接种Penicillium sp.和根际分泌物对土壤甲磺隆的协同降解研究

通过接种Penicillium sp.和模拟小麦根际环境的方法,研究了甲磺隆在Penicillium sp.和小麦根际分泌物协同作用下的生物降解特性.结果表明,根系分泌物丰富了土著微生物和外源微生物,对甲磺隆的降解具有显著的促进作用.接种Penicilliumsp.的根际土壤中甲磺隆降解半衰期为8.6 d,其降解速率是接种Penicillium sp.的非根际土壤的1.8倍,是普通根际土壤的2.7倍.继续追加甲磺隆的试验表明,接种菌株Penicillium sp.对甲磺隆的降解具有可持续性.     

甲磺隆除草剂的测定方法及其吸附行为研究

采用批量平衡法系统研究了甲磺隆除草剂在几种土壤（熟化红壤、砖红壤性红壤、红筋泥、砖红壤）和矿物（高岭石、针铁矿、和Ca²⁺、Al³⁺、Cu²⁺单离子饱和蒙脱石）上的吸附行为.建立了硼酸-硼砂缓冲液体系的毛细管电泳测定甲磺隆的分析方法.甲磺隆在本实验条件下能够与土壤中的杂质达到基线分离,迁移时间为4.6 min.对比实验表明,毛细管电泳法测定甲磺隆与高效液相色谱法具有一致性.然而,毛细管电泳法能显著节省测试时间和成本,在本类吸附实验研究中具有很好的应用价值.吸附实验数据分析表明甲磺隆的吸附行为都可以用Freundlich模型描述,矿物和土壤的K_f值分别在0.82～199.69和1.97～10.48范围.在几种影响甲磺隆吸附的因素中,pH的影响作用最为显著,说明静电作用可能是甲磺隆在土壤及矿物上吸附的主要机理.     

氟磺隆水解动力学研究

采用试验室内模拟试验的方法,研究不同pH的缓冲溶液和不同自然水体对氟磺隆水解的影响。实验结果表明,不同pH缓冲溶液和不同自然水体对氟磺隆水解速率均有不同程度的影响。在碱性条件下氟磺隆的水解速率最快,半衰期为0.2 d,酸性条件下次之,半衰期为6.0 d,在中性条件下水解较慢,半衰期为15.7 d,而在不同自然水体中氟磺隆的降解速率为:伊通河水稻田水青湖水蒸馏水。     

多重环境因子对氟胺磺隆在土壤中降解的影响

氟胺磺隆作为普遍使用的一种磺酰脲类除草剂,已经对土壤和作物造成了危害,其环境行为受很多物理化学或生物因素的影响.为探明不同环境因素对氟胺磺隆在土壤中降解程度的影响,通过实验室内模拟培养的方法,研究了土壤微生物、不同土壤类型、水溶性有机物（dissolved organic matter,DOM）、温度、土壤含水量等因素对氟胺磺隆在土壤中降解的影响.结果表明,各种环境因子：温度、湿度、土壤微生物和土壤类型等均在不同程度上影响了氟胺磺隆的土壤降解速率.土壤微生物量、土壤有机质和DOM的增加均有利于氟胺磺隆在土壤中的降解,并且土壤pH的降低,也会促进氟胺磺隆在土壤中的降解.其中,土壤微生物是影响氟胺磺隆土壤降解的主要因素.该研究结果将为一些生物和物理化学因子调节氟胺磺隆在土壤中消散提供初步数据.     

甲磺隆在土壤腐殖物质中结合残留的动态变化

土壤中14 C 甲磺隆的可提取态残留物随时间延长不断降低 ,而其结合态残留率第 2 8天达最高 .14 C 甲磺隆结合态残留物在土壤腐殖物质中的分布是 :富啡酸 胡敏素 >胡敏酸 .在处理最初 2 8天 ,富啡酸中14 C 甲磺隆结合态残留物不断增大 ,随后减少 ;胡敏素中的结合态残留量在 2 8— 2 2 4天变化不大 .14 C残留物在不同土壤之间的结合及其分布都是有差异的 ,与土壤pH值、粘粒矿物类型等都有密切关系     

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04C-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.     

