南京土壤所在新型农药的土壤生态安全影响研究方面取得新进展

新型农药的应用正快速推进，但其生态安全性评价却相对滞后。以往开展农药的环境安全评价通常关注其在环境中的残留、移动、富集及其对陆地生物（一般是动物）的毒性与危害。然而，农药释放进入土壤后，对土壤微生物群落和生态功能产生何种影响，却一直未能得到足够重视和清楚认识，这严重影响了农药的生态安全性科学评价。以土壤微生物做为敏感指标，研究新型农药对生态环境的影响，将对正确理解新型农药的环境行为以及科学评价其生态安全性有重要的理论和实践意义。

中国科学院南京土壤研究所李忠佩研究团队围绕新型农药-氯虫苯甲酰胺（CAP）的生态安全影响问题开展了系列工作。首先选取我国亚热带三种母质发育的典型水稻土，设置不同施药水平，观测了CAP在不同土壤中的降解动力学特征，分析了其降解过程对土壤微生物群落和活性的影响。研究发现，较低施药量下（1mg/kg），降解初期CAP会抑制土壤基础呼吸、微生物代谢熵、酸性磷酸酶和蔗糖转化酶活性，并且对土壤微生物碳源代谢活性和细菌群落结构产生显著影响；但降解后期土壤微生物群落、活性和功能会逐渐恢复（Ecotoxicology and Environmental Safety，2017）。然而，高施药量（10mg/kg）下，CAP对土壤微生物碳源代谢和细菌群落结构则会产生较大和较长时间的影响，很难恢复（Science of The Total Environment，2018）。

上述研究虽然明确了CAP本身对土壤微生物群落的影响，但仍缺乏CAP降解产物影响的了解。对此，该研究团队首先通过HPLC确定了CAP降解过程中的两个主要转化产物，并通过半制备色谱分离纯化得到了两个转化产物Z1，Z2（图1），然后通过1H-NMR、13C-NMR、HRMS等谱图解析了他们的化学结构。随后，通过培养试验，比较了CAP、Z1、和Z2对土壤微生物群落的影响。研究发现，三者对土壤微生物群落均有潜在危害，但是他们对于土壤微生物的α-多样性、β-多样性、微生物共存网络的影响大小不同。其中，Z2对土壤微生物的影响更大，要大于CAP本身，而Z1的影响要小于CAP。因此，对新型农药的土壤生态安全评价不能忽视降解转化产物的影响。该研究结果已在线发表在Journal of Hazardous Materials（2021）上。