如何识别和处理商业土壤、堆肥和粪便中的除草剂污染

在过去的十年里，越来越多的园丁报告说，他们的蔬菜和鲜花在向他们的花园添加肥料或堆肥后，或者在他们种植到新的土壤中时，被损坏或死亡。事实上，受污染的堆肥对园艺作物的负面影响问题在1999年首次浮出水面。

受影响的植物始终表现出一致的症状范围，例如:

• 新叶的拔罐、伸长和卷曲
• 梢尖苍白、狭窄、扭曲
• 扭曲的茎
• 植物生长迟缓
• 畸形果
• 减少产量
• 种子发芽差，
• 幼苗死亡

这些症状是…的特征除草剂伤害，但重要的是要记住，它们可能是由各种其他因素，如病虫害，而且只有特定的植物会受到这些污染商业堆肥、粪肥和土壤的除草剂的影响，所以准确的诊断很重要!

也就是说，除草剂对植物的损害有一系列症状，这些症状产生了园艺家通常很容易识别的特征外观。

除草剂的存在可以通过在家里进行一个简单的测试来确定土壤、堆肥或粪便是否受到污染来验证，本文稍后将详细介绍，并列出受这些除草剂影响的植物列表。

哪些除草剂与肥料、堆肥和土壤污染有关?

除草剂(除草剂)几乎涉及每一个案例的除草剂污染的商业肥料，堆肥和土壤，以及污染的草坪修剪和干草在农场aminocyclopyrachlor，aminopyralid，clopyralid，毒莠定，fluroxypyr而且triclopyr，这属于一类除草剂被称为合成生长素除草剂，因为它们模仿天然植物激素生长素，扰乱敏感阔叶植物的生长——它们不会影响所有阔叶植物，也不会影响大多数草类。

合成生长素除草剂已经使用了几十年，即使是效力较弱、持久性较差的老一代除草剂也存在问题，涉及堆肥、粪便和土壤污染，直到今天仍然如此(澳大利亚墨尔本最近的一例是在2021年2月，即撰写本文的时候)。

新一代除草剂毒性更强，持续时间更长，从而增加了堆肥、粪便和土壤污染的风险和程度。从下表中我们可以看出，这些较新的合成生长素除草剂一般属于吡啶羧酸盐应承担的，地理pyridyloxy羧酸盐而且地理嘧啶羧酸盐化学子类。

合成生长素除草剂的子类及其引入年份

含苯氧基的检测羧化物

• 2、4 D(1945)应承担的
• 2、4公/ DB (1944)
• 2甲4氯(1950)
• MCPB (1960)
• Dicloprop (1961)

安息香酸盐

• 麦草畏(1963)

吡啶羧酸类应承担的

• 毒莠定(1963)
• Clopyralid (1977)
• Aminopyralid (2005)

Pyridyloxy检测羧化物

• Triclopyr (1979)
• Fluroxypyr (1985)

地理喹啉羧酸类

• Quinclorac (1989)
• Quinmerac (1993)

嘧啶检测羧化物

• Aminocyclopyrachlor (2010)

Arylpicolinates

• Halauxifen检测甲基(2015)
• 地理Florpyrauxifen苄(2018)

这些除草剂用于放牧动物的牧场和饲料作物、粮食作物、某些水果和蔬菜，以及非作物地区，如商业草坪、野生动物和栖息地管理区、林业、工业场地和路权。一些还用于季节性干旱湿地，包括沟岸、干沟和干运河，并应用到水生区域的边缘，以控制小溪、溪流和池塘周围的杂草。

根据这些除草剂制造商提交给美国农业部环境保护局、欧盟机构和澳大利亚APVMA的毒性和环境命运数据，政府监管机构已经批准在牧场上使用这些化学品，并决定牲畜，包括饲养的肉类或其他供人类食用的产品，可以安全地食用干草和/或在处理过的牧场上放牧。因为他们认为这些除草剂对哺乳动物的毒性很低。

