不同类型有机肥降解土壤乙草胺残留初步研究

常向前，韩梅梅，刘冬碧，张 舒

（湖北省农业科学院植保土肥研究所∕农业农村部华中作物有害生物综合治理重点实验室∕农作物重大病虫草害防控湖北省重点实验室，武汉 430064）

乙草胺［2"-乙基- 6"甲基- N-（乙氧甲基）-2-氯代乙酰胺］为酰胺类除草剂，用于油菜、玉米、棉花等大田作物的封闭除草，主要防除一年生禾本科杂草［1］。乙草胺与苄嘧磺隆复配，用于防除移栽稻田杂草，使乙草胺的应用由旱地扩大到水田。乙草胺被美国环保局定为B-2 类致癌物［2］。土壤中土著微生物可以显著促进乙草胺的降解［3，4］，但由于当前乙草胺长期维持较高施药水平，超出了农田的自净能力，造成土壤内乙草胺残留［5］。乙草胺水溶性较高而土壤吸附常数较低，容易渗透转移到浅层地下水或随雨水径流汇入地表水［6］，造成面源污染。因此，需要针对性地对田间乙草胺残留进行治理，促进土壤中乙草胺的降解。通过向土壤中添加营养元素方式可以刺激土著降解微生物的活力，达到降解农药残留的目的［7］。也有研究表明，田间施用有机水溶肥可以显著减少乙草胺、草甘膦及三唑磷残留［8］。本研究利用室外模拟试验，初步探讨施用不同类型有机肥降解土壤乙草胺残留的可行性。

1 材料与方法

1.1 供试药品及试剂

50% 乙草胺乳油（山东乐邦化学品有限公司）；喷施宝®有机水溶肥∕PSBG（有机质=125 g∕L，氮（N）+磷（P2O5）+钾（K2O）=170 g∕L，锰（Mn）+锌（Zn）+硼（B）=50 g∕L）、喷施宝有机水溶肥∕PSBB（有机质=135 g∕L，腐殖酸=45 g∕L，氮（N）+磷（P2O5）+钾（K2O）=220 g∕L）购于广西喷施宝股份有限公司；奥沃伽·伽丰TMⅡ号微生物有机肥∕AWJ（有机质=450 g∕kg，芽孢杆菌、木霉菌=5 亿∕g，北京奥沃伽科技有限公司）。

1.2 方法

1.2.1 土壤处理方法 将6 kg 未施用乙草胺的水稻土装入塑料桶内（h= 40 cm；φ=35 cm），分别向桶内 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），搅拌均匀，然后每桶喷施乙草胺（有效成分浓度1.2 g∕L）1 mL。每处理重复3 个塑料桶，设3 桶不加肥料处理对照。施药后0.5、1、3、5、7、14、21、30、45 d 取土样，每个重复取1 个土样，混合后检测乙草胺残留浓度。所有桶置于湖北省农业科学院植保土肥研究所武汉试验基地室外。

1.2.2 土样前处理方法 称取50 g 土样置于250 mL 三角瓶中，加入50 mL 甲醇和20 g 的无水硫酸钠，于25 ℃恒温振荡提取0.5 h，抽滤，10 mL 甲醇分3 次淋洗滤渣，合并抽滤液，在旋转蒸发仪上浓缩至近干，用石油醚定容至5 mL，待GC 测定［9］。气相色谱检测条件［10］：DB-35 毛细管色谱柱，色谱柱温度为230 ℃，检测器温度为230 ℃，进样口（气化）温度为250 ℃，恒压不分流；载气为N（纯度＞99.99%）；流量为0.6 mL∕min，补偿气流量为40 mL∕min；进样流量为1 μL。

1.2.3 温度记录 用电子温湿度记录仪HOBO®Data loggers（U23-002，USA）监测环境温度变化。

1.2.4 分析方法 根据降解动力学方程Ct=C0e-kt，计算不同处理中乙草胺的降解半衰期。其中，K为降解速率常数，C0为农药的初始浓度，Ct为t时刻农药的残存浓度。当乙草胺降解50% 时，即Ct=C0/2时所需要的时间即为乙草胺的降解半衰期［2］。

2 结果与分析

2.1 试验期间室外温度变化

试验期间用HOBO 记录室外温度的变化，最高温度为15.9 ℃，最低温度为3.8 ℃，平均温度为9.2 ℃。

图1 试验期间室外温度的变化

2.2 不同处理后乙草胺的降解变化

不同处理后，乙草胺的降解动态在不同处理中均为一级动力学方程，乙草胺在稻田土壤中的降解方程、相关系数及半衰期见表1。施用有机水溶肥及微生物有机肥后，各处理半衰期均比对照明显缩短。有机水溶肥PSBB 高低两种浓度（PSBBH 及PSBBL）处理乙草胺半衰期长于有机水溶肥PSBG高低两种浓度（PSBGH 及PSBGL）处理，且微生物有机肥AWJ 高低两种浓度（AWJH 及AWJL）处理乙草胺半衰期明显长于有机水溶肥（PSBG 及PSBB）。PSBGH 处理，乙草胺半衰期最短，是对照的21.77%；AWJL 处理，乙草胺半衰期最长，是对照的61.51%。乙草胺在前14 d 内迅速降解，20 d 以后残留浓度趋于水平，降解曲线见图2。

表1 不同处理乙草胺的降解动力学方程、相关系数及半衰期

3 小结与讨论

乙草胺在土壤中的降解动态与土壤性质及温度条件密切相关；温度越低，半衰期越长［3］。在日均温度25.1～30.1 ℃的条件下，腐殖酸水溶肥可使乙草胺在7 d 内的残留量比对照降低69.71%［8］。本研究中整个试验过程温度较低，平均温度为9.2 ℃，不利于乙草胺的降解，这也导致本研究中乙草胺半衰期明显长于已报道文献［9］。

图2 不同处理乙草胺的降解曲线

土壤中的微生物直接影响乙草胺的降解［4］。乙草胺降解菌枯草芽抱杆菌L3 在50 d 内可以降解92.65% 的土壤乙草胺［5］。室内试验表明，在土壤中添加降解菌可以降解乙草胺，但目前为止没有商品化产品应用［5］。有机肥料有利于土壤中土著微生物的生长，合理的施肥有促进农残降解的作用。本研究中施用PSBGH 后，乙草胺在土壤中的半衰期比对照缩短了78.23%，显著缩短了降解时间，其他剂量也有一定效果，半衰期比对照缩短了69.72%～75.39%，说明施用一些有机肥料对降解土壤中乙草胺残留有一定的效果。但本研究中PSBGH 有机质含量在各处理中较低，但乙草胺半衰期却较短，说明并不意味着有机质含量越高降解乙草胺的效果越好。原因可能是某些有机质造成乙草胺的吸附，反而延长了其半衰期［11］。

因此，需要进一步优化环境温度设置，研究有机可溶肥或微生物有机肥最佳的施用剂量或组合，为有机肥降解乙草胺的实施奠定理论基础。