稻田殘留二氯喹啉酸對后茬烤煙的危害及其修復(fù)研究進展

韓錦峰，張志勇，劉華山，王曉軍

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，河南鄭州文化路95號 450002

近年來發(fā)現(xiàn)在稻煙輪作區(qū)，前茬水稻田土壤中殘留的除草劑二氯喹啉酸對后茬烤煙的生長，產(chǎn)量有不良的影響，給煙葉生產(chǎn)帶來嚴重的經(jīng)濟損失[1]，引起了廣泛的注意，本文就不多的資料對這一問題作一綜述，以期為深入研究和盡快解決這一問題提供參考。

1 二氯喹啉酸的降解特點

3,7—二氯喹啉酸（快殺稗），通用名Quinclorac，化學(xué)名稱為3,7—二氯—8—喹啉羧酸，是一種激素類型除草劑，在水稻田殺除稗草特別有效，原藥為無色晶體，熔點274℃，20℃時在水中的溶解度為0.065 mg/L（pH7），對光、熱和pH（3—9）穩(wěn)定，無腐蝕性[2]，光對其降解微弱[3]，酸性環(huán)境中也不易降解[4]，土壤中二氯喹啉酸的消失與土壤濕度呈線性關(guān)系（R2=0.96）[4]，溫度對土壤中二氯喹啉酸的降解有一定影響，主要是通過影響土壤中的微生物和酶活性來實現(xiàn)的[5]，在田間自然狀態(tài)下二氯喹啉降解緩慢，土壤中殘留時間長[6]，稻田施用后6個月仍有相當(dāng)多殘留的二氯喹啉酸[2，7]，在稻田施用推薦量（150 g/hm2）的情況下，偏酸性土壤，經(jīng)過269 d后才對煙草葉寬的生長沒有顯著影響，經(jīng)過342 d后，才消除到對煙草根生長沒有顯著影響的范圍[8]，與農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥檢定所指出的施用二氯喹啉酸的田里一年后才能種煙的結(jié)論一致。

2 二氯喹啉酸對煙草生長的危害

2.1 二氯喹啉酸對煙株生長的危害

在二氯喹啉酸濃度為0.01 mg/L以上時，即對煙草種子發(fā)芽勢和活力指數(shù)有抑制作用，濃度越高，抑制作用越大，煙苗高度、根長、植株鮮、干重都明顯減少，但對發(fā)芽率影響不大[9]，受害煙株生長畸形、植株變矮，新葉向葉背面翻卷，皺縮，葉寬受抑制嚴重，逐漸發(fā)展成線狀形葉，葉變厚[10-11]，在玉米上已證明二氯喹啉酸對植株的抑制，表現(xiàn)出激素除草劑藥害的癥狀[12-13]，可能因為二氯喹啉酸是典型的細胞壁生物合成的抑制劑[14]，使植株細胞壁生物合成明顯受抑制。Grossmann[13]認為細胞壁生物合成受到抑制是因為產(chǎn)生的乙烯抑制了細胞壁合成酶活性，還認為二氯喹啉酸刺激ACC合成酶生成乙烯過程中所產(chǎn)生的副產(chǎn)品氰化物（HCN）是導(dǎo)致敏感作物表現(xiàn)殘毒的首要原因。

2.2 二氯喹啉酸對煙株生理特性影響

煙苗受二氯喹啉酸毒害后，氨基酸總量增加，可溶性糖含量降低，煙株中蛋白質(zhì)合成受阻，蛋白質(zhì)含量下降，是導(dǎo)致煙株生長緩慢的原因[9-10]。葉和根中SOD、CAT和Apx等酶活性下降，·OH和 O2－·等自由基增加，導(dǎo)致MDA含量增加[9-10]。在受害煙株中，POD活性提高，這表明該酶在防御二氯喹啉酸危害中的作用可能大一些[9]。

