水稻上吡蚜酮?dú)埩舻目臻g差異及對(duì)灰飛虱防治效果的影響

沈燕，盧飛，余向陽(yáng)，梁穎，高慶超，張志勇

（江蘇省食品質(zhì)量安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室—省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，南京 210014）

自然環(huán)境下，一般農(nóng)作物在其生長(zhǎng)周期中，不可避免會(huì)受到各種病蟲(chóng)害的侵襲，農(nóng)藥作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上重要的投入品，對(duì)防治病蟲(chóng)害、保障農(nóng)作物產(chǎn)量具有重要作用。當(dāng)前，特定農(nóng)藥制劑在市場(chǎng)上流通時(shí)，針對(duì)全國(guó)范圍各地區(qū)的目標(biāo)作物靶標(biāo)有害生物的藥劑量是一致的。但我國(guó)幅員遼闊，不同農(nóng)區(qū)之間距離甚遠(yuǎn)，一致的藥劑施用量，忽略了很多關(guān)鍵因素的差異，比如沒(méi)有考慮不同地區(qū)環(huán)境氣候條件差異、農(nóng)藥沉積的立體區(qū)域差異及各地區(qū)農(nóng)藥防治效果的差異等。藥劑量不足起不到應(yīng)有的防治效果，而藥劑過(guò)量施用會(huì)造成成本浪費(fèi)、環(huán)境污染及增加害蟲(chóng)抗藥性風(fēng)險(xiǎn)等一系列問(wèn)題。

農(nóng)藥制劑施用后，在水稻單一體系的整體植株上的沉積殘留規(guī)律研究，前人報(bào)道較多。絕大多數(shù)農(nóng)藥在水稻植株上的殘留自最后一次施藥后呈不斷下降的趨勢(shì)，符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)消解規(guī)律，并用農(nóng)藥半衰期的長(zhǎng)短來(lái)衡量降解的快慢[1-9]。吡蚜酮為目前水稻上廣泛使用的吡啶類(lèi)殺蟲(chóng)劑，對(duì)多種作物上的飛虱、葉蟬、蚜蟲(chóng)等刺吸式口器害蟲(chóng)防治效果顯著，具有高效、廣譜、內(nèi)吸性和環(huán)境相容性好等特點(diǎn)。前人對(duì)吡蚜酮在水稻上殘留的空間立體差異、不同農(nóng)區(qū)水稻體系吡蚜酮?dú)埩舻膮^(qū)域差異，以及農(nóng)藥在水稻上沉積量和防治效果之間關(guān)系的研究未見(jiàn)報(bào)道。本文旨在對(duì)吡蚜酮在不同種植區(qū)域水稻上沉積、降解立體和區(qū)域差異規(guī)律的基礎(chǔ)上，對(duì)沉積量與防治效果之間的關(guān)系等進(jìn)行深入研究，為指導(dǎo)不同區(qū)域農(nóng)藥施用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

97.8%吡蚜酮（Pymetrozine）標(biāo)準(zhǔn)品，德國(guó)Dr.Ehrenstorfer 公司；乙腈（分析純），天津科密歐化學(xué)試劑有限公司；甲醇（色譜級(jí)），德國(guó)默克化工技術(shù)有限公司；十八烷基鍵合硅膠吸附劑（C18），上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；50%吡蚜酮可濕性粉劑，山東豐禾立健生物科技有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

1290-6410 B 液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀，美國(guó)Agilent公司；R10.v.v 食品切碎攪拌機(jī)，法國(guó)Robot Coupe 公司；QL-901 渦流混合器（江蘇海門(mén)市麒麟醫(yī)用儀器廠；Talboys 數(shù)顯型多管式旋渦混合器，上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司；AL204 十萬(wàn)分之一電子天平，瑞士梅特勒托利多儀器上海有限公司；JJ-200百分之一電子天平，常州雙杰電子有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)

按《農(nóng)作物中農(nóng)藥殘留試驗(yàn)準(zhǔn)則》（NY/T 788—2018）和《農(nóng)藥田間藥效試驗(yàn)準(zhǔn)則（一）殺蟲(chóng)劑防治水稻飛虱》（GB/T 17980.4—2000）執(zhí)行。

