《Agriculture, Ecosystems & Environment》：Pesticide residue patterns in soil and earthworms across agricultural land uses and their relevance to earthworm-consuming wildlife
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农药是主流农业不可或缺的组成部分，包含大量具有不同化学特性的化合物，旨在保护农业生产免受有害生物侵害。农药是向陆地生态系统有意输入的最大一类生物活性化合物。然而，其对作物产量的价值并不能消除环境和公共卫生方面的严重问题。2020年，荷兰农田施用了500万公斤农
农药是主流农业不可或缺的组成部分，包含大量具有不同化学特性的化合物，旨在保护农业生产免受有害生物侵害。农药是向陆地生态系统有意输入的最大一类生物活性化合物。然而，其对作物产量的价值并不能消除环境和公共卫生方面的严重问题。2020年，荷兰农田施用了500万公斤农药；同年，荷兰市场批准了277种活性物质作为植物保护产品（涉及1009种产品）、166种作为杀生物剂（涉及1779种产品）使用。
农药施用量因年份和地区而异，取决于作物类型、农业实践、有害生物压力和监管发展。全年中，不同农药常被施用于农田，可能导致多种化学物质随时间的累积。有机质含量、pH、土壤类型和温度等环境因素会影响农药降解速率。尽管如此，农药残留通常在常规管理的农业土壤中比有机管理土壤中以更高浓度和频率被检出。此外，有研究报告了施用后很长时间土壤中仍存在较高农药浓度，表明其具有长期持久性。这些研究表明农药混合物在农业土壤中很常见。然而，农药混合物组成在不同田块和农业系统之间可能不同，而田间内部的空间异质性程度仍不清楚。这一点令人担忧，因为农药混合物在某些情况下可能以低于单化合物暴露所确定的浓度造成环境风险。
与土壤密切接触的生物（如蚯蚓）可能直接暴露于农药，从而产生不利影响。蚯蚓是有益的土壤工程师，在维持土壤结构、土壤功能和土壤生产力方面发挥关键作用。已有研究表明，田间条件下可在蚯蚓样品中检出农药残留，且农药施用增加可能与蚯蚓丰度下降相关，但各研究结果不尽一致。然而，关于田间采集蚯蚓中当前使用农药混合物出现情况的信息仍然有限，尤其是与农业实践相关的信息。除作为关键土壤工程师的作用外，蚯蚓还是众多生物的重要食物来源，对农田鸟类而言，蚯蚓可能充当农药转移的载体。因此，蚯蚓体内存在的农药可能通过饮食暴露转移到更高营养级。这对通常具有敏感保护状态的农田物种尤其重要。例如，在荷兰，自20世纪90年代以来，农田鸟类种群已下降约45%。与此同时，这些农田鸟类物种依赖于常规施用多种农药以控制杂草、病原体和有害生物的区域。这为农药从土壤向蚯蚓、进而向其捕食者转移铺平了道路。然而，尽管农药种类多样且施用规模巨大，农药施用、向更高营养级的潜在转移以及这些捕食者种群趋势之间的直接联系仍所知甚少。
尽管近年来对农药污染的关注大幅增加，但将土壤中实测农药浓度与蚯蚓体内浓度联系起来的综合性田间尺度调查仍然稀缺。本研究提供了来自农田鸟类栖息地不同农作物下农业土壤和全蚯蚓样品中当前使用农药的田间多残留数据。研究人员假设：（i）土壤中农药残留谱因作物类型和农业管理实践不同而存在差异；（ii）草地土壤中的农药残留与历史土地利用一致；（iii）全蚯蚓样品中农药残留检出与土壤农药浓度及化合物特异性性质（如疏水性）相关。研究人员在26个农业田块（4个鳞茎田、7个玉米田、8个草地田和7个老草地田）中对这些假设进行了检验，将土壤和全蚯蚓样品中的农药浓度与特定地点的农业实践和历史土地利用相关联。蚯蚓在分析前未进行清肠处理，这意味着所测浓度代表肠道内容物、潜在组织积累和附着土壤颗粒的组合。因此，该方法表征了田间相关条件下全猎物污染，并为考虑涉及食蚯蚓野生动物的农业食物网中的饮食暴露提供了基础。因此，本研究评估土壤农药浓度是否可作为表征食蚯蚓野生动物潜在食物网农药暴露的有用指标。
基于原文的研究背景、方法与结果，研究人员为专业学者撰写如下论文解读。
**研究背景与问题**
农药是现代集约化农业不可或缺的投入品，也是向陆地生态系统有意输入的最大一类生物活性化合物。荷兰在2020年施用了约500万公斤农药，同年有277种活性物质被授权作为植物保护产品使用。尽管农药对作物产量具有重要作用，但其对环境与公共健康的潜在风险日益受到关注。已有欧洲表层土壤研究显示，农业土壤中普遍存在多种农药残留的混合物，且某些农药在施用多年后仍可被检出。蚯蚓作为土壤工程师，不仅维持土壤结构与功能，同时也是农田鸟类等食蚯蚓野生动物的重要食物来源。蚯蚓体内富集的农药可能通过食物链传递至更高营养级，对已处于保护关注状态的农田鸟类种群构成潜在威胁。然而，目前仍缺乏将田间实测土壤农药浓度与蚯蚓体内残留直接关联的综合田间研究，尤其缺乏对不同农业土地利用方式下农药混合物在土壤—蚯蚓—野生动物食物链中传递规律的系统认识。为此，研究人员在荷兰西南弗里斯兰省奶牛养殖区的26个农业田块（4个鳞茎田、7个玉米田、8个草地田和7个老草地田）开展了田间调查，旨在检验以下假设：（i）土壤农药残留谱因作物类型和农业管理实践而异；（ii）草地土壤农药残留与历史土地利用一致；（iii）全蚯蚓样品的农药检出与土壤农药浓度及化合物疏水性相关。该研究为评估土壤农药浓度能否作为食蚯蚓野生动物饮食暴露风险的有用指标提供了田间实证。
