氟磺胺草醚殘留對后茬作物油菜生理指標的影響

李新安,崔國兵,李廣領(lǐng),張百重,謝蘭芬,陳錫嶺

（河南科技學院,河南新鄉(xiāng)453003）

氟磺胺草醚殘留對后茬作物油菜生理指標的影響

李新安,崔國兵,李廣領(lǐng),張百重,謝蘭芬,陳錫嶺

（河南科技學院,河南新鄉(xiāng)453003）

采用大田試驗,以后茬作物油菜為研究對象,研究了長殘效除草劑氟磺胺草醚在土壤中的殘留規(guī)律以及對后茬作物油菜生長的影響.結(jié)果表明：與對照相比,氟磺胺草醚田間殘留對油菜株高有明顯的抑制作用,在使用推薦劑量的8倍處理38 d、4倍劑量處理52 d、初始殘留量分別為5.13和2.66 mg/kg時,后茬作物油菜死亡,同時使油菜植株的SOD、CAT酶活性降低,POD酶活性升高,植株的葉綠素含量降低,MDA含量升高.氟磺胺草醚土壤殘留會對后茬作物油菜生長產(chǎn)生嚴重影響,生產(chǎn)中應(yīng)注意嚴格控制氟磺胺草醚的使用劑量和安全間隔期.

氟磺胺草醚；殘留量；后茬作物；油菜；生理指標

氟磺胺草醚（fomesafen）為選擇性觸殺型莖葉處理除草劑,其作用機制是在太陽光照射下作用于原卟啉原氧化酶,抑制其活性,使葉綠素合成受阻,從而發(fā)揮除草活性.因其在大豆體內(nèi)可被迅速代謝,所以成為大豆田的主要除草劑之一[1].但由于自然分解速率慢,在土壤中的殘留期長達6～12個月[2],連續(xù)或長期使用,會造成土壤中殘留量的累積,嚴重影響敏感的后茬作物的正常生長發(fā)育,藥害特別嚴重時,甚至造成減產(chǎn)絕收[3].關(guān)于長殘效除草劑的研究多集中在土壤中的殘留動態(tài)[4]、生物測定評價方法[5]以及對后茬作物的危害[6]、安全性[7]等方面.本研究在自然條件下的大田中進行試驗,以后茬作物油菜為研究對象,通過測定不同氟磺胺草醚土壤殘留濃度對油菜株高產(chǎn)生的影響,油菜體內(nèi)SOD、CAT和POD酶活性的變化,以及葉綠素、丙二醛（MDA）含量的變化,探討氟磺胺草醚在土壤中的殘留量與后茬作物油菜各項生理指標之間的相關(guān)性,以期為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上科學使用氟磺胺草醚提供參考.

1 材料與方法

1.1 主要儀器設(shè)備

Agilent-1260型高效液相色譜儀（美國Agilent公司）；EA1004B型電子分析天平（上海榮浩食品機械有限公司）；UV-722N分光光度計（上海儀電分析儀器有限公司）；KH19A型離心機（上海趙迪離心機設(shè)備有限公司）；TG16型高速離心機（上海盧湘儀離心機儀器有限公司）.

1.2 藥品與試劑

98.8 %氟磺胺草醚標準樣品,由上海谷研科技有限公司提供,25%水劑由山東省青島瀚生生物科技股份有限公司生產(chǎn).以色譜乙腈為溶劑,配制質(zhì)量濃度為100 mg/L的氟磺胺草醚母液,放于4℃冰箱中保存?zhèn)溆?

聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、氮藍四唑（NBT）、N-丙基乙二胺、EDTA-Na2、核黃素、L-蛋氨酸、30% H2O2、硫代巴比妥酸（TBA）、Tris-HCl、三氯醋酸（TCA）；分析級丙酮、磷酸、愈創(chuàng)木酚、鹽酸、濃硫酸、磷酸氫二鉀、冰乙酸、磷酸二氫鉀、無水硫酸鎂、碳酸鈣、碳酸鈉、氯化鈉、蔗糖、石英砂；色譜級甲醇和乙腈.

