一種氨基酸有機肥降解稻米農藥殘留的研究

姜心祿， 李旭毅， 池忠志， 吳茂力， 陳 莉， 鄭家國,*

(1.四川省農業(yè)科學院 作物研究所， 四川 成都 610066； 2.四川省德陽市水稻專家大院， 四川 廣漢 618300；3.四川省原子能研究院， 四川 成都 610101； 4.成都尚食農業(yè)科技有限公司， 四川 成都 610051)

一種氨基酸有機肥降解稻米農藥殘留的研究

姜心祿1,2， 李旭毅1,2， 池忠志1,2， 吳茂力3， 陳 莉4， 鄭家國1,2,*

(1.四川省農業(yè)科學院 作物研究所， 四川 成都 610066； 2.四川省德陽市水稻專家大院， 四川 廣漢 618300；3.四川省原子能研究院， 四川 成都 610101； 4.成都尚食農業(yè)科技有限公司， 四川 成都 610051)

為尋找一種有效降解稻米農藥殘留的方法以集成稻米的安全生產技術,以當地主導優(yōu)質水稻為試材，通過引進的一種氨基酸有機肥，研究其施用對促進稻米農藥殘留降解的影響。結果表明，該氨基酸有機肥在水稻生產中于水稻返青期、抽穗前5 d平均分兩次，每次4 500 mL·hm-2，100倍兌水稀釋后噴施，總用量9 000 mL·hm-2能實現農藥殘留未檢出；品種差異而言，德優(yōu)4727、川優(yōu)6203生產中總用量為5 400 mL·hm-2(每次2 700 mL·hm-2，167倍兌水稀釋后噴施)時即能實現農藥殘留未檢出；而宜香優(yōu)2115、F優(yōu)498生產中施用量需要達到9 000 mL·hm-2(每次4 500 mL·hm-2，100倍兌水稀釋后噴施)時才能實現農藥殘留未檢出。因此，該有機肥能夠有效促進稻米中農藥殘留降解，可用于優(yōu)質稻生產中降解農藥殘留。

氨基酸有機肥； 農藥殘留； 降解； 安全生產

農藥在農業(yè)生產的保障和病蟲害的防治方面發(fā)揮著重要作用。然而，由于農藥的使用，也給農產品、植株體、農田生長環(huán)境帶來了直接和間接的污染和危害，進而危害人們健康。目前，我國的農藥使用量超過3.0×106t，是世界平均水平的2倍[1]，以農藥防治為主要防治手段的面積超過3×109hm2。主要農產品的農藥殘留超標率超過20%。主要農產品特別是人畜食用的農產品的農藥殘留的危害，已經給人畜的生存造成了日益嚴重的危害[2-6]。消除農藥污染、提高農產品安全性，受到社會各界極大關注。

盡管化學農藥在很長時間內仍是不可缺少的，但因其自然消解速度慢，無法滿足人們日益增長的安全需求。因此，開發(fā)農藥殘留降解技術是亟待解決的問題。從國家發(fā)展層面，國家發(fā)布了一批禁用和限用農藥目錄，促進了生物農藥或植物源農藥的快速發(fā)展[7-8]。同時，農藥增效劑的成功研發(fā)，有效地提高了農藥的藥效，因而可以降低農藥施用量[9-11]。通過健身栽培、物理誘殺、稻鴨共育等綠色生物綜合防控措施，也能一定程度降低農藥使用量[12-14]。

研究表明，通過物理、化學、生物等手段，可以促進農藥降解[15-21]。針對農藥成分進行分解的研究中，利用多種微生物生產有機肥、利用多種生物酶制劑進行分解轉化、利用滲透劑黏著劑提高農藥效果從而降低農藥使用量成為3種最具有代表性的方法。其中微生物或酶學方法具有無毒、無二次污染的特點，是近幾年研究的重要方向。篩選高效降解菌，提取其粗降解酶液，優(yōu)化粗酶液制劑配方，開發(fā)用于農產品尤其是果蔬農藥殘留降解的酶制劑，取得良好效果[22-24]。近年來，由多種特定菌種或近似酶開發(fā)的新型生物有機肥、多微生物集合的菌肥等，兼具提高作物品質和抗性、修復改良土壤、促進農藥殘留降解等“肥藥合一”功效，成為發(fā)展有機農業(yè)的重要手段[25-27]。在水稻生產方面，利用農藥增效劑以減少農藥使用量用于安全生態(tài)稻米生產的報道相對較多，但利用生物酶制劑、微生物有機肥進行生物降解技術進行水稻安全生產對稻米農藥殘留降解效果、施用方法等鮮有報道。2014—2016年，我們在四川省廣漢市、崇州市，通過施用一種氨基酸有機肥，對農藥殘留降解效果進行了研究，以期為水稻安全生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

