1、Eco-EnvironmentalKnowledge Web环 境 科 学Environmental Science第44卷第4期 2023年4月Vol44，No4 Apr，2023农田土壤除草剂污染的修复技术研究进展胡芳雨1，2，安婧1*，王宝玉1，2，徐明恺1，张惠文1，魏树和1(1 中国科学院沈阳应用生态研究所污染生态与环境工程重点实验室，沈阳110016;2 中国科学院大学，北京100049)摘要:除草剂主要用于保护农作物免受杂草的侵害，是现代农业生产中用量最多的一类农药 然而，随着全球粮食需求的增加，除草剂的用量逐年增大，药效也不断增强，导致除草剂在农田土壤中出现累积、迁移转化和毒害
2、作用等问题 为了降低除草剂给土壤-作物系统带来的生态风险，根据除草剂污染特征和区域农业生产规律研发绿色低碳修复技术，是目前生态环境领域需要关注的问题 基于此，整理了近年来关于农田土壤除草剂污染治理的相关报道，重点分析了修复技术的研究进展和应用案例，并对除草剂修复领域未来的发展动态进行了展望 目前应用于农田除草剂的修复技术主要有基于微生物修复、酶修复和植物修复的生物修复技术，以及基于生物炭基材料的吸附固定技术 其中，生物修复技术的发展相对成熟，已经应用于实际农田除草剂的修复治理工作，并形成了成功的修复案例 为了提升对农田土壤除草剂污染的修复效果，修复技术逐渐从单一模式向物理化学-生物多技术耦合模
3、式发展，以充分发挥多技术集成应用的协同作用关键词:除草剂;农田土壤;污染;修复技术;生物修复中图分类号:X53文献标识码:A文章编号:0250-3301(2023)04-2384-11DOI:1013227/j hjkx202205323收稿日期:2022-05-30;修订日期:2022-07-07基金项目:黑土地保护与利用科技创新工程专项(XDA28010503);国家重点研发计划项目(2019YFC1804101);国家自然科学基金项目(31971515)作者简介:胡芳雨(1996 )，男，博士研究生，主要研究方向为黑土地农田土壤除草剂污染修复，E-mail:hfy19961222163
4、com*通信作者，E-mail:anjing iae ac cnesearch Progress on the emediation Technology of Herbicide Contamination inAgricultural SoilsHU Fang-yu1，2，AN Jing1*，WANG Bao-yu1，2，XU Ming-kai1，ZHANG Hui-wen1，WEI Shu-he1(1 Key Laboratory of Pollution Ecology and Environmental Engineering，Institute of Applied Ecology
5、，Chinese Academy of Sciences，Shenyang 110016，China;2 Universityof Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China)Abstract:Asthe most-used pesticides in the agricultural production process，herbicides are mainly applied to protect crops from weeds However，with the increased globaldemand for food，the
6、 dosage of herbicides is rising annually，and the efficacy of herbicides is getting stronger，which can cause some environmental issues including theaccumulation，migration and transformation，and toxic effects of herbicides in agricultural soils According to the characteristics of herbicide contaminati
7、on and regionalagricultural production，developing green and low-carbon technologies to reduce the ecological risks of herbicides to the soil-crop systems is a current concern in the ecologicalenvironment field In this paper，relevant studies in recent years on herbicide pollution management in agricu
8、ltural soils were identified and reviewed，the research progressand application cases of remediation technologies for herbicide pollution was analyzed and demonstrated，and future research and development tendency regarding theremediation of herbicides pollution was also prospected Current remediation
