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中國科學院南京土壤研究所研究員李忠佩團隊圍繞新型農(nóng)藥-氯蟲苯甲酰胺(CAP)的生態(tài)安全影響問題開展了系列研究工作。研究人員選取我國亞熱帶三種母質(zhì)發(fā)育的典型水稻土,設(shè)置不同施藥水平,觀測了CAP在不同土壤中的降解動力學特征,分析了其降解過程對土壤微生物群落和活性的影響。

研究發(fā)現(xiàn),較低施藥量下(1mg/kg),降解初期,CAP會抑制土壤基礎(chǔ)呼吸、微生物代謝熵、酸性磷酸酶和蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性,并且對土壤微生物碳源代謝活性和細菌群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著影響；降解后期,土壤微生物群落、活性和功能會逐漸恢復(Ecotoxicology and Environmental Safety,2017)。然而,高施藥量(10mg/kg)下,CAP對土壤微生物碳源代謝和細菌群落結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生較大和較長時間的影響,難以恢復(Science of The Total Environment,2018)。

上述研究雖然明確了CAP本身對土壤微生物群落的影響,但仍缺乏CAP降解產(chǎn)物影響的了解。對此,研究人員首先通過HPLC確定了CAP降解過程中的兩個主要轉(zhuǎn)化產(chǎn)物,并通過半制備色譜分離純化得到兩個轉(zhuǎn)化產(chǎn)物Z1、Z2,然后通過1H-NMR、13C-NMR、HRMS等譜圖解析了其化學結(jié)構(gòu)。隨后,通過培養(yǎng)試驗,比較了CAP、Z1、和Z2對土壤微生物群落的影響。研究發(fā)現(xiàn),三者對土壤微生物群落均有潛在危害,但其對土壤微生物的α-多樣性、β-多樣性、微生物共存網(wǎng)絡(luò)的影響大小不同。其中,Z2對土壤微生物的影響更大,要大于CAP本身；Z1的影響小于CAP。因此,對新型農(nóng)藥的土壤生態(tài)安全評價不能忽視降解轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的影響。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在Journal of Hazardous Materials(2021)上。

以上系列研究論文均以副研究員吳萌為上述系列研究論文的第一作者,李忠佩為論文的通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金面上項目和青年基金項目的資助。

氯蟲苯甲酰胺及其轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的風險評價