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呋喃磺草酮·氟酮磺草胺在稻田环境中的消解代谢特性研究

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目录

声明

致谢

摘要

缩写、符号清单、术语表

1 绪论

1.1 农药在环境中的降解归趋

1.1.1 农药残留检测分析技术研究

1.1.2 农药的环境行为研究

1.1.3 微生物对农药降解作用的研究

1.2 苯甲酰基环己二酮类除草剂概述

1.2.1 苯甲酰基环己二酮类类除草剂的发展经纬

1.2.2 苯甲酰基环己二酮类除草剂的作用机制

1.2.3 苯甲酰基环己二酮类除草剂呋喃磺草酮的应用

1.3 磺酰胺类除草剂概述

1.3.1 磺酰胺类除草剂的发展经纬

1.3.2 磺酰胺类除草剂的作用机制

1.3.3 磺酰胺类除草剂氟酮磺草胺在水稻生产中的应用

1.4 本研究的设计

1.4.1 本研究的目的及意义

1.4.2 本研究的主要内容

1.4.3 技术路线

2 呋喃磺草酮和氟酮磺草胺及其代谢产物液相串联质谱分析方法研究

前言

2.1 材料与方法

2.1.1 实验材料

2.1.2 实验方法

2.1.3 方法回收率的计算

2.2 结果与讨论

2.2.1 液相及超高效液相条件的建立

2.2.2 呋喃磺草酮质谱条件的优化和定性信息的确定

2.2.3 氟酮磺草胺质谱条件的优化和定性信息的确定

2.2.4 氟酮磺草胺代谢产物Ⅰ质谱条件的优化和定性信息的确定

2.2.5 氟酮磺草胺代谢产物Ⅱ质谱条件的优化和定性信息的确定

2.2.6 氟酮磺草胺代谢产物Ⅲ质谱条件的优化和定性信息的确定

2.2.7 呋喃磺草酮代谢产物质谱条件的优化和定性信息的确定

2.2.8 残留的提取及净化方法的探究

2.2.9 标准曲线与线性范围

2.2.10 方法的灵敏度

2.2.11 方法的准确度和精密度

2.3 小结

2.4 质谱图

3 呋喃磺草酮和氟酮磺草胺的环境行为研究

前言

3.1 材料与方法

3.1.1 试验材料

3.1.2 仪器设备

3.1.3 试验设计

3.1.4 呋喃磺草酮、氟酮磺草胺及代谢物分析方法工作曲线的建立

3.1.5 样品前处理及分析方法

3.1.6 数据处理

3.1.7 环境行为评价标准

3.2 结果与讨论

3.2.1 土壤吸附试验

3.2.2 水解试验

3.2.3 水中光解试验

3.2.4 土表光解试验

3.2.5 土壤降解试验

3.3 质谱图

3.4 小结

4 稻田土壤微生物对呋喃磺草酮和氟酮磺草胺的降解研究

前言

4.1 材料与方法

4.1.1 试验材料

4.1.2 仪器设备

4.1.3 培养基配置及培养条件

4.1.4 呋喃磺草酮和氟酮磺草胺降解菌的分离与鉴定

4.1.5 降解菌对呋喃磺草酮降解特性及其生长曲线

4.1.6 降解菌对氟酮磺草胺的降解特性及其生长曲线

4.1.7 分析方法

4.2 结果与讨论

4.2.1 稻田土中呋喃磺草酮和氟酮磺草胺的降解细菌的分离

4.2.2 基于16S rRNA基因序列对降解菌菌属的鉴定

4.2.3 菌株对呋喃磺草酮及氟酮磺草胺的降解作用研究

4.3 小结

5 呋喃磺草酮和氟酮磺草胺在稻田环境中的消解动态研究

前言

5.1 材料与方法

5.1.1 实验材料

5.1.2 田间试验设计

5.1.3 数据处理

5.1.4 分析方法的灵敏度

5.1.5 分析方法的准确度和精密度

5.2 结果与讨论

5.2.1 呋喃磺草酮在水稻环境中的消解动态

5.2.2 氟酮磺草胺在水稻环境中的消解动态

5.2.3 呋喃磺草酮和氟酮磺草胺的代谢物在水稻环境中的积累及消解动态

5.3 质谱图

