圍繞典型長殘留除草劑氟啶草酮的環境行為和后茬藥害修復，中國農業科學院植物保護研究所農藥應用風險控制創新團隊于近日開展了系列研究——系統揭示了氟啶草酮及其土壤轉化產物對后茬玉米幼苗的潛在藥害風險，并提出利用生物炭高效吸附并強化土壤微生物降解的阻控策略，為農田土壤污染識別和修復提供了理論依據與技術支撐。相關研究發表在環境TOP期刊《生物炭（Biochar）》上。
氟啶草酮是僅登記于我國棉田防治龍葵一種選擇性除草劑，因其在土壤中持久性強并對后茬作物造成藥害而備受關注。然而，現有研究主要聚焦于母體化合物，對其在土壤中的轉化產物及潛在藥害風險認識不足。
該研究利用高分辨質譜非靶向篩查策略結合分子對接和分子動力學模擬技術，系統解析了氟啶草酮在農田土壤中的降解路徑，明確其土壤半衰期為39.6–89.5天，并識別出一種具有潛在植物毒性的轉化產物TP297。結果表明，TP297與類胡蘿卜素合成關鍵酶PDS的結合能甚至優于母體氟啶草酮，盆栽實驗證實了氟啶草酮和TP297能破壞玉米葉片葉綠體結構、抑制光系統II功能，導致光合作用受損造成的毒性效應，表現出“隱性”藥害風險。研究結果強調了除草劑土壤轉化產物納入環境風險評估及植物安全性評價的必要性。
在此基礎上，團隊進一步解析了生物炭強化吸附并促進土壤微生物降解氟啶草酮及其轉化產物的調控機制，系統評估了不同熱解溫度制備的稻殼生物炭（BCR）對氟啶草酮及其轉化產物的吸附和降解行為。結果顯示，2%BCR500生物炭可顯著增強土壤體系對氟啶草酮和轉化產物TP297的吸附能力，同時發現生物炭介導下加快了氟啶草酮和TP297在土壤中降解速率，土壤半衰期分別縮短了30-45%和22-47%，通過土壤滅活與非滅活處理，進一步揭示了其土壤微生物為主要貢獻。
高通量測序分析發現，生物炭微孔結構顯著增加了微生物群落中具有降解功能菌群的團聚，改善微生物豐度和互作網絡結構，從而緩解氟啶草酮對土壤微生物群落的不良影響，提升土壤自凈能力。這一研究為深入理解生物炭在農業土壤中減少農藥污染的作用機制提供了重要依據，并為其實際應用提供了優化策略。
該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金國際交流合作項目、挪威政府項目、中國農業科學院植物保護研究所基本業務專項等項目的支持。
