,使土壤有效Cd含量降低34.77%~82.69%;猪粪堆肥和生物炭使土壤有效As含量显著提高,油菜秸秆和泥炭处理使土壤有效As含量显著降低;施用有机物料有助于水稻根表铁膜的形成,并使其中Cd、As含量分别提高17.73%~151.03%和28.49%~94.86%,使水稻糙米Cd含量降低15.87%~79.45%,As含量降低27.04%~82.51%,降幅以生物炭处理最大;有机物料还显著降低Cd在根-茎-叶-籽粒的转运系数及As从茎向籽粒转运系数.相关分析表明,土壤pH、有效Cd和铁膜Cd含量是影响籽粒Cd累积的主要因素,土壤pH、有机质和铁膜As含量是影响籽粒As累积的主要因素.有机物料通过改变土壤pH、有机质含量及铁膜中As和Cd含量,影响水稻对As和Cd的吸收和转运.     

连续4 a施有机肥降低紫泥田镉活性与稻米镉含量

商品有机肥由于可能含镉（Cd）,并在施入后对水稻土中Cd的有效性具有"抑制"和"激活"的双重作用,导致施有机肥的稻米降Cd效应目前仍存在较大不确定性.通过选取湘东地区典型水稻土（紫泥田土种）,连续4 a定位监测了大田施用商品有机肥对双季稻稻米的降Cd效应,探索稻米Cd含量与双季稻不同生育期土壤Cd有效性、土壤因子（pH、土壤活性有机碳组分与铁氧化物）的关系.结果表明,施有机肥降低双季稻糙米Cd含量28%~56%,且晚稻糙米Cd含量降幅（43%~56%）高于早稻糙米Cd含量的降幅（28%~45%）,降幅的年际波动小.一方面,施有机肥也导致双季稻某些生育期（分蘖盛期自齐穗期）土壤有效态Cd含量平均下降6%~7%;土壤交换态Cd含量降低11%,土壤有机结合态Cd含量提高14%,直接反映土壤Cd有效性的降低.另一方面,施有机肥也稳定提升土壤pH值0.1~0.3个单位,促进土壤环境由酸性向微酸性发展,土壤活性有机碳组分（轻组有机碳、粗颗粒有机碳和细颗粒有机碳）含量大幅提升（53%、77%和107%）,间接反映土壤Cd有效性的降低.本研究表明,紫泥田连续施有机肥后,土壤Cd有效性下降是双季稻米Cd含量降低的关键驱动因素.     

不同秸秆翻埋还田对旱地和水田土壤微生物群落结构的影响

以水稻、小麦、玉米秸秆和油菜、蚕豆青秆为研究对象,采用磷脂脂肪酸(PLFA)方法,并结合主成分分析方法,研究了不同秸秆翻埋还田对旱地和水田土壤微生物数量、菌群分布、群落结构特征等的影响.PLFA分析结果表明,旱地土壤PLFA总量变幅为8.35~25.15 nmol·g-1,大小顺序为油菜蚕豆玉米水稻小麦,5种秸秆翻埋还田均能提高土壤微生物PLFA总量,其中油菜、蚕豆处理分别是不加秸秆处理的2.18、2.08倍,差异显著;5种秸秆处理各菌群PLFA量均高于不加秸秆处理,其中真菌量均显著提高,微生物群落物种丰富度值也显著提高.水田土壤PLFA总量变幅为4.04~22.19nmol·g-1,大小顺序为水稻玉米小麦油菜蚕豆,其中油菜和蚕豆处理低于不加秸秆处理;除蚕豆外其余秸秆处理真菌PLFA量均显著高于不加秸秆处理,蚕豆处理细菌和PLFA总量均显著低于其他处理,各处理间放线菌、革兰氏阳性菌(G+)、革兰氏阴性菌(G-)无显著差异;水稻、小麦、玉米、油菜均能显著提高水田土壤微生物的物种丰富度指数和优势度指数.主成分分析结果表明蚕豆青秆对旱地土壤微生物群落结构影响最大,油菜青秆和小麦秸秆对水田土壤微生物群落结构影响最大.     

绿肥间作和秸秆覆盖对冬季油菜根际土壤有机碳及土壤呼吸的影响

在全球变暖的大背景下,农田土壤呼吸成为农业碳排放的主要途径,而绿肥对抑制温室气体排放、实现节能减排有巨大潜力.在我国西南紫色土地区,有关绿肥间作条件下的农田土壤呼吸特征尚不明确.通过绿肥紫云英与油菜间作,重点研究了秸秆覆盖条件下紫云英与油菜间作对冬季油菜根际土壤有机碳及土壤呼吸的影响.结果表明,与秸秆覆盖相比,隔根方式成为影响油菜根际土壤有机碳含量的主要因素,绿肥间作使油菜根际土壤有机碳含量显著降低;秸秆覆盖可促进油菜田间土壤呼吸,而绿肥间作抑制了油菜田间土壤呼吸,土壤呼吸受油菜生育阶段影响较大,呈现出先下降后升高再下降的总体特征,且与土壤温度之间表现出回归式抛物线关系,根际呼吸在油菜生长后期成为土壤呼吸的主要成分.     

