張曉瑋

（阜陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院生化工程系 安徽 阜陽(yáng) 236031）

磺酰脲類(lèi)除草劑土壤殘留降解方式研究進(jìn)展

張曉瑋

（阜陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院生化工程系 安徽 阜陽(yáng) 236031）

磺酰脲類(lèi)除草劑是一種能有效防除闊葉雜草的除草劑，它具有低毒和高選擇性的優(yōu)點(diǎn)。但殘留藥害十分突出，較易影響地表水的水質(zhì)，所以，其在生態(tài)方面、尤其是土壤中的安全性受到人們的高度重視。本文從磺酰脲類(lèi)除草劑的簡(jiǎn)況、在土壤中的環(huán)境行為以及影響其降解的因素等方面進(jìn)行了綜述，最后對(duì)采用微生物降解磺酰脲類(lèi)除草劑和通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)解決除草劑的殘留藥害進(jìn)行了展望。

磺酰脲類(lèi)除草劑；土壤殘留；降解

除草劑的運(yùn)用一方面有利于農(nóng)作物產(chǎn)量的提升，另一方面還大幅減少了人力除草的工作量?；酋ｋ孱?lèi)除草劑是目前世界上使用量最大的一類(lèi)除草劑，已廣泛應(yīng)用于禾本科作物的田間除草。但其具有較高的除草活性，易對(duì)后續(xù)作物產(chǎn)生不良影響[1]；同時(shí)，由于長(zhǎng)期使用，其功能靶標(biāo)單一，導(dǎo)致了雜草抗藥性、耐藥性的提升[2-3]，為此，怎樣解決此類(lèi)除草劑在耕地土壤中的殘留問(wèn)題受到多方面的重視。作者就此問(wèn)題的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1.磺酰脲類(lèi)除草劑概況

上世紀(jì)70年代后期，美國(guó)的著名企業(yè)杜邦等發(fā)明首個(gè)磺酰脲類(lèi)除草劑品種氯磺隆之后[3]，該除草劑由于其使用數(shù)量少、毒性有限、容易分解等特性，變成國(guó)際上首屈一指的除草劑品種。迄今為止，歐美和日韓等已研發(fā)且在市場(chǎng)上推廣40種左右的磺酰脲類(lèi)除草劑。南大農(nóng)藥國(guó)家工程研究中心耗費(fèi)10多年研發(fā)的磺酰脲類(lèi)除草劑，以效果顯著、毒性小、對(duì)生態(tài)污染有限的特點(diǎn)，便成為國(guó)內(nèi)農(nóng)藥研制歷史上的重要標(biāo)志，也讓中國(guó)變成全球第七個(gè)享有自主研制新農(nóng)藥能力的國(guó)家[4]。國(guó)內(nèi)運(yùn)用較多的磺酰脲類(lèi)除草劑類(lèi)型有芐嘧磺隆、氯磺隆、苯磺隆、氯嘧磺隆、芐嘧磺隆、甲磺隆、吡嘧磺隆。

2.磺酰脲類(lèi)除草劑在土壤中的環(huán)境行為

2.1 磺酰脲類(lèi)除草劑在土壤中的吸附與解吸行為

磺酰脲類(lèi)除草劑在土壤中的吸附原理繁雜，不但有配體交換、范德華力系數(shù)、氫鍵結(jié)合，還包括有機(jī)物間的疏水結(jié)合、離子交換吸附、靜電吸附等[5]。學(xué)者程薇[6]等檢測(cè)了濃度各異的芐嘧磺隆在十種不同土壤中的吸附行為和解吸行為。得出結(jié)論：土壤對(duì)芐嘧磺隆有顯著的吸附性，并且伴隨試驗(yàn)土壤理化屬性的差異吸附行為也體現(xiàn)出顯著差別。酸堿值和吸附水平體現(xiàn)為明顯負(fù)相關(guān)，也就是PH值愈高的土壤吸附率愈低，PH值愈小的土壤吸附率愈高。學(xué)者Walker A等[7]通過(guò)探究指出，除草劑的解吸成效和土壤中含有的微生物有密切關(guān)系，伴隨土壤的逐漸加深，微生物數(shù)目大幅降低，除草劑的解吸行為減弱。

2.2 磺酰脲類(lèi)除草劑在土壤中的降解行為

磺酰脲類(lèi)除草劑在土壤中大致利用2種方式降解，一種是化學(xué)水解，還有一種是生物降解，并且此2種方式并非單獨(dú)實(shí)施，而是互相影響，一同發(fā)揮作用[5]。

土壤酸堿水平對(duì)磺酰脲類(lèi)除草劑的化學(xué)降解影響較大。在PH較小時(shí)，除草劑化學(xué)水解釋放二氧化碳；在PH值較高達(dá)到堿性的狀況下，重點(diǎn)是雜環(huán)上烷氧基的親核替代構(gòu)成羥基化的雜環(huán)及芳環(huán)部分酯鍵的水解[5]。

磺酰脲類(lèi)除草劑降解時(shí)微生物發(fā)揮不可忽視的效能。這里所說(shuō)的微生物大致有真菌、放線(xiàn)菌、細(xì)菌。對(duì)同個(gè)品種的除草劑來(lái)說(shuō)，在不同的環(huán)境下，微生物降解的效能是不一樣的[5]。參與磺酰脲類(lèi)除草劑降解的微生物主要有放線(xiàn)菌、細(xì)菌、真菌（見(jiàn)下表）。

