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以化学除草剂应用为前提的水稻免耕抛秧栽培技术是近年来推广的节本栽培新技术,在除草增产、保持水土、减少养分流失方面发挥了重要作用,能显著提高劳动生产率和经济效益,但除草剂也带来了环境污染等副作用。黑麦草对修复长效除草剂具有良好效果,且在发展南方冬季农业中日益受到重视,为推动“黑麦草-水稻”稻田生态农业模式的健康发展,有必要揭示黑麦草修复长效除草剂的生态学机理。本实验通过采用多隔层根箱法开展黑麦草修复稻田典型除草剂苄嘧磺隆的效果的研究,揭示种植黑麦草改善根际微环境,加快黑麦草根际降解的机理。并且为了更全面了解除草剂苄嘧磺隆对生物的污染效应,还就BSM污染胁迫下黑麦草根系分泌物的种类及含量进行初步研究,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实践意义。主要研究结果如下:
1、黑麦草根际微环境对苄嘧磺隆污染土壤的修复效应
(1)至培养结束时(21天)黑麦草根际微域中苄嘧磺隆的降解行为产生分化,苄嘧磺隆在黑麦草根际微域中的降解趋势为:近根际>根袋>远根际。并且在4种浓度处理下,除了C浓度(0.6mg/kg)的处理外,黑麦草远根际中苄嘧磺隆的残留浓度显著的高于近根际土中苄嘧磺隆的浓度(p<0.05)。在黑麦草的根际微域中近根际土壤中苄嘧磺隆的残留浓度低于根袋土,低浓度A处理达到统计显著水平(P<0.05),其他3个浓度都未达到统计显著水平(p>0.05)。四种BSM处理浓度下,黑麦草近根际土壤中苄嘧磺隆降解率高于相应无草对照的土壤。苄嘧磺隆在黑麦草近根际土壤中的降低率分别为90.5%、90.3%、91.2%、90.3%,而未种植植物的相应土层中的降解率分别为60.4%、73.9%、79.3%、82.9%。在未种植黑麦草的处理中,4个苄嘧磺隆污染水平各土层苄嘧磺隆的残留情况大体一致,不存在距离根袋远近的降解程度变化。
(2)黑麦草对土壤中BSM的吸收情况为:黑麦草地上部分的吸收量大于地下部分;随着苄嘧磺隆处理浓度的提高,黑麦草吸收苄嘧磺隆的总量也增加,但相对于土壤里的添加量来说吸收效应是非常微弱的,仅占0.22%0--0.68%0。
(3)近根际土壤的pH在5.34--,5.63之间。相对于未种植物的处理,种植黑麦草有利于近根际土壤pH的升高;所有种草处理的土壤的电导率都低于相应浓度的无草对照处理:黑麦草近根际土壤中脲酶活性低于无植物对照,而磷酸酶、过氧化物酶活性都高于无植物对照;相对于无草对照,种植黑麦草的近根际土壤中微生物的活性高,细菌、真菌、放线菌的数量都高于无草对照。
2、添加根系分泌物模拟BSM根际降解
(1)相对于灭菌处理,除了A浓度,没灭菌土壤BSM的残留量显著低于灭菌处理(p<0.05),到培养结束时,灭菌处理土壤中BSM的降解率分别为:41.75%、41.40%、60.4%和76.14%,而没灭菌处理土壤中BSM降解率分别为:93.62%、92.78%、93.52%和96.14%。
(2)至培养结束后,灭菌处理的土壤pH值高于没灭菌处理,并且呈显著性差异(p<0.05);灭菌处理土壤的电导率除了D浓度处理外均显著低于没灭菌处理(p根袋>远根际。微生物在整个BSM降解过程中发挥了重要作用,证明种植黑麦草促进土壤中苄嘧磺隆的降解,是黑麦草根系分泌物和土壤微生物共同作用的结果。BSM胁迫对黑麦草低分子量根系分泌物产生了不同的影响。