9、 technologies for herbicides mainly include bioremediation technologies(e g，microbialremediation，enzyme remediation，and phytoremediation)，adsorption，and immobilization technologies(e g，biochar-based materials)The bioremediation technologieswererather mature and had been applied to the herbicide-cont
10、aminated soil in fields Additionally，many successful bioremediation cases have been reported Moreover，in order toenhance the remediation effect on herbicide pollution in agriculture soils，remediation technologies have been gradually developed from a single model to a coupled model withphysical，chemi
11、cal，and biological technology，which can maximize the synergy of the multi-technology applicationKey words:herbicide;agricultural soils;pollution;remediation technology;bioremediation农药是为了消灭、预防或控制有害的真菌、杂草或动物害虫而生产合成的物质，根据目标生物的不同，可以分为除草剂、杀虫剂和杀菌剂等1 以上农药被广泛用于农业生产过程中，保护作物免受各种害虫和杂草的侵害，为人类粮食供给做出了巨大贡献 在各类农药产
12、品中，除草剂占全球产量的比例最高，已经成为现代农业实践中不可或缺的一部分据统计，2019 年除草剂的销售额约占全球农药市场份额的 52%2，3 除草剂在集约农业中的使用，保证了农作物的产量和质量，但随着全世界日益增长的粮食需求，除草剂的种类和用量都在持续增加 中国除草剂年使用量在 1995 年时仅为 4.6 万 t，2015 年就达到了 100 多万 t 2014 年累计使用除草剂的作物面积达到了 1.07 亿 hm2，相当于同年作物总面积的 65%左右4 2000 年农田的除草剂用量约为0.41 kg hm2，而这一数值在2015 年时增加了近15倍，农田除草剂用量达到了 6.08 kg h
13、m2 5，6 大量且频繁的使用除草剂，会使其在农田土壤中残留，并通过土壤、水和空气等介质迁移扩散 有研究表明，喷洒的除草剂对杂草靶向性不到 1%，99%以上的除草剂分布在周围的环境中，最终汇入土壤，并残留在土壤中7，8 在现有报道中乙草胺和莠去津等是目前我国农田土壤中检出率和检出浓度较高的除草剂 Geng 等9 研究发现吉林省迁安和公主岭地区农田土壤中莠去津的检出率为 97%，检出4 期胡芳雨等:农田土壤除草剂污染的修复技术研究进展浓度为 11.1 g kg1;而且土壤中残留的除草剂会向地下水中迁移，上述地区地下水中莠去津的检出率为89%，检出浓度为106.8 ng L1 Sun 等10 在松
14、花江流域河岸带采集了 189 个农田、草地、林地和裸地的土壤样品，并分析了土壤中莠去津和乙草胺的残留情况，结果表明 97%的土壤样品中检测到除草剂残留，其中乙草胺和莠去津在农田土壤中的平均残留量分别为 26.10 g kg1和 11.28 g kg1农田系统中除草剂的残留与区域土壤性质、作物类型、气候条件和农业生产模式等多种因素密切相关 棉花田常用除草剂氟乐灵在我国几个主要产棉区土壤中的残留存在显著差异，有研究表明河北省的氟乐灵检出率最高(75%)，其次是新疆(60%)和山东(40%)，含量平均值(以 dw 计)大小为:新疆(5.98 g kg1)河北(5.06 g kg1)山东(3.19 g
15、 kg1)11 农田土壤中除草剂的残留会给农业生态系统带来不可逆的生态效应和健康风险12 首先，除草剂长期大量地施用会使种植系统过度依赖除草剂，使农田杂草种群迅速更迭，加速杂草除草剂抗性的演变13 根据“国际抗除草剂杂草调查”，全球已经报道了 486 例独特的抗除草剂杂草生物型，其中包括147 例双子叶杂草和106 例单子叶杂草14 其次，土壤中的除草剂残留会显著影响土壤微生物群落结构和功能，抑制酶的活性15，16 Carpio 等17 研究了绿麦隆和氟噻草胺复合吡氟酰草胺这两种商用配方除草剂对田间条件下土壤微生物活性、生物量和结构的影响，结果表明除草剂的施用使土壤中微生物总量急剧下降，土壤微
16、生物群落结构发生了明显的变化 除草剂残留还会降低土壤中氮磷等养分的有效性，从而减少后茬作物对养分的吸收和积累，不利于后茬作物的生长 Guan 等18 研究发现长期使用乙草胺降低了红壤旱地中花生和大豆幼苗的出苗率、叶片数、茎粗和株高，明显抑制了作物幼苗的生长更为重要的是，土壤中残留的除草剂还可以通过土壤-作物系统进入食物链，对人类健康构成潜在威胁19，20 综上所述，农田土壤中的除草剂污染普遍存在，对生态系统和人类健康构成潜在威胁，如何去除农田土壤中的除草剂残留并降低其危害成为了目前需要研究的重点，本文从可实际应用的和具有应用前景的技术类型进行了综述 其中，微生物修复、酶修复、植物修复和生物炭修复技术比较成熟，已经开展了大量的实验，并有研究将相关技术应用到实际农田土壤除草剂污染的修复中去，得到了不错的修复效果 而近几年新型的植物-微生物和材料-微生物等联合修复技术，仍处于起步阶段，针对农田土壤除草剂修复的研究还较少，基本上是在实验室条件下开展的模拟实验 但联合修复技术可以突破单一修复技术存在的一些限制，提升修复效果，是一种非常具有研究价值的修复技术21 因此本文将重点综述目前可实际应用的