现在，问题就来了……

合成生长素除草剂如何污染堆肥、肥料和土壤

这些合成的生长素除草剂结合在木质素在牧草中。木质素是一类聚合物化合物，大多数植物在细胞壁和其他组织中使用木质素作为结构支撑。当动物吃草时，它们会摄入除草剂，除草剂会直接通过消化道而不分解，并以尿液和粪便的形式排出体外。这些除草剂与粪便中大量未消化的草残渣结合在一起，并随着植物物质的腐烂而释放到环境中。

有一个土壤流动性强在美国，这些除草剂随着降雨、灌溉和露水渗入土壤。它们可以被水携带，并冲刷到下坡的地点，影响非目标植物。它们有可能向地下水移动，污染地表水。

和其他许多人一样坚持不懈除草剂可以在污染的土壤、粪便、堆肥、干草、稻草和剪下来的草中保持活性很长一段时间。

这些除草剂最终会被土壤微生物、热量、水分和阳光照射分解，根据环境条件的不同，分解时间可能从一个月到几年不等。但通常情况下，它们不容易分解。它们可以在肥料中保持活性，即使肥料已经被堆肥，并且在被污染的绿色废物经过商业堆肥设施处理后仍然存在!此外，微生物活性随着土壤深度的增加而降低，因此这些除草剂有可能在更深的土壤中持续更长的时间。

一些实地报告表明，完全灭活可能需要几年的时间，据报道，干草在干燥、黑暗的谷仓中储存三年后仍有残留的除草剂活性。由于缺氧，这些除草剂在成堆的粪肥和堆肥中分解得特别慢。

氟虫啉和三氯吡虫啉的持久性都比氨基环吡草胺、氨基吡啶酰、氯吡啶酰和吡啶酰低得多，但它们仍被评为高持久性除草剂，并以同样的方式损害非目标植物。

更糟糕的是，老式的合成生长素除草剂麦草畏具有很高的蒸汽压，使其成为最易挥发的除草剂之一，易于汽化或挥发，并在空气中漂移，影响其应用地点几英里外的作物。施用后2-3天内，在炎热和干燥的条件下，麦草畏蒸汽漂移的可能性最大。值得关注的是，2017年，美国估计有360万英亩农田被麦草畏破坏，随后引发了一场诉讼，该产品的制造商与农民达成了4亿美元的和解协议。

哪些植物对合成生长素除草剂敏感?

人工合成的生长素除草剂并不影响所有的植物，只有某些植物是敏感的，但那些受影响的包括各种各样的食用和观赏植物。

已知对picloram、clopyralid或aminopyralid敏感的作物包括:

• 蝶形花科(豆类)科植物-豌豆，豆类，扁豆，三叶草
• 茄科(茄科)科植物——西红柿、茄子、辣椒、土豆、烟草
• 葫芦科(葫芦)科——黄瓜、南瓜、南瓜、西瓜
• 伞形科家庭-包括当归属，草药如茴香，山萝卜，香菜，孜然，莳萝，茴香，和蔬菜如胡萝卜，芹菜，防风草，欧芹
• 其他蔬菜——包括菠菜、甜菜
• 菊科(雏菊)科-花，如向日葵，牵牛花，雏菊，紫苑，和蔬菜，如生菜
• 一般的开花观赏/垫层植物——包括大丽花，金盏花和一些种类的玫瑰
• 一些水果，比如草莓和葡萄。
• 其他农作物——蘑菇、棉花

*只受氨基吡啶和吡氯仑影响。

为什么商业热堆肥不能分解合成生长素除草剂?

如果人工合成的生长素除草剂被土壤微生物、热量、水分和暴露在空气中分解，那么它们在使用热堆肥系统的商业堆肥设施中不应该迅速降解吗?热堆肥系统具有丰富的所有这些因素，并且能够降解许多人工合成的有机化学污染物?

