不同成膜劑對(duì)玉米噻蟲啉懸浮種衣劑的持效性及安全性影響

姚晨濤 喬治華 宋雪慧 張風(fēng)文 孫 曉 李 剛 李向東 張吉旺 姜興印,*

不同成膜劑對(duì)玉米噻蟲啉懸浮種衣劑的持效性及安全性影響

姚晨濤1,2,4喬治華1,2宋雪慧1,2張風(fēng)文1,2孫 曉1,2李 剛1李向東1張吉旺3姜興印1,2,*

1山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院, 山東泰安 271018;2山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院農(nóng)藥毒理與應(yīng)用技術(shù)省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東泰安 271018;3山東農(nóng)業(yè)大學(xué)作物國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 山東泰安 271018;4蘇州富美實(shí)植物保護(hù)劑有限公司, 上海 201203

為明確含不同成膜劑的噻蟲啉種衣劑處理玉米種子后在土壤和植株中的持效性及其對(duì)刺吸式害蟲的防治效果, 選擇3種不同成膜劑加工成的噻蟲啉懸浮種衣劑以400 g a.i. 100 kg–1種子濃度包衣處理, 分別于室內(nèi)和田間條件下測(cè)定其對(duì)玉米出苗率、生長(zhǎng)量和生理生化等方面的影響, 及噻蟲啉在玉米葉片和土壤中的持效期, 并評(píng)價(jià)其對(duì)刺吸式害蟲的防治效果。結(jié)果表明, ZY904-3和ZY904-5成膜劑的噻蟲啉種衣劑處理對(duì)玉米出苗沒有影響, 3種成膜劑的噻蟲啉拌種對(duì)玉米生長(zhǎng)量和生理生化活性均有不同程度促進(jìn), 玉米葉片和土壤中的噻蟲啉持效期較未加成膜劑有一定延長(zhǎng), ZY904-1、ZY904-3和ZY904-5處理的噻蟲啉懸浮種衣劑(FS)在葉片和土壤中持效期分別延長(zhǎng)了20~40 d、20~30 d和10~20 d。3種成膜劑處理可有效防治玉米刺吸式害蟲, ZY904-1和ZY904-3成膜劑的噻蟲啉種衣劑處理對(duì)玉米刺吸式害蟲數(shù)量有很好的控制作用, 分別于播種80 d (室內(nèi))和60 d (田間)后防效仍達(dá)50%以上, 但ZY904-1成膜劑的噻蟲啉種衣劑推遲出苗時(shí)間。綜合各個(gè)方面, ZY904-3成膜劑的噻蟲啉種衣劑拌種效果最好。

