除草剂草铵膦在土壤中迁移及表面光解行为

胡秀卿，平立凤，蔡晓明，何红梅，张春荣，赵 华

(浙江省农业科学院 农产品质量标准研究所浙江省植物有害生物防控重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地，浙江 杭州 310021)

草铵膦(Glufosinate-ammonium)是在我国使用较广泛的非选择性除草剂，化学名称为 4-［羟基(甲基)膦酰基］-DL-高丙氨酸铵盐，主要用于果园、葡萄园、非耕地、马铃薯田等田间杂草的防治［1－2］。草铵膦是 L-谷氨酸的膦酸衍生物，它通过对谷酰胺合成酶(GS)不可逆抑制及破坏其后GS有关过程而引起植物死亡［3］。随着草铵膦使用量的增加，其在土壤环境残留问题也引起了广泛的关注，然而关于其在土壤中环境行为情况未见公开报道。除草剂在环境中的消解主要包括挥发、地表径流、淋溶、微生物降解、光解、吸附等途径［4］，而其中土表光解和淋溶性是影响农药消解的两个重要指标。我们建立了土壤中草铵膦残留量的检测分析方法，并通过室内模拟实验［5］，对草铵膦在土壤中的淋溶作用及在土壤表面的光解性能进行分析和评价，以期为该药剂的安全合理使用及环境监测提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试剂、仪器及供试土壤

95%草铵磷原药，氢氧化钾、磷酸二氢钾、四硼酸钠、磷酸、氯甲酸-9-芴甲酯(FMOC)均为分析纯，乙腈为色谱级，重蒸水(重蒸馏，过0.22 μm滤膜)。

液相色谱仪(Waters 2695/2475)、XT5409-XPC 80型氙灯光解恒温试验箱、ZDS-10型照度计、ZQJ-254型紫外线检测仪。

供试的潮土、红土和水稻土分别采自浙江的萧山、衢州和金华，土样经风干，过2 mm筛，室温下保存备用。供试土壤主要理化性质见表1。

表1 供试土壤的基本理化性质

1.2 草铵膦在土壤表面的光解试验

称取经预处理的潮土4 g，加适量的水后，将其均匀涂布于30 cm2的玻璃平板上，室温下阴干，制成土壤薄层板，使土层厚度约为1 mm。共制成相同的土壤薄层板10块。分别将农药溶液均匀滴加到土壤薄层表面，使土壤中农药浓度为5.0 mg·kg－1，放入具优质石英玻璃盖的培养皿中盖紧，然后将培养皿置于氙灯光解恒温试验箱中进行光解试验。设置光强6 500～7 050 lx，紫外强度25.5 μW·cm－2，试验温度为(25±2)℃。另设黑暗条件下的对照试验。光解试验期内隔离其他光源，以减少对试验结果的影响。

在试验开始后 1，3，5，7，9，12，24，72，120，168 h各取1块土壤薄层板，检测土样中草铵膦浓度的变化，并记录光照强度和紫外强度。

1.3 草铵膦在土壤中的淋溶试验

称10 g(0.01 g)过0.25 mm筛的土壤(潮土、红土、水稻土)于烧杯中加水(约7.5 mL)搅拌，直至成均匀的泥浆状，用玻璃棒将泥浆均匀涂布于层析玻璃板上，土层厚度随土质的粗细程度不同，控制在0.5～1.0 mm之间。在温度为(23±5)℃条件下，涂布好的土壤薄板晾干后，于薄板底部中心1.5 cm处点上药液，点药量为5.0 μg，待溶剂挥发后，放在装有纯水的层析槽(液面高度0.5 cm)中展开，至展开剂到达薄板13.5 cm处停止，然后晾干。将薄板上的土壤按等距离分成六段，分别测定各段土壤中的农药含量及其在薄板上的分布。

1.4 草铵膦在土壤中的残留检测方法

称土壤样品约4 g到100 mL锥形瓶中，加入0.6 mol·L－1KOH 水溶 液 10 mL，振荡 提 取30 min，移入 50 mL 离心瓶，10 000 r·min－1离心10 min，转移水层至100 mL具塞量筒。沉淀加入0.6 mol·L－1KOH水溶液10 mL，充分振荡30 min后，按上述同样条件离心分离，合并水层，调pH至近中性，去离子水准确定容至50 mL。取上清液1 mL，依次加入1 mL 0.1 mol·L－1四硼酸钠水溶液和2 mL 0.1%氯甲酸芴甲酯丙酮溶液振荡2 min后静置20 min。转移至10 mL刻度试管，加6 mL乙酸乙酯，振荡1 min后静置20 min，取水相检测。

