通过灌溉引入土壤-作物系统的毒死蜱的行为和归趋外文翻译资料

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通过灌溉引入土壤-作物系统的毒死蜱的行为和归趋

摘要

在盆栽试验中研究加入灌溉用水中的毒死蜱对中国中南部红土地上的小麦和油菜幼苗生长的影响以及它的摄取。用毒死蜱浓度(1–10 mu;g /g)的蒸馏水进行单次灌溉会导致在20天的植物生长中小麦吸收毒死蜱浓度(0.257–4.50mu;g /g),油菜幼苗吸收浓度为(0.249–2.02 mu; g /g)。毒死蜱土壤中的初始浓度等于或低于10 mu;g /g 时不会显著影响小麦幼苗的生长。相似的，初始浓度等于或低于 5 mu;g /g 是不会显著影响油菜幼苗的生长。油菜根际土壤中的毒死蜱的降解率是无植被土壤中的1.4到4.2倍。油菜根际土壤中的细菌和真菌数量分别是无植被土壤中的3.18倍和1.84倍。这有助于解释降解率的差别。

关键词:毒死蜱,植物积累;根际;降解;灌溉

1. 简介

毒死蜱（O，O-二乙基-O-3,5,6-三氯-2-吡啶基硫代磷酸酯）是一种有机磷农药，广泛用于农业病虫害防治，程度较轻的话，用于室内使用和控制土壤白蚁。毒死蜱的化学特性以及它的代谢，胆碱能毒性和低生殖毒性已经被里查德森在1995年描述。毒死蜱和其他有机磷农药在生物体组织内的积累会造成对于人类和其他生物潜在的危险。被这些作者所研究的三种的化合物中，毒死蜱在地中海贻贝中生物富集系数最高。有一些报道指出毒死蜱会在一些蓝藻，水生植物，金鱼和食蚊鱼中生物累积。毒死蜱在土壤作物系统中的归趋研究非常有限。

由于农业生产中运用的农药可能相当程度的保留在土壤中，所以知道这些在土壤作物系统中的农药会发生什么很重要。像其他有机污染物一样，毒死蜱可能被植物吸收，因此进入食物链中。另一方面，生长在被农药污染的土壤上的植物可以通过它们的根际影响。然而，能得到的这种假设的信息很少。因此，需要更加重视毒死蜱在土壤中的剩余和对作物的影响，还有植物降解。

这项研究的主要目的是调查通过灌溉引入土壤中的毒死蜱对小麦和油菜苗的影响，还调查毒死蜱的植物摄取以及其在作物根际土壤的生物降解。

1. 材料和方法

2.1土壤样品 取中国中南部江西省隶属于中国科学院的农业生态试验站的红土上部20厘米为样品.这种土壤被分类为常湿富铁土，这是一种从典型的红土母质发展而来的，土壤风干，并过2mm筛。性质示于表1中。

2.2化学用品 所使用的毒死蜱是一种高性能的纯度为99.5％的液相色谱级试剂，是由博士Ehrenstorfer（德国）提供的。所用的溶剂包括正己烷，丙酮，乙酸乙酯，和石油醚，所用的试剂包括无水硫酸钠和盐酸，所有这些都从南京化学试剂一厂（中国）获得。硅胶（0.063-0.200毫米粒径）是从中国科学院的大连物理化学研究所获得的。所使用的活性炭来自化学工程院，中国科学院林业科学院。以上所列举的所有化学品均是分析纯度级别。用活性炭来消除植物色素是要用盐酸(3 M)预处理24小时，然后用蒸馏水稀释直到没有检测到氯离子，之后在120℃下干燥。

2.3仪器设备 氮-磷检测器的惠普HP6890 GC用于分离和定量分析，惠普HP-5MS 5%苯基-甲基-硅氧烷毛细管柱（30m长，直径0.25mm和0.25mu;m厚）用于气相色谱分离。氮气以22.4ml/min的速度被用作载气，同时氢气（4ml/min），空气（60ml/min）被用于NPD（氮磷检测器）。柱压为85.7千帕，并且被编程为有机磷农药的温度如下：初始温度为60℃持续1分钟，然后以每分钟12℃升至140℃，最后以每分钟8℃到达300℃，然后将其保持5分钟。注射器和检测器温度分别设定在250℃和320℃，注射1mu;L样品到检测器中。通过保留时间确定色谱图中物质。其他设备包括：旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂，中国），用于预浓缩；真空泵（Gast制造公司，美国），其用于降低在浓缩步骤中的压力；超声波水浴（Hengao T＆D，中国），是用于提取；离心机（西格玛2-16 K，德国），将其用于分离土壤和溶剂相。镝灯（南京日光镝灯厂），用距离灯罩下15厘米的75000 LX强度的光和380--780nm，用于盆栽试验房子的照明。 固相萃取小柱通过填充1.0 g硅胶（直径0.063-0.200毫米;1.5％的水）到下部分（约2厘米深），1.0克硫酸钠在上部部分中被过滤片分离。硫酸钠的上部和硅胶部分的底部的顶部也被装有过滤片。在使用前，色谱柱用4毫升正己烷洗涤两次以除去空气。

