稻田残留二氯喹啉酸对后茬烤烟的危害及其修复研究进展

韩锦峰，张志勇，刘华山，王晓军

河南农业大学，河南郑州文化路95号 450002

近年来发现在稻烟轮作区，前茬水稻田土壤中残留的除草剂二氯喹啉酸对后茬烤烟的生长，产量有不良的影响，给烟叶生产带来严重的经济损失[1]，引起了广泛的注意，本文就不多的资料对这一问题作一综述，以期为深入研究和尽快解决这一问题提供参考。

1 二氯喹啉酸的降解特点

3,7—二氯喹啉酸（快杀稗），通用名Quinclorac，化学名称为3,7—二氯—8—喹啉羧酸，是一种激素类型除草剂，在水稻田杀除稗草特别有效，原药为无色晶体，熔点274℃，20℃时在水中的溶解度为0.065 mg/L（pH7），对光、热和pH（3—9）稳定，无腐蚀性[2]，光对其降解微弱[3]，酸性环境中也不易降解[4]，土壤中二氯喹啉酸的消失与土壤湿度呈线性关系（R2=0.96）[4]，温度对土壤中二氯喹啉酸的降解有一定影响，主要是通过影响土壤中的微生物和酶活性来实现的[5]，在田间自然状态下二氯喹啉降解缓慢，土壤中残留时间长[6]，稻田施用后6个月仍有相当多残留的二氯喹啉酸[2，7]，在稻田施用推荐量（150 g/hm2）的情况下，偏酸性土壤，经过269 d后才对烟草叶宽的生长没有显著影响，经过342 d后，才消除到对烟草根生长没有显著影响的范围[8]，与农业部农药检定所指出的施用二氯喹啉酸的田里一年后才能种烟的结论一致。

2 二氯喹啉酸对烟草生长的危害

2.1 二氯喹啉酸对烟株生长的危害

在二氯喹啉酸浓度为0.01 mg/L以上时，即对烟草种子发芽势和活力指数有抑制作用，浓度越高，抑制作用越大，烟苗高度、根长、植株鲜、干重都明显减少，但对发芽率影响不大[9]，受害烟株生长畸形、植株变矮，新叶向叶背面翻卷，皱缩，叶宽受抑制严重，逐渐发展成线状形叶，叶变厚[10-11]，在玉米上已证明二氯喹啉酸对植株的抑制，表现出激素除草剂药害的症状[12-13]，可能因为二氯喹啉酸是典型的细胞壁生物合成的抑制剂[14]，使植株细胞壁生物合成明显受抑制。Grossmann[13]认为细胞壁生物合成受到抑制是因为产生的乙烯抑制了细胞壁合成酶活性，还认为二氯喹啉酸刺激ACC合成酶生成乙烯过程中所产生的副产品氰化物（HCN）是导致敏感作物表现残毒的首要原因。

2.2 二氯喹啉酸对烟株生理特性影响

烟苗受二氯喹啉酸毒害后，氨基酸总量增加，可溶性糖含量降低，烟株中蛋白质合成受阻，蛋白质含量下降，是导致烟株生长缓慢的原因[9-10]。叶和根中SOD、CAT和Apx等酶活性下降，·OH和 O2－·等自由基增加，导致MDA含量增加[9-10]。在受害烟株中，POD活性提高，这表明该酶在防御二氯喹啉酸危害中的作用可能大一些[9]。

光合色素叶绿素a,b和总量，以及类胡萝卜素含量在施药后的前14 d上升，而后下降[10]。

2.3 二氯喹啉酸对烟株解剖结构的影响

叶片受二氯喹啉酸危害后，叶片总厚度，上表皮厚度，下表皮厚度，栅栏组织和海绵组织厚度都比健康叶增加，茎的表皮厚度、导管直径、髓面积、周长都小于健康株，根的横切面直径、周长、表皮厚度、皮层厚度也都小于未受害株。受害叶片叶绿体的超微结构受到明显破坏，表现为叶绿体体积小，外膜模糊不清，基粒片层减少，排列紊乱[15]。

3 二氯喹啉酸对土壤微生物的影响

一般说，农田施用的化学农药大部分残留于土壤中，从而对土壤微生物产生各种各样的影响[16]，Ghini[17]报导，二氯喹啉酸对水稻田土壤好氧微生物活性及生物量的影响是暂时的，吕镇梅等[18]研究表明，二氯喹啉酸对水稻田中的好氧细菌、水解发酵细菌、反硝化细菌数量的影响都是短暂的，第33 d时即能恢复到对照水平，正常使用量的二氯喹啉酸—即0.67 μg·g-1（干土）—对水稻田土微生物各种群无实质危害，但二氯喹啉酸对水稻田土壤中产甲烷细菌抑制作用较大，低浓度二氯喹啉酸对水稻田中各种酶活性影响不大，但高浓度有一定抑制作用，土壤脱氢酶最敏感，在浓度＞1 μg/g（干土）时施用初期抑制率即达80%以上，脲酶活性降低51.3%—71.9%，蔗糖酶活性受影响不大，对土壤呼吸有促进作用[18-19]。

