[C环-U-14C]丙酯草醚在油菜和水稻中的吸收、运转及分布

丙酯草醚(ZJ0273)是我国创制的一种新型高效油菜田除草剂。本文以[C环-U-14C]-ZJ0273为示踪剂,在实验室条件下,对丙酯草醚在敏感性植物水稻和耐性植物油菜中的吸收、运转及分布规律进行了研究。结果表明:(1)施药后,水稻和油菜对丙酯草醚的吸收量总体呈随时间增加而增加的趋势,且前者大于后者。至384h,水稻对丙酯草醚的吸收量为24.1%,而油菜仅为4.1%,水稻约为油菜的5.88倍。(2)丙酯草醚被油菜和水稻根系吸收后,均主要分布在根部,不易向上运转。水稻根系与地上部(茎叶)的放射性分布比为7.10∶1,油菜则为4.44∶1;水稻和油菜根系中单位质量放射性活度分别是各自地上部的10.36和9.85倍。(3)水稻根系和茎叶单位质量放射性活度分别为9.470 Bq/mg和0.910 Bq/mg,显著高于油菜的3.870 Bq/mg和0.390 Bq/mg。水稻与油菜对丙酯草醚吸收量以及单位质量中积累量的差异可能是丙酯草醚对两者存在选择性的原因之一。     

好氧土壤中[C环-U-14C] 丙酯草醚的结合残留及其在腐殖质中的分布动态

农药的环境行为与归趋,尤其是结合残留研究,是新农药安全性评价的重要内容之一,这关系到新农药的科学使用。本文利用14C同位素示踪技术,研究了[C环-U-14C]丙酯草醚(ZJ0273)在3种不同类型好氧土壤中的结合残留及其在富啡酸、胡敏酸和胡敏素中的动态分布。结果表明：（1）在整个培养过程中,土壤中的丙酯草醚结合残留量均随时间而递增。培养至75d,红砂土（S1）、黄松土（S2）与淡涂泥田（S3）中的14C-BR最大值分别为引入量的12.55%,20.35%和20.49%,且富含有机质和pH较高的土壤更易与丙酯草醚形成结合残留;（2）丙酯草醚与富啡酸、胡敏酸和胡敏素形成的结合残留,含量大小依次为富啡酸＞胡敏素＞胡敏酸。因此,丙酯草醚与土壤基质形成结合残留的过程中,富啡酸起主要作用,而胡敏酸的作用最小。     

ALA提高丙酯草醚胁迫下油菜幼苗耐性研究

对油菜幼苗叶面喷施不同浓度的丙酯草醚(ZJ0273)和5-氨基乙酰丙酸(ALA),研究了ALA与丙酯草醚协同处理对苗期的油菜是否安全。结果表明,丙酯草醚随浓度从100~1000mg/L变化,逐渐抑制油菜幼苗生长,鲜重减少,净光合速率和叶绿素含量降低;过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性下降,丙二醛(MDA)积累提高。而10~100mg/L的ALA则促进油菜幼苗生长,增加植株的鲜重、净光合速率并提高了叶绿素含量,POD、SOD和APX酶活性均比对照显著提高,MDA积累减少;500mg/L的ALA效果相反,表现为抑制作物生长。100mg/L ALA和不同浓度的丙酯草醚协同处理,油菜幼苗均比对照生长的更好,鲜重增加,净光合速率提高,抗氧化酶活性增加,MDA积累减少。因此,ALA可以提高油菜幼苗在除草剂丙酯草醚胁迫下的耐性。     