光合色素葉綠素a,b和總量，以及類胡蘿卜素含量在施藥后的前14 d上升，而后下降[10]。

2.3 二氯喹啉酸對煙株解剖結(jié)構(gòu)的影響

葉片受二氯喹啉酸危害后，葉片總厚度，上表皮厚度，下表皮厚度，柵欄組織和海綿組織厚度都比健康葉增加，莖的表皮厚度、導(dǎo)管直徑、髓面積、周長都小于健康株，根的橫切面直徑、周長、表皮厚度、皮層厚度也都小于未受害株。受害葉片葉綠體的超微結(jié)構(gòu)受到明顯破壞，表現(xiàn)為葉綠體體積小，外膜模糊不清，基粒片層減少，排列紊亂[15]。

3 二氯喹啉酸對土壤微生物的影響

一般說，農(nóng)田施用的化學(xué)農(nóng)藥大部分殘留于土壤中，從而對土壤微生物產(chǎn)生各種各樣的影響[16]，Ghini[17]報導(dǎo)，二氯喹啉酸對水稻田土壤好氧微生物活性及生物量的影響是暫時的，呂鎮(zhèn)梅等[18]研究表明，二氯喹啉酸對水稻田中的好氧細菌、水解發(fā)酵細菌、反硝化細菌數(shù)量的影響都是短暫的，第33 d時即能恢復(fù)到對照水平，正常使用量的二氯喹啉酸—即0.67 μg·g-1（干土）—對水稻田土微生物各種群無實質(zhì)危害，但二氯喹啉酸對水稻田土壤中產(chǎn)甲烷細菌抑制作用較大，低濃度二氯喹啉酸對水稻田中各種酶活性影響不大，但高濃度有一定抑制作用，土壤脫氫酶最敏感，在濃度＞1 μg/g（干土）時施用初期抑制率即達80%以上，脲酶活性降低51.3%—71.9%，蔗糖酶活性受影響不大，對土壤呼吸有促進作用[18-19]。

4 對二氯喹啉酸危害的修復(fù)

4.1 土壤修復(fù)

陳澤鵬等[20]證明，田間施用生石灰（300～600 kg/hm2）對二氯喹啉酸引起的煙草畸形生長癥狀有一定減輕作用，但不能使煙草恢復(fù)正常，施用活性炭的修復(fù)效果較好，施用93.75 kg/hm2，煙草即可正常生長，畸形癥形逐漸恢復(fù)到正常水平，用微生物來降解土壤中的二氯喹啉酸，因其基本不會造成二次污染而備受關(guān)注[21-22]，呂鎮(zhèn)梅(Lu Z M.）等[23]從農(nóng)藥廠的污染土壤中篩選出一株可降解二氯喹啉酸的菌株LS（蒼白稈菌屬 Ochrobactrum SP.），對二氯喹啉酸（1.5 g/L）的最終降解率為95.7%。呂鎮(zhèn)梅（Lu Z M.）等[24]在生產(chǎn)二氯喹啉酸藥廠的污泥中還篩選出一株高效降解二氯喹啉酸的菌株洋蔥伯克氏菌（Burkholderia cepecia）WZ1在48 h后將培養(yǎng)基中的二氯喹啉酸（300g/L）降解93.5%，其產(chǎn)物有3,7—二氯喹啉和2—氯—1.4—苯二甲酸，從而減少了或消除了二氯喹啉酸對煙草的危害。王一茹[22]認為光下可降解為3,7—二氯喹啉，也有少量的3—氯—8二喹啉酸，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)環(huán)境微生物實驗室從水稻土中篩選出一株菌株HN36（Bordelella Sp.），對二氯喹啉酸有較好的降解作用，在生產(chǎn)推薦的二氯喹啉酸施用量下，加放該降解菌（3×1010個/g土）后60 d即檢測不出土壤中的二氯喹啉酸[25]。施用降解菌可使土壤中的過氧化氫酶、過氧化物酶、脲酶、蛋白酶、脫氫酶、蔗糖酶等酶活性增高，改善了土壤活性[26]，葉片中SOD、CAT、POD活性提高，增加了對由二氯喹啉酸引起產(chǎn)生的O2－·、·OH及H2O2等活性氧的清除能力，使MDA減少，使煙葉恢復(fù)了正常生長[27]，受二氯喹啉酸危害的莖尖細胞中細胞壁溶解，葉綠體被破壞消失等得到恢復(fù)，莖尖中細胞生長恢復(fù)正常，細胞器增多，葉綠體所含淀粉粒數(shù)目增多，基粒片層清晰，頂葉和中部葉的細胞器得到恢復(fù)，葉綠體片層結(jié)構(gòu)由模糊變得清晰，煙葉成熟時，化學(xué)成分與對照相近，沒有差異[14]。但是所有的土壤修復(fù)多是實驗室內(nèi)或盆栽試驗，大田試驗尚少。

