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植物对有机农药的吸收与污染修复研究

夏会龙

  本学科点有机营养研究由水稻氨基酸营养研究拓展到多种植物氨基酸营养研究,已完成用氨基酸作唯一氮源在无菌条件下使拟南芥完成生命周期。本文主要探讨了植物根系可否直接吸收分子量与分子结构均比氨基酸更复杂的有机农药分子,并探讨了几种高等植物对有机农药污染修复的效果和主要机理,从而为植物有机营养理论与应用拓展了更加丰富的研究内容。以凤眼莲(Eichhornia crassipes Solms)、水稻(Oryza sativa L.)美人蕉(Canna L.indica)、柳树(Salix babylonica)、茶树(Camellia sinensisO.Ktze)、芋头(Colocasia esculenta Schott)和喜旱莲子草(Alternantheraphiloxeroides Griseb)为研究材料,乐果和三氯杀螨醇为研究对象,测试了不同植物对不同有机农药的吸收能力。结果表明,所有供测试植物均能吸收有机农药,且吸收量随培养介质中农药含量的增加而上升,但吸收量及吸收后在植物组织中的分配则因植物种类和化合物性质的不同而有较大差异。植物对不同农药吸收量的大小为:凤眼莲>水稻>美人蕉>芋头>喜旱莲子草>柳树>茶树。相同植物对乐果的吸收大于三氯杀螨醇。植物吸收的乐果主要积累在茎叶中,其叶片/根系浓度比为:水稻16.29、芋头2.33、美人蕉0.77,而吸收的三氯杀螨醇则主要富集在根系,其叶片/根系浓度比为:水稻0.72、美人蕉0.06、芋头0.14、喜旱莲子草0.25。高浓度(50 mg/Kg)的三氯杀螨醇对水稻、芋头和喜旱莲子草的生长有明显抑制作用,其生物量分别为对照的30.72%、37.19%和25.05%,但对美人蕉的影响不明显。植物在5 mg/kg三氯杀螨醇及50mg/kg和5 mg/kg乐果的环境中生长良好。动力学研究结果表明,植物对有机农药的净化过程符合一级动力学反应。凤眼莲对水溶液中有机农药的净化效率很高。浓度分别为10mg/L的乐果、马拉硫磷和甲基对硫磷及ling/L乙硫磷、三氯杀螨醇和三氟氯氰菊酯250 ml在 104凤眼莲培养液中的半衰期为 236 hr、77 br、25 hr、65 hr、62 hr和 80 hr,而无凤眼莲对照培养液中的半衰期分别为 338 hr、274 hr、226 hr、236 hr、114 hr和 365 hr,其降解速率分别提高了 43.4ic/o、255.73o/o、804.gloA,、260.20O/O、80.06O/O和357.37o/o。25*条件下处理10天后培养液中各农药的残留浓度,凤眼莲处理分别为4.of mg/L、0.87 mg/L、<0.of mg/L、0.06 mg/L、0.05 mg/L和0.09mg/L,无凤眼莲对照处理分别为 5.90 mg/L、5.67 mg/L、5.10 mg/L、0.52mg儿、0.26 mg儿和 0.62 mg几。在植物修复过程中,凤眼莲的直接吸收积累与降解起主要作用,而微生物降解的作用除对乐果的净化与植物吸收积累的作用相当外,对其他农药则相对较小。与不种植植物的对照相比,50乃0 g美人蕉对 2000 ml分别含有 3 mg几的马拉硫磷、甲基对硫磷及0.sing/L乙硫磷、三氯杀螨醇和三氟氯氰菊酯培养液中的马拉硫磷、甲基对硫磷、乙硫磷、三氯杀螨醇和三氟氯氰菊酯的消解速率依次分别提高了77.66%、117.44%、64.80O/O、38.11%和匕.ss%。美人蕉吸收的乙硫磷、三氯杀螨醇和三氟氯氰菊酯中,有voo,o以上富集于植物根系中,且在根系中的富集程度随农药水溶解度的下降而增加。培养8周后,乙硫磷、三氯杀螨醇和三氟氯氰菊酯在种植柳树扦插苗土壤中的残留浓度分别由5 mg儿g下降到1石S mg以g、0.07 mg版g和0.23 mg儿g,分别为不种植任何植物的对照土壤中的残留浓度的so.ss‘x,、s.osy。和so石co,o。表明柳树对土壤中农药有较好的修复效果。柳树吸收的这几种衣药主要富集在根系,占吸收总量的87叱,以上,其次是柳皮,而在茎干中几乎没有检出残留农药。不同植物对相同农药的植物修复效率为凤眼莲>美人蕉>柳树>茶树。……