香草硫缩病醚在好氧土壤中的降解研究

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香草硫缩病醚是由贵州大学成功开发、具有我国自主知识产权的抗病毒农药新品种,为了确保环境与农产品的安全,实现香草硫缩病醚的产业化及商品化应用,香草硫缩病醚在土壤中好氧培养条件下的行为与归趋研究亟待开展。本论文利用能反映香草硫缩病醚分子特征的不同位置14C-香草硫缩病醚标记化合物A和B为示踪剂,选取4种典型土壤为供试土壤,综合运用同位素示踪与现代仪器分析技术,从质量守恒角度系统研究了好氧条件下香草硫缩病醚在土壤中的环境行为与归趋,阐明了可提取残留(Extractable residue,ER)、结合残留(Bound residue,BR)、矿化等不同赋存形态的动态转化规律,揭示了该农药在不同土壤中的降解动态与消减规律,同时利用微生物扩增子高通量测序技术,评价了香草硫缩病醚对土壤微生物多样性的影响,旨在评估香草硫缩病醚的环境安全性,为其科学合理安全使用提供理论依据和数据支持。主要研究结果如下:(1)质量守恒:香草硫缩病醚在五种土壤(黄松土、灭菌黄松土、红砂土、潮土、黑钙土)中可提取残留、结合残留和矿化的总放射性回收率分别为85.7-112.1%、92.9-111.9%、92.2-103.4%、83.7-103.6%、95.2-102.7%,表明本研究符合较好的14C质量守恒规律。(2)ER、BR和矿化规律:1)培养周期内,14C-香草硫缩病醚在五种土壤中可提取残留量分别为9.9%(黄松土)、24.5%(灭菌黄松土)、28.3%(红砂土)、13.4%(潮土)和31.8%(黑钙土),其中黄松土、潮土中A和B的可提取残留含量差异不显著,而红砂土和黑钙土分别在培养12 d、10 d后可提取残留存在显著差异。灭菌土壤可提取残留始终显著高于未灭菌土壤;2)土壤中结合残留分别为52.9%(黄松土)、38.4%(灭菌黄松土)、32.3%(红砂土)、33.3%(潮土)、63.8%(黑钙土)。结合残留量大小依次为黑钙土>黄松土>灭菌黄松土>潮土>红砂土;3)不同土壤之间香草硫缩病醚矿化量存在差异,红砂土、潮土和黑钙土中不同标记位置矿化量存在显著性差异,而在黄松土和灭菌黄松土中矿化量无显著影响。在培养末期,二者的矿化量变化顺序依次为黄松土(45.9%-46.0%)>潮土(38.2%-41.7%)>红砂土(25.0%-36.1%)>灭菌黄松土(20.4%-21.5%)>黑钙土(1.55%-1.77%)。(3)母体降解与代谢产物动态:研究表明香草硫缩病醚在供试土壤中的好氧降解以生物降解为主,其在黄松土、红砂土、潮土、黑钙土中降解半减期分别为2.68 d、1.01 d、4.44 d、12.10 d,降解速率大小呈现红砂土>黄松土>潮土>黑钙土的规律。根据《化学农药环境安全评价试验准测》,该农药属于易降解农药;LC-LSC结果表明,香草硫缩病醚在黄松土与潮土中形成的代谢产物组成种类相同,有5种代谢产物;红砂土中有5种代谢产物;黑钙土中有4种代谢产物。A形成的代谢产物比B更丰富。M3、M4、M5为香草硫缩病醚的主要产物,根据放射性峰特征及质谱信息,推测M3为4-((4-氯苄基)氧基)-3-甲氧基苯甲酸,M4为4-((4-氯苄基)氧基)-3-甲氧基苯甲醛,M5为2-(4-((4-氯苄基)氧基)-3-甲氧基苯基)-1,3-氧杂硫杂环戊烷。(4)土壤微生物多样性影响:研究发现供试土壤共有的主要真菌包括子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota),四种土壤的真菌群落多样性存在明显的差异;同一土壤中,施加香草硫缩病醚,对真菌多样性没有显著影响;供试土壤共有的细菌主要包括酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)、变形菌门(Proteobacteria)、六核杆菌门(Rokubacteria),施药后各土壤中细菌丰富度存在暂时性差异,潮土、黑钙土施药后土壤细菌群落结构组分亦存在暂时性差异。
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