氨基酸有機肥，由威海市戰(zhàn)氏生物轉換酶制劑有限公司生產提供，登記名：一種氨基酸有機肥。

試驗的水稻品種為宜香優(yōu)2115、德優(yōu)4727、川優(yōu)6203、F優(yōu)498等4個四川省代表性的主推品種。

1.2 試驗設計

1.2.1施用時期試驗

試驗采用主裂區(qū)設計，主處理(A)為該有機肥的使用時期。A1，返青；A2，抽穗；A3，灌漿；A4，對照組；A5，返青+抽穗；A6，返青+灌漿；A7，抽穗+灌漿；A8，返青+抽穗+灌漿。副處理(B)為水稻品種，B1，宜香2115；B3，川優(yōu)6203。該有機肥的施用量按照每次900 mL·hm-2，500倍稀釋后噴施葉面，對照組每次噴施清水，重復4次，小區(qū)面積15 m2。

試驗于2014和2015年在分別四川現代農業(yè)產業(yè)(廣漢)示范區(qū)(四川省廣漢市連山鎮(zhèn)錦花村一組)、崇州市隆興鎮(zhèn)黎壩村(成都市10萬畝糧經高產高效示范區(qū))按同一方案進行。其中，廣漢基地試驗田前作小麥，沙壤土質，前作小麥5月11日收獲。試驗于4月13日播種，5月24日移栽，移栽規(guī)格16.67 cm×30 cm(株距×行距)。崇州基地試驗田前作小麥，沙壤土質，前作小麥5月9日收獲。肥水管理同當地大田生產。全程農藥施用按照當地生產中病蟲害發(fā)生情況以農藥施用的標準用量施用，主要為三唑磷、毒死蜱、噻蟲嗪、三環(huán)唑、丙環(huán)唑。

1.2.2施用量試驗

試驗采用主裂區(qū)設計，在水稻生長抽穗前5 d、齊穗后5 d按照該氨基酸有機肥使用量平均分兩次，每次兌水450 kg稀釋后均勻噴施葉面。主處理(C)為有機肥的施用量。C1，施用量9 000 mL·hm-2(每次4 500 mL·hm-2，100倍稀釋后噴施)；C2，施用量5 400 mL·hm-2(每次2 700 mL·hm-2，167倍稀釋后噴施)；C3，施用量2 700 mL·hm-2(每次1 350 mL·hm-2，333倍稀釋后噴施)；C4，對照組，每次噴施清水。副處理(B)為水稻品種。B1，宜香優(yōu)2115；B2，德優(yōu)4727；B3，川優(yōu)6203；B4，F優(yōu)498，重復4次，小區(qū)面積15 m2。

試驗于2015年和2016年在崇州市隆興鎮(zhèn)黎壩村按同一方案進行。試驗田前作小麥，沙壤土質，前作小麥5月11日收獲。試驗于4月10日播種，5月25日移栽，移栽規(guī)格16.67 cm×30 cm(株距×行距)。肥水管理同當地大田生產。全程農藥施用按照當地生產中病蟲害發(fā)生情況以農藥施用的標準用量施用，主要為三唑磷、毒死蜱、噻蟲嗪、三環(huán)唑、丙環(huán)唑。

1.3 數據處理

試驗記載水稻生產的播種期、移栽期、齊穗期、收獲期。試驗收獲時記載產量。稻谷曬干后15日，每區(qū)取稻谷樣本碾米，取精米600 g送諾安實力可商品檢驗(青島)有限公司依據GB 2763—2014采用氣相色譜或液相色譜法對稻米的農藥殘留進行全掃描檢測。根據GB 2763—2014對各項指標的要求，對低于限制值的標示為未檢出(N)，高于限制值的標識為檢出(Y)。