Accelerated alkalinity regulation and long-term dry-wet aging durability for bauxite residue remediated with biomass pyrolysis

Biomass fermentation provides a potential route toward the ecological disposal for the bauxite residue（BR） with high alkalinity issues. However, how to accelerate the remediation of the alkaline problem with a long-term durability is still a big challenge. Herein, we investigated the acceleration of the decomposition of straw toward organic acid species via a pyrolysis strategy as well as the pH stability during long-term dry-wet aging for the treated BR. The pH of pyrolytic BR at 300 °C is stab...     

稻秸沼渣矿化特征及对青菜生长和品质的影响

以稻秸沼渣和商品有机肥为原料,采用室内培养和盆栽实验方法,研究了稻秸沼渣中碳、氮等养分释放特性以及对蔬菜产量和品质的影响.结果表明,稻秸沼渣施入土壤后可明显提高土壤有机碳矿化速率和微生物生物量碳,秸秆发酵半年的沼渣的矿化特性优于发酵一年的秸秆沼渣.秸秆沼渣有机氮的矿化特性主要表现为氮的固定,秸秆厌氧发酵越充分,沼渣矿化时有机氮越不容易被固定.相比商品有机肥,添加稻秸沼渣青菜的产量略低,但显著提高了青菜中维生素C和水溶性糖含量,降低了硝酸盐含量,提高了青菜品质.因此,秸秆沼渣农肥化对提高蔬菜产量和品质有很好的效果.     

水稻土中外源Cd老化的动力学特征与老化因子

选择5种不同性质的水稻土,通过外源添加制备了6个不同浓度梯度的Cd污染土壤,研究了外源Cd在几种水稻土中的老化动力学特征与影响因子;同时利用盆栽实验,结合Log-logistic分布模型,研究了5个不同老化时间(14、30、60、90和180d)与土壤中Cd对二种不同Cd敏感性水稻生长毒性的影响.结果表明,不同浓度外源Cd进入土壤后,0.05mol/L EDTA-2Na浸提的有效态Cd含量随着老化时间的增加而逐渐下降;与14d处理相比,老化30d后土壤中有效态Cd降幅达21.5%(红壤)~38.0%(黑土);老化90d后,土壤中Cd进入慢反应阶段. 基于二级动力学方程的拟合参数显示,土壤中Cd的老化特征表现为有效态Cd含量在30~60d内快速降低,随后变化减缓,经过90d的老化后,土壤中有效态Cd含量逐渐趋于平衡.基于老化动力学方程参数(C∞及K2)与土壤性质间的相关性分析表明,土壤pH值是影响Cd有效态含量变化的主控因子,其次是土壤CEC和OC含量.在不同性质土壤中,随着老化时间的增加,土壤中外源Cd对水稻生长毒性的半抑制浓度(EC50)值显著升高;与14d老化处理相比,经过180d老化后土壤中Cd对水稻生长毒性的EC50增加72.1%~195.0%;在大于90d的长期老化过程中,土壤pH值对Cd老化过程的影响逐渐降低,而CEC的影响逐渐上升,尽管如此,土壤中Cd老化过程的主要影响因子仍然是土壤pH,而与测试的2种水稻品种无关.     

14C-氯氰菊酯农药在“微宇”环境中的迁移、归宿

本文在“微宇”环境中研究~(14)C-氯氰菊酯在玉米-土壤-土壤动物相间的质量平衡、吸收、结合残留、迁移和转化规律。实验结果表明,植物通过根部从土壤中吸收少量氯氰菊酯,并通过叶脉输导,但向上输导能力差,无内吸作用。它在土壤中性质较稳定,被动、植物吸收的药剂,在植物体内主要转化为结合态;在动物中则主要为代谢作用。它在土壤中以酯链断裂为主要降解路线,其次为4′-位置上羟化,再经土壤甲基化作用生成4′-甲氧基代谢物。     

二甲四氯胺盐除草剂在稻田环境中的残留及消解动态

在湖南长沙、浙江杭州和贵州贵阳采用田间试验方法,研究了除草剂二甲四氯胺盐在水稻及稻田环境中的残留及消解动态。稻田水、土壤、植株用二氯甲烷和酸溶液混合提取,稻米采用甲醇和水混合提取,经HPLC测定。结果表明,二甲四氯胺盐在稻田水、土壤、鲜植株、糙米样品中的添加回收率均大于80%。在稻田水中二甲四氯胺盐的半衰期为5.75~6.76 d,土壤中二甲四氯胺盐半衰期为6.67~7.38 d,在水稻鲜植株中二甲四氯胺盐半衰期为5.50~6.68 d,降解较快。收获的水稻糙米中二甲四氯胺盐的残留量均未检出。二甲四氯胺盐在糙米中最高残留限量(MRL值)推荐值为0.1 mg/kg。建议75%二甲四氯胺盐水剂的使用剂量为600 g/hm2,施药1次,在正常收获期收获水稻是安全的。