三唑类杀菌剂影响土壤微生物碳、氮转化及降解机理的研究

The Extensive use of triazole fungicides in our county, which have the longer half-lives in soil, may be harmful to the soil ecosystem safety and soil fertility. Soil microorganism is the most active part of soil ecosystem, which plays an important role in the cycling of the matter and energy of soil. In this project, the typical triazole fungicides (myclobutanil and hexaconazole) are selected as the research objects. The Evaluation system on the soil microorganism toxicity will be established from carbon transformation and nitrogen transformation， and the safety of the typical triazole fungicides on the soil microorganism will be assessed by using this evaluation system. The biodegradation of pesticide is connected with the soil microorgansim closely. The microbial biodegradation mechanisms of the typical triazole fungicides will be clarified through isolating the soil microorganism able to transform the typical triazole fungicides, researching the degradative pathways and the related enzymens. Situ remediation of contaminated soil will be performed. This study will offer the scientific proof for the assessment of the typical triazole fungicides on the soil safety and bioremediation of these pesticides.

我国农业生产中大量使用的三唑类杀菌剂，其在土壤中残留期长，对土壤微生物和土壤生态系统安全存在潜在危害，进而影响土壤肥力和作物品质。本课题选取典型的三唑类手性杀菌剂腈菌唑和己唑醇为研究对象，拟从土壤微生物碳、氮转化的角度建立农药对土壤微生物毒性的评估体系，评价典型三唑类手性杀菌剂对土壤微生物的安全性，为三唑类杀菌剂在土壤中的生态安全评价提供基础数据。筛选三唑类杀菌剂高效降解菌，研究其微生物代谢途径和代谢相关酶，深入研究其微生物降解机理，并对受污染区域进行原位修复，为修复污染的农田土壤奠定基础。

研究了土壤中半衰期较长的三唑类杀菌剂腈菌唑、己唑醇和四氟醚唑对土壤微生物群落结构、碳氮转化的影响及己唑醇微生物降解，为土壤安全评估和污染修复提供了重要数据。.腈菌唑广泛用于小麦田，研究了不同浓度腈菌唑（1倍T1、3倍T3及10倍推荐剂量T10）对代表性小麦田（河南潮土、山西褐土）土壤微生物的影响。潮土中：高浓度腈菌唑T10显著抑制了土壤微生物活性、微生物量碳、真菌和细菌种群基因丰度，降低了碳源利用效率，但影响90天内消失；T1及T3浓无显著影响；对微生物固持态氮没有影响，但显著减少了氮转化微生物种群基因丰度，对土壤铵态氮和硝态氮有短期抑制作用，抑制作用90天内消失。褐土中：腈菌唑对土壤呼吸活性、微生物量碳、真菌、细菌影响不大；高浓度短暂降低土壤微生物固持态氮、对固氮菌没有抑制，中、高浓度轻微刺激了两种氨氧化微生物种群，对土壤铵态氮没有影响。己唑醇常用于水稻田，不同浓度己唑醇对代表性水稻田（黑龙江黑土、湖南红土）土壤微生物影响研究表明，高浓度己唑醇对黑土和红土基础呼吸、微生物量碳，总细菌丰度均有显著影响，但没有影响细菌群落结构；不影响两种土壤中铵态氮和固氮菌种群丰度，但高浓度刺激了两种土壤中硝态氮含量以及氨氧化菌种群丰度。四氟醚唑对土壤微生物碳转化、碳代谢和群落结构影响研究表明：田间推荐剂量对土壤微生物压力很小，高浓度使土壤微生物数量和活性显著下降、结构发生变化；使土壤中微生物可利用碳源种类数减少、碳源利用程度下降。 .筛选出了3组能够有效降解己唑醇的混合菌群 B、E和 F，3组混合菌群对100 mg L-1 和200 mg L-1己唑醇的降解动力学符合双指示函数，且对氟环唑有降解活性，3组混合菌群物种多样性为E＞F＞B，物种均匀度为B＞F＞E。从混合菌群中分离得到3株对己唑醇降解菌株，鉴定结果表明3株细菌分别为鞘氨醇杆菌，不动杆菌和泡囊短波单胞菌。选择其中一株降解活性相对较高B3进行研究，利用中心组合设计优化了该菌的降解条件，当pH为 6.31，温度为 32.5ºC和接种量为0.4g.L-1时，降解菌对己唑醇的降解效果最好。最适降解条件下B-3对50mg.L-1己唑醇在7d内降解率达到85.6%。明确了己唑醇初始浓度与降解率的关系，当己唑醇浓度为38.84 mg L-1时，降解菌B3的降解效果最好、速率最高，己唑醇在混合菌群和B3的作用下发生了氧化、开环及取代反应。