噻蟲啉; 玉米; 不同成膜劑; 持效期; 安全性; HPLC-MS/MS

玉米是世界上重要的糧-飼-經(jīng)三元結(jié)構(gòu)作物, 是中國(guó)種植面積最廣的糧食作物[1]。玉米生長(zhǎng)期內(nèi)易遭受各種病蟲害, 嚴(yán)重影響玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)[2], 刺吸式害蟲(主要包括蚜蟲、薊馬、灰飛虱)對(duì)玉米幼苗的危害很大, 導(dǎo)致玉米嚴(yán)重減產(chǎn), 減少農(nóng)民的收入[3]。玉米苗期蚜蟲()集中在心葉吸食汁液, 后期危害全株[4]。薊馬()幼蟲主要取食玉米心葉, 吸食玉米汁液, 抑制生長(zhǎng)發(fā)育; 成蟲嚴(yán)重時(shí)使葉片變黃枯萎甚至枯死[5]?；绎w虱()不但刺吸玉米汁液, 還可以傳播玉米粗縮病毒(MRDV), 減產(chǎn)10%~30%左右[6]。目前新煙堿類殺蟲劑主要防治小麥和玉米的刺吸式口器害蟲[7–8]。噻蟲啉是一種新型的煙堿類殺蟲劑, 主要作用于乙酰膽堿受體, 干擾神經(jīng)信號(hào)傳遞, 使昆蟲不能進(jìn)行正常的生理活動(dòng)而死亡[9-11]。噻蟲啉是防治刺吸式口器害蟲的高效藥劑[9]。季守民等[12]研究報(bào)道噻蟲啉對(duì)蜜蜂的急性毒性為低毒, 低風(fēng)險(xiǎn); 2013年歐洲食品安全局報(bào)告顯示吡蟲啉、噻蟲嗪和噻蟲胺3種藥劑對(duì)蜜蜂高毒, 同年歐盟宣布在大規(guī)模開花作物和以蜜蜂進(jìn)行授粉的作物上禁用這3種藥劑[12-13]。而噻蟲啉對(duì)蜜蜂的急性毒性為低毒, 可作為替代藥品。為了保持藥效習(xí)慣選擇多次施藥, 導(dǎo)致農(nóng)藥濫用且造成農(nóng)藥殘留過(guò)高。在農(nóng)業(yè)部提出的“雙減”、“精準(zhǔn)施藥”大背景下, 農(nóng)藥劑型正朝著安全、低毒、持效期長(zhǎng)的方向改進(jìn)[14]。種衣劑是一種一次施藥長(zhǎng)期持久有效的農(nóng)藥劑型。研究發(fā)現(xiàn)水稻包衣處理后, 基本可以控制水稻生長(zhǎng)階段的薊馬, 減少了生長(zhǎng)后期農(nóng)藥的使用量和使用頻率, 避免了對(duì)環(huán)境的污染和高殘留量[15-16]。研究發(fā)現(xiàn)噻蟲啉種衣劑在土壤中持效期很短, 15 d內(nèi)的降解率高達(dá)98%以上, 而吡蟲啉25 d內(nèi)的降解率為25%左右[17]。因此延長(zhǎng)噻蟲啉種衣劑的持效期尤為重要。種衣劑中最重要的非活性成分為成膜劑, 成膜劑的特性影響種衣劑藥效的發(fā)揮及持效性[15,18], 黃淮海玉米區(qū)作為我國(guó)重要的夏播玉米區(qū), 常因高溫多雨造成種衣劑持效期短, 因此亟需尋找新型成膜劑延長(zhǎng)藥劑持效期。本試驗(yàn)采用3種新型成膜劑ZY904-1、ZY904-3和ZY904-5加工成噻蟲啉懸浮種衣劑, 在室內(nèi)條件和大田試驗(yàn)條件下測(cè)定3種懸浮種衣劑對(duì)玉米的安全性、對(duì)刺吸式害蟲的防治效果以及在土壤和植株中的持效性, 篩選出可以在玉米種子包衣上應(yīng)用的新型成膜劑, 延長(zhǎng)噻蟲啉作為種衣劑的持效期。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

室內(nèi)試驗(yàn)于2016年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行。大田試驗(yàn)于2017年在山東省泰安市寧陽(yáng)縣得時(shí)村(35°51′37.24″N, 116°53′31.47″E)進(jìn)行, 年均氣溫13.4℃, 屬暖溫帶季風(fēng)氣候類型。試驗(yàn)地土壤類型為壤土, pH 7.48, 有機(jī)質(zhì)含量為1.54%。

1.2 供試材料

植物試材為玉米(L)品種‘鄭單958’(河南金博士種業(yè)股份有限公司)。

試驗(yàn)試劑包括96.5%噻蟲啉原藥(山東聯(lián)合農(nóng)藥有限公司), ZY904-1、ZY904-3和ZY904-5成膜劑(農(nóng)藥毒理及應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室), 40%噻蟲啉懸浮種衣劑(分別含不同成膜劑), 色譜乙腈、甲醇(美國(guó)Sigma公司)。其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純, 試驗(yàn)用水為雙蒸水。

主要儀器為三重四級(jí)桿液質(zhì)聯(lián)用儀(Xevo- TQS美國(guó)Waters公司生產(chǎn)), 臺(tái)式高速離心機(jī)(德國(guó)SORVAL公司), 氮吹儀(杭州米歐儀器有限公司), KQ250B型超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于實(shí)驗(yàn)室分別加工含12%的ZY904-1、ZY904-3和ZY904-5三個(gè)成膜劑和不添加成膜劑的40%噻蟲啉懸浮種衣劑(FS), 另設(shè)置清水對(duì)照, 共計(jì)5個(gè)處理。室內(nèi)試驗(yàn)和大田試驗(yàn)分別按400 g a.i. 100 kg–1種子濃度進(jìn)行玉米種子包衣。室內(nèi)試驗(yàn)采用盆栽法, 用380 mm × 405 mm (直徑×高)塑料盆缽, 每盆1株, 將試驗(yàn)土壤濕度調(diào)整至60%后定量裝至盆缽的4/5處, 挑選籽粒飽滿均一的玉米種子播種, 每處理100盆, 白天最高氣溫控制在25~30℃左右, 晚上最低氣溫控制在18~20℃左右。大田試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì), 每個(gè)處理4次重復(fù), 小區(qū)設(shè)置面積為30 m2(5 m × 6 m), 單粒播種, 行距50 cm, 株距30 cm, 記錄每個(gè)小區(qū)玉米的播種粒數(shù)。