試驗(yàn)地選擇：稻麥輪作，選擇病蟲(chóng)害發(fā)生重田塊。根據(jù)前期預(yù)試驗(yàn)，50%吡蚜酮可濕性粉劑按標(biāo)簽推薦（75～90 g·hm-2，以有效成分計(jì)）低劑量設(shè)置 50%（37.5 g·hm-2，以有效成分計(jì)）、75%（56 g·hm-2，以有效成分計(jì)）、1.0 倍（75 g·hm-2，以有效成分計(jì)）和1.5 倍（112.5 g·hm-2，以有效成分計(jì)）處理。2018年8月5日第一次施藥，施藥2 次，間隔7 d 施藥1 次。用水量675 L·hm-2，各小區(qū)面積 20 m2，每個(gè)處理 4 次重復(fù)。最高劑量處理小區(qū)需在第一次施藥后2 h和7 d采樣，第二次施藥后2 h、1、3、5、7、14 d 采樣用于沉積量消解研究，同時(shí)于各處理7 d 和14 d 調(diào)查防治效果。除最高劑量處理小區(qū)外只需在第一次施藥后2 h、7、14 d和成熟時(shí)采樣。

采樣對(duì)象：作物植株區(qū)分為植株上部和植株下部（以水稻倒3葉分）。土壤采集0～15 cm土壤。每個(gè)處理隨機(jī)取樣10 個(gè)點(diǎn)，將10 個(gè)點(diǎn)樣品混勻。作物樣品和土壤樣品每個(gè)重復(fù)取混勻后的樣品不少于200 g。樣品采集后-20 ℃保存。

防治效果調(diào)查：每小區(qū)采取平行跳躍法調(diào)查12個(gè)點(diǎn)，每點(diǎn)2 叢，斜拍打稻3 下，統(tǒng)計(jì)灰飛虱數(shù)。蟲(chóng)口減退率=（[施藥前蟲(chóng)數(shù)-施藥后蟲(chóng)數(shù)）/施藥前蟲(chóng)數(shù)]×100%；相對(duì)防治效果=（[處理蟲(chóng)口減退率-對(duì)照蟲(chóng)口減退率）（/100-對(duì)照蟲(chóng)口減退率）]×100%

1.3.2 樣品提取凈化

稱(chēng)取 5.0 g 樣品于 50 mL 離心管中，加入 20 mL 乙腈，數(shù)顯型多管式旋渦混合器振蕩20 min，于5 000 r·min-1下離心；取4 mL 上清液轉(zhuǎn)移至5 mL 離心管中，氮吹至干，用色譜純甲醇定容至2 mL，加入50 mg 無(wú)水硫酸鎂和50 mg C18填料，漩渦振蕩，于5 000 r·min-1下離心；取上清液于進(jìn)樣瓶中，待測(cè)。

1.3.3 HPLC-MS/MS檢測(cè)條件

色譜條件：Agilent ZORBAX Eclipse Plus C18色譜柱（2.1 mm×50 mm，1.8 μm）；柱溫35 ℃；進(jìn)樣體積 2.0 μL；流動(dòng)相為80%甲醇和20%甲酸水（甲酸濃度0.1%），流速為0.35 mL·min-1。

質(zhì)譜條件：電噴霧離子源；多反應(yīng)監(jiān)測(cè)正離子掃描模式；毛細(xì)管電壓4 000 V；干燥氣溫度350 ℃；干燥氣流速10 L·min-1；噴霧器壓力172 kPa；采集參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 吡蚜酮的質(zhì)譜參數(shù)Table 1 MS parameters for determination of pymetrozine

HPLC-MS/MS測(cè)定采用標(biāo)準(zhǔn)曲線法定量，組分含量按公式（1）計(jì)算：

式中：Xi為試樣中被測(cè)組分含量，mg·kg-1；Ci為從標(biāo)準(zhǔn)工作曲線得到的供試樣品溶液中被測(cè)組分的質(zhì)量濃度，mg·L-1；M為被測(cè)樣品質(zhì)量，g；Vm為供試樣品提取液的總體積，mL；V1為供試樣品移取提取液的體積，mL；V2為供試樣品定容體積，mL。

