[农业]烟区土壤中除草剂残留研究进展及降低残留药害的探讨1.ppt

赣州市烟草科学研究所钟秋瓒 陈荣华 申昌优 2011.10.29烟区土壤中除草剂残留研究进展及降低残留药害的探讨一、背景1、烟草是对除草剂较为敏感的一 类 作物，早在2001 年，江西、广东、 湖 南、云南等主要烟区，零星地发现土壤 中除草剂残留引起的药害随着除草剂 在烟草上的广泛使用，烟区土壤中除草 剂残留药害发生面积和受害程度逐年扩 大，一旦发生，呈整块田同时发生药害 2、产生药害的症状主要表现：叶片畸形、黄化、白化等；有的似黄花菜状、花叶状或鼠尾状；老叶片枯 焦，新叶正常；生长停滞，幼苗皱缩， 植株矮小严重的会出现死亡 药害症状百草枯药害 草甘膦药害苯氧羧酸类除草剂药害（2甲4氯）三嗪类除草剂药害莠灭净、莠去津等3、当前烟草除草剂药害问题已成 为 烟草行业越来越关注的焦点，而烟区土 壤除草剂残留是烟草除草剂药害的一个 重要因素，自然也备受关注 二、烟区土壤中除草剂残留研究进展除草剂的广泛使用，节省了大量劳 动力，增加了农作物产量，给农业生产 带来巨大的经济效益但是，除草剂在 土壤中的残留毒性，对后茬作物烟草可 产生危害 1、 异丙甲草胺在土壤中的残留质量分数 Ct=11.809 e-0.0383t，相关系数r=0.9831， 半衰期为18.1 d （李荣玉等）；异丙甲草胺在土壤中的半衰期分别为10.30 d 、 11.12 d；施药量100 g/667m2 ～ 150 g/667m2 ， 土壤中残留为0.004～0.052 mg/kg。

说明异丙甲草 胺是易降解农药，在正常条件下，烟草上使用是 安 全的（刘少平等); 异丙甲草胺在施药后，如遇干旱高温天气， 残 留对后茬轮作物烟草作物会产生一定的药害（陈 国 参等）这些结论可为烟叶安全生产与评价提供依据 2、 在稻田施用一次二氯喹啉酸后,种植烟草 的安全间隔期342d；当水稻田施用二氯喹啉 酸后，下茬种植烟草将会产生烟叶畸形生长 根据研究结果，他们提出前茬作物停止使用 含有二氯喹啉酸等有害成份的农药建议，基 本消除了烟叶畸形生长的现象；试验中还发现其它的农药如二甲四氯及 其 与磺酰脲混配的除草剂，也有可能引起烟叶 畸 形生长（陈泽鹏等）3、硝磺草酮在正常农作条件下,半衰期5～ l5 天，一般不会对后茬作物造成不良影响，但 在土壤有机质含量较低的沙质土中，下茬作 物烟草易发生残留毒害；在研究中，也发现 水田使用二氯喹啉酸对后茬作物烟草引起药 害尤为突出（梁志刚等）4、水稻田上年使用过二氯喹啉酸单、复方 制 剂和二甲四l氯除草剂，残留土壤对下年所 种 烟叶生长产生毒害，表现为整块烟田受害均 匀一致，或明显随水流方向变化,轻者旺长 中 后期出现毒害症状，影响上部叶片，重者烟 苗团棵时即出现毒害症状，造成绝收（梁许 清） 。

5、到目前为止，研究发现烟区土壤中除草 剂 残留易对后茬作物烟草发生残留药害有以下 除草剂：二氯喹啉酸、二甲四氯苯氧羧酸类除草 剂（2甲4氯）、百草枯、草甘膦、苯氧基除 草剂（2，4-D)、三嗪类除草剂（莠灭净、 莠 去津）和氯乙酰胺类（乙草胺、异丙甲草 胺）三、降低烟区土壤除草剂残留药害 的途径除草剂在烟区土壤中的残留药害问 题引起了烟草界的普遍，解决药害的手 段与方法不断地被提出和更新，其中利 用微生物降解土壤中除草剂残留和除草 剂解毒剂的研究已成为近年来讨论比较 热烈的问题，国内外已有相关的研究报 道1、微生物降解近年来农药残留的微生物降解是热门的 研究方向农药降解微生物主要是从长期接 触该农药的土壤、水体或污泥等污染环境中 直接分离筛选或经富集培养获得即以目标 农药为微生物生长的限制性底物，在这种选 择条件下可获得或诱发出降解目标目前已研究的除草剂有：莠去津 、2， 4-D 、草甘膦 、咪唑啉酮类除草剂等除草剂残留微生物降解技术是一项新型的生物 修复技术李顺鹏带领的南京农业大学研究团队以农 药残留降解菌为主要成分制成农药残留降解剂，利 用降解菌产生的酶类来降解土壤中除草剂残留，此 项成果已实现了工业化生产，生产出“农药净”系列 产品。

