1、Eco-EnvironmentalKnowledge Web环 境 科 学Environmental Science第44卷第4期 2023年4月Vol44，No4 Apr，2023我国黑土地农田土壤除草剂残留特征研究及展望李睿1，2，吴秋梅1，2，赵归梅1，4，胡文友1，2*，田康1，黄标1，2，吴祥为5，刘峰2，3，赵玉国2，3，赵永存2，3(1 中国科学院南京土壤研究所土壤环境与污染修复重点实验室，南京210008;2 中国科学院大学，北京100049;3 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室，南京210008;4 云南农业大学资源与环境学院，昆明650201;5
2、安徽农业大学资源与环境学院，合肥230036)摘要:粮食安全是“国之大者”东北黑土地作为我国重要的粮仓，是保障国家粮食安全的“压舱石”但黑土地农田除草剂的长期高强度施用，导致除草剂在土壤中积累和迁移，影响土壤质量、作物产量和品质，阻碍黑土地可持续利用和农业可持续发展 解决黑土地农田除草剂残留问题，既要从源头管控除草剂的施用，也要掌握除草剂的残留特征、时空演变和驱动因素，才能做到科学防控、精准施策 系统总结了我国黑土地农田除草剂的施用状况和存在的问题，全面梳理了除草剂的残留现状，指出了当前在黑土地农田除草剂残留特征、空间分布和污染诊断等研究上的不足，提出了我国黑土地农田除草剂残留诊断与风险管理研
3、究思路与重点方向，为保障我国黑土地农田土壤健康、粮食安全和生态系统安全提供科技支撑关键词:黑土地;除草剂;残留特征;空间分布;环境行为;风险诊断中图分类号:X53文献标识码:A文章编号:0250-3301(2023)04-2395-14DOI:1013227/j hjkx202206031收稿日期:2022-06-02;修订日期:2022-06-28基金项目:中国科学院战略性先导科技专项(XDA28010100);国家重点研发计划项目(2021YFD1500202)作者简介:李睿(1999 )，女，硕士研究生，主要研究方向为区域土壤环境质量调查和污染诊断评估，E-mail:rli issas
4、ac cn*通信作者，E-mail:wyhu issas ac cnesearch Progress and Prospect of Herbicide esidue Characteristics in Black Soilegion of ChinaLI ui1，2，WU Qiu-mei1，2，ZHAO Gui-mei1，4，HU Wen-you1，2*，TIAN Kang1，HUANG Biao1，2，WU Xiang-wei5，LIU Feng2，3，ZHAOYu-guo2，3，ZHAO Yong-cun2，3(1 Key Laboratory of Soil Environment
5、and Pollution emediation，Institute of Soil Science，Chinese Academy of Sciences，Nanjing 210008，China;2 University of ChineseAcademy of Sciences，Beijing 100049，China;3 State Key Laboratory of Soil Sustainable Agriculture，Institute of Soil Science，Chinese Academy of Sciences，Nanjing210008，China;4 Colle
6、ge of esources and Environment，Yunnan Agricultural University，Kunming 650201，China;5 College of esources and Environment，AnhuiAgricultural University，Hefei 230036，China)Abstract:Food security is the top priority of a country As an important granary in China，the northeast black land is a“ballast”to e
7、nsure national food security However，the long-term and high-intensity application of herbicides in black land farmland has led to the accumulation and migration of herbicides in the soil，which affects soil quality，crop yield，and quality and hinders sustainable agricultural development in the black s
8、oil To solve the problem of herbicide residues in black land farmland，it is necessary tocontrol the application of herbicides from the source，as well as to elucidate the current situation，spatial and temporal evolution，and driving factors of herbicide residues，inorder to achieve scientific preventio