1.3.4 檢測(cè)條件的優(yōu)化及方法的線性范圍、定量限、精密度和準(zhǔn)確度

采用 QuEChERS 凈化方法[10-11]，經(jīng)比較后，采用50 mg無(wú)水硫酸鎂和50 mg C18作為吸附劑。

使用色譜純甲醇配制標(biāo)準(zhǔn)工作溶液1、2、5、10、20、50、100 μg·L-1和200 μg·L-1，在1.3.3節(jié)液相色譜-質(zhì)譜條件下測(cè)定，以吡蚜酮標(biāo)準(zhǔn)溶液的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。吡蚜酮線性回歸方程為y=2 423.3x+1 185.3（R2=0.999 9）。峰面積與溶液質(zhì)量濃度間呈良好的線性關(guān)系。以信噪比3∶1為儀器檢出限，吡蚜酮的檢出限為1.5×10-3ng。

在 0.01、0.05 mg·kg-1和 0.25 mg·kg-13 個(gè)添加水平下，吡蚜酮在水稻植株和籽粒中回收率分別為94%～101%和91%～96%，相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為3.5%～5.3%和7.1%～7.7%，植株和籽粒中的定量限均為0.01 mg·kg-1。各樣本的添加回收率和變異系數(shù)在允許范圍內(nèi)，符合《農(nóng)作物中農(nóng)藥殘留試驗(yàn)準(zhǔn)則》（NY/T 788—2018）的要求。

2 結(jié)果與分析

2.1 吡蚜酮的沉積規(guī)律

在水稻分蘗期，50%吡蚜酮可濕性粉劑按標(biāo)簽推薦（75～90 g·hm-2，以有效成分計(jì)）的 50%（37.5 g·hm-2，以有效成分計(jì)）、75%（56 g·hm-2，以有效成分計(jì)）、1.0 倍（75 g·hm-2，以有效成分計(jì)）和1.5 倍（112.5 g·hm-2，以有效成分計(jì)）4 個(gè)不同施藥劑量施藥 1 次后，于水稻倒3 葉處將水稻植株分成上下兩分部，并檢測(cè)各部分殘留量。吡蚜酮在水稻植株上部和下部的殘留量見(jiàn)表2。結(jié)果表明，在藥后2 h 和江蘇、湖南、廣西和黑龍江4 地水稻植株上部沉積量所占比例均為整個(gè)植株沉積量的66.7%以上。且吡蚜酮在水稻植株上部的降解要快于植株下部。若施藥2 次，間隔7 d 施藥，第1 次施藥后的水稻植株上部殘留量占第2次施藥后總殘留量的24%～43%，但第1次施藥后在水稻植株下部的殘留量占第2 次施藥后的沉積量的18%～38%。水稻植株上部吡蚜酮沉積量，黑龍江大于其余3地。

2.2 消解規(guī)律

在水稻分蘗期，50%吡蚜酮可濕性粉劑按112.5 g·hm-2（以有效成分計(jì)）施藥2 次后（間隔7 d 施藥1次），于第 2 次施藥后 2 h 和 1、3、5、7、14 d 后采樣，并將水稻植株從倒3 葉處分成上下兩分部，檢測(cè)各部分殘留量后分別計(jì)算降解半衰期。結(jié)果表明，吡蚜酮在植株上的沉積殘留呈不斷下降的趨勢(shì)，在植株上部和下部趨勢(shì)一致（圖1）。吡蚜酮在江蘇、湖南、廣西和黑龍江4 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)水稻植株上部的半衰期分別為2.1、1.0、2.1 d 和2.4 d，但在植株下部的半衰期分別為2.8、1.7、3.2 d和3.6 d（表3）。

2.3 吡蚜酮在不同種植區(qū)域水稻上的沉積量與對(duì)灰飛虱的防治效果

江蘇稻麥輪作種植區(qū)吡蚜酮在水稻上的沉積量與防治效果結(jié)果表明，推薦劑量的50%對(duì)水稻飛虱防治效果較差，但在75%以上劑量時(shí)，防治效果可達(dá)91%以上。因此江蘇地區(qū)水稻灰飛虱防治用吡蚜酮藥按標(biāo)簽推薦劑量的75%（56 g·hm-2，以有效成分計(jì)）用藥即可滿足防治需求（圖2）。

湖南結(jié)果表明，推薦劑量的50%對(duì)水稻灰飛虱防治效果較差，但在75%以上劑量時(shí)，防治效果可達(dá)87%以上。因此湖南地區(qū)水稻灰飛虱防治用吡蚜酮按標(biāo)簽推薦劑量的75%（56 g·hm-2，以有效成分計(jì)）用藥即可滿足防治需求（圖2）。

