中文摘要：

长残留除草剂的大量重复使用，导致后茬作物的药害问题，严重影响农业种植结构调整，破坏土壤生态系统和资源可持续利用。土壤微生物被认为是评价土壤质量和健康状况的最敏感、最具潜力的生物学指标，是土壤生态系统可持续发展的基础。本项目拟选取长残留除草剂氟磺胺草醚为研究对象，通过长期系统的田间实验和可控条件下的温室实验，并考虑作物生长因素，从土壤微生物种群、群落和生态系统等多个角度阐明氟磺胺草醚影响土壤健康和生物学质量的微生物学机制；另外，农药在土壤中的残留动态与土壤微生物的降解转化密切相关，通过筛选氟磺胺草醚高效降解菌、探明其微生物代谢途径、克隆降解基因，系统地研究氟磺胺草醚微生物降解机理，原位修复受污农田土壤并监测修复过程中土壤健康的变化。本项目系统地研究长残留除草剂氟磺胺草醚与土壤微生物之间相互关系，可为监测和修复受污的农田土壤、开发抗除草剂的农作物和解决其药害问题提供重要的科学依据。

结论摘要：

氟磺胺草醚和乙氧氟草醚是我国常用的2种二苯醚类除草剂、残留期长，对后茬作物和环境安全存在风险。土壤微生物可以反映土壤生态的健康状况，同时在农药降解中发挥着核心作用。本项目系统研究了氟磺胺草醚对土壤微生物的安全性和乙氧氟草醚微生物降解机制，为土壤安全评估和污染修复提供了重要数据。室内条件下选择粉砂质壤土和黑土，施用3种不同浓度氟磺胺草醚[1倍、10倍、100倍田间推荐剂量],研究不同剂量和药后不同时间对土壤微生物影响。结果表明1)其降解呈现先快后慢趋势；2)氟磺胺草醚对土壤微生物活性、种群数量、群落结构和功能多样性的影响存在剂量效应关系，高剂量(100倍)显著抑制土壤微生物活性,降低细菌、真菌、GP、GN、固氮菌种群数量，升高微生物群落压力指数，显著改变了土壤微生物群落结构和功能多样性。低剂量(1倍和10倍)则无显著影响，对土壤微生物安全。在连续施用氟磺胺草醚的东北齐齐哈尔大豆连作区进行田间研究，施药年限为3、5和10年。结果表明随着施药年限增加,微生物碳和总PLFA显著下降,改变了土壤微生物群落结构,高通量测序结果表明变形菌门、放线菌门、酸杆菌门、绿弯菌门为优势菌群,变形菌门和放线菌门菌群呈现上升趋势,疣微菌门菌群呈现下降趋势。从污染土壤中筛选出21株降解菌，其中菌株R-21降解活性最高，能以乙氧氟草醚为唯一碳源生长，根据细胞形态学、生理生化特性及16S rRNA序列鉴定为冷水金黄杆菌。成功利用响应曲面法中心组合旋转模型模拟了最佳降解条件为pH 6.9、温度33.4 oC 和接种量0.2 g L-1, R-21在5天内能降解92.1%的乙氧氟草醚。明确了乙氧氟草醚初始浓度与R-21降解率的关系、找出了最大降解速率、半饱和浓度和底物抑制浓度,当初始浓度为55.89 mg L-1时,R-21降解率最高。R-21对二苯醚类除草剂降解具有底物多样性，能同时降解5种二苯醚类除草剂。定性分析了R-21降解乙氧氟草醚的产物为N-(2-ethoxy-4-(2-hydroxy-4-(trifluoromethyl) phenoxy) phenyl) acetamide、3-ethoxy-4-nitrophenol、4-nitrobenzene-1,3-diol 和4-amino-3-ethoxyphenol，推测其代谢途径主要包括醚键断裂、去卤代、硝基还原和酰胺化反应。