商业堆肥设施创造了温度保持在49-77°C(120-170°F)范围内的条件，在活跃的堆肥期间，湿度水平保持在40-60%之间，以支持分解废物的微生物。

如果我们看看下面列出的各种合成生长素除草剂的熔点(MP)和沸点(BP)，我们会发现，在商业堆肥温度下，没有一种除草剂不会融化或沸腾，更不用说降解了。只有2,4- d在其沸点160°C分解，这是堆肥温度的两倍多。

商业热堆肥系统的温度根本不足以降解这些除草剂。

合成生长素除草剂的子类、化学名称及其熔点(MP)和沸点(BP)

含苯氧基的检测羧化物

• 2、4 D -滴， mp136 -140°c, bp 160°c (分解）
• 2、4 DB -4 - (2, 4-Dichlorophenoxy)丁酸， mp 118-120°c, bp 410°c
• 2甲4氯-(2) - 4-chloro-2-methylphenoxy醋酸， mp 120.0°c, bp 286.74°c
• MCPB -(4) - 4-chloro-2-methylphenoxy丁酸， mp 100°c, bp -
• Dicloprop -2 - (2, 4-Dichlorophenoxy)丙酸， mp 117-118°c, bp -

安息香酸盐

• 麦草畏。3, 6-Dichloro-2-methoxybenzoic酸， mp 112-116°c, bp 326.1°c

吡啶羧酸类应承担的

• 毒莠定-4-Amino-3 5 6-trichloro-2-pyridinecarboxylic酸， mp 218-219°c, bp 421°c
• Clopyralid -3, 6-Dichloro-2-pyridinecarboxylic酸， mp 150-152°c, bp 323.7°c
• Aminopyralid -4-Amino-3, 6-dichloropyridine-2-carboxylic酸， mp -， bp 432°c

Pyridyloxy检测羧化物

• 三氯吡啶- 3,5,6-三氯-2-吡啶酰氧乙酸，MP 146-149℃，BP 290℃
• 氟氧吡啶- 4-氨基-3,5-二氯-6-氟-2-吡啶氧乙酸，MP 232℃，BP 399.4℃

地理喹啉羧酸类

• Quinclorac -3, 7-Dichloroquinoline-8-carboxylic酸， mp274.0°c, bp -
• Quinmerac -7-Chloro-3-methylquinoline-8-carboxylic酸， mp 244.0°c, bp -

嘧啶检测羧化物

• Aminocyclopyrachlor -6-Amino-5-chloro-2-cyclopropylpyrimidine-4-carboxylic酸， mp -， bp 432.3°c

Arylpicolinates

• Halauxifen检测甲基-(甲基4-amino-3-chloro-6) - 4-chloro-2-fluoro-3-methoxyphenyl 2-pyridinecarboxylate， mp -， bp 513.2±50.0°c
• 地理Florpyrauxifen苄-(苄4-amino-3-chloro-6) - 4-chloro-2-fluoro-3-methoxyphenyl 5-fluoro-2-pyridinecarboxylate， mp 132 - 133°c, bp -

为什么微量合成生长素除草剂会对植物造成如此大的伤害

人工合成的生长素除草剂名称如此之多，而且在极少量的情况下如此有效，是因为低浓度时它们模仿天然植物激素的几种生理和生化效应indole-3-acetic酸，这通常被称为生长素或国际宇航科学院．

生长素是所有植物中都存在的一类植物激素，负责调节植物生长的数量、类型和方向。这些天然的植物激素大多存在于植物的芽和根的尖端，那里是生长最活跃的地方。

这些植物生长调节剂(PGR)除草剂作为生长素模拟物，它们通过植物的叶子和根进入植物，在那里它们被植物组织吸收，并转移到分生组织(植物的高生长速率区域，如芽和根尖)，在那里它们积聚，在它们作用的结合位点取代天然生长素，导致生长异常，扰乱植物的生长过程。这导致了快速的，不可控的生长，导致维管组织的破坏，直到植物真的“生长到死亡”，通常发生在几天或几周内。