**研究方法概述**
研究人员于2020年6月至7月采集26个田块的0–5 cm表层土壤（每田15个子样本，合并为3个复合样本）和沿线对角线采集的蚯蚓（每田约30条，合并为3个复合样本，未进行清肠处理）。采用改良的QuEChERS方法提取土壤和全蚯蚓样品中的农药，使用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）对648种农药进行定性筛查，并对土壤中检出的31种化合物在两种基质中进行定量分析。利用冗余分析（RDA）评估当前作物类型和管理实践对土壤农药谱的解释度，采用方差分析（ANOVA）比较不同作物类型间农药浓度差异，并通过广义线性模型（GLM）和似然比检验评估土壤浓度和log(P)对蚯蚓检出概率的影响。历史土地利用信息通过对土地所有者的访谈重建。
**研究结果**
3.1 土壤中的农药检出情况：所有田块均检出至少3种、最多21种农药。鳞茎田和玉米田平均检出15种化合物，草地田平均11种，老草地田平均仅4种。杀菌剂总浓度在鳞茎田显著最高（几何均值24 nM），草地显著高于老草地（4 nM vs 0.3 nM）；除草剂总浓度在鳞茎田和玉米田最高（几何均值分别为30 nM和12 nM），老草地最低（1 nM）。杀虫剂检出频率总体很低，玉米田相对最高（几何均值6 nM）。
3.2 土壤农药浓度与农业实践的关系：基于当前作物栽培的RDA显示，当前作物类型解释了土壤农药浓度变异的40%（p=0.002）。鳞茎栽培与prothioconazole-desthio、metamitron、metolachlor和pendimethalin相关，玉米栽培与foramsulfuron、fluroxypyr-1-methylheptyl ester、fluroxypyr和dimethenamid相关。草地土壤中检出了与先前鳞茎栽培相关的多种化合物，且浓度随距鳞茎栽培时间增加而降低，表明历史土地利用对草地土壤农药残留有显著影响。粪肥施用、喷灌和排水等管理变量也解释了部分变异，但可能反映的是与作物类型相关的更广泛管理实践。土壤性质（pH、水分、有机质）合计解释16%的变异，农户身份仅解释3%。
3.3 蚯蚓中的农药检出情况：土壤中检出的31种农药中有24种也在全蚯蚓样品中检出。土壤与全蚯蚓样品的农药类别分布总体高度一致。农药在两种基质中均检出时的平均log(P)为2.3，仅在土壤中检出的平均log(P)为1.9，差异不显著（p=0.57），表明疏水性并不能单独解释蚯蚓中的检出。相比之下，在土壤和蚯蚓中均检出的农药，其土壤浓度显著高于仅在土壤中检出的农药（算术均值0.12 μM vs 0.032 μM；几何均值0.016 μM vs 0.0021 μM；p=1.2×10??）。逻辑回归表明，土壤浓度每增加10倍，蚯蚓中检出的几率比增加1.67倍（β=0.51，p=1.5×10?1?）。全蚯蚓样品中的杀菌剂和除草剂总浓度在不同作物类型间的差异模式与土壤一致：鳞茎田蚯蚓中杀菌剂几何均值26 nM最高，除草剂在鳞茎和玉米田蚯蚓中最高（分别为34 nM和19 nM），老草地蚯蚓中未检出除草剂。
**讨论与结论**
研究表明，农药混合物在农田土壤中普遍存在，且当前作物类型是土壤农药谱的主要决定因素。作物特定的良好农业规范（GAP）导致不同作物具有独特的农药输入模式：鳞茎栽培涉及频繁且多样的杀菌剂和除草剂施用，而玉米栽培以土壤施用除草剂为主。持久性代谢物如terbuthylazine-2-hydroxy在77%的田块中检出，其半衰期远长于母体化合物terbuthylazine，提示连续玉米种植可能导致持久性残留的长期累积。草地土壤中农药残留与历史鳞茎栽培显著相关，表明多种农药在田间条件下具有多年持久性。土壤与全蚯蚓样品农药谱的相似性及土壤浓度对蚯蚓检出概率的强烈正向影响，说明土壤农药残留浓度可作为表征食蚯蚓野生动物饮食暴露场景的有用基础。尽管蚯蚓样品未清肠，所测浓度代表全猎物污染而非单纯组织积累，但这种整体猎物污染水平恰恰是评估食蚯蚓鸟类和哺乳动物实际饮食暴露的合理指标。研究也指出，在低土壤浓度下，蚯蚓中未检出可能反映分析灵敏度限制而非真实不存在，因此风险评估中应考虑方法的检出限影响。本研究为农药从土壤经蚯蚓向更高营养级传递提供了田间多残留证据，并强调了在混合物背景下评估农药长期低剂量暴露对农田食物网潜在影响的重要性。
结论：农药混合物在所有农田类型中广泛检出，但混合物组成取决于农业实践。鳞茎田杀菌剂浓度最高，玉米田除草剂和杀虫剂检出相对突出且频繁检出持久性代谢物terbuthylazine-2-hydroxy；草地土壤残留与历史土地利用一致；作物特异性管理实践与农药出现强相关；土壤农药浓度与蚯蚓检出概率强相关；土壤与全蚯蚓样品农药残留谱的相似性表明，土壤农药浓度可为食蚯蚓野生动物的饮食暴露场景提供评估基础。