除草剂对不同耐寒性水稻幼苗的氧化胁迫效应

通过分析比较百草枯和丙酯草醚处理以及零上低温处理对水稻幼苗的生长、膜脂过氧化及抗氧化剂水平的效应,研究了新型除草剂丙酯草醚对不同耐寒性水稻品种（耐寒性品种圣稻13和冷敏感性品种IR50）的氧化胁迫特征。100 nmol/L丙酯草醚处理显著抑制圣稻13和IR50幼苗的生长,但50 nmol/L百草枯仅对IR50幼苗生长有显著抑制。百草枯处理使2个水稻品种的丙二醛（MDA）有大幅度的提升,这与百草枯通过产生氧自由基的杀草机理相符,而圣稻13对百草枯一定程度的抗性可能与其谷胱甘肽和抗坏血酸的上升响应有关。丙酯草醚处理虽然引起圣稻13中MDA的上升,但对IR50的MDA含量没有显著影响,表明丙酯草醚处理对圣稻13造成了氧化胁迫伤害,而对IR50的生长抑制可能与氧化胁迫没有密切关系。     

干旱区绿洲土壤Cd／Pb复合污染下重金属形态转化与生物有效性

采用盆栽试验及连续浸提形态分级方法,研究了Cd和Pb在土壤中的形态分布规律及其对油菜的生物有效性的影响。结果表明,当土壤受外源Cd/Pb污染后,重金属的形态分布特征发生了变化,以可交换态（EXC）响应最大,Cd、Pb的赋存形态分别以碳酸盐结合态（CAB）、铁锰氧化态（FMO）和碳酸盐结合态（CAB）为主;一定浓度范围内的Cd/Pb复合胁迫能促进油菜的生长,油菜根系和茎叶的Cd、Pb含量均随着Cd/Pb复合胁迫水平的升高而持续增加。茎叶中的Cd含量远远高于根系,Pb含量反之。油菜可将更多的Cd从根系转移至茎叶,而将更多的Pb滞留在根系中;对油菜根系吸收Cd最重要的形态为可交换态（EXC）和碳酸盐结合态（CAB）,而对茎叶吸收Cd以及油菜吸收Pb贡献最大的则为碳酸盐结合态（CAB）。     

[A环-U-~(14)C]丙酯草醚在土壤中的迁移和淋溶

在实验室模拟条件下,采用同位素成像及液体闪烁测量技术对[A环-U-14C]丙酯草醚在7种土壤中的迁移和淋溶特性进行了研究。结果显示:[A环-U1-4C]丙酯草醚在7种土壤(S1~S7)薄板层析中的Rf值分别为0.36、0.27、0.21、0.31、0.30、0.15和0.24,这表明丙酯草醚在S1中属于中等移动农药,而在其余6种土壤中均属于不易移动农药。结果还表明,[A环-U1-4C]丙酯草醚在7种土壤中随水(最大降雨量200mm/24h)的淋溶性较弱,在S1和S4中其主要分布在0~6cm土层,其余5种土壤中则主要分布在0~4cm土层。丙酯草醚在7种供试土壤中的最大淋溶量峰值均出现在0~2cm表层。因此,从迁移和淋溶特性看,田间使用丙酯草醚不易对地下水造成污染。     

[A环-U-~(14)C]丙酯草醚在土壤中的吸附与解吸特性研究

丙酯草醚(ZJ0273)是我国拥有自主知识产权的新型高效油菜田除草剂。本文以[A环-U-14C]丙酯草醚为示踪剂,在实验室模拟条件下,采用液体闪烁测量技术对其在7种土壤中的吸附和解吸特性进行了研究。结果表明:(1)丙酯草醚在7种土壤中的吸附等温线均能极显著符合Freundlich、Langmuir和线性模型,相对而言,前两种模型的相关系数R2(0.9883~0.9998)明显高于线性模型(R2=0.9173~0.9593);(2)丙酯草醚在7种土壤中的解吸等温线能被Freundlich模型和线性模型很好地描述;(3)丙酯草醚极易被土壤吸附,不同类型的土壤对其吸附的差异较大,吸附常数KF与土壤有机质含量呈显著正相关,与之对应的解吸率极低。丙酯草醚吸附解吸过程存在明显的滞后现象,应科学合理地在有机质丰富的土壤中使用。     