1.4 調(diào)查取樣

關(guān)于玉米生長(zhǎng)指標(biāo), 在室內(nèi)試驗(yàn)中調(diào)查一次出苗率, 大田試驗(yàn)玉米整體出苗60%左右開始每隔2 d調(diào)查一次出苗情況, 連續(xù)調(diào)查5次; 于三葉一心期, 隨機(jī)取10株幼苗, 測(cè)定玉米生長(zhǎng)指標(biāo)和生理指標(biāo); 玉米出苗后兩葉期開始, 前期每5 d取一次樣, 后期每10 d取一次樣。取心葉下方葉片, 多點(diǎn)采樣, 采集8~10株(500 g)正常植株, 切碎混勻, 采用四分法留樣150 g左右, 放在?20℃冰箱中保存?zhèn)溆?。土壤與葉片取樣同時(shí)進(jìn)行, 在玉米根系10 cm內(nèi)用土鉆鉆取距地面10~15 cm的土壤2 kg左右, 混勻, 采用四分法留樣150 g。放在–20℃冰箱中保存?zhèn)溆?。采用室?nèi)試驗(yàn)心葉下方葉片接種蚜蟲的方法, 調(diào)查蚜蟲死亡率; 在大田試驗(yàn)玉米三葉期后每隔10 d, 隨機(jī)調(diào)查每個(gè)小區(qū)30株玉米植株上的刺吸式害蟲(蚜蟲、灰飛虱和薊馬)的數(shù)量。

1.5 樣品UPLC-MS/MS分析方法

1.5.1 樣品前處理

(1) 葉片樣品 準(zhǔn)確稱取1.0 g葉片樣品, 加液氮研磨后用8 mL甲醇分2次充分研磨提取, 轉(zhuǎn)移到10 mL離心管中, 超聲震蕩提取1 h, 靜置2 h, 然后4 ℃ 3020 ×離心15 min, 分液, 用甲醇沖洗離心管中的沉淀物并轉(zhuǎn)移到漏斗中, 加入二氯甲烷與石油醚1∶1 (體積比)的混合液30 mL, 劇烈震蕩2 min, 得到有機(jī)相, 40℃減壓蒸干, 加入2 mL乙腈渦旋重溶, 再將樣品加入活化佛羅里硅土柱中, 收集淋洗液, 使用氮吹儀在40℃吹干, 然后用2 mL乙腈渦旋重溶, 過(guò)0.22 μm有機(jī)濾膜, 待測(cè)。

(2) 土壤樣品 將20 g土壤用30 mL乙腈封閉在100 mL離心管中, 機(jī)械震蕩1 h后超聲提取30 min, 靜置處理1 h后, 在4℃ 3020 ×離心20 min, 過(guò)濾, 合并濾液, 收集在含2 mL飽和氯化鈉溶液的分液漏斗中, 其余步驟同葉片提取。

1.5.2 檢測(cè)條件 采用三重四級(jí)桿液質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行樣品檢測(cè), 色譜柱為反相Pgrandsil-STC-C18 (250 mm × 4.6 mm i.d., 5 μm)柱, 柱溫30℃, 進(jìn)樣體積2 μL。流動(dòng)相A為0.1%甲酸水, B為純乙腈, 流速為0.50 mL min–1, 梯度洗脫程序見表1。

質(zhì)譜條件為電噴霧(ESI)正離子模式; 多重反應(yīng)檢測(cè)模式(MRM)掃描; 干燥溫度為335℃; 干燥器流速為480 L h–1; 霧化器壓力為40 psi; 電噴霧電壓為3.0 kV, 離子源溫度為550℃, 保留時(shí)間為1.5 min, 毛細(xì)管出口電壓為80 V, 碰撞能量為30 V和35 V。

表1 梯度洗脫程序

1.5.3 分析方法檢驗(yàn) 用色譜乙腈配制1000 mg L–1噻蟲啉母液, 梯度稀釋成2、1、0.5、0.2、0.1、0.05、0.01和0.005 mg L–1的濃度進(jìn)行質(zhì)譜分析, 重復(fù)4次, 建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。在0.01、0.1、1 mg L–13個(gè)添加水平下, 進(jìn)行添加回收率試驗(yàn), 每個(gè)處理4次重復(fù)。

