本文是一篇农业论文，本文通过测定沉积物理化性质发现在水稻田中，丰水期沉积物pH的降低可能是由于无机化肥使用所导致的土壤酸化。丰水期的有效磷和磷酸盐含量始终低于枯水期，可能是由于雨水冲淡了沉积物中有效磷和磷酸盐含量。枯水期沉积物有机质含量显著高于丰水期沉积物，表明水稻秸秆的腐烂和小龙虾排泄物提高了沉积物有机质含量。
1绪论
1.1稻虾共作、稻虾轮作和稻虾轮作、共作一体
近年来，随着经济的发展，“火爆”的食物数量大幅增长，使得小龙虾在全世界覆盖范围内受到越来越多的关注，并且慢慢成为家喻户晓的美味。这也促进了小龙虾行业的繁荣，从苗种培育到卫生喂养、生产交易、饮食以及节庆运动等环节。在2018年，在所有海域，小龙虾的年度总产量都在1.64×109 kg，它们的养殖区域总面积则在1.12×1010m2[1]。在所有水域里，小龙虾的养殖区域数量是最多的，年度生产量在1.19×109 kg之间，养殖区域面积在8.41×109 m2，两个区域比例分别占总产量和面积的72.4%和75.1%，稻虾综合种养面积占据了全国整个水域的四成。通过开展的小龙虾养殖，特别是稻田饲养，为实现乡镇经济的可持续发展、提升村民的生活品质、优化乡镇的生态环境、维护当地的粮油供给、保障我国的粮油安全性，作出了重要的贡献。
2020年，受新冠肺炎疫情冲击，小龙虾产业整体受到一定影响[2]。面对市场调整和小龙虾养殖业发展的“瓶颈”，我们的养殖者应认真地思考，提升自己的技术水平，多采用新的技术和模式。“新模式”往往包含着“新技术”，目前小龙虾稻田养殖分为稻虾共作、稻虾轮作和稻虾轮作、共作一体三种模式。
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1.2有机磷农药概述
1.2.1有机磷农药的结构
有机磷农药(Organophosphoruspesticides,OPs)一般来说，它们都属于磷酸酯类有机化合物，具体的结构式如图1.1a所示。它们的主要组分包括R1和R2，这些基团可以是烷基、芳香基，也可以是卤素、脂肪族、芳香族和杂环类，它们可以直接和O、S以及P等元素结合[7]，也可以和这些元素以不同的方式相互作用，从而产生不同的作用效果。X基团可能会和O、S和P等元素形成紧密的化学键，但它们很难在溶液中溶解，因此，它们常常被用来描述溶解基团。几种常见的有机磷农药结构如图1-lb所示
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3沉积物中有机磷农药含量
3.1前言
有机磷杀虫剂在我国的应用已经有70多年的历史，但其应用仍然十分普遍。目前，我国有机磷农药的生产已达到全球总产量的1/3，并已超过国家总产量的半数。有机磷农药因其经济、高效、方便等优点而被广泛应用，长久以来一直占据着农药的主要位置，在未来一个较长的时期里，它仍然会被广泛应用。但是，有机磷农药也有其显著缺陷，即残留问题。在稻虾共作农田中，低毒的有机磷农药被用来防治水稻和小龙虾的病、虫害[79]。随着降雨或地表径流的增加，施用于农田的有机磷农药会逐渐渗透至周边水域[80]。这些污染物对水生生物产生毒性作用，并通过食物链富集于人类体内，从而造成人体中毒甚至死亡。该物质的残留已被检测到存在于使用有机磷农药的地区的土壤和地表水中。由于这些污染物具有较强毒性，对水生生物和人体健康均存在潜在威胁，因此研究有机磷农药对底泥污染特征以及迁移转化规律是很必要的。西班牙埃布罗河流域沉积物中发现有机磷农药有毒死蜱，二嗪农，双氯芬硫磷，乙硫磷，马拉硫磷等，总含量达0.23 mg/kg[81]。由于当地农民对这些有机磷农药缺乏了解，因此在他们生产、加工食品时没有按照相关标准进行处理，导致食物被污染而产生健康危害。在中国上海崇明区水稻田土壤中，检测到的有机磷农药种类繁多，其中包括甲拌磷、乐果、二嗪农、马拉硫磷和对硫磷，其总量约为0.23-0.69 mg/kg[82]。由于水稻是一种喜钾植物，而水中又含有大量的氯离子，因此在施用农药时必须将上述药物与淡水分开进行处理。这些残留物可引起水环境污染，抗药性及农药残留[83,84]。此外，这些有机磷农药还会导致水生生物产生耐药性以及对人类健康造成危害。目前，对于在稻虾共作水域中使用有机磷农药的研究，相关领域的文献资料相对较为匮乏。因此，对于稻虾共作模式下水环境的生态风险评估而言，研究稻虾共作水域中有机磷农药含量及其季节性分布具有至关重要的意义[85,86]。
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3.2材料与方法
3.2.1沉积物采样点