丛枝菌根真菌群落对白三叶草植株生物量磷吸收和土壤磷酸单酯酶活性的影响

丛枝菌根真菌（AMF）在土壤与植物的磷素循环中发挥着关键的作用。采用盆栽实验研究了丛枝菌根真菌群落对白三叶草植株生物量、磷吸收和土壤磷酸单酯酶活性的影响。结果表明,接种不同AMF群落均能显著地促进白三叶草植株的生长及其对磷素的吸收,提高根际土壤磷酸单酯酶的活性。Mnp处理中,白三叶草生物量最大,白三叶草总生物量、茎叶生物量和根系生物量分别比对照处理（-M）提高64.48%、61.48%和84.91%。不同菌根处理中,Mck处理显著地提高白三叶草磷吸收和土壤磷酸单酯酶活性,白三叶草磷吸收总量和茎叶磷吸收量分别比对照（-M）提高107.18%和91.91%,土壤碱性磷酸单酯酶和酸性磷酸单酯酶活性相对对照（-M）分别提高54.33%和138.43%。碱性磷酸单酯酶活性与AMF群落中的Acaullospora属孢子数呈显著的正相关关系,而酸性磷酸单酯酶活性则主要受Paraglomus属孢子数的影响。说明接种AMF群落可显著地影响土壤的磷酸单酯酶活性,从而影响白三叶草的生长及其对磷素的吸收。     

铅锌矿区分离丛枝菌根真菌对万寿菊生长与吸镉的影响

盆栽试验研究了土壤不同施Cd水平(0、20、50 mg kg-1)下,接种矿区污染土壤中丛枝菌根真菌对万寿菊根系侵染率、植株生物量及Cd吸收与分配的影响。结果表明:接种丛枝菌根真菌显著提高了Cd胁迫下万寿菊的根系侵染率和植株生物量;随着施Cd水平提高,各处理植株Cd浓度和Cd吸收量显著增加。各施Cd水平下万寿菊地上部Cd吸收量远远高于根系Cd吸收量,尤其在20 mg kg-1施Cd水平下,接种处理地上部Cd吸收量是根系的3.90倍,对照处理地上部Cd吸收量是根系的2.33倍;同一施Cd水平下接种处理地上部Cd吸收量要显著高于对照。总体上,试验条件下污染土壤中分离的丛枝菌根真菌促进了万寿菊对土壤中Cd的吸收,并增加了Cd向地上部分的运转,表现出植物提取的应用潜力。     

丙酯草醚对百合生长的影响及其在鳞茎中的残留

百合田间种植易受杂草危害,为寻求高效低毒、适用于百合生产的新型除草剂及其使用技术,本试验研究了我国创制的新型高效除草剂丙酯草醚对百合田间杂草的控制情况和对其生长的影响规律,同时利用高效液相色谱法检测了其在百合鳞茎中的残留。结果表明,丙酯草醚作为土壤处理剂,于杂草芽前处理,在60 g ai·hm~(-2)用药剂量下能有效防除百合田间禾本科和部分阔叶杂草,杂草鲜重总防效为87.2%;百合田早期喷施丙酯草醚,不仅对百合整个生育期的植株无药害,而且处理组百合在现蕾期、始花期和盛花期的株高、地上部鲜重、花蕾数、花苞数和花朵数均极显著大于对照组,丙酯草醚处理显著促进了百合的生理和生殖生长。高效液相色谱分析结果表明,百合田早期喷施丙酯草醚,在处理组百合鳞茎中未检出丙酯草醚残留(检测限0.001 mg·kg~(-1)FW)。由此可见,丙酯草醚能用于百合田间杂草防除,对百合生长及其食用是安全的。本研究结果为百合田间杂草防除提供了科学依据和技术支持。     

丙酯草醚胁迫下靶标基因在油菜子叶胚状体中的表达特征

以甘蓝型油菜品种浙双758为材料,利用小孢子离体培养和实时荧光定量PCR技术,研究了油菜子叶胚状体中ALS酶和KARI酶在不同浓度(0、1、10 mg/L)油菜田新型除草剂丙酯草醚(ZJ0273)处理下的生理活性、基因相对表达量差异及其动态变化特征.结果表明,ZJ0273处理后,ALS酶和KARI酶的活性发生了变化,均...     