接种Penicilliumsp.和根际分泌物对土壤甲磺隆的协同降解研究

通过接种Penicillium sp.和模拟小麦根际环境的方法,研究了甲磺隆在Penicillium sp.和小麦根际分泌物协同作用下的生物降解特性.结果表明,根系分泌物丰富了土著微生物和外源微生物,对甲磺隆的降解具有显著的促进作用.接种Penicillium sp.的根际土壤中甲磺隆降解半衰期为8.6 d,其降解速率是接种Penicillium sp.的非根际土壤的1.8倍,是普通根际土壤的2.7倍.继续追加甲磺隆的试验表明,接种菌株Penicillium sp.对甲磺隆的降解具有可持续性.     

三种磺酰脲类除草剂在土壤中的降解及吸附特性

采用室内模拟试验方法,研究了氟胺磺隆、氯吡嘧磺隆和磺酰磺隆3种磺酰脲类除草剂在5种不同种类土壤(江西红壤、太湖水稻土、东北黑土、南京黄棕壤、陕西潮土)中的降解及吸附特性.结果表明,这3种磺酰脲类除草剂在这5种不同土壤中的降解速率均比较快,且降解过程均遵循一级动力学方程,土壤pH值是影响土壤降解速率的主要因素.3种磺酰脲类除草剂在土壤中的吸附均符合Frendlich模型,且具有较低的吸附容量.3种磺酰脲类除草剂在不同土壤中的吸附自由能变化均小于40kJ.mol-1,吸附主要以物理吸附为主,吸附常数随土壤pH值的增大而逐渐减小.     

嘧磺隆对农作物生长的影响

利用盆栽试验研究了嘧磺隆对农作物生长的影响，了解嘧磺隆危害农作物的症状及临界浓度．     

甲磺隆对沉水植物伊乐藻的生理生态效应研究

采用室内水培实验方法,研究不同浓度甲磺隆对伊乐藻生长的影响及其体内光合色素含量和3种抗氧化酶活性的变化.结果表明,甲磺隆可以刺激伊乐藻新芽萌发,但是对植株的生长具有明显的抑制作用.浓度≤5.mg/L的甲磺隆在实验初期可促进伊乐藻体内叶绿素含量的增加,随时间的延长,最终抑制叶绿素的合成,降低了植物体的光合作用能力.低浓度条件下, CAT及POD活性先升高后降低,而SOD活性持续升高.较高浓度和较长时间处理时,伊乐藻抗氧化酶系统活性下降.甲磺隆胁迫可以引起伊乐藻体内活性氧的产生和积累,诱导抗氧化酶活性,当胁迫超过一定强度时,抗氧化酶活性受到抑制,活性氧不能及时清除,从而对植物体形成氧化损伤,这可能是该类除草剂对水生植物的重要致毒机制之一.     

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.     

噻吩磺隆降解菌FLX的分离鉴定及降解特性

从生产噻吩磺隆的农药厂内土壤中采取土样,经驯化富集后筛选到1株能高效降解噻吩磺隆的细菌FLX,根据表型特征、生理生化特性及16SrDNA分析,鉴定FLX初步为寡养单胞菌(Stenotrophomonas sp.).FLX能在含50mg/L噻吩磺隆的基础盐液体培养基中降解噻吩磺隆,48h降解率达83.34%.FLX降解噻吩磺隆的最适pH值为7.0,最适温度为35℃,在所试的金属离子中,Zn²⁺、Al³⁺、Cu²⁺、Ba²⁺、Fe_³⁺等对FLX的降解影响较小;Hg²⁺,Co²⁺则抑制FLX的生长与降解.酶的定域实验表明,该菌中噻吩磺隆水解酶为胞内酶.     

噻吩磺隆降解菌Staphylococcus sp.的分离及其降解特性与途径

采用富集培养技术从磺酰脲类除草剂污染土壤中筛选得到1株降解噻吩磺隆的细菌,命名为ZWS13.经形态特征和16S rRNA基因序列分析,初步鉴定为葡萄球菌属(Staphylococcus sp.).采用HPLC研究了初始底物浓度、温度、接种量、pH等因素对菌株ZWS13降解噻吩磺隆的影响.结果表明,菌株ZWS13对噻吩磺隆的降解具有较广的底物浓度范围,在7 d内对初始浓度5.0~100.0 mg·L~(-1)噻吩磺隆的降解率达到60%以上;菌株ZWS13降解噻吩磺隆的较适pH为8.0,较适温度为40℃,较适接种量为1%;其中,菌株培养温度为40℃时,菌株在10 d内对50.0mg·L~(-1)噻吩磺隆的降解率达到99%以上.降解谱测定结果表明,菌株对烟嘧磺隆、吡嘧磺隆和甲磺隆亦具有良好的降解效果.采用HPLC-MS分析确定了菌株对噻吩磺隆的5个降解产物,推测菌株对噻吩磺隆的降解途径主要为磺酰脲桥C—N键的断裂、脱甲基作用或脱酯作用的甲基丢失及三嗪环的开裂.研究表明,菌株ZWS13能够有效地降解噻吩磺隆,具有生物修复噻吩磺隆污染的潜力.     