表1 可降解磺酰脲類(lèi)除草劑的微生物種類(lèi)[8]

從表1中得知，能夠降解磺酰脲類(lèi)除草劑的微生物大多具有多重活性，即同一種微生物能使多種磺酰脲類(lèi)除草劑得到降解；同時(shí)不同的微生物也能降解相同品種的磺酰脲類(lèi)除草劑。

3.影響磺酰脲類(lèi)除草劑微生物降解的要素

由當(dāng)前研究結(jié)果可知，磺酰脲類(lèi)除草劑的降解和微生物關(guān)系密切，一切對(duì)微生物活性產(chǎn)生影響的情況均對(duì)它們的降解產(chǎn)生影響。比如一些環(huán)境因子，像pH值、溫濕度和土壤等，此外磺酰脲類(lèi)除草劑本身的結(jié)構(gòu)也決定著其降解速度。

3.1 pH值

磺酰脲類(lèi)除草劑微生物降解的主要因素是pH值。首先，微生物類(lèi)別和數(shù)目在很大程度上被酸堿值影響，其的降解性能就會(huì)發(fā)生改變；其次，磺酰脲類(lèi)除草劑可以被不同的pH值影響其存在方式。在PH值過(guò)小與中性狀況下，磺酰脲類(lèi)除草劑大多以中性方式存在，此種方式對(duì)水解的靈敏度較高，較易水解，所以此類(lèi)除草劑在PH值過(guò)低狀況下比在PH值過(guò)高或者中性狀況下水解的速度更快[8]；可是在堿性環(huán)境下，磺酰脲類(lèi)除草劑大多以陰離子方式存在，具有顯著的水溶性，此種存在方式不容易水解，這個(gè)時(shí)候磺酰脲類(lèi)除草劑的降解重要依托微生物的性能[9]。

3.2 溫濕度

對(duì)于磺酰脲類(lèi)除草劑在土壤中的降解速度，溫濕度是不可忽視的因素。學(xué)者Thirunarayanan等[10]研究指出在酸堿值為pH7.7的土壤中，含水率達(dá)到75%的狀況下，氣溫從10攝氏度上升為40攝氏度時(shí)，氯磺隆的半衰期從229天減少為62.5天。學(xué)者Dinelli[11]等探究了四種磺酰脲除草劑的降解速率和氣溫的關(guān)系后指出，氣溫愈高，降解半衰天數(shù)愈少。此外還有學(xué)者指出在酸堿值為6.4的土壤中，含水率由25個(gè)百分點(diǎn)提升到75個(gè)百分點(diǎn)的情況下，醚苯磺隆的半衰期由73天減少為20天，而氣溫由21攝氏度提升為35攝氏度時(shí)，降解速率提升了50%到 100%[9]。

3.3 其他因素

除上述影響外，其他的如化合物本身的結(jié)構(gòu)、氧氣供應(yīng)、施用時(shí)間及用量、降雨量、土壤類(lèi)別、土壤有機(jī)物質(zhì)含有數(shù)量等均會(huì)對(duì)磺酰脲類(lèi)除草劑在土壤中的降解速度產(chǎn)生一定的影響。學(xué)者Jang等[12]探究了芐嘧磺隆在砂性土壤與粘性土壤中的移動(dòng)與降解速率，指出和砂性土壤比較，芐嘧磺隆在粘性土壤中的降解期更長(zhǎng)，可是其移動(dòng)速率低于砂性土壤。學(xué)者Tang等[13]探究了單嘧磺隆在土壤中的吸附和降解行為，得出結(jié)論：在不一樣的土壤中，單嘧磺隆的吸附性能有所差異，主要取決于土壤的性質(zhì)，土壤中含有的有機(jī)質(zhì)通常被看做單嘧磺隆吸附差別的主要要素，而且單嘧磺隆在土壤中的吸附性能伴隨酸堿值的增高而減弱。總而言之，磺酰脲類(lèi)除草劑在溫度較高、日照時(shí)間長(zhǎng)、含水量高、酸堿值較低的土壤中降解比較迅速，在溫度第、日照時(shí)間短、含水量少、酸堿值高的土壤中降解較為緩慢。

4.結(jié)語(yǔ)

盡管除草劑能夠有效抑制雜草的生存，可是較易讓其產(chǎn)生耐藥性，而且容易對(duì)后茬作物產(chǎn)生不良影響，另外還會(huì)對(duì)地表水造成污染。為此殘留藥害的安全、有效的途徑之一，即以基于微生物修復(fù)理論的農(nóng)藥殘留分解技術(shù)，此種技術(shù)具有環(huán)境友好、安全、無(wú)殘留等優(yōu)勢(shì)。此技術(shù)利用微生物把未降解的的磺酰脲類(lèi)除草劑轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸寂c水等對(duì)生態(tài)沒(méi)有影響的物質(zhì)。當(dāng)前對(duì)微生物降解磺酰脲類(lèi)除草劑的研究還局限在菌種的篩選等方面，研究還有待深入。

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S5-3

A

2095-7327（2017）-10-0164-02

安徽省教育廳自然科學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目《生態(tài)農(nóng)業(yè)模式下淮北地區(qū)沼液中微生物多樣性分析及土壤修復(fù)性能的研究》（KJ2015A365）。

張曉瑋（1978.10—），男，漢族，碩士，阜陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院生化工程系副教授，主要從事植物保護(hù)及微生物等方面研究工作。