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吴春先，聂
果，高立明，王广成，陈丙坤，许艳秋，李
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(四川省农药检定所，四川
成都
)
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摘
要：磺酰脲类除草剂是使用最广泛的除草剂之一。微生物降解是磺酰脲类除草剂在土
壤中降解的重要方式。本文简要概述了土壤微生物对磺酰脲类除草剂的降解、降解机理及
影响微生物降解磺酰脲类除草剂的因素。
关键词：磺酰脲类除草剂；微生物；降解
中图分类号：$482．4
文献标识码：A
文章编号：1002—5480(2014)09一l1—08
引言
(1978)川与(1979)[21最早报
道了N一(1，3，5三氮苯基氨基羰基)苯磺酰胺的
活性。并由美国杜邦公司于1982年开发了第1个
磺酰脲类除草剂品种一氯磺隆()。
由于其生物活性超过传统除草剂的100—1000倍，
使用量以g／llm计。因此，拉开了超高效除草剂
开发、应用的序幕，使除草剂的研发应用进入
了超高效时代。目前世界上已开发了40多种磺
酰脲类除草剂。其中商品化的有3O多个品种。
磺酰脲类除草剂与其它类别的除草剂或农
药种类相比．具有四个突出特点：一是使用范
围广、除草谱宽；二是生物活性高、使用量极
低，使用方便。除个别品种外，磺酰脲类除草
剂的活性比传统除草剂高出100～1000倍，一般
每公顷有效成分用药量在5～lOOg之间，目前已
发现了用量在lg1)A下的品种，是一类超高效除草
剂；三是对人畜低毒，对使用者和动物安全性
良好；四是对环境友好。
磺酰脲类除草剂一问世就受到世界各地的
普遍欢迎，推广使用面积快速增长。磺酰脲类
除草剂占世界除草剂的份额也逐年上升，从
1998年的9．2％增长到2003年的的12．2％(2003世
界除草剂销售额134亿美元)，2003年磺酰脲类
除草剂占乙酰乳酸合成酶抑制剂市场的70％。目
前．磺酰脲类除草剂己广泛应用于水稻、麦类
收稿日期：2014—03—15
作者简介：吴春先，男，高级农艺9币，主要从事农产品农药残留分析和农药质量分析工作。E—mail：@163．COrn。
一
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作物
(小麦、大麦)、大豆、玉米、油菜、甜
菜、甘蔗、谷子、蔬菜等多种作物田，以及草
坪、林业和其他非耕地，苗前、苗后茎叶处理，
有效防除多种阔叶杂草、禾本科杂草、莎草科
杂草等。磺酰脲类除草剂成为世界上开发成功
品种最多一类除草剂。使用量仅次于有机磷类
除草剂【
磺酰脲类除草剂由芳环、磺酰脲桥和杂环
三部分组成，为内吸传导型选择性除草剂．通
过作用于植物体内的乙酰乳酸合成酶(ALS)抑
制植物根和幼芽顶端生长．从而达到杀死杂草
的目的。由于它具有极高的活性和极强的选择
性，一些品种如氯磺隆、氯嘧磺隆、胺苯磺隆
等在土壤中少量的残留即可对后茬敏感作物产
生药害．因此该类除草剂在土壤中的残留对后
茬作物的安全性等问题引起了人们的普遍关注。
国内外研究表明．磺酰脲类除草剂在土壤中的
降解方式 有 光 解 、化 学 水 解 和 微 生 物 降 解 。然
而 ．磺 酰 脲 除 草 剂 光 解 作 用 很 少 ，且 发 生 在 土
壤 表 层 。在 较 深 土 层 中 几 乎 不 发 生 。在 酸 性 和