4.2 地上修復(fù)

有報導(dǎo)用75%赤霉素，0.01%蕓苔素內(nèi)酯、植保素，15%高效氨基酸糖磷脂和水揚酸噴施煙苗，對受二氯喹啉酸危害的煙苗生長有恢復(fù)作用[20]，劉華山等用0.01 m mol/L的SNP（硝普鈉，Sodium Nitroprusside）噴灑受二氯喹啉酸危害的煙苗，使體內(nèi)SOD、CAT、Apx等酶活性提高，因而減少了體內(nèi)的O2

－·、·OH及過氧化物產(chǎn)物MDA的含量，使受害煙苗生長得以恢復(fù)[28]。煙株噴施CaCl2對二氯喹啉酸脅迫下的保護酶活性有提高效果，因而減少活性氧含量，使正常的生理代謝得以進行[29-30]。

5 小結(jié)與展望

稻田施用除草劑二氯喹啉酸在土壤中殘留時間長，對后茬作物煙草產(chǎn)生了危害，如何消除這種危害，是近年來新出現(xiàn)的而且是極為迫切要解決的問題?？梢詮囊韵聨讉€方面深入研究：

首先，要想消除二氯喹啉酸對煙草的危害必須弄清其危害機理，目前關(guān)于二氯喹啉酸對煙草的危害，外觀（農(nóng)藝性狀）和生理特性方面研究較多，而從分子水平上研究的較少，可借鑒其它作物的資料從分子水平對危害機理進行深入研究[13-14]，以使消除二氯喹啉酸危害的措施有可靠的理論依據(jù)。

其次，對二氧喹啉酸殘留的土壤進行修復(fù)，這是最主要的，利用微生物降解二氯喹啉酸是個有前途有效的途徑[31-32]，它不會造成二次污染，而且目前已經(jīng)篩選分離出了幾株能有效降解二氯喹啉酸的菌株[15，23-24]，能明顯降解土壤中殘留的二氯喹啉酸，使煙株恢復(fù)正常生長，當(dāng)然對微生物降解二氯喹啉酸的機理研究較少，目前還在試驗探索階段，因此，下一步除了繼續(xù)擴大篩選范圍，篩選出更高效的菌種外，同時加大對降解機理的研究，廣泛進行大田試驗，完善施用方法（施用單一菌種或施用復(fù)合菌種、施用的適宜時間等），盡快且較好地解決二氯喹啉酸對煙草生產(chǎn)造成的嚴重危害，化學(xué)和物理手段（如施用石灰、活性炭或其它等）修復(fù)二氯喹啉酸對煙田的污染也在探討，但還須深入研究，并注意施入土壤后所帶來的其它問題。

第三，外源施用某些適宜的化學(xué)物質(zhì)對受二氯喹啉酸危害的煙苗有一定的修復(fù)作用，但目前篩選的適用（有效）的物質(zhì)還較少，尤其是由于對二氯喹啉酸危害的分子機理研究尚少，所以所選出的物質(zhì)的針對性尚需進一步研究。

相信，通過對二氯喹啉酸危害機理的深入研究，著眼于二氯喹啉酸污染土壤的生物修復(fù)和對受害煙苗的外源物質(zhì)修復(fù)，一定會在近期解決稻煙輪作區(qū)二氯喹啉酸對煙草生產(chǎn)所造成的危害問題。

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