一种沼渣还田土壤中氯代酰胺类农药降解率的预测方法与流程

本发明属于农药环境评价技术领域，具体涉及一种预测氯代酰胺类农药在沼渣还田土壤中降解率的模型及方法。

背景技术：

沼渣是人畜粪便、秸秆等农林废弃物经过厌氧发酵后产生的一种固体残留物，含有大量的植物生长所需的养分，其中含有机质36.0％～50.0％、全氮0.78％～1.61％、全磷0.4％～0.6％、全钾0.61％～1.30％和其它微量元素等，可作为一种优质的基肥，提高土壤有机质含量，改善土壤微生物活性，同时释放多种有益的微量营养元素。专利cn107673873a公开了一种沼渣制成生态沼渣肥的方法，说明沼肥具有速效和迟效两种功能，可以作为基肥和追肥施用；专利cn107954781a公开了一种沼渣制备一种缓释复合肥的方法，利用沼渣和无机肥复配制备了具有缓释功能的柑橘复合肥，可以提高肥料的利用率。说明沼渣可以作为一种良好的肥料资源在肥料领域内大面积推广使用。

沼渣还田过程中会伴随着农药的施用，农药是维持粮食产量增收的重要保障，酰胺类除草剂是目前农作物增产不可缺少的农药之一，目前在世界农业生产中广泛使用，这些除草剂在土壤中可以被微生物降解，同时也能和土壤中的有机质发生吸附-解析作用，影响农药在土壤中的生物有效性过程，进而影响农药的生物降解率。沼渣作为一种生物质资源，含有疏松多孔的有机质，还田后会影响土壤中农药的吸附传质和生物降解过程。有研究表明沼渣还田后可吸附土壤中的农药，影响其在土壤中的传质和形态分布；而且沼渣还田后还可以改善土壤微生态环境，提高土壤微生物活性，强化农药的生物降解。目前沼渣还田对土壤中农药的生物降解缺少相关的预测模型，本发明依据实验数据，构建沼渣还田土壤中氯代酰胺类农药降解率的预测模型，指导沼渣还田和农药的使用。

技术实现要素：

本发明针对沼渣还田对氯代酰胺类农药降解率的影响，构建了一种预测氯代酰胺类农药降解率的模型及方法。该方法综合考虑了农药自由溶解态、土壤脱氢酶活性、农药降解时间等多各因素，并对预测模型进行了验证。其中农药自由溶解态反应了农药有效态含量，这对评估农药生物有效性具有一定指导意义。

本发明的技术方案：

一种沼渣还田土壤中氯代酰胺类农药降解率的预测方法，步骤如下：

(1)沼渣还田作用下土壤中脱氢酶活性的测定

土壤中脱氢酶活性采用甲瓒比色法测定；

(2)沼渣还田土壤中氯代酰胺类农药降解率和农药自由溶解态的测定

通过室内恒温培养的方法，沼渣和土壤混合，沼渣用量占土壤质量的0％～5％，考虑了沼渣用量比例对农药降解率的影响。土壤含水率维持在土壤最大含水率的60％；预培养后的土壤中分别加入氯代酰胺类农药，浓度各为5mg/kg，混合均匀后分装，放入人工气候箱中培养，培养的温度维持在25℃，湿度为60％，无光照；所述的氯代酰胺类农药为甲草胺、乙草胺、异丙甲草胺、丁草胺和甲霜灵；按时取样分析，农药的降解率由式(1)求得：

c降解率＝(c初始浓度–c实测浓度)/c初始浓度(1)

土壤对氯代酰胺类农药的吸附采用振荡平衡法；设定氯代酰胺类农药的初始浓度如下：甲草胺20mg/l、乙草胺20mg/l、异丙甲草胺20mg/l、丁草胺10mg/l、甲霜灵10mg/l；取土壤于玻璃离心管中，按照土水质量比混合：甲草胺、乙草胺和异丙甲草胺为1:5、丁草胺和甲霜灵为1:25，氯代酰胺类农药内含10mmol/l的cacl2溶液；在25℃、180r/min条件下振荡24h，静置2h后，移取上层清液用0.45μm水系膜过滤，用高效液相色谱测定氯代酰胺类农药在滤液中的残留量；根据吸附数据建立吸附等温线freundlich方程，该方程如式(2)所示：