表2 吡蚜酮在水稻植株不同部分殘留量（mg·kg-1）Table 2 Pymetrozine residue in different parts of rice plants（mg·kg-1）

廣西結(jié)果表明，推薦劑量的50%、75%和1.0倍對(duì)水稻灰飛虱防治效果都較差，但1.5倍時(shí)，對(duì)灰飛虱防治效果可達(dá)到94%。因此廣西雙季稻地區(qū)水稻灰飛虱防治用吡蚜酮藥劑時(shí)，其用量應(yīng)為標(biāo)簽推薦的1.5倍（112.5 g·hm-2，以有效成分計(jì)）用量（圖2）。

黑龍江結(jié)果表明，推薦劑量的50%和75%對(duì)水稻灰飛虱防治效果都較差，但1.0倍以上時(shí)，對(duì)灰飛虱防治效果可達(dá)到93%以上。因此黑龍江一季稻地區(qū)水稻灰飛虱防治用吡蚜酮藥劑時(shí)，其用量應(yīng)為標(biāo)簽推薦的1.0倍（75 g·hm-2，以有效成分計(jì)）用量（圖2）。

進(jìn)一步分析圖2 數(shù)據(jù)，防治效果達(dá)到90%左右時(shí)，江蘇、湖南、廣西和黑龍江在水稻植株上部殘留量分別為 0.48、0.73、0.99 mg·kg-1和 1.22 mg·kg-1，說(shuō)明江蘇和湖南地區(qū)稻灰飛虱對(duì)吡蚜酮的抗性可能小于廣西和黑龍江，但實(shí)際抗性程度需進(jìn)一步抗性試驗(yàn)證明。施藥為推薦劑量的1.5 倍時(shí)，吡蚜酮江蘇、湖南、廣西和黑龍江在水稻植株上部殘留量分別為0.84、0.98、0.99 mg·kg-1和1.65 mg·kg-1，江蘇地區(qū)吡蚜酮在植株上的附著量仍然相對(duì)較低。

3 討論

吡蚜酮施加入水稻農(nóng)田體系中后，由于施藥方式和水稻植株立體空間的特征，農(nóng)藥在水稻立體空間的分布會(huì)存在一定殘留差異，而灰飛虱等害蟲(chóng)在水稻的立體空間的分布也有其特征規(guī)律，灰飛虱主要在水稻的中下部為害，因此，分析農(nóng)藥殘留的立體空間分布和靶標(biāo)害蟲(chóng)立體空間分布的關(guān)系對(duì)農(nóng)藥的有效利用具有一定的意義。另外，農(nóng)藥在自然生態(tài)環(huán)境中降解會(huì)受到環(huán)境因素的影響，比如溫度、光照和濕度等。我國(guó)幅員廣闊，不同農(nóng)區(qū)之間環(huán)境相差較大，農(nóng)藥殘留規(guī)律存在不同程度的差異，因此分析農(nóng)區(qū)間農(nóng)藥殘留的差異及對(duì)靶標(biāo)害蟲(chóng)的防治效果差異，對(duì)農(nóng)藥減施增效具有一定的理論指導(dǎo)意義。

3.1 水稻體系吡蚜酮流失的空間和區(qū)域差異

殘留持久的農(nóng)藥都已經(jīng)逐漸被淘汰，目前市場(chǎng)上流通的農(nóng)藥品種大多較易降解。前人對(duì)水稻體系吡蚜酮流失的空間和區(qū)域差異的研究未見(jiàn)報(bào)道。本文研究表明，水稻體系吡蚜酮?dú)埩舻目臻g差異體現(xiàn)在農(nóng)藥噴施后主要沉積在水稻植株中上部位，上部的農(nóng)藥降解快于下部；區(qū)域差異主要體現(xiàn)黑龍江較其他3 個(gè)農(nóng)區(qū)的水稻農(nóng)藥沉積量大、降解慢，可能與黑龍江地理緯度最高，氣候降雨等環(huán)境條件差異較大有關(guān)。

表3 吡蚜酮在水稻植株上的消解動(dòng)態(tài)方程和半衰期Table 3 Dynamic equation and half-life of pymetrozine in rice plants

