敌百虫影响土壤-玉米根际界面磷转化及其降解菌群结构特征.pdf

摘要

敌百虫（TCF）是一种广谱性有机磷农药，由于其高效、低毒广泛应用于

各类农作物害虫的防治。作为含有磷元素的有机化合物，TCF以及其降解产物

中的磷可通过地球生物化学作用进入环境中，影响土壤和附近地表水中磷的积

累和循环。同时，土壤中的TCF也可能被根系吸收进入植物，通过生物富集等

方式积累到植物组织内，造成农药的作物积累，并影响作物的食用安全性。当

前的研究主要集中于TCF降解菌的筛选及其生物毒性，但关于TCF对土壤磷素

的影响及其在作物中的吸收转运规律尚不清楚。因此，本研究探讨TCF对土壤

磷素转化的影响、土壤细菌群落响应磷的转化以及在土壤-玉米界面的吸收转运

规律和土壤细菌群落变化，阐明TCF的生态效应，为TCF的合理应用和污染修

复提供理论指导。主要研究结果如下：

（1）TCF在土壤中的降解速率较快，主要的降解产物为敌敌畏、2-氯乙醇、

二甲基亚磷酸和二氯丙酮，TCF首先通过碳氧和碳氯键水解断裂生成敌敌畏，

再经磷碳键的裂解生成二甲基亚磷酸酯等含磷降解产物；TCF添加使土壤有效

磷含量从2.76mg/kg（空白组）显著增加至3.23mg/kg（TCF-50）、5.12mg/kg

（TCF-100）和5.72mg/kg（TCF-200）；在TCF降解过程中，土壤CaCl-P易

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于迅速转化为HCl-P和citrate-P的初级无机磷，而土壤enzyme-P的变化不显著。

（2）TCF在土壤的降解过程中引起细菌种属的显著变化，其中放线菌门

（Actinobacteria）中的节杆菌属（Arthrobacter）、链霉菌属（Streptomyces）和

微单孢菌属（Micromonspora）的相对丰度显著增加；通过Spearman相关性和

冗余分析发现，节杆菌和链霉菌的相对丰度与活性有机磷组分enzyme-P呈显著

负相关，和无机磷组分HCl-P、citrate-P呈显著正相关（p0.05）；结果表明

TCF的添加是通过刺激土壤中放线菌门细菌的生长而影响土壤磷动态，放线菌

门的细菌可以将TCF作为一种磷源利用从而增加其自身的群落丰富度，进而调

节土壤磷循环。

（3）在未种植玉米幼苗的对照土壤中，TCF在50、100和200mg/kg处理

组216h的去除率分别为28.1%、50.1%和43.6%，而在种植玉米幼苗的土壤中，

TCF去除率分别为73.2%、66.3%和87.4%；土壤中残留的TCF被玉米幼苗根系

所吸收，并向地上部分（茎、叶）转运，但TCF向上转运的能力较弱，主要积

累在根部；玉米幼苗中TCF的积累分布结果表明，常规喷洒TCF于土壤中，土

壤和玉米幼苗中残留的TCF短期内不会影响玉米幼苗的生长；TCF喷洒和玉米

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幼苗种植均影响了根际和非根际的土壤细菌群落多样性，TCF喷洒提高了变形

菌门（Proteobacteria）的丰度，降低了放线菌门（Actinobacteria）的相对丰度；

通过主成分分析、线性判别LEfSe分析和相关性网络分析，发现TCF喷洒土壤

后，玉米幼苗根际中存在Kaistobacter、伯克霍尔德氏菌属（Burkholderia）、

链霉菌属（Streptomyces）、中华单胞菌属（Sinomonas）等菌属的富集，而在

非根际土中富集绿弯菌门（Chloroflexi），根际富集的细菌属于植物促生细菌，

其富集特性将有利于玉米幼苗的生长和TCF在土壤中的降解。

关键词：有机磷农药；磷组分；细菌群落；吸收；转运

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Abstract

Trichlorfon(TCF)isabroad-spectrumorganophosphoruspesticidewidelyused

foritshi