目前，微生物降解已成为一项有效治理长效残 留除草剂的手段，有必要更多研究除草剂在烟区土壤 中的微生物降解种类、降解机制、降解特性、影响因 素、降解效果，通过改变烟区土壤的一些特性或施加 优势降解菌来加速其降解，减少其长期残留对后茬作 物烟草的药害因此，微生物对烟区污染土壤的修 复，特别是优势降解菌的筛选和应用成为促进除草剂 在烟区土壤中降解的研究方向2、解毒剂为解决除草剂的药害问题，从60年代起 人们开始研究除草剂的解毒剂除草剂解毒 剂这一概念是Hoffmann在多年研究的基础上 于1962年提出的[22]，解毒剂 (antidotes) 又称安全剂 (safeners)、拮抗 (antagonist) 以及保护剂(protectant)，简单说来，是指 用来保护作物免受除草剂的药害，从而增加 作物的安全性和改进杂草防除效果的化合物 2.1在烟稻轮作地区，试验研究了除草安全剂奈安 对 烟株生长发育的影响,试验表明:叶面喷施奈安在一定程度上可分解除草剂的 残 留，缓解烟叶体内的药害，但在土壤残 留较重的 情 况下，尤其是团棵前就表现药害症状的仅采用叶 面 喷施奈安，缓解作用不大土壤处理加叶面处理的结果却明显好于仅叶 面 处理，其原因可能是奈安施入土壤中，能与残留 土 壤除草剂发生某种化学反应，从而降低毒性，减 轻 除草剂在烟株体内的积累，从而减轻对烟株的危 害。

而叶面喷施奈安的作用较小的主要原因可能是奈 安 在烟株体内分解残留土壤除草剂的速度要慢于根 系 吸收残留土壤除草剂所积累的速度，所以逐渐造 成 危害(周梅荣) 2.2为了缓解土壤中二氯喹啉酸残留对 烟 草生长的影响, 评价其解毒的效果：采 用盆栽试验，模拟田间施用二氯喹啉酸 的不同的剂量，混土处理可造成烟草畸 形生长，并且随着质量分数的加大,畸 形 症状加重选用赤霉素、植保素、油菜素内酯 、 水杨酸、生石灰和活性炭对畸形烟草进 行解毒试验（陈泽鹏等）解毒试验结果表明：当生石灰施用量为300 kg/hm2和600 kg/hm2时,虽生石灰对二氯喹啉酸引起的烟 草 畸形有一定的减轻症状作用,但不能使烟草 恢 复正常当活性炭质量分数为93.75 kg/hm2 时，烟草生长正常，畸形症状可恢复到正常 的生长水平，继续增大活性炭的用量，对烟 草生长不产生不良影响（陈泽鹏等）该解毒效果研究对残留二氯喹啉酸的土 壤处理具有指导意义随着除草剂研制、开发和使用时间的延长，暴露出来的问题也日益增多，尤其是除 草剂的药害问题越来越突出，因此除草剂解 毒剂的研发和应用就成为了迫切需要解决的 问题3、其他措施除了应用微生物降解和解毒剂以降低除 草剂残留药害外，还必须配以其他措施，改 善烟草生长条件：如采取耕作措施，疏松土壤，排水降 渍，提高土壤透气性，改善土壤呼吸作用； 根据作物生长状况，适时喷施一些速效肥， 如磷酸二氢钾混入适量氮肥进行叶面喷施； 一些多元素复合叶面肥和腐殖酸类有较明显 减轻或者缓解药害的作用，如因磺酰脲类引 起的药害，及时叶面喷施绿勃康、黄腐酸盐 、 稀土等，可起到较好的效果； 喷施一些助长及助壮的植物生长调节剂，如 喷施赤霉素，云苔素内酯等对2、4-D丁酯和 2 甲4氯等造成的药害有缓解药害程度的作用 。

