甲磺隆除草剂在土壤中的结合残留及其微生物降解研究

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1、浙江大学博士学位论文甲磺隆除草剂在土壤中的结合残留及其微生物降解研究姓名：汪海珍申请学位级别：博士专业：土壤学指导教师：徐建明;谢正苗2002.5.1摘要甲磺隆(metsulfuron—methyl)是我国在“九五”期间加以主要发展和推广的一种磺酰脲类除草剂，主要应用于麦田防除阔叶杂草及部分禾本科杂草，具有用量少、生物活性高、选择性强等特性。但是，在生产实践中发现该类除草剂在土壤中极低的污染和残留就可以造成对后茬作物的药害，并对水土生态环境产生威胁。因此，研究这类除草剂在各种土壤中的残留动态及其环境行为等，对合理用药、减轻农药危害、提高土壤和水体环境质量以及保证农业可持续发展等都有重要的理论和

2、实践意义。本论文利用同位素示踪技术，采用长期培养实验，着重开展了14C．甲磺隆在各类土壤中的结合残留、土壤特性和环境因素的影响、结合残留的结合形态以及结合残留物微生物降解作用等方面的研究和探索。f取得的主要研究结果如下：(1)在实验室条件下研究了“C．甲磺隆在15种不同土壤中存在形态的动态变化，结果表明，224天内，土壤中甲磺隆的残留量与降解时间之间符合一级反应动力学指数方程C=Coe--“，结合态残留率在培养第28天时最高，可提取态残留率随时间延长而不断降低。土壤pH值与甲磺隆“C．残留物的降解半衰期、残留量及可提取态残留量呈显著的正相关，而与结合态残留量呈显著负相关；土壤微生物的活性越强，

3、甲磺隆降解速率越快，但结合态残留量也越高；土壤中各腐殖质组分和粘粒的含量也影响甲磺隆在土壤中的降解速率和存在形态。甲磺隆残留与土壤性质之间经逐步回归分析可得到拟合效果较好的方程，YI=10．342—0．003x2．0．065X3-0．149X4，Y2=3．215-0．369xI+0．001x2，Y1=9．847_0．002X2-0．047Xr0．112X4，Y4=125．137+56．929Xv-0．118)(2．4．211X4-320．407Xs(Yl：可提取态含量，Y2：结合态含量，Y3：残留总量，Y4：半衰期；Xl：pH，X2：微生物生物量碳，x3：粘粒，)(4：富啡酸碳，x5：全氮量)

4、。偏相关分析和通径分析结果表明，土壤pH值、微生物生物量碳和有机碳中富啡酸碳所占的比例是影响甲磺隆在土壤中残留的主要因素。(2)从土壤有机质形态分级方法着手，探讨了5种水稻土中甲磺隆结合残留物在不同结合形态有机碳库中的动态分布及其与士壤性质的关系。结果显示，土壤中”c．甲磺隆结合残留为松结态腐殖物质>稳结态和紧结态腐殖物质，松结态甲磺隆残留物的相对百分比(H1)与土壤CEC、无定形铁含量变化规律相一致，稳结态甲磺隆残留物的相对百分比(H2)与土壤pH值、CEC、交换性钙、无定形铁(铝)含量呈相反趋势，紧结态甲磺隆残留物的相对百分比(H3)与无定形铝含量变化规律基本相似，但不同结合态甲磺隆残留物

5、的相对百分比与土壤粘粒含量及各结合形态腐殖物质含碳量之间的关系不是很明显。(3)“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28天，富啡酸中14C一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28-224天变化不大。甲磺隆¨C．结合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。分布在不同形态有机碳库中的农药结合残留物在一定程度上也反映了其活性上的差异，甲磺隆残留物在土壤中较强的迁移性及对后茬敏感作物产生药害均可能直接与其在土壤腐殖物质中的分布有关。(4)不同温度、含水量等土壤环境条件下甲磺隆

6、除草剂的消长动态规律为：在40％田间最大含水量的土壤中，前14天培养期间，甲磺隆“C．结合残留量为35℃>25"C>15℃。但随后时间内却呈相反的趋势；土壤温度越高，HC．结合态残留量最高值出现得越早，但随后减少的速度也快。在35。C条件下，土壤中甲磺隆HC．结合态残留量为20％>40％>50％田间最大含水量。在试验范围内，甲磺隆降解半衰期随土壤温度的升高和土壤含水量的增大而降低，但土壤中甲磺隆除草剂的降解对温度反应更敏感些。土壤中甲磺隆结合残留降解的最佳环境条件为35"C和50％EI间最大含水量。另在25"C条件下，研究了土壤含水量对甲磺隆结合残留物在土壤结合态腐殖物质中分布的影响。结果表明

7、，±壤含水量越低，分布在土壤松结态腐殖物质中的甲磺隆14C．结合态残留率越高，28天之后表现更为突出。在培养前28天内，不同含水量下的土壤中稳结态甲磺隆残留率差异不明显：28～224天期间，含水量低的土壤中稳结态甲磺隆残留率低。在培养前112天期间，含水量低的土壤中，紧结态甲磺隆残留率高，但黄斑田中40％和20％田间最大含水量间的差异不大；随后的培养时间里才表现为紧结态甲磺隆残留率随含水量降低而减