这些除草剂通常喷洒在草地上，以控制其中生长的阔叶植物。草类通常不会受到影响，因为它们对这类除草剂具有高度的耐受性，因为它们可以迅速代谢这些除草剂，并将它们隔离(绑定)在细胞的特殊部位，因此它们不能发挥除草剂的作用。许多阔叶植物无法代谢和隔离除草剂，因此屈服于除草剂的影响。

这些持久性吡啶羧酸除草剂的极微量残留，在土壤和生长介质中仅为十亿分之一(ppb)，就会对植物造成严重损害。这个浓度大致相当于在一个奥运会规模的游泳池(250万升)中加入半茶匙(2.5毫升)除草剂。

由于这类除草剂在浓度低至十亿分之一至十亿分之一时就会对植物产生毒性作用，因此很难检测到它们，因为目前没有任何商业测试实验室能够在如此低的水平上可靠地检测或测量这些化合物。这些除草剂与植物木质素结合，堆肥和植物材料的复杂性质使除草剂残留的回收和分析变得困难，这使得测量问题更加复杂。使用敏感植物的种子萌发试验可用于检测这些除草剂的低水平，本文稍后将描述该过程。

对于那些对化学感兴趣的人来说，这些生长素除草剂的化学结构类似于天然植物激素IAA，如下图所示。这些除草剂根据其羧酸部分的位置和芳香基团的类型被分为三类:(1)phenoxyalkanoic acid(如2,4- d, MCPA);(2)苯甲酸(如麦草畏、氯兰本);(3)吡啶羧酸(如:吡啶仑、氯吡吡啶、三氯吡啶和氟羟吡啶)。最近，对这些类别进行了修订和扩大，因此，三氯吡喃和氟氧吡喃现在被归为吡啶氧基羧酸盐，氨基环吡草胺被归为嘧啶羧酸盐，氯芬酸和氯芬醚被归为苯基羧酸盐，这只是其中的一些变化。

人工合成的生长素除草剂能在土壤中存留多久?

为了澄清对这些除草剂效力的任何误解，以及任何淡化其持久性的营销错误信息，我随机选择了一种农业配方，并检查了标签上的说明，这些说明非常广泛，因为制造商非常清楚地说明事实以避免法律责任。

炙手可热的除草剂有效成分:10 g/L氨基吡啶，以三异丙醇胺盐形式存在。溶剂:140 g/L氟羟吡啶，以甲基庚酯形式存在，液态烃418 g/L

新南威尔士州北部和昆士兰州

在黑色开裂粘土上施用Hotshot最高达750毫升/公顷后，轮作作物的回植期。这些植物恢复期是基于正常的降雨模式。在干旱条件下(或降雨量低于100毫米，持续4个月或更长时间)，植物的生长周期可能显著延长。

冬季作物回植期

• 小麦- 4个月
• 大麦- 4个月
• 油菜- 4个月
• 鹰嘴豆- 6个月
• 蚕豆- 6个月
• 卢塞恩- 6个月

夏季作物休眠期

• 高粱- 3个月
• 绿豆- 5个月
• 向日葵- 5个月
• 大豆- 5个月
• 棉花- 9个月

注意:这就是说，当这种除草剂以750毫升/公顷的速度施用时，在雨量大的热带气候中，1公顷= 10,000平方米仅为3/4升，土壤在4-9个月内不安全种植，这取决于作物，对这种除草剂敏感的植物有6-9个月的种植回收期。

新南威尔士州南部、维多利亚、南澳大利亚州和西澳大利亚州

使用Hotshot后，轮作作物的回植期最高可达500毫升/公顷。

作物回植期

• 大麦，油菜籽，小麦- 9个月
• 鹰嘴豆，蚕豆，豇豆，苜蓿，卢平，苜蓿- 20个月

注意:当我们观察降雨量较低的温带气候时，这种除草剂的使用量更少，以500毫升/公顷的速度施用，也就是1公顷/ 1/2升= 10,000 m²，土壤不安全，不对除草剂敏感的植物种植9个月，而对这种除草剂敏感的植物的种植恢复期是20个月，也就是1又3个季度!