1.3 供試土壤及油菜品種

試驗田位于新鄉(xiāng)市紅旗區(qū)洪門鎮(zhèn),土壤類型為潮土,在此之前該試驗田沒有使用過氟磺胺草醚,試驗田土壤基本理化指標：有機質(zhì)9.63 g/kg,全氮0.99 g/kg,全鉀13.58 g/kg,全磷1.58 g/kg,pH值8.17.

本試驗選用的油菜品種為豐油10號.

1.4 樣品前處理

1.4.1 提取與凈化取試驗田中土樣10.0 g放置于50 mL離心管中,然后加入5 mL體積分數(shù)為1%的冰乙酸水溶液和10 mL乙腈,用雙層保鮮膜封好,渦旋3 min,加入3 g NaCl,渦旋1 min,最后放置在離心機中以4 000 r/min的速度離心10 min,取2 mL上清液于2 mL離心管中,待凈化.

準確稱取50 mg PSA和150 mg無水MgSO4加入到待凈化提取液中,渦旋1 min后,以5 000 r/min離心5 min,取上清液約2 mL過0.22 μm針頭式濾膜,待HPLC檢測.

1.4.2 氟磺胺草醚色譜條件的確定Agilent ZORBAX Extend-C18（250 mm×4.6 mm×5 m）分離色譜柱,流動相配比V（水）∶V（乙腈）=41∶59,流動相流速為1.0 mL/min,檢測波長為290 nm,柱溫40℃,進樣量5 L.氟磺胺草醚保留時間為11.164 min.

1.5 田間藥劑處理

氟磺胺草醚田間推薦使用劑量為450 g/hm2（按有效成分計）.本試驗設(shè)置1個對照組和6個處理組, 6個處理組中氟磺胺草醚的使用量分別為田間推薦使用劑量的0.5、1、2、4、8、16倍.按照圖1劃分田間試驗小區(qū),每個小區(qū)的面積20 m2,各小區(qū)之間以1 m隔離帶劃分.每小區(qū)按照圖1所示均勻噴施相應(yīng)倍數(shù)的藥劑,施藥后第2天種植后茬作物油菜,處理10、17、24、38、52 d后分別采樣,測定土壤中氟磺胺草醚的殘留量和油菜的各項生理指標.

圖1 田間小區(qū)圖Fig.1 Field plot experiment

1.6 各項生理指標測定方法

使用鋼尺測定植株的株高；使用氮藍四唑（NBT）光還原法測定植株葉片中超氧化物歧化酶（SOD）的活性[8]；使用紫外吸收法測定植株葉片中過氧化氫酶（CAT）的活性[8]；使用硫代巴比妥酸法測定植株葉片中丙二醛（MDA）的含量[8]；使用愈創(chuàng)木酚法測定植株葉片中過氧化物酶（POD）的活性[9]；使用丙酮提取法測定植株葉片中葉綠素的含量[10].

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤中氟磺胺草醚的殘留量

土壤中氟磺胺草醚的殘留量見表1.

表1 氟磺胺草醚田間殘留量Tab.1 The residues of fomesafen in the soilmg/kg

由表1可知,6個處理組中氟磺胺草醚的使用劑量分別為田間推薦使用劑量的0.5、1、2、4、8、16倍時,原始沉積量分別為0.32、0.54、1.38、2.66、5.13、10.84 mg/kg.處理組52 d后,土壤中氟磺胺草醚的殘留量分別為0.10、0.19、0.27、1.01、2.48、3.18 mg/kg.說明氟磺胺草醚的田間殘留量隨著施藥劑量的增加而增加,隨著時間的推移而不斷降低.

2.2 氟磺胺草醚殘留對油菜株高的影響

土壤中殘留氟磺胺草醚對油菜株高的影響見圖2.