2.4盆栽试验

盆栽试验被建立在温室，温室用空调器来进行温度控制和六盏镝灯用来作物的光合作用。土壤用合适的(NH4)2SO4 和K2HPO4程度去满足作物生长的需求。土壤分别被种植小麦和油菜幼苗。用13厘米内径和10厘米高的塑料盆让作物生长。小麦种子被种植在不适用跟袋的盆中。根袋（内直径3.4厘米，高10厘米）是用50 lm尼龙网制成，通过根袋可以限制油菜籽根系统的生长，但可以允许水和营养物质自由通过。每个盆用1.3kg 土壤填满，它的根袋添加0.34kg 土壤。油菜幼苗种子被播种在跟袋中，然后放在塑料盆的中间位置。宁-9小麦品种和清-7油菜品种被用于盆栽试验。40天后的小麦种子和30天后的油菜幼苗种子，幼苗变薄是的只有15留在每盆中。溶于不同量毒死蜱丙酮被掺入300毫升用于灌溉的蒸馏水中为了得到1,5原始浓度，和10 mu;g/g的小麦土壤0 mu;g/g 的油菜苗土壤,对于油菜幼苗来说被标记为“处理1”“处理2”“处理3”(T-1, T-2, and T-3) ，相对的对于小麦来标记为“处理1”“处理2”。带有毒死蜱的灌溉水沿着内表面倒入盆中，不直接与生长在跟袋的油料种子芽直接接触。在加入农药后，在每个处理罐的土壤中取样，以确定毒死蜱恢复的程度。没有毒死蜱加入土壤的实验表现的是得到了控制，标记为lsquo;CKrsquo;。每组实验重复四组进行。小麦和油菜幼苗再加入毒死蜱后分别在15和20天后收成。在根际和无植被土壤的收成中，四等分（每组20g）进行采样，两个分别用于测量微生物生物量和土壤水分;另外两个用于测量土壤pH值和的风干并通过2mm网眼筛分后的毒死蜱剩余量

2.5样品处理和分析

收货新鲜的植物材料，洗干净擦干并均质化。地面植物材料中毒死蜱的提取是通过在50毫升离心管中把15克无水硫酸钠和20克乙酸乙酯加入至10克的均质样品。将混合物在混频器以3000 rpm的频率混合，然后置于25℃的水浴中度过30分钟的摇动培养期。上清液通过Whatman1号滤纸过滤。将滤液（10ml）转移到40ml离心管中，接下来添加0.1克酸化活性炭去除可溶性植物色素，然后如上述摇动，并再次过滤。将滤液在40℃旋转蒸发器中 浓缩至0.5ml;然后将滤液通过已被己烷清洗除去干扰成分的硅胶柱。收集柱中的己烷洗脱物并浓缩至1ml，将1mu;L注入到GC-NPD中用于毒死蜱分析。 土壤中毒死蜱的提取和清理完成之后如下：5g的土壤称重倒入50ml的离心管；100 mu;L马拉硫磷（10mu;g ml1， 内标）)在土壤中。25ml的石油醚/丙酮的（2:1）加入到该管;然后为了提取将管放入振动器中水浴并保持在20℃两小时。之后，将样品以209.44 rad s1（每秒转速）的速度离心十分钟；把20毫升石油醚/丙酮，分离到25毫升梨形烧瓶然后在旋转蒸发器预浓缩至近0.5ml，然后将其拔至盒顶，并且将烧瓶用0.3ml石油醚漂洗三次。接着，将样品引入色谱柱，用15ml石油醚/丙酮洗脱（2：1）。所有洗脱物收集在25ml梨形烧瓶，然后在旋转蒸发器预浓缩至近1ml，然后转移到1ml的容量瓶中，用GC-NPD测定

在开始实验前，用上述分析土壤和植物组织方法的毒死蜱的回收率测试是用添加有毒死蜱的土壤和新鲜植物材料进行的。

对于土壤的pH测定，用10克土壤（空气干燥，通过2mm筛）放入50ml的烧杯中，接下来添加25ml无CO2的水，将悬浮液混合3分钟，然后使其沉降30分钟，用PXJ-IC数码静电测量pH。

使用了平板稀释计数法来估计土壤中细菌，真菌，放线菌的数目。

1. 结果讨论

3.1土壤和植物组织中的毒死蜱的回收率

毒死蜱在小麦种子种回收率为96-103％，在油菜幼苗种子中为88-97％，并在土壤中81-100％（见表2）。马拉硫磷的回收，作为在土壤内标的方法仅为90％。数据表明，对于土壤和植物，毒死蜱的回收状况不与毒死蜱的浓度变化增加。得到的关于土壤和植物组织的回收率满足本研究的要求。

