除草剂氟磺胺草醚在大豆根际的降解及其微生态效应

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为合理评估氟磺胺草醚对土壤生态造成的影响,本文通过室内根箱盆栽试验,利用根箱种植大豆研究不同浓度氟磺胺草醚在大豆根际土和非根土之间的降解规律及其对微生物数量、微生物量C、土壤酶活性的影响,并基于高通量测序观察氟磺胺草醚对土壤微生物群落结构的影响,试验设置三个浓度处理T1(田间推荐剂量3.75mg/kg)、T2(7.5mg/kg)和T5(18.75mg/kg),经过56天的培养,通过对上述一系列微生物指标的测定评价了不同浓度氟磺胺草醚对土壤生态环境的影响。主要研究结果如下:  (1)采用HPLC(高效液相色谱)法检测了土壤中除草剂氟磺胺草醚的消解动态,土壤样品经过丙酮和正己烷提取,利用弗罗里硅土对土壤样品进行净化,高效液相色谱仪进行检测。结果表明高浓度(T5)氟磺胺草醚降解速率高于低浓度(T1)和中浓度(T2),计算得出3种施药浓度氟磺胺草醚在根际和非根际土壤中的降解均符合一级动力学方程,根际土壤中氟磺胺草醚半衰期为77d~231d,非根际为99d~346.5d。  (2)采用氯仿熏蒸浸提法对土壤中微生物量C进行测定,结果表明土壤微生物量碳总体变化趋势是受到氟磺胺草醚抑制,高浓度(T5)氟磺胺草醚处理表现为生物量碳显著低于对照水平(P<0.05),从根际土和非根际土对比来看,3种浓度均在14d和28d差异均达到显著水平,并且高浓度(T5)处理在28d表现出显著差异,其中根际土壤微生物量碳接近对照水平。  (3)采用稀释平板法对土壤中微生物数量进行统计。结果表明微生物三大类群在除草剂氟磺胺草醚作用下总体趋势受到抑制,至56d时试验浓度处理下微生物数量开始接近对照水平。对土壤中四种酶活性进行测定(过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶),结果表明,过氧化氢酶,磷酸酶和蔗糖酶活性总体受到抑制,随着培养时间延长逐渐恢复增长,高浓度蔗糖酶活性在整个培养时期持续受到抑制,而脲酶活性则呈现先刺激后抑制的相反趋势。说明同一种农药对不同酶活性的影响不同,从统计分析上看,根际与非根际土之间差异并不显著。  (4)基于高通量测序对大豆根际土壤微生物群落结构和多样性进行了分析,设置处理为18.75mg/kg(TL)和37.5mg/kg(TH),通过alpha多样性指标、PCA等方法分析微生物群落多样性,结果表明在根际土壤中,随着氟磺胺草醚浓度的增加,土壤中细菌群落的Chao1指数和shannon指数都发生显著下降,高浓度(TH)处理下细菌丰富度和多样性发生明显变化,从物种分析组成上来看,由于氟磺胺草醚的添加,Pro teobacteria(变形菌门)的相对丰度与对照相比有较大提高,土成分分析也表现出高浓度(TH)与CK之间具有较大的差异性。  上述研究结果表明:氟磺胺草醚根际区降解速率高于非根际,胺草醚在根际区更容易降解。氟磺胺草醚对微生物量碳和微生物数量总体为抑制作用,对微生物产生一定的毒性,并且高浓度抑制作用更加明显。微生物群落结构变化表明,氟磺胺草醚的添加,可减低细菌群落多样性,对细菌相对丰度有影响,其中高浓度使得Proteo bacteria(变形菌门)相对丰度显著增加。
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