钠盐梯度下芦苇湿地对除草剂苄嘧磺隆的耐性及消减机理研究

农业非点源污染与湿地缺水退化是生态环境面临的两大难题，湿地对农田退水的水资源利用和水质净化是解决该问题的有效途径。然而，农田退水中的除草剂残留对湿地系统的影响和污染消减机理尚不明晰。本研究拟以芦苇湿地为研究对象，采用原位与室内模拟研究相结合的方法，通过湿地芦苇两种繁殖方式在钠与苄嘧磺隆联合影响下的控制试验，阐明芦苇湿地系统对苄嘧磺隆的耐受性和净化效率；以批量平衡法、毫米级多层根箱法和水培试验，研究芦苇湿地生态系统中钠盐影响下苄嘧磺隆在水土界面、根际微域和植物体的迁移转化过程，探讨苄嘧磺隆在钠盐梯度下于芦苇湿地中的消减机理和归趋。本项目研究成果可为缺水退化的芦苇湿地利用农田退水、湿地生态工程控制农业非点源污染提供科学依据，同时进一步推动有机、无机复合污染在淹水条件下土壤-植物系统中环境行为的理论研究。

农业非点源污染与湿地缺水退化是生态环境面临的两大难题，湿地对农田退水的水资源利用和水质净化是解决该问题的有效途径。本研究针对农田退水中的除草剂残留对湿地系统的影响和污染消减机理开展研究，发现盐碱地灌区水稻田磺酰脲类除草剂的施用会引起农田排水中除草剂的残留（BSM 1.68～3.77μg/L），盐碱芦苇湿地90天对土壤BSM去除率能达到65%以上。探讨了钠盐胁迫下湿地芦苇两种繁殖方式对BSM的响应，发现芦苇种子的响应与受胁迫时种子膜透性的改变关系较大，种子萌发率、发芽整齐度、发芽速率、活力均受到钠盐的抑制，BSM能够缓解芦苇种子受钠盐的抑制；芦苇种子幼芽生长受影响较小，低浓度BSM也能缓解钠盐对芦苇的株高、生物量的抑制。同时发现盐碱芦苇湿地土壤微生物量碳、氮均受到BSM的抑制，抑制率在20%以上，整个芦苇湿地生态系统表现出一定耐受性。通过批量平衡试验发现芦苇湿地土壤对BSM吸附率在70%以上，单次解吸后残留率仍能维持在60%以上，DMM模型能够很好的拟合BSM在芦苇湿地土壤上的吸附、解吸过程的热力学等温线，在BSM ＞1.0mg/l 表现出较好的线性，而在低浓度（≤1.0mg/l）下非线性特征较强；动力学过程上，湿地土壤上对BSM的吸附量、解吸量在短时间内增长剧烈，但120min都能基本平衡。湿地土壤中有机质含量高则吸附量大且不易解吸，土壤胶体是土壤吸附的主要因素，不同土壤胶体类型和表面电荷性状对胶体吸持能力影响较大，钠盐胁迫抑制湿地土壤对BSM的吸附而促进解吸，迟滞系数较好的反映了湿地土壤对BSM吸附的不可逆部分，也受钠盐抑制。多隔层毫米级根箱法模拟研究了BSM消减行为在根际土壤中伴随根系分泌物梯度递减效应的微域响应规律，发现BSM的根际消减存在距离根系不同远近的差异，消减效率总的有近根际>根室>远根际的趋势，在近根际BSM的最佳消减发生在距根室2mm左右；钠盐、BSM双因素下土壤可识别的碳链长度在C12到C20的PLFAs 有52种，指示了BSM对微生物群落结构的显著影响。水培模拟发现BSM、钠盐胁迫诱导的芦苇根系分泌物未引起环境pH的显著变化，诱导根系增强含碳有机物、总糖、氨基酸等低分子有机物的分泌，发现环境中Fe2+增加显著增加湿地芦苇根表铁膜量，钠盐胁迫诱导的芦苇根系分泌物有促进根表铁膜的形成的可能。根表铁膜量与BSM的吸附量呈极显著的线性正相关。