中性 土 壤 中 ．磺 酰脲 除 草 剂 的 消 失 主 要 是 微 生
物 降解 和 化 学 水解 共 同 作 用 的 结 果 ；而 在 碱 性
土壤 中 ，主要 起作 用 的是微 生物 的分 解作 用[51。
土 壤微 生物 对磺 酰脲 类 除草剂 的 降解情 况
很多实验证 明 ，磺 酰脲类 除草剂在土壤 中
的降解都有微生物的参与。Jean等发现噻吩磺 隆
在不灭菌 的土壤中能够迅速降解 ，而在高温灭
菌土壤 中的降解速度非常缓慢 ．表 明土壤微 生
物 在该 除 草剂 的降 解 中起 重 要 作用 [61。Joshi等发
现 ，氯磺隆在环氧 乙烷或^y一射线消毒后 的土壤
中降 解 速 率 显 著 降 低 ，经 土 壤 微 生 物 的重 新 接
种 ，其 降 解 速 率 又恢 复 ，表 明 了土 壤 微 生 物 在
其 降解 过 程 中起 着 重 要 作 用 ：Brown 等 研 究表
明，土壤未灭菌时 ，噻吩磺 隆降解50％需要 1d，
经过灭菌的土壤降解50％则需要50—70dtS~。Strek
实 验 得 出 微 生 物 降 解 是 醚 苯 磺 隆 在 土 壤 中 消失
的主要 原 因【91。等应 用土壤 微 宇宙 系统 在 灭
菌和非灭菌条件下监测两个月来研究 14C一氟嘧
磺隆的降解 ，在0～5cm、20 25cm 的非灭菌土壤
中 ，它 的半衰 期 分 别是 2．1、3．4 星期 ，而 在 同样
的深度的灭菌土壤中，半衰期则大于七个星期[ 。
甲嘧 磺 隆 在 土 壤 中 苯 环 能够 被 降解 成 CO：，An—
进 一 步推 测 甲嘧磺 隆一 开 始 的降 解 可 能是
由于 在 酸 性 条 件 下 的 水 解 ．随 后 ，微 生 物 对 其
水解 产 物进 行作 用【“1。杨 基峰 等
(2006) 研究 发
现添加高效降解 菌MD的灭菌土壤和灭菌土壤对
比，甲磺 隆的降解速率常数在10mg／L和 lmg／L分
别是 7．52倍 和3．61倍 ，添加MD的土壤 中甲磺 隆 的
半衰期缩短为灭菌土壤的13．4％和28．2％．说 明
在 甲磺隆的降解 过程 中，降解菌MD在其 中起着
主要 作 用 。 自然 土 壤 中 甲磺 隆 的 降 解 介 于 灭 菌
土 壤 和 加 菌 的灭 菌 土 壤 之 间 ，表 明 土著 性 微 生
物对 甲磺隆的降解起一定作用口21。郭正元 ( 2006 )
和唐 美 珍 等
(2006) 研 究 发 现 微 生 物 对 碘 甲磺
隆钠盐 的降解作用十分强烈 ，在未灭 菌的土壤
中碘 甲磺 隆钠盐 降解 十分迅速 ，15d后降解 达
80％以上 ，半 衰 期 仅 有 6．0d。 而在 相 同时 间 内 ，
经过 灭 菌 的土 壤 降 解 曲线 下 降平 缓 ，降解 速 率
减小 ，半衰期长达 15．3d[ 一4J。刘亚光等 ( 2007 )
添加 有益微 生 物群 EM ( )
能加 快 土 壤 中绿 磺 隆 的 降解 速 率 ，而且 EM的添
加量 越大 ，绿 磺 隆 的降解 速率 越 大【I5J。胡 立芳 等
( 2007 ) 研究发现接种 甲磺隆高效降解菌株Peni—
sp．的 根 际 土 壤
( IP)
中 甲磺 隆 的 降 解 半
衰期为8．6d，其降解速率是对照未接种
um sp．的根 际 土 壤 ( OP) 的2．7倍 ，根 际灭 菌 土
壤 ( SP) 的 1O．13倍 。非根 际 土壤 接种
sp．后 甲 磺 隆 的 降 解 速 率 也 明 显 提 高 ， 接 种
sp．非 根 际土 壤
(IN)
的 降 解 速 率 分
