設施化農業區包氣帶孔隙介質中赤黴素運移機理的研究

《設施化農業區包氣帶孔隙介質中赤黴素運移機理的研究》是依託天津大學，由陳亮擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：設施化農業區包氣帶孔隙介質中赤黴素運移機理的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：陳亮
• 依託單位：天津大學

項目摘要

赤黴素是植物體內分泌的一種植物激素，也是一種可以人工合成的植物生長調節劑，其分子結構與人體內類固醇激素相似，可影響人體內分泌系統。在我國赤黴素等植物生長調節劑的高強度、過量使用已導致眾多食品安全與人體健康問題，如激素毒豆芽和西瓜裂瓜事件；同時，研究者在市售黃豆芽、葡萄等8種果蔬中也檢測到超過已開發國家最高殘留限值的赤黴素。作為一種新型微毒農藥，過量的赤黴素會主要賦存在包氣帶孔隙介質中並進入地下水，進一步威脅地下水安全，而目前尚無關於赤黴素在農業區特別是設施化農業區包氣帶孔隙介質及地下水中運移的研究。本研究將依據設施化農業區特點，研究赤黴素在不同類型包氣帶介質中的吸附、解吸；分析影響赤黴素在典型包氣帶介質中吸附解吸的因素；探索設施化農業區間歇性灌溉過程中高強度化肥和農藥的使用對赤黴素在典型包氣帶介質中遷移的影響；從動力學和熱力學的角度掌握赤黴素的包氣帶孔隙介質中的運移規律。

結題摘要

通過本項目的研究，建立了一種同時檢測地下水中GA3及草甘膦的測試方法，並建立了GA3的液相色譜測試方法，且測試過程不受地下水中常見離子和共存農藥草甘膦的影響，並能同時測定出內酯環異構化的GA3（Iso-GA3）、赤霉烯酸（GEA）和內酯環異構化的羥基GA3等降解產物。隨後，採集並檢測了具有長期GA3施用歷史的（＞3年）設施農業區表層土壤（0-25 cm）中的GA3，但均未檢測到GA3。 通過不同類型礦物對GA3吸附解吸研究發現，相比於蒙脫土、高嶺土兩種矽酸鹽類礦物以及針鐵礦、赤鐵礦和水鐵礦三種鐵氧化物，水鐵礦對GA3在包氣帶中的遷移轉化起了重要作用。同時，GA3在GSS 7廣東徐聞玄武岩磚紅壤，GSS 8陝西洛川黃土，GSS 11遼河平原土壤，GSS 12新疆土壤，GSS 13華北平原土壤，GBW07410黑龍江的黑土六種標準土壤上的吸附均不顯著（＜0.002 mg/g），且目前研究結果表明只有靜電引力可以促進吸附，地下水中常見離子和腐殖酸均不能促進吸附。 採集具有長期GA3施用歷史的（＞3年）表層土壤（0-25 cm），研究GA3在包氣帶介質中的衰減過程，發現高溫滅菌后土壤對GA3有少量吸附，吸附量為0.03-0.05 mg/g。同時，實際土壤均能促進GA3的水解，30天內的水解過程均符合準一級動力學模型，水解速率為0.04680-0.0479 d-1。 通過研究GA3的衰減過程發現，GA3在大多數礦物及土壤中吸附解吸過程並不突出，影響其在環境中遷移的主要因素是水解作用和生物降解。在包氣帶GA3遷移過程中，62天內GA3衰減率可達~90%，符合準一級動力學。GA3在0-30天內衰減速率較大，30天后衰減速率略降低。過酸（pH=2.0）及過鹼（pH=9.5）條件下GA3的水解作用促進了其衰減，同時GA3的生物降解也可以促進其衰減。