氯嘧磺隆降解菌的筛选及对污染土壤的生物修复

采用富集培养方法从江苏某激素研究所污水处理池排污口污泥中分离得到1株氯嘧磺隆降解菌,经菌株形态学特征和26S rDNA序列分析,鉴定为胶红酵母菌（Rhodotorula mucilaginosa ）.经降解条件优化,菌株对含100mg/L氯嘧磺隆的无机盐培养基中氯嘧磺隆的最佳降解条件为：接种量2.5%,培养温度28℃,pH 6.0,培养5d后降解率为87.33%;在氯嘧磺隆初始浓度为10mg/kg（干土）的模拟污染土壤中,菌株最佳降解条件为：接种量2.5%,温度25℃,pH 6.0,土壤含水量30%,静息培养30d后降解率为90.74%.土壤修复实验结果表明,施加胶红酵母菌后减轻了氯嘧磺隆对小麦幼苗的药害,在氯嘧磺隆浓度为10mg/kg的土壤中投加降解菌后,小麦的出苗率、株高、根长及鲜重均明显高于未投加降解菌的对照组（P < 0.05）.     

Methylopila sp.SD-1与大豆联合修复苯磺隆污染土壤

分离得到1株苯磺隆降解菌株SD-1,根据表型、生理生化特征及16S rRNA基因序列分析,将其鉴定为Methylopila sp.SD-1,为首次报道能够降解苯磺隆的Methylopila属菌株,其在4d内完全降解50mg/L苯磺隆,最适降解温度、pH值分别为30℃和7.0,降解中间产物对大豆的毒性显著降低.大豆根系分泌物能促进菌株SD-1的生长,培养5d,菌株SD-1的数量由1.0×10⁷CFU/mL增至6.7×10⁷CFU/mL.分泌物中含有16种氨基酸,菌株SD-1对其中的Asp、Glu和Phe表现出明显的趋化性.接种菌悬液至苯磺隆污染土壤（3mg/kg）并种植大豆幼苗,培养4d,菌株SD-1依赖趋化性向大豆根系运动并定殖,存活率提高,根际土壤中苯磺隆的降解率相较于未种植大豆的处理提高36.0%.     

Methylopila sp.SD-1与大豆联合修复苯磺隆污染土壤

分离得到1株苯磺隆降解菌株SD-1,根据表型、生理生化特征及16S rRNA基因序列分析,将其鉴定为Methylopila sp.SD-1,为首次报道能够降解苯磺隆的Methylopila属菌株,其在4d内完全降解50mg/L苯磺隆,最适降解温度、pH值分别为30℃和7.0,降解中间产物对大豆的毒性显著降低.大豆根系分泌物能促进菌株SD-1的生长,培养5d,菌株SD-1的数量由1.0×10⁷CFU/mL增至6.7×10⁷CFU/mL.分泌物中含有16种氨基酸,菌株SD-1对其中的Asp、Glu和Phe表现出明显的趋化性.接种菌悬液至苯磺隆污染土壤（3mg/kg）并种植大豆幼苗,培养4d,菌株SD-1依赖趋化性向大豆根系运动并定殖,存活率提高,根际土壤中苯磺隆的降解率相较于未种植大豆的处理提高36.0%.     