4 对二氯喹啉酸危害的修复

4.1 土壤修复

陈泽鹏等[20]证明，田间施用生石灰（300～600 kg/hm2）对二氯喹啉酸引起的烟草畸形生长症状有一定减轻作用，但不能使烟草恢复正常，施用活性炭的修复效果较好，施用93.75 kg/hm2，烟草即可正常生长，畸形症形逐渐恢复到正常水平，用微生物来降解土壤中的二氯喹啉酸，因其基本不会造成二次污染而备受关注[21-22]，吕镇梅(Lu Z M.）等[23]从农药厂的污染土壤中筛选出一株可降解二氯喹啉酸的菌株LS（苍白秆菌属 Ochrobactrum SP.），对二氯喹啉酸（1.5 g/L）的最终降解率为95.7%。吕镇梅（Lu Z M.）等[24]在生产二氯喹啉酸药厂的污泥中还筛选出一株高效降解二氯喹啉酸的菌株洋葱伯克氏菌（Burkholderia cepecia）WZ1在48 h后将培养基中的二氯喹啉酸（300g/L）降解93.5%，其产物有3,7—二氯喹啉和2—氯—1.4—苯二甲酸，从而减少了或消除了二氯喹啉酸对烟草的危害。王一茹[22]认为光下可降解为3,7—二氯喹啉，也有少量的3—氯—8二喹啉酸，河南农业大学环境微生物实验室从水稻土中筛选出一株菌株HN36（Bordelella Sp.），对二氯喹啉酸有较好的降解作用，在生产推荐的二氯喹啉酸施用量下，加放该降解菌（3×1010个/g土）后60 d即检测不出土壤中的二氯喹啉酸[25]。施用降解菌可使土壤中的过氧化氢酶、过氧化物酶、脲酶、蛋白酶、脱氢酶、蔗糖酶等酶活性增高，改善了土壤活性[26]，叶片中SOD、CAT、POD活性提高，增加了对由二氯喹啉酸引起产生的O2－·、·OH及H2O2等活性氧的清除能力，使MDA减少，使烟叶恢复了正常生长[27]，受二氯喹啉酸危害的茎尖细胞中细胞壁溶解，叶绿体被破坏消失等得到恢复，茎尖中细胞生长恢复正常，细胞器增多，叶绿体所含淀粉粒数目增多，基粒片层清晰，顶叶和中部叶的细胞器得到恢复，叶绿体片层结构由模糊变得清晰，烟叶成熟时，化学成分与对照相近，没有差异[14]。但是所有的土壤修复多是实验室内或盆栽试验，大田试验尚少。

4.2 地上修复

有报导用75%赤霉素，0.01%芸苔素内酯、植保素，15%高效氨基酸糖磷脂和水扬酸喷施烟苗，对受二氯喹啉酸危害的烟苗生长有恢复作用[20]，刘华山等用0.01 m mol/L的SNP（硝普钠，Sodium Nitroprusside）喷洒受二氯喹啉酸危害的烟苗，使体内SOD、CAT、Apx等酶活性提高，因而减少了体内的O2

－·、·OH及过氧化物产物MDA的含量，使受害烟苗生长得以恢复[28]。烟株喷施CaCl2对二氯喹啉酸胁迫下的保护酶活性有提高效果，因而减少活性氧含量，使正常的生理代谢得以进行[29-30]。

5 小结与展望

稻田施用除草剂二氯喹啉酸在土壤中残留时间长，对后茬作物烟草产生了危害，如何消除这种危害，是近年来新出现的而且是极为迫切要解决的问题。可以从以下几个方面深入研究：

首先，要想消除二氯喹啉酸对烟草的危害必须弄清其危害机理，目前关于二氯喹啉酸对烟草的危害，外观（农艺性状）和生理特性方面研究较多，而从分子水平上研究的较少，可借鉴其它作物的资料从分子水平对危害机理进行深入研究[13-14]，以使消除二氯喹啉酸危害的措施有可靠的理论依据。

其次，对二氧喹啉酸残留的土壤进行修复，这是最主要的，利用微生物降解二氯喹啉酸是个有前途有效的途径[31-32]，它不会造成二次污染，而且目前已经筛选分离出了几株能有效降解二氯喹啉酸的菌株[15，23-24]，能明显降解土壤中残留的二氯喹啉酸，使烟株恢复正常生长，当然对微生物降解二氯喹啉酸的机理研究较少，目前还在试验探索阶段，因此，下一步除了继续扩大筛选范围，筛选出更高效的菌种外，同时加大对降解机理的研究，广泛进行大田试验，完善施用方法（施用单一菌种或施用复合菌种、施用的适宜时间等），尽快且较好地解决二氯喹啉酸对烟草生产造成的严重危害，化学和物理手段（如施用石灰、活性炭或其它等）修复二氯喹啉酸对烟田的污染也在探讨，但还须深入研究，并注意施入土壤后所带来的其它问题。

第三，外源施用某些适宜的化学物质对受二氯喹啉酸危害的烟苗有一定的修复作用，但目前筛选的适用（有效）的物质还较少，尤其是由于对二氯喹啉酸危害的分子机理研究尚少，所以所选出的物质的针对性尚需进一步研究。

相信，通过对二氯喹啉酸危害机理的深入研究，着眼于二氯喹啉酸污染土壤的生物修复和对受害烟苗的外源物质修复，一定会在近期解决稻烟轮作区二氯喹啉酸对烟草生产所造成的危害问题。

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