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土壤中的农药残留会引起一系列环境危害,也会被农作物吸收富集,对食品安全和人畜健康造成潜在威胁。研究作物对残留农药的吸收、转运及其吸收机制对于农药的风险评估、新农药的创制以及残留农药的植物修复均有重要参考意义。本文以广泛种植的主食作物小麦为模式植物,用水培实验研究了:小麦对七种典型常用农药(呋虫胺、噻虫嗪、吡虫啉、咪唑乙烟酸、嘧菌酯、丙环唑、毒死蜱,-0.549<log Kow<4.7)的吸收、转运规律、亚细胞分布规律、吸收途径和吸收机理;吸收机理的差异,以疏水性差别较大的吡虫啉和丙环唑,研究了其在不同作物根部的吸收及关键控制因素,同时测定了不同类型土壤对吡虫啉和丙环唑的吸附,并对不同土壤中小麦对吡虫啉和丙环唑的吸收进行评价。主要结果归纳如下:(1)除毒死蜱外,其余6种农药均可在小麦植株中转运,呋虫胺、噻虫嗪、吡虫啉的转运能力强于咪唑乙烟酸、嘧菌酯、丙环唑和毒死蜱,主要积累在叶部,后者主要积累在根部。对于log Dow(pH调整的log Kow)<1的农药,其根部富集因子(Root bioconcentration factor,RCF)的对数值log RCF接近0,当log Dow>2时,log RCF与log Dow呈线性正相关。非离子农药在茎、叶中的生物富集因子(Stem/Leaf bioconcentration factor,SCF/LCF)与农药Dow呈线性负相关,与水溶解度(Sw)呈线性正相关,Sw比Dow对农药的SCF和LCF影响更大,表明非离子农药从根到茎再到叶的转运能力随着农药Dow的增大和Sw的降低而降低。(2)呋虫胺、噻虫嗪和吡虫啉被小麦根系吸收后主要分布在细胞可溶性组分中,易转运并积累在叶部;咪唑乙烟酸虽然也主要分布在细胞可溶性组分中,但离子捕获效应降低了其转运能力,主要积累在根部;嘧菌酯、丙环唑和毒死蜱主要分布在细胞壁和细胞器中,因此易积累在根部。农药在细胞固相组分中的亚细胞浓缩因子(Subcellular fraction-concentration factor,SFCF)及分布比例与农药的Kow呈线性正相关,与Sw呈负相关。农药在根部细胞壁和细胞器中的SFCF与RCF直接相关,SFCF越大,RCF越高。农药在根部和茎部细胞固相组分中的SFCF影响了其从根到茎再到叶的转运,SFCF越大,则农药从根到茎的转运及从茎到叶的转运就越低。(3)小麦根对七种农药的吸收均属于被动吸收。呋虫胺主要通过共质体途径吸收,以渗透扩散为主,不需要水通道蛋白的协助;吡虫啉主要通过共质体途径吸收,水通道蛋白介导的易化扩散作用贡献率为48.5%;噻虫嗪、咪唑乙烟酸、嘧菌酯和毒死蜱主要通过质外体途径吸收,但仍包含部分共质体途径,水通道蛋白介导的易化扩散作用贡献率分别为22.5%、28.1%、26.0%和16.7%。咪唑乙烟酸的吸收不需要能量,但在积累阶段需要消耗能量,阻断能量供应会降低咪唑乙烟酸的后续积累;丙环唑的吸收主要以质外体途径为主,不需要水通道蛋白的协助。(4)吡虫啉和丙环唑在不同作物根部的吸收富集及影响因素不同。根部蛋白质含量和蒸腾率分别是影响吡虫啉根吸收富集的主要因素和次要因素,吡虫啉根部浓度和RCFs均与根部蛋白质含量呈中度正相关,与蒸腾率呈较弱的负相关。丙环唑在同种作物根中的吸收浓度和RCFs均显著高于吡虫啉。根部脂质含量和蒸腾率分别是影响丙环唑根吸收富集的主要因素和次要因素,与丙环唑根部浓度和RCFs均呈高度正相关。(5)土壤有机质含量和粘粒含量分别是影响吡虫啉土壤吸附的主要因素和次要因素,Freundlich吸附系数(Kfads)与有机质含量和粘粒含量均呈显著正相关,土壤pH和阳离子交换量(CEC)的影响不显著;有机质含量、土壤pH、粘粒含量和CEC均可以影响丙环唑的土壤吸附,但有机质含量的影响最大,其次是pH,高有机质含量且低pH的土壤对丙环唑的吸附更高。吡虫啉和丙环唑在小麦中的吸收和积累量与其土壤浓度相关性差,但与原位孔隙水浓度呈显著正相关,表明原位孔隙水浓度能更好的评价小麦对吡虫啉和丙环唑的吸收。本研究揭示了不同农药在小麦中的亚细胞分布特征,阐明了亚细胞分布对小麦积累、转运农药的影响,并揭示了小麦对测试农药的吸收机理和主要调控因素,这些结果对调控作物对农药的吸收,降低农药的使用量,且对于农药的风险评估、新农药的创制以及残留农药的植物修复具有非常重要的参考意义。