湖北省监利市位于长江中游地区，属于亚热带季风气候，年日照时数为1800-2000 h，平均气温为15.9-16.6℃，年降水量为1100-1300 mm，这种气候条件非常有利于农作物的生长，提供了丰富的气候资源。监利市是小龙虾野生寄养发源地之一，目前，已有7.20×108 m2万亩稻虾共作种养。本次研究所用的试验沉积物采自湖北省监利市分盐镇的稻虾共作水域。采样点如图3.1所示，考虑到农药的施用高峰期一般是每年的7-11月份，选取农药施用后的丰水期和枯水期进行采样，具体采样时间分别为2021年7月和2021年11月。选择了18个不同的采样点，包括T1、T2、T3、T4、T5、T6（水稻田采样点）G1、G2、G3、G4、G5、G6（养殖沟采样点）以及H1、H2、H3、H4、H5、H6（补水河采样点），每个采样点上采集了2个样品。一部分样品收集并储藏在4℃的冰箱中，用于理化性质检测。另一部分则储藏在-40℃的冰箱中，以便于进行DNA的提取。
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3沉积物中有机磷农药含量...............................13
3.1前言..........................................13
3.2材料与方法...............................13
4沉积物中微生物与功能基因参与磷循环过程..................................22
4.1前言........................................22
4.2材料与方法................................23
5有机磷农药残留特征对磷循环的驱动机制.......................32
5.1前言....................................32
5.2材料与方法...............................33
5有机磷农药残留特征对磷循环的驱动机制
5.1前言
随着我国农业的发展，农业生产中的农药日益增多，其在农业生产中的应用日益受到重视。我国是一个农业国，同时也是世界上最大的农业国，由于某些高毒农药的大量使用，导致了严重的环境污染。土壤是农药的主要载体，在整个环境污染中，土壤中的有机磷农药污染占据了重要的位置。目前，有机磷农药是农业中使用最广泛的一种农药。然而，它也是导致土壤和水体被污染的主要源头。农药的大规模使用不仅带来了环境污染，还会给人类和其他生物体造成严重的危害，对生物多样性造成威胁[110-112]。根据美国康奈尔大学的介绍，全球每年使用的4.00×109 kg农药，只有1%真正发挥了作用。剩余的99%则散布于土壤、空气和水体中。这些农药在气象条件和生物作用下循环，让它们重新分布，并导致极广泛的污染，涉及大气、水体（地表水、地下水）、土壤和生物体内残留了农药[113]。
我国是一个农药生产和使用大国，尤其是杀虫剂的使用量较高。这导致一些地区的土壤、水体以及粮食、蔬菜和水果中农药残留量明显超过国家的安全标准。为了降低农药残留量，需要采取有效措施。农药的发展与应用，无疑极大地促进了作物的生产，但伴随着科技的进步与人民生活的不断改善，农药残留的危害也越来越多地暴露在了人们的视野中。
磷是动植物和微生物体内核酸的重要组成成分，对能量的吸收和释放起着非常重要的作用，在作物生产中的地位仅次于氮。土壤中磷主要以有机磷（约30-70%）形式赋存，而无机磷主要以钙盐、铁盐、粘粒等形式赋存。土壤中的有机磷成分主要是磷酸肌醇，占约60%的比例。除此之外，还包括约2.4%的核酸、约1%的磷酯以及磷酸化蛋白、1-磷酸葡萄糖和磷酸甘油等成分。土壤中的有机磷也不能被作物直接利用，只有经过相关的土壤酶的催化降解，转化成磷酸，才能被作物吸收。
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6本文结论与研究展望
6.1结论
本文选取长江中下游地区的典型稻虾共作水域（稻田、养殖沟和补水河水体）为研究靶区，分别在在七月份丰水期和十一月份枯水期，通过野外采样与室内分析相结合的方式测定沉积物的理化性质、有机磷农药含量及分布，利用16S rD NA测序以及定量PCR功能基因测序技术研究了微生物多样性、微生物群落结构和磷循环功能基因丰度，评估了有机磷农药对稻虾共作水域磷循环的影响机制。
通过测定沉积物理化性质发现在水稻田中，丰水期沉积物pH的降低可能是由于无机化肥使用所导致的土壤酸化。丰水期的有效磷和磷酸盐含量始终低于枯水期，可能是由于雨水冲淡了沉积物中有效磷和磷酸盐含量。枯水期沉积物有机质含量显著高于丰水期沉积物，表明水稻秸秆的腐烂和小龙虾排泄物提高了沉积物有机质含量。
在测定沉积物中有机磷农药含量及分布情况中发现，与丰水期相比，枯水期稻田、养殖沟和补水河沉积物中有机磷农药含量分别变化不大、相对较高和相对较小。
微生物多样性结果表明，Proteobacteria是水稻田和养殖沟中最主要的菌门，而同样作为优势菌门的Bacteroidetes和Chloroflexi，其丰度不会随着水稻田水量的增加而增加。优势菌属Geobacte和Anaeromyxobacter的相对丰度同样不会受季节水量的影响。
参考文献（略）