Aerobic biodegradation kinetics and pathway of the novel herbicide ZJ0273 in soils

Degradation of ZJ0273, a recently developed pyrimidynyloxybenzoic‐based herbicide, was investigated in five different soils under aerobic conditions. ZJ0273 degradation rate was strongly affected by soil physico‐chemical characteristics and the inoculation of ZJ0273‐degrading bacteria. Greater organic matter (OM) content, neutral pH and inoculation of ZJ0273‐degrading bacteria can increase degradation rate and decrease the half‐life value (DT50). At 30°C the biodegradation rate of ZJ0273 reached 41–85% in natural (unsterilized) soils. It ranged from 69 to 96% at 90 days after treatment (DAT) in five different types of soils after re‐inoculation of Amycolatopsis sp. M3‐1 and DT50 decreased by 34 , 81, 16, 20 and 32 days, respectively, in soils S1, S2, S3, S4 and S5. Furthermore, using the six metabolites (M1–M6) identified six metabolites (M1–M6) by liquid chromatography‐mass spectrometry (LC‐MS) and their behaviour, a biodegradation pathway of ZJ0273 in soils was proposed. New metabolites, M5 and M6, were found in soils. Biodegradation of ZJ0273 involved continuous biocatalytic reactions, such as de‐estering, hydrolysis, acylation, C‐N cleavage, de‐methyl and ether cleavage reactions. Finally, ZJ0273 was bio‐transformed into M4 and M6, which could be degraded and oxidized into CO₂ and H₂O through the tricarboxylic acid (TCA) cycle.     

Uptake and metabolic fate of [14C]-2,4-dichlorophenol and [14C]-2,4-dichloroaniline in wheat (Triticum aestivum) and soybean (Glycine max)

The uptake and metabolism of [14C]-2,4-dichlorophenol (DCP) and [14C]-2,4-dichloroaniline (DCA) were investigated in wheat and soybean. Seeds were exposed to a nutrient solution containing 50 microM of one of two radiolabeled compounds, and plant organs were harvested separately after 18 days of growth. In wheat, uptake of [14C]-2,4-DCP was 16.67 +/- 2.65 and 15.50 +/- 2.60% of [14C]-2,4-DCA. In soybean, uptake of [14C]-2,4-DCP was significantly higher than [14C]-2,4-DCA uptake, 38.39 +/- 2.56 and 18.98 +/- 1.64%, respectively. In the case of [14C]-2,4-DCP, the radioactivity absorbed by both species was found mainly associated with roots, whereas [14C]-2,4-DCA and related metabolites were associated with aerial parts, especially in soybean. In wheat, nonextractable residues represented 7.8 and 8.7% of the applied radioactivity in the case of [14C]-2,4-DCP and [14C]-2,4-DCA, respectively. In soybean, nonextractable residues amounted to 11.8 and 5.8% of the total radioactivity for [14C]-2,4-DCP and [14C]-2,4-DCA, respectively. In wheat, nonextractable residues were nearly equivalent to extractable residues for [14C]-2,4-DCP, whereas they were greater for [14C]-2,4-DCA. In soybean, the amount of extractable residues was significantly greater for both chemicals. However, in both species, nonextractable residues were mainly associated with roots. Isolation of soluble residues was next undertaken using excised shoots (wheat) or excised fully expanded leaves including petioles (soybean). Identification of metabolite structures was made by comparison with authentic standards, by enzymatic hydrolyses, and by electrospray ionization-mass spectrometric analyses. Both plant species shared a common metabolism for [14C]-2,4-DCP and [14C]-2,4-DCA since the malonylated glucoside conjugates were found as the final major metabolites.     