如何检测土壤、堆肥和粪肥中合成生长素除草剂的存在

对这些除草剂的实验室检测通常很昂贵，而且通常不能检测出对植物有不利影响的微量合成生长素除草剂。

一种更灵敏的测试是可以在家进行的植物生物测定。这种简单的盆栽生物测定方法包括在怀疑被污染的商业土壤、堆肥或粪肥中种植豌豆、豆类或西红柿，这些作物对这些除草剂的存在都非常敏感，并进行适当的控制。

检测除草剂污染的简易盆栽生物测定方法

步骤1-从整个正在测试的商业土壤、堆肥或粪肥堆中随机抽取一些样本，使用手铲，确保深入到堆的内部。至少取样越多越好20个样品每一堆，因为他们将更能代表整个堆的材料被测试。

步骤2-将待测堆的样品混合在一起，确保充分混合。注意:如果测试的土壤有不同的来源，不要将它们混合在一起，应分别对每种土壤进行测试，并为每种测试贴上标签，以识别被测材料的来源或位置。

步骤3-在几个10厘米(4英寸)的花盆中只填充含有肥料的商业盆栽混合物，这些将是控制锅．给他们贴上“对照组”的标签。

步骤4-在3 - 6个10厘米(4英寸)的花盆中，以1:1的比例将土壤，堆肥或肥料与含有肥料的商业盆栽混合物混合，这些将是最合适的测试锅．要做到这一点，首先将50%的商业盆栽肥料和50%的土壤，堆肥或粪便混合在一起，彻底混合，并将其填满测试花盆。

步骤5-在每个罐子下面放一个碟子，或者把罐子放在足够远的地方，这样从底部流出的水就不会流到另一个罐子里，因为这些除草剂是非常水溶性的，会从罐子里流出来，并被任何放在水里的罐子吸收。

步骤6-在这个测试中，每个罐子都使用豆子、豌豆或番茄种子，在每个花盆里种三粒种子在种子高度的两倍的深度，均匀地分开浇水，让它们生长两到三周。幼苗在准备评估时，在第一对双褶叶之后至少有三组真叶。

步骤7-解释测试结果:

• 如果对照花盆中的植物生长正常，而含有土壤、堆肥或肥料的测试花盆中的植物生长不正常，则可以假设肥料或堆肥受到了合成生长素除草剂的污染，对敏感植物产生了不利影响。
  
• 如果对照花盆和测试花盆中的植物都生长正常，可以合理地假设肥料或堆肥是好的，没有污染问题。

检测除草剂污染的简易田间生物测定方法

可以在田间或花园现场进行简单的生物测定，以确定是否有除草剂存在，因为应用了受污染的土壤、堆肥、粪便、干草或剪下来的草。

进行野外生物测定时，将豌豆或豆类短排种植，分散在受影响的待测区域。

如果出现了除草剂的症状，如叶片拔节、新生长扭曲和茎扭曲，那么这表明已经发生了合成生长素除草剂污染。不要种植敏感的植物，而是种植草，然后在第二年再次测试，以确定除草剂是否仍然存在于土壤中。