施用時期試驗，試驗數據和分析測試結果兩年均較接近，本文以2014年廣漢基地試驗數據為例進行分析。

施用量試驗，試驗數據和分析測試結果兩年接近，本文以2016年試驗數據為例進行分析。

2 結果與分析

2.1 施用方式對稻米農藥殘留的影響

該有機肥不同施用時期對稻米農藥殘留的影響見表1。

由表1可知，不同時期施用1次的處理A1、A2、A3測試結果中，4次重復的樣本有3次甚至4次重復的樣本都有農藥殘留檢出。但組合使用，使用2次的處理，A5、A6、A7中，有1次重復的樣本沒有農藥殘留檢出。使用3次的處理A8有2次重復的樣本沒有農藥殘留檢出。說明使用量和次數的增加，提高了稻米中農藥殘留的降解效果。

表1 不同施用時期對稻米農藥殘留的影響

A1，返青；A2，抽穗；A3，灌漿；A4，對照組；A5，返青+抽穗；A6，返青+灌漿；A7，抽穗+灌漿；A8，返青+抽穗+灌漿；B1，宜香優(yōu)2115，B3，川優(yōu)6203。

試驗比較了2個水稻品種的應用情況，比較表明，宜香優(yōu)2115、川優(yōu)6203兩品種的農藥殘留降解效應雖然存在一定的差異，且趨勢一致，均表現為處理3次的效果好于2次的。分析發(fā)現處理2次的精米檢出殺蟲劑3種、殺菌劑4種；處理3次的精米檢出殺蟲劑1種、殺菌劑1種，而只使用1次的效果較差。

試驗2個水稻品種的4次重復且分別在廣漢、崇州兩地的檢測結果高度一致。但是，對于農藥殘留的降低都沒有達到較好的效果。在使用2次、3次的處理中，均有1～2個樣本農藥殘留未檢出。分析認為，這可能與該有機肥使用量不夠有關。因此，增加使用量，成為該有機肥降解農藥殘留效果的關鍵。

綜合分析認為，使用時期以返青+抽穗期、返青+灌漿、返青+抽穗+灌漿期施用，降低農藥殘留的效果比只使用1次好。同時，從使用時期和農事操作的實際出發(fā)認為，返青期結合二化螟防治，抽穗前結合紋枯病、稻瘟病、二化螟防治等的農事操作進行施用，既可以和生產的農事操作結合，又可以減少一次施肥，節(jié)本不減效。

此外，2個品種稻米的差異雖然存在，但由于農藥殘留降解的效應沒有達到理想的要求，較難區(qū)別品種間的差異。因而還需要在加大使用量的情況下進一步研究。

2.2 施用方式對殺蟲劑和殺菌劑殘留的影響

該有機肥不同施用方式對三唑磷(殺蟲劑)、毒死蜱(殺蟲劑)、丙環(huán)唑(殺菌劑)、腐霉利(殺蟲劑、殺菌劑)、多效唑(殺菌劑)、噻蟲嗪(殺蟲劑)等不同常用農藥類型殘留進行檢測，檢出結果見表2。

表2 農藥殘留檢出的藥劑分析

A1，返青；A2，抽穗；A3，灌漿；A4，對照組；A5，返青+抽穗；A6，返青+灌漿；A7，抽穗+灌漿；A8，返青+抽穗+灌漿；B1，宜香優(yōu)2115；B2，德優(yōu)4727；B3，川優(yōu)6203；B4，F優(yōu)498。

由表2可知，施用該有機肥后，稻米中農藥殘留檢出的殺蟲劑極少，而殺菌劑檢出的比殺蟲劑多。因此，該有機肥對殺蟲劑的降解效果較好，殺菌劑的降解效果次之。

三唑磷、毒死蜱、噻蟲嗪少有檢出，但腐霉利多檢出。殺菌劑中，丙環(huán)唑多檢出，且多數樣本中殘留量超過0.05 mg·kg-1。分析認為，這可能與該有機肥添加多種酶有關。有研究表明，酶作用于農藥，經過一系列生理生化反應，可將農藥完全降解或分解成分子量較小的無毒或毒性較小的化合物[28-29]。因此，通過集成添加多種具有類似作用且不拮抗的酶，在共同的作用下，可以實現農藥的降解。而試驗中丙環(huán)唑超標，這可能與丙環(huán)唑使用時間較晚有關，試驗中由于天氣和病害發(fā)生原因，使用丙環(huán)唑18 d后試驗即收獲。