磺酰脲类除草剂对土壤质量生物学指标的影响

微生物生物量碳、微生物生物量氮和土壤矿化氮是3个重要的表征土壤质量的生物学指标,本文通过实验室培养研究了3种磺酰脲类除草剂（氯磺隆、甲磺隆、苄嘧磺隆）对上述生物学指标的动态影响．研究结果表明,用量为1mg/kg的3种磺酰脲类除草剂均明显降低了微生物生物量和氮的矿化量,尤其是施用后最初10d降低幅度比较显著．此后随着时间的增加,除草剂的抑制效应逐步减小．氯磺隆对这些土壤生物学指标的影响明显大于甲磺隆和苄嘧磺隆．     

利谷隆在土壤中的吸附过程与机理

利谷隆是一种广泛应用的除草剂。本文研究了它在４种不同理化特性土壤中的吸附过程（平衡吸附所需的时间,土壤ｐＨ的影响及吸附等温线）和在单离子饱和粘土矿物上的吸附机理,结果表明：利谷隆在土壤的吸附强度大（Ｋｔ值在３．８８－９３．８４）;达到吸附平衡的短（５ｈ）;ｐＨ值降低,有利于吸附,ｐＨ在４－６范围内变化较明显;另外,利谷隆在土壤中形成氢键、配位键及离子键是可能的。     

高密度聚乙烯微塑料与氯嘧磺隆对大豆生长和根际细菌群落的复合胁迫效应

随着我国农业的大力发展，塑料地膜和农药被广泛投入到农业生产中，而塑料地膜降解形成的微塑料和农药在土壤中累积也带来诸多环境问题.目前微塑料与农药单一作用的环境生物学效应已有报道，但两者复合胁迫对作物生长和根际土壤细菌群落的影响研究较少.因此，设计高密度聚乙烯微塑料（HDPE，500目）与磺酰脲类除草剂代表品种氯嘧磺隆共处理，研究其对大豆生长的影响，并通过高通量测序技术、互作网络和PICRUSt2功能分析，探究HDPE和氯嘧磺隆复合胁迫对大豆根际土壤细菌群落多样性、结构组成、菌群网络和土壤功能的影响，阐明HDPE和氯嘧磺隆对大豆的复合毒性.结果表明1% HDPE处理延长氯嘧磺隆在土壤中的半衰期（由11.5 d升至14.3 d），并且HDPE和氯嘧磺隆复合胁迫较单一污染物对大豆生长的影响更为明显.HiSeq 2500测序表明复合胁迫下的大豆根际细菌群落由20个门、312个属组成，门和属的组成数量显著少于对照和单一处理，并降低具有潜在生物防治特性、植物促生特性等功能菌属的相对丰度（如Nocardioides和Sphingomonas等）.Alpha多样性表明复合胁迫显著降低大豆根际细菌群落的丰富度与多样性，Beta多样性则表明复合胁迫显著改变大豆根际细菌群落结构.组间样品LEfSe和PICRUSt2功能分析表明复合胁迫调控根际细菌群落的优势菌群，并减弱土壤氨基酸代谢、能量代谢和脂质代谢等二级功能层的丰度占比.由属水平网络分析推测复合胁迫降低土壤细菌间的总连接数和网络密度，使网络结构简单化，维持网络稳定的重要菌群种类也发生变化.研究结果表明HDPE和氯嘧磺隆复合胁迫显著影响大豆生长，并改变大豆根际细菌群落结构、土壤功能和网络结构，相较于单一处理，复合胁迫的潜在危害更大.研究结果可为评价聚乙烯微塑料和氯嘧磺隆生态风险，以及污染土壤修复提供指导.     

Cd、豆磺隆胁迫下黑土-小麦系统中酶活性的动态变化

利用盆栽试验研究了Cd单一污染和Cd-豆磺隆复合污染作用下黑土-小麦系统中脲酶(Urease)和过氧化氢酶(CAT)活性的动态变化,尤其是考察了小麦整个生育期内(主要分为拔节期、开花期和成熟期)这2种酶活性的动态变化规律.结果表明,无论是在有或无豆磺隆胁迫时,随着Cd污染浓度的增加,脲酶活性呈现出明显的下降趋势,过氧化氢酶活性变化相对于脲酶比较稳定.通过拟合方程可知,脲酶和过氧化氢酶活性变化在一定程度上可以反映Cd或Cd-豆磺隆的污染状况,如果用酶活性指示Cd和豆磺隆污染程度时需适当考虑作物的不同生育期以及Cd和豆磺隆污染的关系.在小麦的整个生长期内,当Cd含量为2～30 mg·kg-1时,无论是Cd单一污染还是Cd-豆磺隆复合污染,脲酶活性均呈现出由拔节期到开花期升高、由开花期到成熟期下降的趋势;而在高含量(＞30 mg·kg-1)Cd作用下,酶活性的这种变化趋势表现的较弱.