辛龙川, 吴文雪, 薛 萐, 付格娟, 陈延华, 王学霞, 刘东生, 杨晓梅,**

红壤不同粒径团聚体对草甘膦农药降解动力学的影响*

辛龙川1, 吴文雪1, 薛 萐2, 付格娟3, 陈延华4, 王学霞4, 刘东生4, 杨晓梅1,2**

(1. 西北农林科技大学资源环境学院 杨凌 712100; 2. 西北农林科技大学水土保持研究所/黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室 杨凌 712100; 3. 西安市环境监测站 西安 710100; 4. 北京市农林科学院植物营养与资源研究所 北京 100097)

草甘膦农药的大量喷施, 使其在环境特别是土壤中的残留-累积风险日益突出, 从团聚体粒径角度研究红壤不同粒径团聚体中草甘膦的降解动力学及其相互作用特征仍鲜有报道。基于此, 本研究通过干筛筛分、室内控制培养、液质联用定量分析相结合等探究草甘膦降解残留, 并进一步分析团聚体理化性质与草甘膦降解的关系。结果表明: 1)不同粒径团聚体中, 草甘膦残留量随降解时间不断减小, 且粒径之间降解动力学差异不显著。降解半衰期为15.8~20.6 d, 粒径最小的团聚体(<0.25 mm)中草甘膦的降解半衰期最长, 为20.6 d。草甘膦在土壤中的主要降解产物氨甲基磷酸(AMPA)的含量随着降解时间的增加而增加, 且在第5 d达到峰值, 而后不断减小; 不同粒径团聚体间AMPA含量差异显著(<0.05)。2)相关分析及主成分分析发现, 草甘膦残留量与红壤团聚体中速效磷含量呈显著正相关(<0.05), 而其降解产物AMPA含量与团聚体中酸性磷酸酶活性及N-乙酰氨基-β-葡萄糖苷酶活性呈显著正相关(<0.05)。团聚体粒径与草甘膦残留量间没有显著相关性, 但与AMPA含量显著正相关(<0.05)。此外, 草甘膦降解过程中, 团聚体中有机质含量及β-葡萄糖苷酶、N-乙酰氨基-β-葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶活性与团聚体粒径为显著负相关关系(<0.05)。由此表明: 红壤不同粒径团聚体影响草甘膦降解速率, 粒径最小的团聚体(<0.25 mm)中草甘膦农药的降解速率最慢, 但试验结束时, 各粒径红壤团聚体中的草甘膦和AMPA含量均较高, 可能会影响土壤健康及生态环境安全; 此外, 草甘膦降解与土壤磷素密切相关, 后续研究需探讨磷亏缺或丰盈条件下, 草甘膦农药的土壤环境特征, 为后续农田草甘膦环境风险评估提供依据。

土壤团聚体; 草甘膦; 降解动力学; 土壤磷; 红壤

农药是当前全球农业生产中重要的生产资料。草甘膦(C3H8NO5P)因低毒性、非选择性强、见效快等优点被广泛使用, 特别是随着抗草甘膦作物的大面积种植, 草甘膦农药已成为全球使用量最大的除草剂[1]。据统计, 我国草甘膦农药2018年生产量为50万t, 使用量为4万t, 2019年生产量更是达55万t[2]。然而, 随着草甘膦的大量施用, 其在农田[3-4]及周边水域[5-6]中不断累积, 特别是降解产物氨甲基磷酸(AMPA)的检测率显著增加, 并随着雨滴击溅、剥蚀搬运及径流输移进入下游生态系统, 严重威胁着人类健康及生态环境安全。……