草甘膦农药在土壤中残留研究进展

徐晶王迎迎蒲国锋张海霞杨静曲婷婷

（1.哈尔滨市农产品质量安全检验检测中心黑龙江·哈尔滨1500702.黑龙江省农业科学院大豆所黑龙江·哈尔滨150038）

草甘膦农药在土壤中残留研究进展

徐晶1王迎迎1蒲国锋2张海霞1杨静1曲婷婷1

（1.哈尔滨市农产品质量安全检验检测中心黑龙江·哈尔滨1500702.黑龙江省农业科学院大豆所黑龙江·哈尔滨150038）

10.16627 /j.cnki.cn22-1215/s.2017.06.025

草甘膦农药是使用范围广、使用量大一种广谱杀菌剂。本文综述了草甘膦在土壤中的残留降解动态及对土壤酶和微生物的影响。

草甘膦；残留；土壤酶；微生物

1 草甘膦的理化性质

草甘膦（C3H8NO5P），白色、无臭固体，属弱有机酸，稳定性好，主要存在形态为酸和以草甘膦异丙胺盐为主的盐类，微溶于水，不溶于一般有机溶剂，其异丙胺盐完全溶解于水。

广义的草甘膦是各种草甘膦盐的总称，狭义的草甘膦是指草甘膦酸（除草时真正起作用的部分）[1]。草甘膦商品名农达（Roundup），是一种高效、低毒、广谱和内吸传导、非选择性叶面喷施的除草剂[2]，在果园、桑园、茶园、橡胶园以及轮作地块的化学除草中得到广泛应用。草甘膦对植物的作用部位和机理是植物所特有的，除草能力强，能防治其它除草剂难以消灭的多年生恶性杂草，同时它还有低毒、易分解、无残留等优点，因此草甘膦被认为是低风险的除草剂，被誉为现代农药史上的一个重大发现[3][12]。

草甘膦的大量使用对土壤、水体及生物等造成了较大的污染，同时对土壤生物化学过程产生一定影响，给环境尤其是土壤带来污染和生态失衡,从而影响其在土壤中的生物转化[4][5][8]。因此，草甘膦对人类和环境的毒性仍然受到关注[6]。本文主要综述了草甘膦在土壤中的残留动态及对土壤中相关酶和微生物的影响。

2 草甘膦对土壤性质的影响及在土壤中降解动态

我国草甘膦利用率约为30%，其在土壤中的残留给环境带来了巨大的潜在风险［19］。草甘膦是酸性除草剂，长期大量施用，会造成土壤酸化。林得喜等[31]对林场杉木幼林场喷施草甘膦后,土壤容重值下降，有机质、全氮、碱解氮、速效钾和土壤自然含水率都有不同程度的增加，但土壤pH值喷地施地比不喷地微小下降。在毛竹笋用林中长期使用草甘膦且又不进行施肥等抚育措施，会对土壤的结构产生影响，造成容重增加，总孔隙度降低。实验表明：长期使用草甘膦对土壤有机质有一定的影响，但是对全磷、全氮、水解氮、速效磷、速效钾、pH值、交换性氢、交换性铝均未有显著性影响[8]。秦治中[27]等研究表明施用低含量草甘膦制剂会引起土壤中的各项盐化和碱化指标上升，与姜伟丽[28]研究结果相一致。

草甘膦在土壤中的降解是一个复杂的过程，降解的途径和速率受到各种因素的影响[9]。草甘膦在土壤中具有中等的持留性，报道的半衰期在1～174d的范围内变化[10]，其主要的降解产物为氨甲基磷酸（AMPA）。草甘膦在土壤中可能的降解途径有3条，在转氨酶的作用下降解AMPA，然后在磷酸酯酶的作用下矿化；在磷酸酯乙酰水解酶作用下直接矿化为无机磷；在C-P键断裂酶作用下转化为磷酸盐。

