近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所農(nóng)藥應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)控制創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在自然指數(shù)期刊Environmental Science & Technology上發(fā)表了題為“From Water to Water: Insight into the Translocation of Pesticides from Plant Rhizosphere Solution to Leaf Guttation and the Associated Ecological Risks”的研究論文，首次揭示了農(nóng)藥從植物“根際水”轉(zhuǎn)運(yùn)至葉部“吐水”的動(dòng)態(tài)分配平衡過程、轉(zhuǎn)運(yùn)和累積機(jī)制、關(guān)鍵控制因素以及對(duì)蜜蜂的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，為科學(xué)控制農(nóng)藥應(yīng)用對(duì)以吐水作為水源/營養(yǎng)源的有益昆蟲的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)提供新視角。
植物吐水是一種自然的生理現(xiàn)象，普遍存在于玉米、小麥、蔬菜和瓜果等維管系統(tǒng)發(fā)達(dá)的植物中，由于其含有豐富的糖類、蛋白質(zhì)和礦物質(zhì)等，是許多有益昆蟲重要的水源和營養(yǎng)源。近年來，田間實(shí)驗(yàn)證實(shí)作物吐水中存在著農(nóng)藥殘留，其也被認(rèn)為是蜜蜂等有益昆蟲暴露農(nóng)藥的一種新途徑。然而，目前關(guān)于農(nóng)藥如何從植物根際轉(zhuǎn)運(yùn)至葉部吐水中的機(jī)制仍不清晰，存在潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。
本研究以吐水量大的玉米為典型作物，系統(tǒng)分析了吡蟲啉、啶蟲脒、戊唑醇等 15 種不同理化性質(zhì)的農(nóng)藥在植物根際水-玉米植株-葉部吐水中的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和分布過程。結(jié)果表明，15種農(nóng)藥均能被玉米植株持續(xù)高效的轉(zhuǎn)運(yùn)至吐水中，且符合從快（0-5d）到慢（5-14d）的一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。研究發(fā)現(xiàn)玉米吐水中農(nóng)藥與木質(zhì)部汁液中農(nóng)藥的濃度呈高度正相關(guān)（R2 = 0.43-0.84），表明木質(zhì)部汁液中的農(nóng)藥是吐水中農(nóng)藥的重要來源。研究首次闡明農(nóng)藥在吐水中的累積與其疏水性（Kow）存在兩段式關(guān)系：（1）水溶性較高的農(nóng)藥（log Kow < 3）從根際水轉(zhuǎn)運(yùn)至吐水中的過程幾乎不受Kow影響，也即吐水中農(nóng)藥濃度≈根際水農(nóng)藥濃度；（2）而脂溶性較高的農(nóng)藥（log Kow > 3）轉(zhuǎn)移至吐水中的能力隨其log Kow增大而減弱（R2 = 0.71）。此外，由于吐水中含多種農(nóng)藥殘留，發(fā)現(xiàn)極低農(nóng)藥污染的吐水（如∑600 μg/L）喂食蜜蜂可導(dǎo)致其死亡率高達(dá)93%。本研究首次構(gòu)建了植物吐水中農(nóng)藥累積的預(yù)測(cè)模型、明確其轉(zhuǎn)運(yùn)分配機(jī)制和形成的關(guān)鍵控制因素，為合理控制作物吐水中的農(nóng)藥殘留生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)提供了科學(xué)依據(jù)。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所為論文的完成單位，碩士研究生夏北齊為論文第一作者，李 遠(yuǎn)播研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（32372608）和院創(chuàng)新工程項(xiàng)目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.est.3c10925
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