别是 未接 种 sp．非 根 际土 壤 ( ON) 、非
根 际灭菌 土壤
(SN) 的2．05、 11．25倍
。刘辉 等
(2003) 研 究发现氯磺隆在非灭菌 的土壤 中11d
内有95％被降解 ，而同等条件下的灭菌土壤中仅
有5％的被降解【17J。滕 春红等 (2006 ) 发 现 当分
离 得到 的真 菌F8 加 到 土壤 中时 ．可 明 显 促 进氯
嘧磺 隆 的 降解 ，在28℃ ，土 壤含 水 量20％，接种
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t~ 20mL／kg时可使30p,g／kg氯嘧磺隆的降解半衰期
由 自然条 件 下 的46．52d缩 短 为 15．03d[堋。黄 星等
( 2008) 研 究 发 现 降 解 菌 Sl 13 ( sp．)
能够 以甲磺 隆为唯一碳源生长 。72h对50mg／LITt
磺 隆的降解率达98．38％。投加降解菌S l 13 可显
著提 高土壤 中甲磺 隆的降解 速率。 当甲磺 隆浓
度 为 10mg／kg干 土 ，S 113 接 种 量 为 10。个 ／g+ 时 ，
第30d土壤 中甲磺隆降解率为76．9％，对照土壤
中甲磺隆降解率仅为11．9％ 。
降解 磺 酰脲 类 除草剂 的土 壤微 生物
降解磺酰脲类 除草剂 的土壤 微生物主要是
细菌 、放线菌 和真 菌 。Joshi等 ( 1985 ) 从土壤
中分 离 得 到 对 氯磺 隆 具 有 代 谢 作 用 的放 线 菌 浅
灰 链 霉 菌
( ) 、真 菌 黑 曲霉
( niger) 和青霉 ( sp) 等3
种 ，并且还证实 。黑 曲霉和青霉能催化磺 酰脲
桥 的水解 ，产生相应 的磺酰胺和杂环[71。Brown
等 ( 1997 ) 又成功地从土壤 中筛选出了7种可降
解 噻 吩 磺 隆 的微 生 物 ，其 中4种 为 放 线 菌 属 ，3
种 为细 菌属 。液 体培 养 时 ．7种 微 生 物 能在 3～8d
内专一降解噻吩磺隆为噻吩磺隆酸IS]。
等 从 土 壤 中分 离 获 得 了，可
水解噻吩磺隆f191。沈东升等 ( 2002 ) 以甲磺隆为
唯一 碳 源 。从 经 甲磺 隆 驯 化 的潮 土分 离 到4 株 细
菌 、9株 真菌 和20株 放线 菌 。根 据分 离 微 生 物 的
最大忍耐浓度和甲磺隆降解速率 ．筛选出其 中的
最优 菌株 F7 ，并 初 步 鉴 定 为 青霉 属 [2Ol。
等研究发现灰色链状真菌能降解氟磺隆}2l1。周旭
辉从经 甲磺隆驯化的潮土 中分离得到 降解 甲磺
隆的优选菌株— — 青霉属F7 。马文漪等报道 ，
假单胞菌能降解土壤 中的氯磺隆和 甲磺 隆 。使
用放 线菌浅灰链霉 菌可以使 甲嘧磺隆迅速地 降
解 ，并且产生了9种代谢产物[231。丁伟等 (2006)
从农 药 厂 排 放 的废 水 和 污 泥 混 合 物 中分 离 得 到
能够 降解氯嘧磺隆的1株细菌 ，通过生理生化鉴
定和16S rRNA序列分 析结果显示 ：该菌株 为睾
丸酮丛 毛单 胞菌 ，命 名为YW一1[241。滕 春 红等
(2006) 从 氯 嘧磺 隆 驯化 的土 壤 中分 离 出一 株 大
豆田除草剂氯嘧磺隆高效降解真菌F8t Sl。黄星等
(2008) 筛选出一株甲磺隆降解细菌S113 (Methy-
sp．) ，该 菌 能 够 以 甲磺 隆 为 唯 一 碳 源 生
长[251。沈东升等 ( 2002) 和胡立芳 ( 2007 ) 获得
了一株甲磺隆降解真菌 。属于青霉属 (—
