東北地理所在低溫條件下對磺酰脲類除草劑的阻控和消減機(jī)制方面取得研究進(jìn)展
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，各種有機(jī)化學(xué)品進(jìn)入黑土農(nóng)田土壤中，導(dǎo)致土壤環(huán)境質(zhì)量退化，農(nóng)作物安全問題日趨嚴(yán)重?；酋ｋ孱惓輨┦怯擅绹虐罟居谏鲜兰o(jì)研究、應(yīng)用的具有廣譜、高效、高選擇性的一類除草劑。芐嘧磺隆作為一種典型的磺酰脲類除草劑，被廣泛應(yīng)用于水稻田中闊葉雜草的去除。由于芐嘧磺隆不易揮發(fā)、光降解能力有限，可以長期存在于土壤環(huán)境中，對農(nóng)田土壤生態(tài)系統(tǒng)動物、植物和微生物造成一定的威脅。
東北地理所環(huán)境生態(tài)學(xué)科組研究人員采用農(nóng)業(yè)廢棄物玉米秸稈為生物質(zhì)原料，通過雜原子摻雜及共摻雜的方式，研發(fā)具有發(fā)達(dá)空隙結(jié)構(gòu)、高比表面積的多孔生物炭，探究兩種改性生物炭對芐嘧磺隆的去除效果與機(jī)制；此外，從長期施用除草劑芐嘧磺隆的水稻田土壤中篩選分離純化微生物，得到高效降解芐嘧磺隆的耐低溫降解菌Acinetobacter YH0317，并利用生物炭良好的結(jié)構(gòu)性能和孔隙結(jié)構(gòu)，通過吸附法將微生物固定在生物炭上，形成生物炭-微生物協(xié)同技術(shù)，并將其應(yīng)用于芐嘧磺隆污染土壤。研究結(jié)果表明：在低溫條件下，改性生物炭負(fù)載Acinetobacter YH0317顯著提高了土壤pH、SOC和NH4+-N的含量、芐嘧磺隆的去除效率和微生物的多樣性，減少土壤CO2排放量（P < 0.05）。土壤CO2的排放量與固碳基因fhs的數(shù)量呈顯著負(fù)相關(guān)，表明fhs基因可能在減少土壤CO2排放方面發(fā)揮重要作用。綜上，生物炭-微生物協(xié)同技術(shù)有利于實(shí)現(xiàn)稻田土壤有機(jī)污染物的消減和溫室氣體減排的雙重目標(biāo)，為合理處置農(nóng)業(yè)廢棄物、保障國家糧食安全和實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供技術(shù)支撐。
相關(guān)研究成果發(fā)表在農(nóng)林科學(xué)國際期刊Journal of Hazardous Materials,Bioresource Technology和Journal of Cleaner Production上。環(huán)境生態(tài)學(xué)科組博士研究生楊陽為論文第一作者，于泳研究員為通訊作者。本研究得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(XDA23070502)和國家自然科學(xué)基金的聯(lián)合資助。
論文信息：
Yang Y,Kang ZC,Wang J,Xu GH,Yu Y*. Simultaneous achievement of removing bensulfuron-methyl and reducing CO2 emission in paddy soil by Acinetobacter YH0317 immobilized boron-doping biochar. Journal of Hazardous Materials,2024,467,133758.
Yang Y,Kang ZC,Wang J,Xu GH,Yu Y*. Enhanced removal efficiency of bensulfuron-methyl by a novel boron doping biochar-based Acinetobacter YH0317 at a lower temperature. Bioresource Technology,2023,386,129570.
Yang Y,Kang ZC,Xu GH,Yong Yu*. Enhanced adsorption performance of bensulfuron methyl with B doping biochar: Mechanism and density functional theory calculations. Bioresource Technology,2023,372,128657.
Yang Y,Kang ZC,Xu GH,Wang J,Yu Y*. Degradation of bensulfuron methyl by nitrogen/boron codoped biochar activated peroxydisulfate at lower temperature. Journal of Cleaner Production,2023,402,136816.
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.133758
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2023.129570
https://doi.org/10.1016/j.biortech.2023.128657
https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136816
圖1 原始生物炭（a）、改性生物炭（b）、Acinetobacter YH0317（c-d）、原始生物炭負(fù)載Acinetobacter YH031（e）和改性生物炭負(fù)載Acinetobacter YH0317（f）的掃描電鏡圖像
圖2 不同處理組門（a）和屬（b）水平微生物群落結(jié)構(gòu)的相對豐度；土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與土壤性質(zhì)的相關(guān)性分析（c）
圖3 生物炭-微生物協(xié)同技術(shù)降低農(nóng)藥殘留和減少溫室氣體排放的機(jī)理圖
附件下載：
吉公網(wǎng)安備22017302000214號