9、n and control and precise policy implementation The main contents of this study were as follows:systematically summarize the applicationstatus and problems of herbicides in the farmland of black soil in China，suggesting that there are currently problems such as irregular application and insufficient
10、 productinnovation of herbicides in the farmland of black soil;comprehensively analyze the current status of herbicide residues，identify the deficiencies in recent studies onherbicide residue characteristics，spatial distribution，and pollution diagnosis in the farmland of black soil，and clarify the g
11、aps in the research on the residue characteristics ofherbicides in the farmland of black soil;and propose the research prospect and key orientation for the herbicide residue diagnosis and risk management in the farmland ofthe black soil region of China The results of this study can provide science a
12、nd technology support for guaranteeing soil health，food security，and ecosystem security of blackland farmland in ChinaKey words:black soil;herbicide;residual characteristics;spatial distribution;environmental fate;risk diagnosis黑土地是珍贵的土壤资源，也是我国最肥沃的耕作土壤，是国家粮食安全的“压舱石”我国黑土区耕地面积约3 583.67万 hm2(约 5.38 亿亩)
13、1，分布在辽宁、吉林、黑龙江和内蒙古的东部，是我国重要的商品粮基地2 但是长期重用轻养造成“黑土层变薄、变硬、有机质锐减、结构变差、除草剂大量残留、生产性能降低”等问题，严重威胁黑土地的可持续利用和国家粮食安全 美国、俄罗斯和乌克兰等黑土地丰富的国家已经建立了黑土地资源清单，形成了黑土地质量动态数据库，建立了较为完善的评价体系 目前，我国学者通过多年的系统研究，也构建了黑土地环境质量评价指标、耕地质量评价指标等体系3，4，提出了以黑土层保护为核心的东北黑土地利用和保护建议4 8 而在关注提升黑土地土壤肥力、增加有机质含量、减少土壤侵蚀的同时，黑土地农田除草剂的长期大量施用也需引起社会各界的高度
14、关注环境科学44 卷东北黑土区巨大粮食供给的背后，除草剂等农药的大量施用成为保障粮食高产的重要条件 据国家统计局统计数据，2015 2019 年黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古的农药年平均施用量分别为 7.74、5.54、5.60 和 3.16 万 t，粮食平均年产量分别为7 490.4、3 957.9、2 291.1和3 403.2万 t9 1991 2019 年不同省份农药施用量的统计数据显示，黑龙江农药施用量最高，其玉米、水稻和大豆年产量也数据来自国家统计局图 11991 2019 年我国东北黑土区作物平均年产量和农药平均年施用量Fig 1Average annual crop yield a
15、nd average annual pesticideapplication amount in black soil region of northeastChina from 1991 to 2019处于领先地位(图 1)尽管 2015 年农业农村部印发了相关行动方案10，并达到了农药减量增效的目标，但农药的长期大量施用加重了黑土地农田农药的残留 近年来农药的有效利用率有所提升，但经测算，2020 年我国水稻、小麦和玉米这三大作物农药利用率为 40.6%，绝大部分都进入农田及周边的生态环境中11 黑土地在保证粮食高产的同时，土壤除草剂和农药残留问题也日益突出12 14，对土壤质量、农产品安
16、全和人体健康造成潜在威胁 近年来，因除草剂的残留问题，后茬作物生长期出现黄化和矮化等事件，出现大面积的“癌症田”;土壤理化性质也会因此发生改变，造成土壤的退化，影响土壤健康和土壤生态系统服务功能;部分除草剂还会在农田周边水体和生物中富集，通过食物链(网)的富集作用，对人体健康造成危害习近平总书记多次强调“中国饭碗，中国粮食”，2020 年在吉林考察时强调，要采取有效措施切实把黑土地这个“耕地中的大熊猫”保护好、利用好 为深入贯彻总书记关于“把黑土地用好养好”系列指示精神，2021 年农业农村部等七部门联合印发的方案明确了国家黑土地保护工程实施内容和分区实施重点15 2020 年农业农村部印发相关计划16，旨在全面推广应用保护性耕作，促进东北黑土地保护和农业可持续发展 此外，以文献 17为数据支撑，实施“黑土地保护与利用科技创新工程(黑土粮仓)”，旨在解决我国黑土地保护与利用的关键性科学问题18 而开展黑土地农田除草剂残留诊断和评估，明确我国黑土地农田土壤除草剂残留现状，是开展除草剂等农药污染防控和风险管理的前提，也是对黑土地农田除草剂残留进行对症下药、精准施策的关键性步骤1我国黑土地农