2.3 施用量對稻米農藥殘留的影響

該有機肥不同施用量對4個品種稻米農藥殘留降解的效應影響見表3。

表3 不同施用量對4個品種稻米農藥殘留降解的效應比較

施用時間為水稻抽穗前5 d、齊穗后5 d，按用量平均分兩次，每次兌水稀釋后均勻噴施。對照組噴施清水。施用量9 000 mL·hm-2，每次用4 500 mL·hm-2，100倍兌水稀釋；施用量5 400 mL·hm-2，每次用2 700 mL·hm-2，167倍兌水稀釋；施用量2 700 mL·hm-2，每次用1 350 mL·hm-2，333倍兌水稀釋。

由表3可以看出，該有機肥使用量達到9 000 mL·hm-2時，4個稻米品種4次重復的樣本的農藥殘留檢測，全部沒有檢出。隨著使用量的降低，農藥殘留降解的效果降低。如果使用量降低到5 400mL·hm-2，參試品種中有2個品種有1次重復有農藥殘留檢出。使用量降低到2 700 mL·hm-2時，參試品種均有農藥殘留檢出。從安全生產的角度出發(fā)，我們認為9 000 mL·hm-2的總施用量是合理的選擇。

2.4 對不同水稻品種農藥殘留降解效果的差異

該有機肥對不同稻米品種農藥殘留效應影響見表4。

由表4可知，使用量需要達到9 000 mL·hm-2時，所有品種稻米農藥殘留未檢出。但隨著使用量的降低，一些品種稻米農藥殘留檢出，表明該有機肥對不同水稻品種降解效果存在差異。具體表現為：德優(yōu)4727、川優(yōu)6203在用量達到5 400 mL·hm-2時，農藥殘留未檢出；隨著施用量降低，有農藥殘留檢出。而宜香優(yōu)2115、F優(yōu)498的使用量需要達到9 000 mL·hm-2時，才能實現農藥殘留未檢出。這可能與不同水稻品種基因型不同導致對農藥吸收利用不同有關。

3 討論與結論

3.1 結果討論

3.1.1有機肥對農藥殘留降解的作用

農藥的類型和成分多樣，降解農藥殘留是一項復雜的工程。前人采用增效劑減少農藥使用只是降低農藥殘留的一種手段。而通過物理防治、生物防施用時間為水稻抽穗前5 d、齊穗后5 d使用，按用量平均分兩次，兌水稀釋后均勻噴施。對照組噴施清水。施用量9 000 mL·hm-2，每次用4 500 mL·hm-2,100倍兌水稀釋；施用量5 400 mL·hm-2，每次用2 700 mL·hm-2，167倍兌水稀釋；施用量2 700 mL·hm-2，每次用1 350 mL·hm-2，333倍兌水稀釋。

表4 不同品種使用酶制劑后的農藥殘留檢出情況比較

治的方法從根本上減少農藥使用，也是一種安全生產的方法。但是，從當前農業(yè)生產環(huán)境和不可預測的氣象因子造成的病蟲害發(fā)生來講，農藥的防治還不可避免。因此，農藥殘留降解還需從更多的技術途徑進行研究，以實現降解農藥殘留、增產、抗逆等多用途的利用。

本試驗選用的氨基酸有機肥，是威海市戰(zhàn)氏生物轉換酶制劑有限公司通過固定化酶技術使農藥降解酶固定化制成特定的戰(zhàn)氏生物轉換酶進而開發(fā)的一種氨基酸有機肥。本研究表明，在水稻生產過程中施用這一新型有機肥，可以有效降解三唑磷、毒死蜱、噻蟲嗪等常用農藥殘留，丁杰、左常睿、劉智等的研究有類似報道[24，30-32]。需要指出的是，2014年我們采用該產品介紹的使用量和使用方法，沒有達到較好的降解農藥殘留的效果，后來調整使用量和方法的研究收到了較理想的效果，為該有機肥的推廣使用提供了依據。

3.1.2對不同農藥降解效果的差異

有關降解農藥的研究中，梁春紅等[33]研究表明，不同類型農藥最佳降解方法不同。本研究也表明不同農藥對酶制劑的降解響應不一致。有機磷農藥有著類似的結構，降解酶通過裂解P—O鍵、C—P鍵P—S鍵來降解有機磷農藥，一種有機磷農藥降解酶往往可降解多種有機磷農藥。本研究中三唑磷、毒死蜱、噻蟲嗪等有機磷類農藥少有檢出，這與前人的研究結果是一致的[21-22]，但對殺菌劑丙環(huán)唑的降殘效果不明顯，而對于腐霉利等殺菌劑的降解作用機理和產品改良也有待進一步研究印證。