式中，q为农药在土壤中的吸附量mg·kg^-1；ce为吸附平衡时水相中农药的浓度mg·l^-1；kf和1/n是与温度有关的常数；

根据氯代酰胺类农药降解实验和吸附实验，氯代酰胺类农药自由溶解态由式(3)求得：

f自由溶解态＝(cev/ctm)(3)

式中，ct为土壤中农药瞬时浓度；ce为农药在土壤中吸附平衡时液相的浓度，v土壤中含水率，m为土壤的干重，ce由公式ct＝kfce^1/n+vce/m求得，kf和1/n是农药吸附等温线模型freundlich方程中与温度有关的常数；

(3)氯代酰胺类农药降解率预测模型的构建

以氯代酰胺类农药降解率为因变量，以农药自由溶解态、土壤脱氢酶活性、农药降解时间为自变量进行回归分析得到最优模型，依据回归分析结果计算出农药的降解率，并分析实测值与预测值的线性拟合结果；

降解预测模型：

logc降解率＝0.010logf自由溶解态+0.158loga脱氢酶活性+0.436logt时间-0.489(r²＝0.830)

其中，c降解率为农药的降解率；f自由溶解态为农药自由溶解态；a脱氢酶活性为土壤脱氢酶活性；t时间为农药降解的时间。

本发明的有益效果：本发明在考虑农药自由溶解态、土壤脱氢酶活性和农药降解时间、沼渣用量比例等因素条件下，利用spss软件回归分析，构建了沼渣还田下氯代酰胺类农药降解率随时间变化的预测模型，该模型具有预测性好、实用性强的特点。

附图说明

图1为模型的实验值与预测值对比图。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

实施例1沼渣作用下乙草胺降解率预测模型的构建

将农药自由溶解态、土壤脱氢酶活性、降解时间作为自变量，农药降解率为因变量，对各因子分别不取log值和取log值后采用输入法进行回归模型构建，并进行模型验证。

输入法：

取log值

logc降解率＝-0.068logf自由溶解态+0.244loga脱氢酶活性+0.490logt时间-0.468(r²＝0.852)未取log值

c降解率＝-2.854f自由溶解态-0.673a脱氢酶活性+0.017t时间+0.882(r²＝0.776)最后选择取log值构建的乙草胺降解预测模型：

logc降解率＝-0.068logf自由溶解态+0.244loga脱氢酶活性+0.490logt时间-0.468⁽r²＝0.852)实施例2沼渣作用下异丙甲草胺降解率预测模型的构建

将农药自由溶解态、土壤脱氢酶活性、降解时间作为自变量，农药降解率为因变量，对各因子分别不取log值和取log值后采用输入法进行回归模型构建，并进行模型验证。

输入法：

取log值

logc降解率＝-0.090logf自由溶解态+0.041loga脱氢酶活性+0.429logt时间-0.801(r²＝0.965)

未取log值

c降解率＝-3.369f自由溶解效态-0.644a脱氢酶活性+0.012t时间+0.707(r²＝0.890)

最后选择取log值构建的异丙甲草胺降解率预测模型：

logc降解率＝-0.090logf自由溶解态+0.041loga脱氢酶活性+0.429logt时间-0.801(r²＝0.965)

实施例3沼渣作用下丁草胺降解率预测模型的构建

将农药自由溶解态、土壤脱氢酶活性、降解时间作为自变量，农药降解率为因变量，对各因子分别不取log值和取log值后采用输入法进行回归模型构建，并进行模型验证。

输入法：

取log值

logc降解率＝0.016logf自由溶解态+0.132loga脱氢酶活性+0.445logt时间-0.458(r²＝0.943)

未取log值

c降解率＝-1.379f自由溶解态-0.125a脱氢酶活性+0.025t时间+0.484(r²＝0.890)

最后选择取log值构建的丁草胺降解率预测模型：

logc降解率＝0.016logf自由溶解态+0.132loga脱氢酶活性+0.445logt时间-0.458(r²＝0.965)。