近日，中国农业科学院植物保护研究所农药应用风险控制创新团队围绕典型长残留除草剂氟啶草酮的环境行为和后茬药害修复开展了系列研究，系统揭示了氟啶草酮及其土壤转化产物对后茬玉米幼苗的潜在药害风险，并提出利用生物炭高效吸附并强化土壤微生物降解的阻控策略。相关研究成果发表在《生物炭》（Biochar）和《危险材料杂志》（Journal of Hazardous Materials）上，为农田土壤污染识别和修复提供了理论依据与技术支撑。
氟啶草酮是仅登记于我国棉田防治龙葵一种选择性除草剂，因其在土壤中持久性强并对后茬作物造成药害而备受关注。然而，现有研究主要聚焦于母体化合物，对其在土壤中的转化产物及潜在药害风险认识不足。
该研究利用高分辨质谱非靶向筛查策略结合分子对接和分子动力学模拟技术，系统解析了氟啶草酮在农田土壤中的降解路径，明确其土壤半衰期为39.6~89.5天，并识别出一种具有潜在植物毒性的转化产物TP297。
结果表明，TP297与类胡萝卜素合成关键酶PDS的结合能甚至优于母体氟啶草酮，盆栽实验证实了氟啶草酮和TP297能破坏玉米叶片叶绿体结构、抑制光系统II功能，导致光合作用受损造成的毒性效应，表现出“隐性”药害风险。研究结果强调了除草剂土壤转化产物纳入环境风险评估及植物安全性评价的必要性。
在此基础上，团队进一步解析了生物炭强化吸附并促进土壤微生物降解氟啶草酮及其转化产物的调控机制，系统评估了不同热解温度制备的稻壳生物炭（BCR）对氟啶草酮及其转化产物的吸附和降解行为。
结果显示，2%BCR500生物炭可显著增强土壤体系对氟啶草酮和转化产物TP297的吸附能力（Kf提高1.30–3.73倍），同时发现生物炭介导下加快了氟啶草酮和TP297在土壤中降解速率，土壤半衰期分别缩短了30~45%和22~47%，通过土壤灭活与非灭活处理，进一步揭示了其土壤微生物为主要贡献。
高通量测序分析发现，生物炭微孔结构显著增加了微生物群落中具有降解功能菌群的团聚，改善微生物丰度和互作网络结构，从而缓解氟啶草酮对土壤微生物群落的不良影响，提升土壤自净能力。这一研究为深入理解生物炭在农业土壤中减少农药污染的作用机制提供了重要依据，并为其实际应用提供了优化策略。
中国农业科学院植物保护研究所副研究员吴迟为第一作者，中比联培博士生陈风为共同一作，该所研究员刘新刚为通讯作者。
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.139252
https://doi.org/10.1007/s42773-025-00469-9