1.6 數(shù)據(jù)處理及分析

采用Microsoft Excel 2010處理數(shù)據(jù), IBM SPSS Statistics 20軟件進(jìn)行單因素方差分析, 使用Origin 2018繪圖, 用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示測(cè)定結(jié)果, 采用Duncan’s新復(fù)極差法(0.05)進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析及最小顯著差異性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同成膜劑拌種處理對(duì)玉米幼苗的影響

由表2可知, 噻蟲啉種衣劑以400 g a.i. 100 kg–1種子濃度包衣處理后, 室內(nèi)條件下, ZY904-1成膜劑的噻蟲啉種衣劑抑制出苗, 其他所有處理的出苗率均大于95%, 各處理之間沒有顯著性差異。田間條件下, ZY904-3、ZY904-5和未加成膜劑的噻蟲啉種衣劑(FS)處理不影響種子出苗, 出苗60%后的第6天出苗率達(dá)到90%以上, 第8天出苗基本完成, 各處理之間差異不顯著; 添加了ZY904-1成膜劑的噻蟲啉種衣劑延緩了出苗時(shí)間且抑制出苗, 第10天出苗率達(dá)84.63%, ZY904-1的噻蟲啉種衣劑處理延緩種子出苗2 d左右, 與未添加成膜劑的對(duì)照處理之間差異顯著。

表2 不同成膜劑噻蟲啉種衣劑對(duì)玉米出苗率的影響

數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。同列標(biāo)記不同字母的數(shù)值差異顯著(0.05)。

Data were showed with mean ± SE. Value followed by different letters in the same column are significant by different (0.05). NCK: not add film forming CK.

由表3和表4可知, 不同成膜劑處理的噻蟲啉種衣劑以400 g a.i. 100 kg–1種子濃度包衣處理后, 在玉米三葉一心期其主要的生長(zhǎng)指標(biāo)在室內(nèi)條件下, 除株高和鮮重外, 各處理之間差異性不顯著。田間條件下3種成膜劑與未加成膜劑對(duì)照相比差異不顯著, 但與清水對(duì)照相比均有不同程度的促進(jìn)作用。

表3 不同成膜劑噻蟲啉拌種對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響(室內(nèi)試驗(yàn))

數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。同列標(biāo)記不同字母的數(shù)值差異顯著(0.05)。

Data were showed with mean ± SE. Value followed by different letters in the same column are significant by different (0.05). NCK: not add film forming CK.

表4 不同成膜劑噻蟲啉拌種對(duì)玉米幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)的影響(大田試驗(yàn))

數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。同列標(biāo)記不同字母的數(shù)值差異顯著(0.05)。

Data were showed with mean ± SE. Value followed by different letters in the same column are significant by different (0.05). NCK: not add film forming CK.

2.2 不同成膜劑拌種對(duì)玉米常規(guī)指標(biāo)和抗氧化酶活性的影響

由表5和表6可以看出, 3種不同成膜劑的噻蟲啉種衣劑以400 g a.i. 100 kg–1種子濃度處理后, 無(wú)論是室內(nèi)條件還是田間試驗(yàn)條件下, 三葉一心期的玉米葉片中的葉綠素含量、根系活力、脯氨酸含量和抗氧化酶(SOD、CAT和POD)活性與未添加成膜劑對(duì)照處理和清水對(duì)照相比均有所增加, 但增加的程度不同, 與未加成膜劑對(duì)照處理之間差異不顯著, 與清水對(duì)照之間差異顯著。

表5 不同成膜劑噻蟲啉拌種對(duì)玉米常規(guī)生理指標(biāo)的影響

數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。同列標(biāo)記不同字母的數(shù)值差異顯著(0.05)。

Data were showed with mean ± SE. Value followed by different letters in the same column are significant by different (0.05). NCK: not add film forming CK.

表6 不同成膜劑噻蟲啉拌種對(duì)玉米抗氧化酶活性的影響

數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。同列標(biāo)記不同字母的數(shù)值差異顯著(0.05)。

Data were showed with mean ± SE. Value followed by different letters in the same column are significant by different (0.05). NCK: not add film forming CK.

