東北地理所在黑土區(qū)農(nóng)藥污染微生物降解研究中取得系列進展
中國東北黑土區(qū)作為全球重要的糧食生產(chǎn)基地，長期面臨農(nóng)業(yè)面源污染與土壤生態(tài)健康的雙重壓力。其中，除草劑莠去津、乙草胺和咪唑乙煙酸（IMET）的殘留問題尤為突出，不僅威脅土壤生態(tài)安全，還可能通過食物鏈對人類健康構(gòu)成潛在風(fēng)險。針對這一問題，中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所水環(huán)境污染防治學(xué)科組開展了系列研究，揭示了牛糞堆肥與蚯蚓糞堆肥對黑土中農(nóng)藥降解的促進機制，相關(guān)成果為黑土區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染修復(fù)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。
研究團隊通過室內(nèi)盆栽實驗，結(jié)合高通量測序、液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（LC-MS）和冗余分析（RDA）等技術(shù)，系統(tǒng)分析了蚯蚓糞堆肥和牛糞堆肥對黑土中農(nóng)藥降解效率、微生物群落結(jié)構(gòu)及其代謝路徑的影響，并對比了不同土壤類型（黑土與鹽堿土）中堆肥的作用差異。研究明確了關(guān)鍵環(huán)境因子與微生物代謝的耦合機制，具體發(fā)現(xiàn)包括：蚯蚓糞堆肥雖未顯著提升莠去津母體的去除率，但使其初級代謝產(chǎn)物（HYA、DIA、DEA）總量降低了38.67%，并檢測到5種次級降解產(chǎn)物（如DIHA、CA等），表明其加速了莠去津的深度降解。添加蚯蚓糞堆肥使乙草胺降解率提高10.81%，半衰期縮短至8.41天，并顯著改變了細菌群落組成。在黑土中添加4%（質(zhì)量比）牛糞堆肥，可使咪唑乙煙酸降解率提高12.58%，半衰期縮短53.37%。對比發(fā)現(xiàn)，土壤類型是影響修復(fù)效果的關(guān)鍵因素：在鹽堿土中，牛糞堆肥反而抑制了咪唑乙煙酸的降解。
相關(guān)成果已發(fā)表于《Biology and Fertility of Soils》《Science of the Total Environment》與《Chemosphere》等國際期刊。由聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生侯霞（第一作者，已畢業(yè)）、程磊（第一作者，已畢業(yè)）和歐洋副研究員（通訊作者）等人共同完成。本研究得到國家重點研發(fā)計劃（2023YFF1304600）、國家自然科學(xué)基金（U21A2037 & 41571480）和中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項（XDA28080302）等項目資助。
莠去津降解機制圖
論文信息及鏈接如下：
????1.Xia?Hou,Xinhong?Wang*,Yang?Ou*,Liming?Yan,Huiping?Liu,Xinyi?Li.,Minglian?Shang,2025.Response of acetochlor degradation and bacterial community in black soil to the application of vermicompost. Biology and Fertility of Soils. 61,13-26. DOI:10.1007/s00374-024-01867-0.
????2.Xia Hou,Yang Ou*,Xinhong Wang,Huiping Liu,Lei Cheng,Liming Yan,2024.The influence of?vermicompost on atrazine microbial degradation performance and pathway in black soil,Northeast China. Science of the Total Environment,950: 175415. DOI: 10.1016/j.scitotenv.2024.175415.
????3.Lei Cheng,Lixia Wang, Xinhong Wang*,Yang Ou*,Huiping Liu,Xia Hou,Liming Yan,Xinyi Li,2023.The various effect of cow manure compost on the degradation of imazethapyr in different soil types. Chemosphere,337: 139325. DOI:10.1016/j.chemosphere.2023.139325.
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