近日，广东省科学院南繁种业研究所农业资源利用技术中心系统评估了稻–萍–微生物协同体系在草甘膦污染修复中的作用机制及其生态潜力。相关成果发表于《有害物质杂志》（Journal of Hazardous Materials）。

草甘膦作为全球使用量最大的除草剂之一，在保障粮食生产的同时，也引发了对农田生态安全与食品安全的担忧。大量研究显示，草甘膦及其主要代谢产物AMPA可在农田水体与土壤中长期留存，并通过作物吸收进入食物链，对农业生态系统和人类健康构成潜在威胁。在水稻种植体系中，长期淹水管理使得草甘膦更易在水体中累积并向作物体内迁移。因此，在不依赖化学试剂和高能耗工程措施的前提下，实现草甘膦的高效去除和残留控制，成为可持续农业亟待解决的关键科学与技术难题。

稻萍-微生物协同作用，高效降解草甘膦并降低水稻残留。研究团队供图

稻–萍复合系统是我国传统农业模式之一，浮萍生长快、覆盖水面，能调控稻田微环境，与水体和根际微生物紧密耦合。然而，现有研究多聚焦于单一植物或微生物的草甘膦降解能力，对稻–萍–微生物整体协同作用的系统性认识仍显不足。

该研究中，研究人员构建了四种对照体系，即浮萍单独、稻–萍–微生物共存、稻–萍无微生物、单独水稻，系统比较了不同生物组分对草甘膦去除的贡献。结果显示，在自然微生物参与的稻–萍体系中，稻田水体中草甘膦去除率最高可达90%；在不同初始浓度条件下，该体系均显著优于单一植物体系；水稻根、茎、叶及穗中的草甘膦残留显著降低。这表明浮萍通过调控微生物过程，显著增强了体系整体的草甘膦降解能力。

进一步研究发现，在稻–萍–微生物体系中，水稻抗氧化酶（SOD、POD、CAT）活性显著降低，脂质过氧化产物MDA含量下降，光系统II最大量子效率（Fv/Fm）显著提高。这些变化并非防御能力减弱，而是反映了草甘膦生物有效性降低后，作物所承受的氧化胁迫显著缓解。这表明稻–萍协同体系不仅有助于污染物去除，还能改善作物生理状态，从源头降低农药胁迫风险。

通过16S rRNA测序与功能基因定量分析，研究揭示了稻–萍体系中微生物驱动的降解机制。在该体系中，Proteobacteria、Thiobacillus、Nitrospira、Desulfitispora等功能类群显著富集，草甘膦降解关键功能基因phnJ（C-P键裂解）和gox（氧化降解）丰度显著提高；土壤脲酶和脱氢酶活性同步增强，表明体系整体代谢水平被显著激活。浮萍根际为微生物提供了稳定的碳源与微环境，促进了具有草甘膦降解潜力微生物的定向富集。

研究还从该体系中分离出4株高效降解菌，构建的合成菌群（Syn-4）在7天内实现了87%的草甘膦去除率，且AMPA等中间产物无明显累积。这表明稻–萍体系不仅是天然的“生态反应器”，也是功能微生物资源的重要来源，为后续工程化应用提供了微生物基础。

研究表明，稻–萍–微生物协同体系能在不依赖外源化学投入的条件下高效降低草甘膦污染，改善作物生理状态与微生物功能结构。这一模式兼具生态合理性、技术可行性和现实可推广性，为草甘膦污染农田的生态修复提供了基于传统农业的可持续路径，也为“作物–浮萍–微生物”复合体系在农业环境治理中的应用奠定了科学基础。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.140803