2.3 不同成膜劑噻蟲啉拌種在玉米植株和土壤中的殘留動(dòng)態(tài)及對(duì)刺吸式害蟲的防治效果

由表7可以看出, 噻蟲啉標(biāo)準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)大于0.99, 說(shuō)明在0.005~2 mg L–1的濃度范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。噻蟲啉玉米葉片和土壤中的回收率均在80%~110%的范圍內(nèi), 相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.9%~7.9%, 均符合要求。噻蟲啉在葉片、土壤和籽粒中的最低檢出限為0.002 mg kg–1, 最低定量限為0.005 mg kg–1。

由圖1可以看出, 噻蟲啉檢測(cè)的保留時(shí)間為1.53~1.54 min, 定量離子響應(yīng)值達(dá)1.26×108, 定性離子響應(yīng)值達(dá)2.17×107, 母離子響應(yīng)值達(dá)到1.46×108, 響應(yīng)值高, 最低檢出限低, 檢測(cè)的準(zhǔn)確度高。綜上, 所建立的方法具有較好的準(zhǔn)確度和精密度, 符合農(nóng)藥殘留分析的檢測(cè)要求。

表7 噻蟲啉在玉米葉片和土壤中的添加回收率

RSD: relative standard deviation.

圖1 噻蟲啉標(biāo)樣質(zhì)譜圖

圖2 不同成膜劑噻蟲啉拌種處理在玉米葉片中的消解動(dòng)態(tài)

由圖2可以看出, 玉米葉片噻蟲啉的含量隨著處理時(shí)間延長(zhǎng)而迅速下降, 室內(nèi)條件下的噻蟲啉含量高于田間試驗(yàn)。室內(nèi)條件下第1次取樣ZY904-1、ZY904-3、ZY904-5和未加成膜劑的噻蟲啉種衣劑4個(gè)處理的噻蟲啉濃度分別為1.698、1.832、1.497和1.3673 mg kg–1; 田間條件下噻蟲啉濃度分別為1.308、1.333、1.113和1.213 mg kg–1。室內(nèi)播種94 d后, 濃度分別下降至0.031、0.033、0.028和0.003 mg kg–1, 田間條件下在播種后54 d已分別下降至0.088、0.078、0.029和0.031 mg kg–1。播種后第94天ZY904-1的噻蟲啉種衣劑的殘留濃度為0.008 mg kg–1, ZY904-3的噻蟲啉種衣劑的殘留濃度為0.005 mg kg–1; ZY904-5的噻蟲啉種衣劑在播種后第84 天最后一次檢測(cè)到量為0.005 mg kg–1, 未添加成膜劑的噻蟲啉種衣劑對(duì)照在第64 天最后一次檢測(cè)到噻蟲啉的量為0.016 mg kg–1。

圖3 不同成膜劑噻蟲啉拌種處理在土壤中的殘留動(dòng)態(tài)

由圖3可以看出, 使用成膜劑的噻蟲啉FS隨著處理時(shí)間延長(zhǎng)出現(xiàn)了先升高再下降的趨勢(shì)。室內(nèi)條件下ZY904-1、ZY904-3和ZY904-5三個(gè)成膜劑的噻蟲啉FS拌種處理在第2次取樣時(shí)達(dá)到最大值, 分別為1.743、1.716和1.514 mg kg–1, 田間條件下則為1.123、0.988和0.854 mg kg–1, 而未加成膜劑的噻蟲啉種衣劑對(duì)照則呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。播種后34 d噻蟲啉迅速降解, 含量迅速下降, 室內(nèi)條件下降解率分別為75.79%、76.63%、73.38%和80.64%, 田間條件下降解率分別為75.86%、73.99%、84.43%和89.67%。播種94 d后, 室內(nèi)條件下, 含ZY904-1、ZY904-3和ZY904-5三種成膜劑的噻蟲啉種衣劑殘留濃度分別為0.034、0.021和0.008 mg kg–1, 未加成膜劑處理中未檢測(cè)到殘留量; 田間條件下ZY904-1成膜劑的噻蟲啉種衣劑處理第94 天土壤中的殘留量為0.002 mg kg–1, ZY904-3成膜劑的噻蟲啉種衣劑處理在第84天最后檢測(cè)到殘留量為0.006 mg kg–1, ZY904-5的噻蟲啉種衣劑成膜劑在第64 天最后檢測(cè)到殘留量為0.008 mg kg–1, 未加成膜劑的噻蟲啉種衣劑對(duì)照處理在第44天最后檢測(cè)到殘留量為0.016 mg kg–1。