um sp．) 阁。黄星等 (2006 ) 从生产噻吩磺隆的
农药 厂内土壤 中采 取土样 ，经驯化 富集后筛选
到l 株能高效降解 噻吩磺 隆的细菌FLX ，根据表
型特征 、生理生化特性及 16S rDNA分析 。鉴定FLX
初 步 为寡 养 单 胞 菌
( sp．)
。
Gu等 ( 2007) 从 除草 剂生产 厂的泥 土中分离 到
一
株能降解胺苯磺隆的细菌SW4 ．根据生理生化
特 性 及 16S rRNA 分 析 。鉴 定 SW4 初 步 为 Pseu—
sp．
。等
(2007) 从 土壤 中
分离到 了一株能降解绿磺隆和苯磺 隆的细菌B2 ．
属于~ fl [29]。Zhu等 (2005) 采
用连续富集培养法从土壤中获得 了一株能降解苄
嘧磺隆的细菌BH，经鉴定属于[~~1。
He等 ( 2006) 从土壤 中获得 了能降解 甲磺 隆的
真 菌DS11F，经 鉴 定 属 于 sp[s 35]。Za—
等
( 2002 ) 研 究 发 现 荧 光 假 单 胞 杆 菌
($fl ) B 1和B2混合 培养 的条
件下 ，除草剂氯磺隆和甲磺隆的降解速度明显加
快[321。等 (2003) 研究发现黑 曲霉菌(As—
niger) 对氯 磺 隆和 甲磺 隆的降解 起作
用[33】。Luo等
( 2008 ) 研究 发现 细 菌 (—
sp．)
与不 同 碳 源 、氮 源 和 磷 源 都 II I I快
苄 嘧磺 隆的 降解
磺 酰脲 类除 草剂 微生 物 降解 的途径
农药 的代谢方式主要有酶促与非酶促方式 。
而微生物的降解作 用主要是通过其分 泌酶 的代
谢 来 完 成 ，其 本 质 为 酶 促 反 应 ，其 中包 括 ：
( 1)
微 生 物 以农 药 或其 分 子 中某 部 分 作 为 能 源
和碳 源 。 部分 微 生 物 能 以 某 种 农 药 为 唯一 碳 源
和 能 源 。 有些 农 药 能 被 微 生 物 立 即利 用 ，有 的
则 不 能 立 即 利 用 。需 先 经 产 生 特 殊 酶 后 再 使 农
药 降 解 ； (2 ) 微 生 物 通 过 共 代 谢 作 用 使 农 药 降
解 。 由于 某 些 化 学农 药 的 结 构 复 杂 。单 一 的微
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生 物 不 能 使 其 降 解 ．需 靠 两 种 或 两 种 以上 的微
生物共 同代谢降解 ；(3 ) 去毒代谢作用 。微生
物 不 是 从 农 药 中获 取 营 养 或 能 源 ，而 是 发 展 了
为保护 自身生存的解毒作用 。另外 ，还有通过
pH改变 、辅 酶或化学产物的降解[361。常见的降
解 酶 类 主要 有 以下 几 种 ： ( 1) 水 解 酶 类 ：磷 酸
酶 、对 硫 磷 水 解 酶 、酯 酶 、硫 基 酰 胺 酶 、裂 解
酶 等 。(2 ) 氧 化还 原酶类 ：过 氧 化物 酶和 多酚 氧
化 酶
(酪 氨酸 酶 、漆酶 )
。 目前 ，关 于磺 酰脲
类 除 草 剂 的微 生 物 降 解 机 理 主 要 集 中于 两 方 面
的研 究 ：
4．1
共 代谢
共 代 谢 指微 生 物利 用 营养 基 质 的
同时将 污染物分解代谢成无害物质 。从 而达到
降解 目的 。共代 谢 过程 的主 要特 点 可 以 概括 为 ：
( 1) 微 生 物 利 用 一 种 易 于 摄 取 的基 质 作 为碳 和
能量 的来源 ；(2 ) 污染物作为第二基质被微 生