此外，由于丙環(huán)唑施用時間較晚，在多個處理中均有檢出，這與農藥在環(huán)境中受生物或化學、物理等因素的影響，自身分子結構遭受破壞而消解有關，與嚴玉娟等[16]研究結果一致，生產實際中要注意控制農藥施用時間。

3.1.3對不同水稻品種農藥降解效果有差異

施用時期試驗結果表明，當該有機肥施用量較小時，不同水稻品種農藥降解效應差異較小，僅表現為具有促進降解效果。而施用量的試驗結果表明：使用量需要達到9 000 mL·hm-2時，所有品種稻米農藥殘留未檢出；但隨著使用量的降低，一些稻米農藥殘留檢出，且不同品種間存在差異。具體表現為：德優(yōu)4727、川優(yōu)6203在用量達到5 400 mL·hm-2時，農藥殘留未檢出，隨著施用量降低，即有農藥殘留檢出；而宜香優(yōu)2115、F優(yōu)498的使用量需要達到9 000 mL·hm-2時，才能達到農藥殘留未檢出。這可能與不同水稻品種的基因型有關，抑或與品種根系生長類型有關。

3.2 試驗結論

隨著食品安全問題的日益嚴峻，人們越來越關注農產品農藥殘留問題。面對農藥在很長一段時間仍不可替代的客觀現實，采取切實可行的農藥殘留降解農藝手段集成水稻安全生產技術是切實可行的選擇。本研究表明，該氨基有機肥對促進農藥殘留降解效果明顯。結合試驗結果，綜合考慮可操作性、生產成本和安全需求，我們認為：該氨基酸有機肥在水稻返青期、抽穗前5 d平均分兩次施用，每次用4 500 mL·hm-2，100倍兌水稀釋后噴施葉面，能實現農藥殘留未檢出。因此，該技術可以作為生產達到國家標準的生態(tài)、安全稻米的農藥殘留控制技術措施。

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StudyonDegradationofRicePesticideResiduesbyanAminoAcidOrganicFertilizer

JIANG Xinlu1,2, LI Xuyi1,2, CHI Zhongzhi1,2, WU Maoli3, CHEN Li4, ZHENG Jiaguo1,2,*
(1.InstituteofCropScience,SichuanAcademyofAgriculturalSciences,Chengdu610066,China;2.CourtyardofRiceExpertsinDeyangCity,Guanghan618300,China;3.SichuanInstituteofAtomicEnergy,Chengdu610101,China;4.ChengduShangshiAgriculturalScienceandTechnologyCoLtd,Chengdu610051,China)

The aim of this study was to explore an approach to effectively degrade rice pesticide residue and integrate technologies concerning safety rice production. Using local leading rice varieties as test materials, effects of degradation on rice pesticide residues through the use of amino acid organic fertilizer were researched. The organic fertilizer was sprayed on leaves in seedling establishment period and five days prior to heading stage, respectively, with concentration diluted from 9 000 mL·hm-2to 4 500 mL·hm-2by adding 450 kg water each time. In terms of rice varieties, when the use dosage was above 5 400 mL·hm-2by adding 450 kg water each time, the pesticide residues could not be detected in Deyou 4727 and Chuanyou 6203,When the use dosage was above 9 000 mL·hm-2by adding 450 kg water each time, the pesticide residues could not be detected in Yixiangyou 2115 and Fyou 498. The application of the organic fertilizer can effectively promote the degradation of rice pesticide residues.

animo acid organic fertilizer; pesticide residue; degradation; safety production

10.3969/j.issn.2095-6002.2017.05.014

2095-6002(2017)05-0084-07

姜心祿，李旭毅，池忠志，等. 一種氨基酸有機肥降解稻米農藥殘留的研究[J]. 食品科學技術學報，2017,35(5):84-90.

JIANG Xinlu, LI Xuyi, CHI Zhongzhi, et al. Study on degradation of rice pesticide residues by an amino acid organic fertilizer[J]. Journal of Food Science and Technology, 2017,35(5):84-90.

TS210.2

A

2017-04-27

四川省科技廳應用基礎項目(2014JY0252)； 成都市科技惠民項目(2015-HM01-00002-SF)。

姜心祿，男，高級農藝師，主要從事水稻耕作栽培與種植方面的研究；

*鄭家國，男，研究員，主要從事水稻耕作栽培與種植方面的研究，通信作者。

(責任編輯：李 寧)