圖2 氟磺胺草醚對油菜株高的影響Fig.2 The effects of fomesafen on rapeseed plant height

由圖2可知,氟磺胺草醚施藥量大于推薦使用劑量的1倍時,對油菜株高的抑制率隨著時間的推移抑制作用越來越大,在施藥量大于推薦劑量的8倍時,造成油菜死亡.以第38 d的采樣結(jié)果來分析,施藥劑量為推薦使用劑量的0.5、1、2、4、8、16倍時,氟磺胺草醚對油菜株高的抑制率分別為4.07%、29.93%、18.66%、42.25%、100%（植株死亡）、100%（植株死亡）.說明隨著土壤中氟磺胺草醚殘留量的增加,對油菜的生長影響越大,后茬作物油菜對氟磺胺草醚土壤殘留較敏感.

2.3 氟磺胺草醚殘留對油菜葉片SOD活性的影響

2.3.1 氟磺胺草醚殘留對油菜葉片SOD酶活性的影響土壤中殘留氟磺胺草醚對油菜葉片SOD酶活性的影響見圖3.

圖3 氟磺胺草醚對SOD酶活性的影響Fig.3 The effects of fomesafen on SOD enzyme activity

由圖3可知,與CK相比,土壤中氟磺胺草醚殘留量能夠降低后茬作物油菜葉片中SOD的酶活性.以處理24 d來分析,施藥劑量為推薦使用劑量的0.5、1、2、4、8、16倍時,氟磺胺草醚田間殘留使后茬作物油菜葉片中SOD的酶活性分別降低了12.70%、2.65%、16.40%、8.46%、7.41%、24.42%,說明氟磺胺草醚田間殘留量會不同程度地降低后茬作物油菜葉片中SOD酶活性,殘留量越大,SOD酶活性越低.

2.3.2 氟磺胺草醚殘留對油菜葉片CAT酶活性的影響土壤中殘留氟磺胺草醚對油菜葉片CAT酶活性的影響見圖4.

圖4 氟磺胺草醚對CAT酶活性的影響Fig.4 The effects of fomesafen on CAT enzyme activity

由圖4可知,土壤中不同氟磺胺草醚殘留量對后茬作物油菜葉片中CAT酶活性的影響不同.與CK相比,氟磺胺草醚田間殘留量能夠降低后茬作物油菜葉片中CAT的酶活性.以處理24 d來分析,施藥劑量為推薦使用劑量的0.5、1、2、4、8、16倍時,氟磺胺草醚對CAT酶活性的抑制率分別為34.16%、34.90%、42.69%、42.00%、48.52%、59.23%,說明隨著氟磺胺草醚田間殘留量的增加,CAT酶活性逐漸降低. 2.3.3氟磺胺草醚殘留對油菜葉片POD酶活性的影響土壤中殘留氟磺胺草醚對油菜葉片POD酶活性的影響見圖5.

圖5 氟磺胺草醚對POD酶活性的影響Fig.5 The effects of fomesafen on POD enzyme activity

由圖5可知,土壤中不同氟磺胺草醚殘留量對后茬作物油菜葉片中POD酶活性的影響不同.與CK相比,氟磺胺草醚田間殘留能夠增加后茬作物油菜葉片中POD酶的活性.以處理38 d來分析,施藥劑量為推薦使用劑量的0.5、1、2、4倍時,POD酶活性分別增加了16.70%、37.16%、121.69%、163.96%,說明隨著氟磺胺草醚田間殘留量的增加,POD酶活性逐漸升高.

2.4 氟磺胺草醚殘留對油菜葉片葉綠素含量的影響

氟磺胺草醚殘留對油菜葉片葉綠素含量的影響見圖6.

圖6 氟磺胺草醚對油菜葉片葉綠素含量的影響Fig.6 The effects of fomesafen on rapeseed chlorophyll content

由圖6可知,氟磺胺草醚田間殘留對油菜葉片中葉綠素的含量有明顯的影響.以處理52 d來分析,施藥劑量為推薦使用劑量的0.5、1、2倍時,氟磺胺草醚田間殘留使油菜葉片中含葉綠素量分別降低了9.63%、31.11%、39.26%.說明隨著氟磺胺草醚田間殘留量的增加,氟磺胺草醚對油菜葉片中葉綠素合成的抑制作用越大,隨著時間的推移,抑制率越來越高.