由圖4-A可知, 室內(nèi)條件下, 隨著拌種天數(shù)的延長(zhǎng), 噻蟲啉種衣劑的防效呈下降的趨勢(shì), 但含不同成膜劑的噻蟲啉防效不一致, 不含成膜劑的噻蟲啉種衣劑防效最差, 在拌種50 d后防效降到50%以下, 含ZY904-1和ZY904-3成膜劑的噻蟲啉種衣劑在拌種80 d防效仍能達(dá)到50%, 含ZY904-5成膜劑的噻蟲啉種衣劑在拌種60 d防效在50%以上。

由圖4-B可知, 玉米苗期害蟲數(shù)量較少, 喇叭口期(30 d左右)數(shù)量開始迅速上升, 玉米抽穗期(50 d左右)數(shù)量達(dá)到最大值, 之后減少, 到乳熟期數(shù)量又再次上升, 空白對(duì)照區(qū)平均害蟲數(shù)量最高達(dá)到每百株3000頭以上。4個(gè)拌種處理刺吸式害蟲數(shù)量上升緩慢, 在整個(gè)玉米生長(zhǎng)期害蟲的數(shù)量一直低于對(duì)照處理, 差異顯著; 4個(gè)處理之間ZY904-1成膜劑的噻蟲啉種衣劑處理的刺吸式害蟲數(shù)量一直處于最低水平, ZY904-3和ZY904-5成膜劑的噻蟲啉種衣劑處理次之, 未加成膜劑對(duì)照處理刺吸式害蟲數(shù)量較高, 但相互之間差異不顯著。上述結(jié)果表明, 與未加成膜劑對(duì)照處理相比, 使用ZY904-1成膜劑的噻蟲啉種衣劑拌種處理的噻蟲啉種衣劑對(duì)蚜蟲的防治效果最好, 空白對(duì)照的效果最差, ZY904-3和ZY904-5的噻蟲啉種衣劑防治效果處于兩者之間。

圖4 不同成膜劑噻蟲啉拌種對(duì)刺吸式害蟲數(shù)量的影響

3 討論

有文獻(xiàn)報(bào)道種衣劑一般對(duì)種子萌發(fā)和生長(zhǎng)有一定的影響, 種衣劑可能延緩種子萌發(fā)或降低種子的萌發(fā)率, 對(duì)幼苗生長(zhǎng)的根系活力和各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)(株高、根長(zhǎng)、莖粗、須根數(shù)和鮮重)的生長(zhǎng)量也有影響[19-20], 根系活力是反映植物生長(zhǎng)態(tài)勢(shì)的重要基本指標(biāo)[21]。本研究表明ZY904-1成膜劑的噻蟲啉種衣劑拌種處理延緩玉米種子出苗2 d左右, 出苗率調(diào)查第10天與空白對(duì)照相差6.14%, 而ZY904-3和Y904-5成膜劑的噻蟲啉種衣劑對(duì)玉米種子出苗時(shí)間沒有影響; 3種成膜劑對(duì)玉米幼苗的根系活力和各種生長(zhǎng)指標(biāo)比未添加成膜劑的噻蟲啉種衣劑處理有所增加, 彼此之間差異不顯著, 但與空白對(duì)照相比差異顯著。這與程傳英等[22]研究表明醚菌酯種衣劑花生拌種處理對(duì)花生的株高、根長(zhǎng)、鮮重和根系活力等生理指標(biāo)都有所增加的結(jié)果相符合。

葉綠素是植物重要的光合色素, 其含量決定植物光合作用的強(qiáng)弱, 反映出植物的生長(zhǎng)狀況[23]。游離脯氨酸是植物細(xì)胞內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之一, 調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的滲透式平衡, 維持細(xì)胞膜穩(wěn)定性[24-25]。SOD、POD和CAT是植物體內(nèi)的抗氧化酶, 能清除植物體內(nèi)的氧自由基, 降低細(xì)胞膜脂過(guò)氧化程度, 增強(qiáng)植物的抗逆性, 延緩植物的衰老[26]。袁傳衛(wèi)[27]研究發(fā)現(xiàn)吡唑醚菌酯以藥種比為10∶10000拌種處理可提高玉米葉片中葉綠素含量13.6%, POD活性提高了130%, 以藥種比2.5∶10000處理SOD和CAT活性分別提高了27.2%和37.9%。本研究在室內(nèi)和田間兩種條件下含3個(gè)不同成膜劑的噻蟲啉種衣劑處理的玉米葉片中游離脯氨酸含量、葉綠素含量和抗氧化酶活性與空白對(duì)照和未加成膜劑對(duì)照相比都有所增加, 但與未加成膜劑的噻蟲啉種衣劑對(duì)照之間差異不顯著, 說(shuō)明3種成膜劑的噻蟲啉種衣劑對(duì)玉米體內(nèi)葉綠素、游離脯氨酸和抗氧化酶活性等無(wú)影響, 但與空白對(duì)照相比, 有一定提高作用。