四、展望 1、利用DNA重组技术，构建工程菌，改造微 生物降解能力DNA重组技术（recombinantDNAtechnique） 又 称遗传工程，在体外重新组合（DNA）分子，并使 它 们在适当的细胞中增殖的遗传操作这种操作可 把 特定的基因组合到载体上，并使之在受体细胞中 增 殖和表达 分子生物学的迅猛发展为农药降解菌从实验 室走向实际应用提供了可能人们寄希望通过基 因 工程技术将农药降解酶基因或降解质粒克隆到合 适 的宿主菌中并使其高效表达，构建“高效农药降 解 菌”，为农药的微生物降解开辟一条新途径这 一领 域已成为当今环境生物技术的研究热点之一，也 是 今后工作的重点Richard等构建的带有有机磷水解酶基因的工 程 大肠杆菌能够快速降解有机磷农药沈标等采用 三 亲接合法成功地将带有lux AB基因的Ptrl02质粒 转 入甲基1605降解菌DLL-1中，获得的接合子荧光非 常 强，而且标记质粒非常稳定此外，除草剂2，4- D 降解质粒、莠去津降解酶基因等已成功地克隆表 达 目前的研究发现，降解酶往往比产生这类酶 的 微生物菌体更能忍受异常环境条件，而且酶的降 解 效果远胜于微生物本身。

降解酶基因经过生物工 程 技术改造之后，可以高效表达，这样就显著提高 了 对除草剂的降解率从被有机磷农药污染的土壤中筛选出了能够 降 解多种有机磷农药的细菌，从中克隆出了有机磷 降 解酶的编码基因，并成功地利用毕赤酵母高效表 达 了有机磷降解酶，有机磷降解酶表达量达到 6g／ L 以上，这是国内外目前报道的有机磷降解酶最高 的 表达量 目前，改造后的工程菌，主要应用以下两方 面：首先，直接将人工快繁的工程菌株施用到已 受 污染的土壤小环境中，来迅速降解除草剂南京 农 业大学和中国科学院动物研究所在有机磷农药降 解 微生物的筛选、菌株的基因改造方面都取得了很 大 进展其次，还可以通过工程菌得到降解酶，制成 酶 制剂，进而施用到已受污染的土壤小环境中用 微 生物产生的酶来处理农药残留而不是直接使用微 生 物菌株，那么对环境造成威胁或潜在威胁的风险 即 可降低 2、利用生物测定技术评价土壤中残留 的 除草剂对后茬作物烟草的毒害除草剂生物测定(Bioassay)是通过测定除草 剂 对生物影响程度，来确定它的生物活性、毒力等 在人参的生产上，利用生物测定技术，评价 土 壤中残留的除草剂的毒害，已有报道，技术非常 成 熟。

在烟草生产上，目前，华南农大已经开始尝 试： 采用生物测定技术，发现二氯喹啉酸在0.0005～5 mg/L浓度范围内，烟苗的根短、茎长、鲜重轻， 根 长和烟芽鲜重明显受到抑制；在浓度为5 mg/L时 ， 畸形苗率达35 ％ 3、 培育抗除草剂品种通过可降解除草剂微生物得到降解酶，逆转录，得到其cDNA，克隆抗性基因，进而进行抗农 药 转基因作物的转育抗除草剂转基因大豆和芥菜 等 许多转基因作物就是通过这种方法得到了相应的 抗 性基因目前，在实验室培育抗除草剂的烟草主要有 ： 抗草甘膦、抗咪唑啉酮、抗磺酰脲类、抗溴苯腈 、抗阿特拉津、抗莠去津、抗2，4-D等随着人类对土壤中除草剂残留药害问题认识的深化，合理使用除草剂，配以微生物 土壤修复、除草剂解毒剂的使用和烟草科学 耕作等措施推广应用，烟草避免土壤残留药 害发生是完全可能的 。