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

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,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/667m,2,150 g/667m,2,，,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/hm,2,和,600,kg/hm,2,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,。,谢谢！,