李金玉等認(rèn)為種衣劑是以農(nóng)藥原藥、成膜劑、潤(rùn)濕劑、分散劑、滲透劑、乳化劑和其他助劑加工而成, 在種子表面包裹一層有通透性的保護(hù)膜的農(nóng)藥劑型[28]。成膜劑是種衣劑的重要非活性物質(zhì), 好的成膜劑可以使藥劑均勻附著在種子表面[14], 使藥劑緩釋, 在植物的整個(gè)生長(zhǎng)期持續(xù)發(fā)揮作用, 延長(zhǎng)藥效, 減少農(nóng)藥對(duì)環(huán)境的污染, 實(shí)現(xiàn)“雙減”。本研究表明, 室內(nèi)和田間條件下, 未加成膜劑的噻蟲啉FS處理在葉片和土壤中分別殘留70 d和60 d左右, 與未加成膜劑對(duì)照相比ZY904-1成膜劑噻蟲啉FS在玉米葉片中的殘留時(shí)間延長(zhǎng)了20 d和30 d, 在土壤中延長(zhǎng)了30 d和40 d左右, 含ZY904-3的噻蟲啉種衣劑的殘留時(shí)間在葉片中延長(zhǎng)20 d左右, 土壤中延長(zhǎng)了20 d和30 d左右, 含ZY904-5的噻蟲啉種衣劑分別延長(zhǎng)了20 d左右。室內(nèi)條件下含3種不同成膜劑的噻蟲啉種衣劑拌種對(duì)刺吸式害蟲的防治效果在播種80 d后ZY904-1和ZY904-3仍達(dá)到50%以上, ZY904-5拌種60 d防效在50%以上, 而不含成膜劑的噻蟲啉FS在50 d后防效降到50%以下; 田間條件下, 添加含3種不同成膜劑的噻蟲啉種衣劑拌種對(duì)刺吸式害蟲的防治效果在播種60 d后含ZY904-1和ZY904-3的噻蟲啉種衣劑仍達(dá)到50%以上, ZY904-5的噻蟲啉種衣劑為43.5%, 未加成膜劑的噻蟲啉種衣劑對(duì)照僅為38.2%; 收獲前最后一次調(diào)查, ZY904-1和ZY904-3的噻蟲啉種衣劑防治效果依然高于20%, 而ZY904-5和未加成膜劑的噻蟲啉種衣劑對(duì)照的防治效果僅為13%和7%左右。結(jié)果研究表明, 室內(nèi)條件下含不同成膜劑的噻蟲啉FS在土壤及葉片中的殘留時(shí)間明顯高于田間條件下, 分析其原因可能與試驗(yàn)地的氣候和土壤微生物豐富度、植株本身生長(zhǎng)代謝等內(nèi)部環(huán)境因素有關(guān), 室內(nèi)條件下溫度條件適宜, 植株自身代謝可能較田間環(huán)境弱, 同時(shí)室內(nèi)土壤微生物豐富度低于田間條件, 噻蟲啉降解速度低于田間降解速率。

綜合室內(nèi)以及田間兩種試驗(yàn)條件下, 添加ZY904-1和ZY904-3成膜劑的噻蟲啉種衣劑拌種處理不僅可以延緩噻蟲啉在玉米體內(nèi)和土壤中的持效期, 而且可以有效防治玉米整個(gè)生長(zhǎng)期的刺吸式害蟲。

近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)新煙堿類藥劑除了有很好的殺蟲作用外, 還能促進(jìn)植株的生長(zhǎng), 提高植株的抗病性。董颯等[29]研究發(fā)現(xiàn)噻蟲啉土壤處理后對(duì)番茄的株高、根長(zhǎng)、莖粗、鮮重、根系活力和抗氧化酶活性有一定的促進(jìn)作用; 董國(guó)政[30]發(fā)現(xiàn)吡蟲啉單獨(dú)使用時(shí)能促進(jìn)番茄種子萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng), 并且對(duì)番茄體內(nèi)葉綠素的含量、游離脯氨酸含量和抗氧化酶活性都有不同程度的增加, 提高了番茄的抗逆性。這些報(bào)道與本研究的結(jié)果相似, 但是含3種不同成膜劑的噻蟲啉種衣劑拌種處理對(duì)玉米各種指標(biāo)的提高是由于噻蟲啉的作用還是新型成膜劑的作用又或者是兩者共同作用還有待進(jìn)一步的研究。

