玉米植株对土壤中六种农药的吸收和转运

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土壤中的农药残留不仅会引起一系列潜在的环境危害,而且会被农作物吸收、富集成为威胁食品安全和人畜健康的潜在风险因子。植物吸收农药的途径有两种,一是通过根部从土壤中吸收,二是通过叶片和果实吸收附着于表面或悬浮在空气中的农药。本文选取了吡虫啉、啶虫脒、三环唑、嘧菌酯、戊唑醇和苯醚甲环唑六种常用农药(0.57<log Kow<4.36)为研究对象,以广泛种植的主食作物玉米为模式植物,通过实验探究了六种农药在土壤中的吸附和解吸附行为;玉米对土壤中六种农药的吸收、转运规律,综合分析了农药理化性质对玉米植株吸收、积累和转运土壤中农药的影响,主要研究结果如下:六种农药在华家池土壤中的吸附行为均能用Freundich型等温方程式进行拟合,拟合后吡虫啉、啶虫脒、三环唑、嘧菌酯、戊唑醇、苯醚甲环唑吸附系数Kfads分别为 2.22、3.21、4.18、9.25、13.54、32.24,R2=0.982-0.999,将Kfads与农药自身理化性质进行相关性分析表明:六种农药的辛醇-水分配系数(log Kow)是影响它们在土壤中吸附的主要因素,农药的疏水性越强,越容易被土壤组分吸附。在土壤添加浓度为5 mg/kg时,六种农药在玉米植株内均有检出,说明它们都能被玉米植株吸收。不同农药在玉米植株内的积累量与它们在土壤中的吸附系数呈线性负相关(R2>0.73),表明土壤吸附会降低农药的生物有效性。采用不同化学提取方法得到土壤中的农药残留浓度是不同的,趋势上表现为乙腈提取浓度(Csoil)>土壤中原位孔隙水浓度(CPW)>水溶液提取浓度(CH2O)>氯化钙提取液浓度(Ccacl2)。把不同提取液中农药浓度与玉米植株吸收总量进行相关分析,发现乙腈提取液中农药总浓度与植株吸收总量间无相关性,不能用它来评价六种农药在土壤中的生物有效性。氯化钙溶液提取和水溶液提取对于疏水性较高农药的提取效果不好,评价范围较窄。比较而言,采用原位孔隙水中农药浓度能更准确地评价玉米植株对土壤中农药的吸收,两者呈线性正相关(R2>0.85),植株吸收量随农药原位孔隙水浓度的增大而增大。吡虫啉、啶虫脒、三环唑、嘧菌酯、戊唑醇均可以从玉米根部转运到茎叶部分,其中吡虫啉、啶虫脒易于向上转运,主要积累在茎叶部分;三环唑、嘧菌酯、戊唑醇向上转运能力有限,主要积累在根部;而苯醚甲环唑只在根部积累,不向上转运。农药理化性质与根系富集因子(log RCF)、转运因子(TF)的相关分析表明:农药的亲脂性越强,其log RCF越大,在玉米根系中的生物富集能力越强,但TF越小,向上转运的能力越弱。实验表明,农药的理化性质对农药在土壤中的环境行为、生物有效性以及植物对农药的吸收、转运都有着重要影响,农药的辛醇-水分配系数(logKow)是其中最重要的影响因子。
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