2.5 氟磺胺草醚殘留對油菜葉片MDA含量的影響

氟磺胺草醚殘留對油菜葉片MDA含量的影響見圖7.

圖7 氟磺胺草醚對油菜葉片MDA含量的影響Fig.7 The effects of fomesafen on rapeseed MDA content

由圖7可知,與CK相比,藥劑處理組MDA含量增加,并隨著田間殘留量的增加MDA含量也逐漸增加.以處理24 d進行數(shù)據(jù)分析,含MDA量增加量分別為24.51%、70.59%、23.53%、59.80%、198.04%、70.59%,說明隨著殘留量的增加,后茬作物油菜的MDA含量越來越高,隨著時間的推移,MDA含量的增量越來越大.

3 結(jié)論

本試驗通過測定土壤中氟磺胺草醚的殘留量以及后茬作物油菜的株高、抗氧化酶活性、葉綠素和丙二醛的含量,探討了氟磺胺草醚田間殘留量與后茬作物油菜生長的相關(guān)性.研究結(jié)果表明,氟磺胺草醚田間殘留對后茬作物油菜的生長具有很大的影響,對油菜株高有明顯的抑制作用,殘留濃度高時,造成油菜死亡,同時使油菜植株體內(nèi)的SOD、CAT酶活性降低,POD酶活性升高,植株體內(nèi)的葉綠素含量降低, MDA的含量升高.因此在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,應(yīng)嚴格按照要求的田間推薦使用劑量進行施藥,后茬作物為油菜時,要充分考慮土壤中氟磺胺草醚的田間殘留量,避免其對后茬作物油菜產(chǎn)生藥害.同時應(yīng)注意在同一地塊中不應(yīng)連續(xù)使用氟磺胺草醚,以免造成在土壤中的累積,對敏感后茬作物產(chǎn)生藥害,造成不可挽回的經(jīng)濟損失.

[1]徐漢虹.植物化學保護學[M].4版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社,2007：7.

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[3]王險峰,關(guān)成宏,辛明遠.我國長殘效除草劑使用概況、問題及對策[J].農(nóng)藥,2003,42（11）：5-10.

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[9]張立軍.植物生理學實驗教程[M].北京：中國農(nóng)業(yè)大學出版社,2007：103.

[10]張志良.植物生理學實驗指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社,2009：61.

（責任編輯：鄧天福）

Effect of fomesafen residues on physiological indexes of succeeding crop rape

LI Xin'an,CUI Guobing,LI Guangling,XIE Lanfen,CHEN Xiling
（Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang 453003,China）

According to the field experiment,the effect of long residual herbicide fomesafen in characteristic of soil residue and growth of succeeding crop rape was studied.The results showed that：Compared with the CK,the fomesafen farm residue had significantly resistance on plant height of rape,38 and 52 days later,residual concentration 5.13 and 2.66 mg/kg,rapeseed died,meanwhile SOD,CAT enzyme activity of rape decreased,the POD enzyme activity raised,the content of MDA in rapeseed raised,chlorophyll content reduced.Fomesafen residues in soil can have significant negative effects on succeeding crop rape.In the production,we should pay attention to control the dosage of fomesafen and the interval period of chemical safety.

fomesafen；residual quantity；succeeding crop；rape；physiological index

TQ450.2

A

1008-7516（2016）04-0022-05

10.3969/j.issn.1008-7516.2016.04.005

2016-06-30

河南省農(nóng)業(yè)科技攻關(guān)項目（162102110018）；公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（201203098）

李新安（1986―）,男,河南新鄉(xiāng)人,碩士,助教.主要從事農(nóng)藥殘留分析研究.

陳錫嶺（1962―）,男,河南滑縣人,教授,碩士生導(dǎo)師.主要從事環(huán)境毒理學研究.