另一方面，如果试验植物生长正常，那么种植任何阔叶作物都应该是安全的。

种子萌发场土壤生物测定法检测除草剂污染

以下生物测定方法来自陶氏农业科学Hotshot除草剂的说明书，这是一种合成生长素除草剂氨基吡啶和氟羟吡喃的混合物。

1. 简单的生物测定可以从围场周围收集至少10锹土，深度为200毫米，并将土壤彻底混合在一起。
   
2. 将这些土壤放在一个浅容器中，深度为3-5厘米，并在土壤中播种100颗易感植物的种子(地下或白色三叶草是一种很好的指示植物，在那里不实际使用易感植物)。
   
3. 保存在温暖、光线充足的地方，并确保土壤不会干燥。
   
4. 作物出苗后，检查发芽植株数量和幼苗活力。

Hotshot残留的症状包括不发芽或植株出苗率低、叶片翘起、叶片变白、茎伸长和扭曲。如果出现这些症状，不要种植易感植物。在进一步的时间间隔后再次重复生物测定。

如何处理来自商业土壤、堆肥或粪肥的除草剂污染的土壤

如果你测试除草剂污染，发现土壤中存在合成生长素除草剂，你该怎么办?

1.种一种草类作物从土壤中吸收除草剂。草类一般对人工合成的生长素除草剂不敏感，会将其绑定，这是首先造成问题的原因，也是生物修复的解决方案。使用通常用作绿色肥料的草，因为它们很容易获得，例如温暖季节的绿色肥料草-荞麦(Fagopyrum esculentum)、日本小米(Echinochloa耐)、小米“法国白”(黍miliaceum)和凉爽季节的绿肥草，例如燕麦(燕麦属漂白亚麻纤维卷)．草可以剪下来，扔进垃圾填埋场的垃圾箱，不要把它们放进绿色垃圾回收站或挖到地下，因为这会重新释放除草剂!

2.加入活性炭和沸石使受污染的土壤吸收除草剂。这不是最具成本效益的选择，但它会将除草剂束缚在一起，使植物无法使用除草剂，并且在束缚状态下可以逐渐被土壤微生物分解。

3.使生物炭并将其融入土壤吸收和结合除草剂污染。生物炭是活性炭的一种形式，它提供了许多额外的好处，可以显著改善土壤健康和生产力。它可以使用自制的生物炭窑在现场大量生产，这是大型物业和有大量木材的农场的理想解决方案。

4.把肥料均匀地进入土壤表面，鼓励土壤微生物活动，促进除草剂分解。

5.向土壤中加入铸虫液它也被称为“虫尿”，是蠕虫养殖场产生的黑色液体渗滤液，其中充满了参与有机物分解的有益微生物。用水稀释比例为10:1或更多，使其呈现淡茶的颜色，最好使用雨水，因为雨水不含氯或氯胺，而氯胺可以杀死细菌。

6.使用补充灌溉在温暖潮湿的土壤条件下，人工合成的生长素除草剂在植物残余物或粪肥中的分解速度更快。

7.清除污染物质当施用了受污染的肥料或地膜时，由于材料在分解时会不断释放除草剂残留物。刮掉任何松散的粪便或堆肥，放入垃圾填埋场的垃圾箱(而不是绿色垃圾回收站!)或铺在草地上。

8.土壤移除对于非常小的区域是一个选择，因为这是一个非常费力的过程。被除草剂污染的土壤可以被清除，并散布在不会作为动物饲料收获的草地或牧场区域，或沿着围栏和其他可以合法施用除草剂的地点。（注意——这听起来不是最环保的选择!)

9.土壤添加可用于面积较大或土壤量较大的地方。通过添加更多的土壤，污染堆肥/粪肥与土壤的比例降低，减少该地区除草剂的暴露和浓度。（注:我认为这一策略是不可行的，因为它非常昂贵，而且考虑到植物毒性的极低浓度，人工合成的生长素除草剂将不会被充分稀释!)

10.耕田加速分解的速度。在被除草剂污染的土壤中挖掘或轮作几次，最好是在土壤最温暖的夏秋之间，以使受污染的堆肥或粪肥完全融入土壤，并增加微生物的活性，使其分解。土壤中的除草剂残留水平将在挖掘后三周达到峰值，这是由于被污染的植物分解时释放出来的。这是RHS的建议。

在使用任何这些方法来减少除草剂对土壤的污染后，总是要重新测试土壤，进行上述生物测定试验，以确定除草剂是否仍然存在，然后再做出任何重新种植的决定。

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