除草剂氟磺胺草醚在大豆根-土界面的降解机理及其微生态效应

Long residual herbicide fomesafen is one of the main herbicides in soybean fields in China for many years. A lot of accumulation of fomesafen in the soil environment affect seriously adjustment of agricultural planting structure, the sustainable use of soil resources and food security. Aiming at the herbicide fomesafen, this project will use rhizobox soil simulation test for soybean cultivation combining microcosm test focus on the following areas: (1) Degradation and microecological effects of herbicide fomesafen in soybean root-soil interface; (2) The composition of soybean root exudates for fomesafen stress and its effect on the degradation of fomesafen; (3) To isolate the dominant bacterial species responsible for fomesafen degradation in the soybean root-soil interface and study its degradation characteristics. The results would reveal degradation mechanism and microecological effects of organic pollutants fomesafen in soybean root-soil interface and get fomesafen-degrading strains. It would be theoretically and practically significant to decrease the accumulation of fomesafen in soil.

长残效除草剂氟磺胺草醚是我国大豆田防除杂草的主要除草剂品种之一，由于多年连续使用，导致其在土壤环境中的大量积累，严重影响了农业种植结构的调整、土壤资源的可持续利用和粮食安全。本项目以除草剂氟磺胺草醚为研究对象，通过根箱土壤模拟试验结合室内微宇宙试验，重点研究：（1）氟磺胺草醚在大豆根-土界面的降解规律及其微生态效应；（2）氟磺胺草醚胁迫下大豆根系分泌物的组成成分及其对氟磺胺草醚降解的影响；（3）氟磺胺草醚在大豆根-土界面降解过程中主导微生物的分离、筛选及其对氟磺胺草醚的降解特性研究。研究结果将揭示有机污染物氟磺胺草醚在大豆根-土界面的降解机理及其微生态效应，并获得氟磺胺草醚高效降解菌株，为氟磺胺草醚的土壤原位降解提供理论指导及高效降解菌种资源。

长残效除草剂氟磺胺草醚是我国大豆田防除杂草的主要除草剂品种之一，由于多年连续使用，导致其在土壤环境中的大量积累，严重影响了农业种植结构的调整、土壤资源的可持续利用和粮食安全。本项目以除草剂氟磺胺草醚为研究对象，通过根箱土壤模拟试验结合室内微宇宙试验，重点研究了氟磺胺草醚在大豆根-土界面的降解规律及其微生态效应，氟磺胺草醚胁迫下大豆根系分泌物对氟磺胺草醚降解的影响，并分离、筛选了氟磺胺草醚降解微生物菌种资源。研究结果表明，氟磺胺草醚只在施用浓度较低时会降低大豆根际土壤细菌数量，而对大豆根际土壤真菌和放线菌的数量均没有显著影响。氟磺胺草醚显著影响了土壤细菌的多样性，土壤细菌在门上的相对丰度与氟磺胺草醚存在显著的剂量效应关系；10个细菌门的相对丰度和对照相比显著减少，变形菌门 (Proteobacteria) 是唯一一个受氟磺胺草醚影响后相对丰度显著增加的细菌门；占变形菌门10% 的Sphingomonas在添加氟磺胺草醚后相对丰度增加了50%。氟磺胺草醚可以显著降低大豆根际土壤中脲酶的活性；磷酸酶和过氧化氢酶活性在氟磺胺草醚处理和对照之间差异不显著；在试验后期，氟磺胺草醚能够显著抑制蔗糖酶的活性。高浓度和低浓度氟磺胺草醚的降解均符合一级动力学方程，氟磺胺草醚降解半衰期由低浓度到高浓度逐渐变短，即大豆根际土壤中氟磺胺草醚初始浓度越高，降解速率越快，半衰期越短。10倍浓度的大豆根系分泌物能够显著加快灭菌土和非灭菌土壤中氟磺胺草醚的降解速率；但是，同一浓度的大豆根系分泌物对氟磺胺草醚降解的影响在灭菌土和非灭菌土之间没有显著差异。本项目的研究结果为揭示有机污染物氟磺胺草醚在大豆根-土界面的降解机理及其微生态效应提供理论依据，并为获得氟磺胺草醚高效降解菌株，为除草剂的土壤原位降解提供理论指导及降解菌种资源。同时对于进一步揭示氟磺胺草醚的土壤环境生态风险及确保我国粮食生产安全具有重要的理论意义。