不同類型有機肥降解土壤乙草胺殘留初步研究

常向前，韓梅梅，劉冬碧，張 舒

（湖北省農業科學院植保土肥研究所∕農業農村部華中作物有害生物綜合治理重點實驗室∕農作物重大病蟲草害防控湖北省重點實驗室，武漢 430064）

乙草胺［2"-乙基- 6"甲基- N-（乙氧甲基）-2-氯代乙酰胺］為酰胺類除草劑，用于油菜、玉米、棉花等大田作物的封閉除草，主要防除一年生禾本科雜草［1］。乙草胺與芐嘧磺隆復配，用于防除移栽稻田雜草，使乙草胺的應用由旱地擴大到水田。乙草胺被美國環保局定為B-2 類致癌物［2］。土壤中土著微生物可以顯著促進乙草胺的降解［3，4］，但由于當前乙草胺長期維持較高施藥水平，超出了農田的自凈能力，造成土壤內乙草胺殘留［5］。乙草胺水溶性較高而土壤吸附常數較低，容易滲透轉移到淺層地下水或隨雨水徑流匯入地表水［6］，造成面源污染。因此，需要針對性地對田間乙草胺殘留進行治理，促進土壤中乙草胺的降解。通過向土壤中添加營養元素方式可以刺激土著降解微生物的活力，達到降解農藥殘留的目的［7］。也有研究表明，田間施用有機水溶肥可以顯著減少乙草胺、草甘膦及三唑磷殘留［8］。本研究利用室外模擬試驗，初步探討施用不同類型有機肥降解土壤乙草胺殘留的可行性。

1 材料與方法

1.1 供試藥品及試劑

50% 乙草胺乳油（山東樂邦化學品有限公司）；噴施寶?有機水溶肥∕PSBG（有機質=125 g∕L，氮（N）+磷（P2O5）+鉀（K2O）=170 g∕L，錳（Mn）+鋅（Zn）+硼（B）=50 g∕L）、噴施寶有機水溶肥∕PSBB（有機質=135 g∕L，腐殖酸=45 g∕L，氮（N）+磷（P2O5）+鉀（K2O）=220 g∕L）購于廣西噴施寶股份有限公司；奧沃伽·伽豐TMⅡ號微生物有機肥∕AWJ（有機質=450 g∕kg，芽孢桿菌、木霉菌=5 億∕g，北京奧沃伽科技有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 土壤處理方法 將6 kg 未施用乙草胺的水稻土裝入塑料桶內（h= 40 cm；φ=35 cm），分別向桶內 加 入PSBG 2 mL（PSBGL）；PSBG 3.5 mL（PSB?GH）；PSBB 2 mL（PSBBL）；PSBB 3.5 mL（PSBBH）；AWJ 1.6 g（AWJL）；AWJ 3.2 g（AWJH），攪拌均勻，然后每桶噴施乙草胺（有效成分濃度1.2 g∕L）1 mL。每處理重復3 個塑料桶，設3 桶不加肥料處理對照。施藥后0.5、1、3、5、7、14、21、30、45 d 取土樣，每個重復取1 個土樣，混合后檢測乙草胺殘留濃度。所有桶置于湖北省農業科學院植保土肥研究所武漢試驗基地室外。

1.2.2 土樣前處理方法 稱取50 g 土樣置于250 mL 三角瓶中，加入50 mL 甲醇和20 g 的無水硫酸鈉，于25 ℃恒溫振蕩提取0.5 h，抽濾，10 mL 甲醇分3 次淋洗濾渣，合并抽濾液，在旋轉蒸發儀上濃縮至近干，用石油醚定容至5 mL，待GC 測定［9］。氣相色譜檢測條件［10］：DB-35 毛細管色譜柱，色譜柱溫度為230 ℃，檢測器溫度為230 ℃，進樣口（氣化）溫度為250 ℃，恒壓不分流；載氣為N（純度＞99.99%）；流量為0.6 mL∕min，補償氣流量為40 mL∕min；進樣流量為1 μL。

1.2.3 溫度記錄 用電子溫濕度記錄儀HOBO?Data loggers（U23-002，USA）監測環境溫度變化。

1.2.4 分析方法 根據降解動力學方程Ct=C0e-kt，計算不同處理中乙草胺的降解半衰期。其中，K為降解速率常數，C0為農藥的初始濃度，Ct為t時刻農藥的殘存濃度。當乙草胺降解50% 時，即Ct=C0/2時所需要的時間即為乙草胺的降解半衰期［2］。

2 結果與分析

2.1 試驗期間室外溫度變化

試驗期間用HOBO 記錄室外溫度的變化，最高溫度為15.9 ℃，最低溫度為3.8 ℃，平均溫度為9.2 ℃。

圖1 試驗期間室外溫度的變化

2.2 不同處理后乙草胺的降解變化

不同處理后，乙草胺的降解動態在不同處理中均為一級動力學方程，乙草胺在稻田土壤中的降解方程、相關系數及半衰期見表1。施用有機水溶肥及微生物有機肥后，各處理半衰期均比對照明顯縮短。有機水溶肥PSBB 高低兩種濃度（PSBBH 及PSBBL）處理乙草胺半衰期長于有機水溶肥PSBG高低兩種濃度（PSBGH 及PSBGL）處理，且微生物有機肥AWJ 高低兩種濃度（AWJH 及AWJL）處理乙草胺半衰期明顯長于有機水溶肥（PSBG 及PSBB）。PSBGH 處理，乙草胺半衰期最短，是對照的21.77%；AWJL 處理，乙草胺半衰期最長，是對照的61.51%。乙草胺在前14 d 內迅速降解，20 d 以后殘留濃度趨于水平，降解曲線見圖2。

表1 不同處理乙草胺的降解動力學方程、相關系數及半衰期

3 小結與討論

乙草胺在土壤中的降解動態與土壤性質及溫度條件密切相關；溫度越低，半衰期越長［3］。在日均溫度25.1～30.1 ℃的條件下，腐殖酸水溶肥可使乙草胺在7 d 內的殘留量比對照降低69.71%［8］。本研究中整個試驗過程溫度較低，平均溫度為9.2 ℃，不利于乙草胺的降解，這也導致本研究中乙草胺半衰期明顯長于已報道文獻［9］。

圖2 不同處理乙草胺的降解曲線

土壤中的微生物直接影響乙草胺的降解［4］。乙草胺降解菌枯草芽抱桿菌L3 在50 d 內可以降解92.65% 的土壤乙草胺［5］。室內試驗表明，在土壤中添加降解菌可以降解乙草胺，但目前為止沒有商品化產品應用［5］。有機肥料有利于土壤中土著微生物的生長，合理的施肥有促進農殘降解的作用。本研究中施用PSBGH 后，乙草胺在土壤中的半衰期比對照縮短了78.23%，顯著縮短了降解時間，其他劑量也有一定效果，半衰期比對照縮短了69.72%～75.39%，說明施用一些有機肥料對降解土壤中乙草胺殘留有一定的效果。但本研究中PSBGH 有機質含量在各處理中較低，但乙草胺半衰期卻較短，說明并不意味著有機質含量越高降解乙草胺的效果越好。原因可能是某些有機質造成乙草胺的吸附，反而延長了其半衰期［11］。

因此，需要進一步優化環境溫度設置，研究有機可溶肥或微生物有機肥最佳的施用劑量或組合，為有機肥降解乙草胺的實施奠定理論基礎。