液谱操作条件:色谱柱为Phenosphere SAX(80A，250 mm ×4.6 mm，5 μm)，检测器为荧光检测器，激发波长为254 nm，发射波长为315 nm，柱温为50℃，流动相为0.1 mol·L－1磷酸二氢钾溶液:0.1 mol·L－1磷酸水溶液∶水∶乙腈(2∶12.5∶35.5∶50)，流速为1.5 mL· min－1，进样量为20 μL，相对保留时间为3.56 min。

在上述样品处理及色谱条件下，草铵膦仪器最小检出量为0.2 ng，在土壤中的最低检出浓度为0.2 mg·kg－1。在无草铵膦残留的空白土壤中分别添加不同浓度的草铵膦标准溶液，按前述方法进行残留量分析，其添加回收率为83%～102%，相对标准偏差为3.2%～4.6%，符合农药残留分析的要求(表2)。

表2 草铵膦在土壤中的添加回收率

2 结果与分析

2.1 草铵膦在土壤表面的光解行为

本试验使用氙灯光解恒温试验箱来研究草铵膦原药的土表光解特性，结果如图1所示。

图1 草铵膦在土壤表面的光解曲线

由图1可知，在(25±2)℃、光强 6 500～7 050 lx，紫外强度25.5 μW·cm－2条件下，光照反应7 d，草铵膦在土壤中浓度发生变化很小，光解缓慢，仅降解7.5%，而在黑暗条件下草铵膦在土壤降解7 d后，也降解了7.6%，两者间无显著差异，这结果表明草铵膦在土表几乎不发生光解作用，属土壤表面难光降解的农药品种。

2.2 草铵膦在不同土壤中的淋溶行为比较

评价化学农药在土壤中的淋溶特性，通常有土壤薄层层析法和土柱淋溶法两种方法。本试验采用了土壤薄层层析法来评价草铵磷在3种土壤(潮土、红土、水稻土)中的淋溶行为，以期为草铵膦对土壤环境以及对地下水的污染影响提供支撑数据。按照1.3进行草铵膦在3种土壤薄层上的移动性试验，根据1.4进行土壤中草铵磷含量的测定，结果如图2所示。

图2 草铵膦在3种土壤中的移动

当水展开至土壤薄板13.5 cm处时，草铵磷浓度最大值位置分别在:潮土为10～12 cm处，水稻土为2～4 cm处，红土在0～2 cm处。根据试验结果计算Rf值(Rf=原点至色谱斑点中心的距离/原点至展开剂前沿的距离)，草铵磷在潮土、水稻土、红土中的Rf值分别为0.92，0.16，0.083，根据我国关于农药淋溶性划分等级标准，草铵磷在潮土中属极易移动(I级)，在水稻土中属不易移动(IV级)，红土中属不移动(V级)。

3 小结和讨论

土壤是自然生态系统的重要组成部分，是除草剂最主要的归属场所。除草剂直接施用于土壤，其在土壤中的环境行为，将影响其药效的发挥以及对环境的污染程度。草铵膦是我国使用比较广泛的除草剂，对环境和生物引起的负面影响已渐渐引起人们的关注，但有关草铵膦的环境行为研究尚不够深入。在本实验中草铵磷在紫外光照条件下降解十分缓慢，在光解7 d后与黑暗对照中残留量几乎一致，说明其在土壤表面几乎不光解。而草铵膦在3种土壤中移动性能差异较大，结合土壤理化性质分析，淋溶性能的差异可能主要与土壤阳离子交换量及pH值有关。在阳离子交换量小和偏碱性的土壤中，土壤对草铵膦的吸附性较弱，易淋溶至土壤下层。红土和水稻土呈偏酸性，而草铵磷常以盐的形式存在并使用，易与其产生结合残留，从而难被水淋溶。然而潮土呈偏碱性且阳离子交换量小，同时由于草铵磷水溶性强，所以很容易被淋溶进入下层土壤。因此，农业生产中在阳离子交换容量小和偏碱性的土壤中长期施用草铵磷时，要避免在施药后立即灌溉，否则易造成对地下水的污染。

［1］张宏军，刘学，张佳，等．草铵膦的作用机理及应用［J］．农药科学与管理，2004，25(4):23－27.

［2］俞传明，刘宣淦．草铵膦的合成［J］．农药，2001，40(4):15.

［3］Nolte S A，Young B G，Mungur R，et al．The glutamate dehydrogenase gene gdhA increased the resistance of tobacco to glufosinate［J］．Weed Research，2004，44:335－339.

［4］苏少泉．除草剂在土壤中的降解与使用［J］．现代农药，2004，3(1):5－8.

［5］黄国强，李凌，李鑫钢．农药在土壤中迁移转化及模型方法研究进展［J］．农业环境保护，2002，21(4):375－377.