Mamy等[11]研究表明草甘膦在土壤中降解主要由于矿化产生的，同时也发现不同土壤中草甘膦的降解速率相差很大，140d后，具有低pH值的砂质粘壤土的残留明显高于其他两种土壤的残留。李水清等[12]比较晴天和人工模拟降雨条件下草甘膦在土壤中的残留量，发现2种情况下草甘膦在土壤中均能较快降解，约6d后基本降解完毕，但人工模拟降雨条件下草甘膦在土壤中的降解更快一些，温度的变化对草甘膦的降解也具有一定的影响。Stenrod等[13]在实验室模拟寒冷气候的不同条件下测定草甘膦在土壤中的矿化情况，在持续冰冻处理下发生很微弱的矿化变化，但是在温度反复上下变化的解冻过程中有明显的矿化增加。

降解速率与土壤中微生物及有机碳的含量、土壤的物理性能如吸附作用等有关。土壤生物对草甘膦在土壤中的降解做出了主要贡献[41-42]。Araújo等[24]采用土壤呼吸方法测定土壤微生物对草甘膦降解，研究结果表明土壤中草甘膦的降解主要由于微生物作用导致的。

3 草甘膦对土壤酶的影响

土壤酶是土壤的三大组成部分之一，参与了土壤中绝大多数生化过程，在营养物质转化、能量代谢、污染物质的净化等方面发挥着重要的作用[14-15]。姜伟丽等[16]初步明确了在安阳和安庆棉田土壤中施加中低浓度（50mg/kg和250mg/kg）草甘膦对土壤中的脲酶、过氧化氢酶和磷酸酶活性无明显影响；500mg/kg处理对土壤中的这3种酶均表现出不同程度的显著影响，但在培养结束前基本上均恢复到对照水平；而高浓度（5000mg/kg）施入会显著影响土壤酶，且在培养结束前基本上均未恢复到对照水平，影响时间较长，对植物的正常生长存在极大的潜在风险。王玉军等[17]认为草甘膦抑制土壤脲酶活性，当浓度为5.0mmol/kg时，酶活性降幅达95%；而Sannino F等[18]则发现草甘膦激活土壤脲酶活性。

呼蕾等[19]采用非缓冲液法，对草甘膦与土壤4种主要酶类（转化酶、脲酶、磷酸酶和脱氢酶）活性的关系进行研究，结果表明：草甘膦总体上激活土壤脲酶、转化酶和脱氢酶活性，抑制磷酸酶活性，最大幅度；磷酸酶与草甘膦间为完全抑制作用机理。陈隆生[23]等研究结果：草甘膦对土壤脲酶的活性总体上表现为先抑制后激活，对土壤磷酸酶和过氧化氢酶的活性则产生长时间的抑制作用，尤其对过氧化氢酶在处理150天后，活性仍低于对照39.2%。杨敏[29]研究了草甘膦对土壤过氧化氢酶活性的影响，结果表明：草甘瞵对土壤中过氧化氢酶的活性有明显的影响，随着浓度的升高，对过氧化氢酶活性抑制作用有所增强，高浓度时对大棚土壤过氧化氢酶活性的抑制作用明显高于对农田土壤的抑制作用。

草甘膦与土壤中的重金属相互存在对土壤酶活性有影响。王玉军等[32]研究了两种土壤中草甘膦与镉交互作用对土壤三种酶活性的影响。结果发现：低浓度镉略促进乌栅土中的脲酶活性,而高浓度镉则显著抑制了其脲酶活性，当与草甘膦共存时，草甘膦的存在增强了镉对脲酶活性的抑制作用；镉对红壤中脲酶活性的影响较小，而草甘膦单一或与Cd共存时均显著抑制了红壤中脲酶的活性。镉抑制了乌栅土中酸性和碱性磷酸酶活性，而草甘膦的存在增加了镉的毒性，两者表现为协同作用；低浓度镉促进了红壤酸性磷酸酶活性，而高浓度镉则抑制了土壤酸性磷酸酶活性，草甘膦的存在降低了红壤中镉的毒性,两者表现为颉颃作用．镉对红壤中碱性磷酸酶的活性影响较小。