3.2土壤中毒死蜱残余对植物幼苗鲜重的影响

如图1所示，小麦种子的鲜重在加入了10 mu;g/g 浓度的毒死蜱后与在控制下的情况比下降了3.19% 和 5.67%。该数据显示，小麦幼苗的鲜重呈下降趋势，但是这些差异不明显。油菜幼苗种子的鲜重在加入原始浓度10 mu;g/g毒死蜱后与控制下的情况相比下降了2.91%, 5.05%, 和9.71%。在 1 或5 mu;g/g浓度实验和控制情况下之间，油菜幼苗种子的鲜重没有明显差异。然而，在10和 1 mu; g/g浓度实验和控制情况之间，油菜幼苗种子的鲜重存在明显差异。

如图2所示，小麦幼苗种子吸收毒死蜱从浓度0.257 和4.50 mu;g /g达到1和10 mu;g /g。收货的小麦种子中的毒死蜱浓度与掺入的初始浓度正相关。油菜幼苗种子中毒死蜱浓度在土壤中毒死蜱初始浓度为1, 5 和10 mu;g /g 的情况下浓度为0.249, 1.14,和2.02 mu;g /g .这些结果表明，在土壤中的初始毒死蜱浓度较高的在小麦和油菜苗引起更多的摄取。这与一些生长在存在有机污染物的土壤中的植物摄取的一些报告十分吻合。应用期间，一些农药达到了目标，而更多的农药沉积在土壤中。这项研究显示小麦油菜土壤中对毒死蜱残余的吸收，也提出了一个重要的作物污染源。因此，更要重视土壤中的农药残留，这会在农产品方面造成严重污染

根和叶面的吸收被视为对有机污染物转移进植物的两个主要途径。与跟吸收相比，叶面直接吸收进入植物的地上部分是一个重要的途径，特别是对于挥发性和半挥发性化合物。然而毒死蜱在土壤中的挥发性被发现在一个较长的曝光周期内几乎很小。这也表明了在控制植物材料的地上部分没有检测到毒死蜱残余的事实，也位于实验组的相同位置在生长季，这表明毒死蜱的大气吸收可以在该实验被忽略。

3.3油菜幼苗根际和非根际土壤之间的毒死蜱残留的比较

图3显示，油菜根际土壤毒死蜱残留的浓度明显比非根际土壤低。在油菜收获时，非根际土壤的毒死蜱残余浓度分别是根际土壤在T-1, T-2, 和 T-3级别的5.22, 2.44, 和3.38倍。油菜幼苗对毒死蜱残余的吸收是微不足道的，因为只有1.25-9.39 mu;L毒死蜱被油菜幼苗从不同初始浓度土壤中吸收。虽然吸收完全是来自根际土壤（340克土）它只是占收获的油菜幼苗根际土壤总毒死蜱的3.81-6.28％。因此，油菜根际具有较高的潜力去加速土壤中毒死蜱残余的降解。一些已经进行了有趣的研究支持了通过植物和它们的边际效应降解有机污染物的概念。根际不仅可以加速有机污染物的降解，也可以通过植物减少它们的摄取。因此，应该强调根际有机污染物降解的研究。

3.4油菜幼苗根际和非根际的土壤微生物生物量和pH值之间的比较

油菜幼苗根际和非根际土壤微生物的比较表面细菌数量变化的最多，放线菌最少，真菌在这两个极端之间（见表3）。根际土壤细菌，真菌和放线菌的数量是非根际土壤中的3.18,1.84和1.05倍。Ma et al. (1998) 报道,小麦根际土壤中细菌的数量是非根土壤的2 - 3倍。有不同的微生物群体在根际土壤中，细菌因为更适应根际的条件而成为更加优势的角色。根际土壤细菌和真菌的增加可能是由于促生长部分的分泌物，如氨基酸和多糖,从植物的根部,这导致在微生物群落在这一区域的扩散。根际土壤微生物的数量比无植被土壤中的大。根际成为不需要的有机化合物降解的重要场所是由于相关的多样化碳和营养来源。虽然农药污染对微生物种群产生负面影响,一个研究表明,细菌可以存活，甚至增殖，农用化学品存在的情况下的浓度比现场应用更大。结果表明人们越来越有关注去利用植物增加土壤中有机化合物的危害降解。如图4所示，带有T-1, T-2, 和T-3毒死蜱的 油菜幼苗根际土壤的pH与非根际相比分别下降了0.19, 0.19,和 0.23。这可能是由于油菜的根中分泌出来酸性物质，以及有机物质被微生物分解出的小分子有机酸。此外,氢离子可以释放到根际土壤中同时有些营养离子被根吸收,也使土壤酸化。

1. 结论

土壤中残余的毒死蜱可以被小麦和油菜幼苗吸收从而转移到小麦和油菜幼苗的芽上。这两种植物吸收残余的毒死蜱的速率随着残余毒死蜱浓度的增加而增加。根际土壤细菌和真菌的数量高于非根际土壤。根际土壤的pH低于于非根际土壤。毒死蜱残余在根际土壤中降解比非根际土壤快。

感谢 感谢中国国家杰出青年科学基金(40325001)，中国科学技术部(2002 CB410805)、中国(2002 CB415203)和公关(2002 CB410805),中国科学院(KZCX3 - SW - 426)和德国BMBF提供研究资金。

参考文献

Anderson, T.A., Coats, J.R., 19

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