氯嘧璜隆导致土壤氮素循环功能退化的微生物生态学机理

磺酰脲（氯嘧磺隆）是一类长残效除草剂。近年来，因其广谱、高效，长效等特点，已超越过有机磷和酰胺类成为使用量最大的一类除草剂。随之而来，其对土壤质量和氮素循环功能所产生的负面生态效应却日渐突出，成为科研和农业生产关注焦点。本项目拟利用传统和现代土壤微生物生态学理论和技术，以氯嘧磺隆为例，从土壤氮循环关键酶、功能微生物以及功能基因等多个层面，系统开展氯嘧磺隆对土壤氮循环功能影响规律和生态效应方面的研究。旨在揭示氯嘧磺隆导致农田土壤氮素循环功能退化的微生物生态学机理。其结果可以进一步丰富磺酰脲类除草剂（氯嘧磺隆为例）潜在的生态风险理论，增加对长残效磺酰脲除草剂胁迫下，土壤氮素循环微生物学过程及其影响因素的认识，对建立微生物关键功能群及其功能基因评价指标体系，科学评价氯嘧磺隆除草剂对土壤氮循环功能潜在生态风险具有重要科学意义；为进一步调控土壤微生物氮循环功能，实现退化农田土壤生态修复提供理论依据。

氯嘧磺隆在东北大豆田中应用广泛，虽然其低毒高效，但其在土壤中残留时间较长，可对土壤微生物产生药害，并影响土壤氮素循环。本实验通过室内培养及原位采样，利用传统微生物学与Real-time PCR方法，研究氯嘧磺隆对室内培养和连作大豆田原位土壤的氮循环相关微生物的影响，从理论上揭示氯嘧磺隆造成土壤氮循环功能退化的微生物机理。室内模拟实验表明，氯嘧磺隆能显著降低土壤微生物生物量碳、氮。同时其对氮循环相关功能基因（nifH, AOB AOA amoA, nirS ，nirK）都有抑制作用，且随浓度增大抑制作用加强。低（20μg•kg-1氯嘧磺隆）、中浓度（200μg•kg-1氯嘧磺隆）抑制作用是可恢复的，但是高浓度（2000μg•kg-1氯嘧磺隆）却难以恢复。单独施加尿素，对氮循环相关微生物（固氮菌除外）有刺激作用，而氯嘧磺隆可抑制尿素对土壤微生物碳氮及氮循环的刺激作用。原位实验结果显示，长期施用氯嘧磺隆，使土壤固氮菌、AOB、反硝化细菌数量都出现了不同程度的下降。本研究表明，氯嘧磺隆对氮循环的三个主要过程（固氮、硝化和反硝化作用），这会影响植物对氮素的有效利用并降低土壤质量和土壤肥力。