4 結(jié)論

3種成膜劑的噻蟲啉種衣劑拌種處理對(duì)玉米幼苗的生長(zhǎng)量、根系活力、葉綠素含量、脯氨酸含量和抗氧化酶活性都有一定程度的提高。ZY904-1成膜劑的噻蟲啉種衣劑雖然在土壤和植株中的持效期最長(zhǎng), 對(duì)刺吸式害蟲的防治效果好, 但推遲了種子萌發(fā)時(shí)間, 影響玉米種子萌發(fā)率; ZY904-3成膜劑的噻蟲啉種衣劑雖然在持效期和對(duì)刺吸式害蟲的防治方面效果不如ZY904-1, 但其對(duì)玉米種子萌發(fā)沒有影響。ZY904-5的噻蟲啉種衣劑與未加成膜劑對(duì)照相比在種子萌發(fā)率、持效期及刺吸式口器害蟲的防治方面差異不大。含ZY904-3成膜劑的噻蟲啉種衣劑拌種對(duì)玉米安全, 無(wú)不良影響, 且能延長(zhǎng)噻蟲啉在玉米葉片和土壤中的持效期, 可推廣使用。

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Effect of different film-forming agents on the persistence and safety of thiacloprid suspension concentrate for seed coating for maize

YAO Chen-Tao1,2,4, QIAO Zhi-Hua1,2, SONG Xue-Hui1,2, ZHANG Feng-Wen1,2, SUN Xiao1,2, LI Gang1, LI Xiang-Dong1, ZHANG Ji-Wang3, and JIANG Xing-Yin1,2,*

1College of Plant Protection, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, Shandong, China;2College of Plant Protection, Shandong Agricultural University, Key Laboratory of Pesticide Toxicology & Application Technique, Tai’an 271018, Shandong, China;3Shandong Agricultural University, State Key Laboratory of Crop Biology, Tai’an 271018, Shandong, China;4Suzhou FMC Plant Protection Co., Ltd., Shanghai 201203, China

To definite the persistence of thiacloprid seed coating with different film-forming agents in soil and plants and the efficacy in controling piercing-sucking insects, we tested the effects of the thiacloprid FS, with three different film-forming agents at a concentration of 400 g a.i. 100 kg–1, on the emergence rate, growth, physiological and biochemical characteristics of maize at laboratory and in the field respectively, and evaluated controlling effect on piercing-sucking insects by high performance liquid chromatography-mass spectrometry (HPLC-MS/MS). The ZY904-3 and ZY904-5 film-forming agent treatments had no influence on emergence rate of maize. The seedling growth and activities in physiology and biochemistry were promoted to various degrees by thiacloprid seed dressing with three different film-forming agents. Compared with no film-forming agent treatments, the persistent periods of ZY904-1, ZY904-3, and ZY904-5 treatments were extended by 20–40 days, 20–30 days, and 10–20 days in leaves of maize and in the soil respectively. The maize piercing-sucking insects were controlled significantly by three film-forming agent treatments. ZY904-1 and ZY904-3 treatments had good control effects on the amount of piercing-sucking insects in the growth stage of maize which coat still over 50% at 80 d (laboratory test) and 60 d (field test) after sowing, respectively. However, ZY904-1 treatment delayed the emergence of seeds. Taking all factors as a whole, ZY904-3 film-forming agent has the best seed dressing effect.

thiacloprid; maize; film-forming agent; persistent period; safety; liquid chromatography-mass

本研究由國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(2018YFD0200604), 山東“雙一流”獎(jiǎng)補(bǔ)項(xiàng)目(農(nóng)作物病蟲害綠色防控, SYL2017XTTD11)和山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(SDAIT-02-10)資助。

This study was supported by the National Key Research and Development Project (2018YFD0200604), the Provincial Major Technological Innovation Program of Agricultural Application in Shandong, the Shandong “Double First-class” Award (SYL2017-XTTD11) and the National Modern Agricultural Technology & Industry System (SDAIT-02-10).

10.3724/SP.J.1006.2020.93015

姜興印, E-mail: xyjiang@sdau.edu.cn

E-mail: yaoct2009@163.com

2019-03-08;

2019-09-26;

2019-10-12.

URL:http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20191012.0855.002.html