5.4 小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 主要创新点

6.3 不足与展望

参考文献

附录

作者简历及在学期间所取得的科研成果

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摘要

呋喃磺草酮(tefuryltrione)属于苯甲酰基环己二酮类除草剂,是一种新型的稻田广谱除草剂,具有高活性、低残留,对具芒碎米莎草属及耐磺酰脲类除草剂的杂草有特效。氟酮磺草胺(triafamone)是一类新型的磺酰胺类除草剂,具有广谱的杀草活性,而且对水稻安全,除草效果稳定。然而,国内外对呋喃磺草酮与氟酮磺草胺复配制剂的研究仅限于其悬浮剂防除水稻田杂草田间药效试验的研究,对于呋喃磺草酮和氟酮磺草胺复配除草剂在稻田环境中降解归趋的研究鲜有报道。本研究以呋喃磺草酮和氟酮磺草胺为研究对象,展开其在稻田环境中的消解动态及相关降解因子研究,主要内容包括:(1)呋喃磺草酮和氟酮磺草胺及其代谢物的残留分析方法;(2)室内环境行为研究;(3)稻田土壤微生物对呋喃磺草酮和氟酮磺草胺的生物降解及特性研究;(4)两种除草剂在稻田环境中的消解动态研究。主要研究结果如下:
  首先,研究建立了呋喃磺草酮和氟酮磺草胺及其4种代谢物在水稻田水、土壤和植株中的超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MSMS)多通道检测的仪器分析方法,测得呋喃磺草酮在三种基质中的最小检测浓度范围为0.4~5.3μg·kg-1,氟酮磺草胺的最小检测浓度范围为0.7~7.3μg·kg-1;且6种待测物在0.01~1.0mg·kg-1的范围内,均具有良好的线性关系(r=0.9918~0.9999)。且在添加水平为0.005~1 mg·kg-1的范围内,水样中的6种待测物的回收率为84.9%~102.6%;在添加水平为0.01~1 mg·kg-1的范围时,土壤样品添加回收率为81.6%~97.9%,水稻植株样品回收率为79.1%~98.8%。方法具有较好的准确度和精密度,可有效监测稻田及其环境样品中呋喃磺草酮和氟酮磺草胺及其代谢物的残留。
  其次,环境行为水解试验表明呋喃磺草酮和氟酮磺草胺在碱性条件下属于易水解农药,呋喃磺草酮的水解产物为2-氯-4-甲磺酰基-3-[(2-四氢呋喃基甲氧基)甲基]苯甲酸,氟酮磺草胺的水解产物为代谢物Ⅱ。土表光解和水中光解试验表明两者光解作用微弱。两种除草剂均属于较难吸附农药,且不同土壤的吸附作用会对其在环境中的降解产生影响。厌氧条件下土壤微生物的降解也是呋喃磺草酮和氟酮磺草胺土壤降解过程的主要因素,且推断代谢物Ⅰ是氟酮磺草胺主要的土壤微生物降解产物。
  在研究稻田土壤微生物对呋喃磺草酮和氟酮磺草胺的降解试验中,从黑龙江和福建两地土壤中分离获得了两种除草剂的降解菌株F2、F3、H4、H5、H6、H7,其中菌株H5和H7被鉴定为Bacillus cereus。发现能同时降解呋喃磺草酮和氟酮磺草胺的降解菌株F2(Pseudomonas putida)和F3(Janthinobacteriumsvalbardensis),可以单独降解氟酮磺草胺的土壤降解菌株H6(Bacillusthuringiensis)。
  最后,通过田间消解动态试验探明了500 g·kg-1的呋喃磺草酮·氟酮磺草胺悬浮剂在稻田环境的降解归趋。结果表明,两种除草剂在两年三地稻田中的消解动态均符合一级动力学方程,呋喃磺草酮的半衰期为1.4~10.0 d,属于易降解农药,其酸性代谢物在环境中降解较快。氟酮磺草胺的消解半衰期为3.0~5.8d,田水和土壤中均有检测到氟酮磺草胺代谢物Ⅱ和代谢物Ⅰ的积累,并且代谢物Ⅰ的半衰期为1.4~7.5d,植株中检测到了氟酮磺草胺代谢物Ⅲ的积累。

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