栽培模式对直播油菜生长、产量和养分吸收利用的影响

发展直播油菜对增加我国油菜种植面积和总产有重要意义,但栽培措施尤其是施肥技术的滞后极大地影响了油菜的产量及施肥效果。2009/2010年度在湖北省油菜主产区设置田间试验,研究栽培模式对直播油菜生长、产量、经济效益和养分吸收利用的影响,探讨适合当前生产的高产高效栽培技术。结果表明,各优化模式比农民习惯栽培模式均有增产增收效果,其中在30104 plant/hm2种植密度、秸秆还田和加强病虫草害防治的基础上进行优化施肥（氮、磷、钾肥用量分别为N 195 kg/hm2、 P2O5 90 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2,硼砂用量15 kg/hm2,氮肥和钾肥分次施用）的模式Ⅲ表现最好,比农民习惯施肥增产35.9 %、增收1632 Yuan/hm2,地上部干物质量和养分累积也均较高,氮、钾肥偏生产力分别为N 13.7 kg/kg和K2O 29.8 kg/kg,实现高产高效目标。说明当前直播油菜的栽培模式应结合其生长发育进程和养分吸收规律,适当密植以增库促源,加强植保防治病虫草害,更重要的是积极推行平衡施肥和有机、无机配施,并合理安排施肥时期及比例。     

水稻-油菜轮作模式下秸秆还田替代钾肥的效应

【目的】研究稻-油轮作条件下秸秆还田配施钾肥对水稻和冬油菜产量、 地上部钾素累积量、 钾肥利用率以及土壤钾素含量的影响,明确长期秸秆还田替代钾肥的效果,为秸秆还田下稻-油轮作中钾肥的合理施用提供科学依据。【方法】2011~2014年在湖北省粮油主产区-江汉平原选择土壤供钾能力较高的农田,布置水稻-冬油菜轮作定位试验。试验共设7个处理,分别为: 1)CK(-K); 2)+K; 3)+S; 4)S+1/4K; 5)S+1/2K; 6)S+3/4K和7)S+K。其中K和S分别表示钾肥和还田秸秆,K2O用量为90 kg/hm2。【结果】 1)与不施钾(-K)相比,施用钾肥和秸秆还田均不同程度地增加了水稻和冬油菜年均产量和钾素吸收量,尤以秸秆还田配施钾肥处理(S+K)的水稻和冬油菜产量和地上部钾素吸收量最高,与对照(-K)相比增产率分别为12.8%和19.1%; 地上部钾素(K2O)累积吸收量增幅分别达到35.7%和79.3%。2)在当前推荐钾肥用量条件下,秸秆还田对水稻和冬油菜的钾肥吸收利用率没有显著影响,但均使两种作物的钾素吸收利用率显著降低。与秸秆不还田相比,秸秆还田后水稻季的钾肥与钾素农学利用率明显降低,而冬油菜季则分别显著提高与持平; 秸秆还田后,水稻季的钾素农学利用率显著降低,而冬油菜季则持平。3)通过对秸秆还田条件下钾肥用量与增产率、 地上部吸钾量增幅的相关分析得出秸秆还田后当前的推荐钾肥用量偏高。根据肥效模型并结合实际产量和农田钾素养分平衡拟合得出,水稻和冬油菜的年均适宜钾肥用量分别为52.0和61.9 kg/hm2,比推荐用量可分别减少42.2%和31.2%。【结论】在土壤钾素含量较高的情况下,稻-油轮作区开展连续秸秆还田不仅能够降低钾肥投入量,获得较高的粮油经济产量,还可以提高土壤有效钾含量并维持农田系统养分平衡以及秸秆钾素资源的良性循环。