4 草甘膦对土壤微生物的影响

Widenfalk等人研究表明草甘膦在田间推剂量下显著改变了土壤微生物群落组分[27]。邓晓等[21]研究表明草甘膦制剂对土壤微生物的种群数量及土壤中细菌、放线菌和真菌生长速率均具有一定的抑制作用。3种菌类的抑制作用大小表现为：放线菌＞真菌＞细菌，并随药剂浓度的升高抑制作用逐渐增强。但是随着加药时间的延长，对土壤微生物的抑制作用又逐渐减弱。Roslycky等研究了草甘膦制剂（Roundup）对土壤放线菌，细菌和真菌的影响，214d的试验表明低浓度的草甘膦对他们几乎没有影响，而高浓度的草甘膦增加了放线菌和细菌数量[34]。Zabaloy[35]等研究了草甘膦制剂(48%草甘膦异丙胺盐水剂)对阿根廷潘帕斯草原地区土壤微生物群落的影响，结果表明：使用田间正常用量10倍的除草剂量对土壤微生物活性、细菌密度等影响不大。陈隆生[23]等研究了除草剂草甘膦对油茶土壤中微生物的影响，结果表明：60天后土壤真菌、细菌和放线菌数量均受到明显抑制，150天后土壤真菌和放线菌的数量仍然均极显著少于对照，但土壤细菌数量则比对照显著提高，表明草甘膦可对土壤真菌和放线菌产生长时间的持续抑制作用，而对细菌抑制时间相对较短，随着时间的延长，反而促进了细菌的生长，但从抑制到促进的时间拐点有待进一步的研究。陶波等以东北地区黑土为材料，研究结果表明：草甘膦对大豆根瘤菌和大豆根腐镰刀菌有一定影响，对大豆根瘤菌的抑制作用与草甘膦浓度呈正比；低浓度草甘膦对镰刀菌产生激活作用，高浓度草甘膦对镰刀菌具有抑制作用；伴随草甘膦加入时间的延长，其对大豆根瘤菌和大豆根腐镰刀菌的抑制作用逐渐减弱[33]。

吴雪楠[22]采用微量量热法研究了草甘膦对两类土壤微生物能量代谢的影响。结果表明，草甘膦对壤质潮土微生物的抑制作用更强，黑土微生物对草甘膦的耐受性和代谢活性更强。

为降低草甘膦在土壤中的残留，张慧芳等[24]对草甘膦降解菌株的筛选的研究表明：从草甘膦农药污染的原生境分离筛选到2株具有高效稳定的草甘膦降解能力的菌株B-1和Y-1，分别为越南伯克氏菌（Burkholderia vietmiensis）和硝基还原假单胞菌（Pseudomonas nituoreducens/azelaica）。2种菌株在初始pH6.0、6%接种量和30℃培养温度条件下对草甘膦农药的降解效率最佳，在以草甘膦农药（400mg/L）为唯一碳源的MSM培养基中对草甘膦农药的降解率分别为92.64%和87.73%，对3种常见抗生素（Amp，Kan，Chl）均有不同程度敏感。高小朋等[30]通过富集培养进行初筛,并通过测定菌体在培养基只加草甘膦而缺乏碳、氮源的情况下的OD600nm值变化,复筛出2株可降解草甘膦的菌株CGL-1、CGL-4,进一步证明了草甘膦在土壤中可被微生物降解,间接反映出这2株菌对草甘膦具有较强的降解性能。

5 小结

草甘膦是一种使用范围广且使用量较大的除草剂。目前，对草甘膦在土壤中的降解、吸附以及它对土壤酶和微生物的影响等相关研究较多，但是草甘膦长期大量使用与土壤中重金属及其它农药相互作用是否对土壤造成间接伤害等问题还需要进一步的研究，同时应加强对土壤的修复和治理的研究，以减少对土壤的危害。

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Research progress of glyphosate pesticide residues in soil

Xujing1Wangyingying1Puguofeng2Zhanghaixia1Yangjing1
（1.Agriculture Produc Qualit and Safety Testing Center of Harbin City,Harbi 150070；2.Heilongjian Academ of Agricultural Sciences，Harbin,150038）

Glyphosate is a broadspectrum germicide with a wide range of use.The residues and decomposition of Glyphosate in soil and its effects on soil enzymes and microorganisms are reviewed in this paper.

Glyphosate；Residues；Soil enzymes；Microorganisms