水稻植株上部的降解快于植株下部，這可能不僅與雨水的淋洗有關(guān)，而且與植株上部農(nóng)藥的光解也有很大的關(guān)系。牛大水等[12]研究表明，農(nóng)藥在強(qiáng)光照下降解迅速，光的強(qiáng)度越強(qiáng)，農(nóng)藥降解越快。該結(jié)論一定程度上解釋了本研究中植株上部農(nóng)藥降解快于下部的現(xiàn)象。張存政等[13]研究表明，農(nóng)藥在不同環(huán)境條件下殘留規(guī)律有顯著差異，溫度高和降雨多能促進(jìn)農(nóng)藥殘留的消解和流失。該結(jié)論與本研究結(jié)果一致，黑龍江地區(qū)由于緯度較高，晝夜溫差大，夜間的低溫延緩農(nóng)藥殘留的降解，而且降雨量相對(duì)南方小，也是農(nóng)藥殘留降解慢的原因之一。

農(nóng)藥噴霧一般從水稻上方向下噴，植株的上部首先接觸農(nóng)藥，而下部農(nóng)藥可能來(lái)源主要是上部植株的空隙穿透直接噴灑農(nóng)藥、從上部植株流淌下的農(nóng)藥和部分農(nóng)藥?kù)F滴噴灑上部植株后經(jīng)過(guò)二次或更多次的彈跳后落下的農(nóng)藥等幾種，但總體植株上部的農(nóng)藥受藥量遠(yuǎn)大于下部，這是上部的空間優(yōu)勢(shì)決定的?；绎w虱一般在水稻中下部為害，因此為了農(nóng)藥液滴盡量向靶標(biāo)部位附著，可以在使用噴霧器械時(shí)降低器械噴頭高度，最好在水稻倒二葉以下。農(nóng)藥殘留區(qū)域差異可能主要由雨水、風(fēng)力和濕度等因素導(dǎo)致，農(nóng)藥使用劑量也應(yīng)根據(jù)不同區(qū)域殘留規(guī)律差異進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整[14-15]。

3.2 吡蚜酮沉積量與防治效果關(guān)系

水稻上使用吡蚜酮的目的主要是針對(duì)危害水稻的灰飛虱。農(nóng)藥對(duì)靶標(biāo)害蟲(chóng)的防治效果主要與害蟲(chóng)的農(nóng)藥有效接觸量和害蟲(chóng)對(duì)農(nóng)藥的抗性程度等因素有關(guān)。農(nóng)藥劑量確定后，最大限度地將農(nóng)藥沉積在水稻表面并發(fā)揮最佳生物效果，是農(nóng)藥田間應(yīng)用追求的目標(biāo)之一，同時(shí)期望害蟲(chóng)對(duì)農(nóng)藥的抗性越低越好。但前人多年的檢測(cè)結(jié)果表明，部分稻區(qū)褐飛虱田間種群對(duì)吡蚜酮的抗性已下降至中等水平階段（3.7～11.0倍），不同區(qū)域飛虱種群抗性不同[16-20]。

本研究中，江蘇和湖南水稻吡蚜酮75%推薦劑量、廣西1.5 倍推薦劑量、黑龍江1.0 倍推薦劑量以上時(shí)分別可滿足對(duì)灰飛虱防治需求。江蘇和湖南地區(qū)灰飛虱對(duì)吡蚜酮的抗性可能小于廣西和黑龍江。盡管江蘇地區(qū)吡蚜酮?dú)埩袅孔畹?，但灰飛虱對(duì)吡蚜酮的抗性也可能最小，因此較低劑量的農(nóng)藥即可達(dá)到較好的防治效果。

農(nóng)藥制劑產(chǎn)品在登記時(shí)存在兩個(gè)問(wèn)題，一是廠家在制劑的有效成分含量上有過(guò)大的自主設(shè)定權(quán)，只要能通過(guò)系列登記試驗(yàn)，就能獲得登記；二是農(nóng)藥制劑銷(xiāo)售時(shí)，一般全國(guó)范圍采用統(tǒng)一的農(nóng)藥施用劑量，而各地區(qū)由于氣候等條件以及害蟲(chóng)抗性的差異，會(huì)導(dǎo)致有些地區(qū)過(guò)量施用農(nóng)藥而有些地方施藥劑量不足的情況。

4 結(jié)論

（1）在藥后2 h，江蘇、湖南、廣西和黑龍江4 地試驗(yàn)點(diǎn)水稻植株上部沉積量所占比例均為整個(gè)植株沉積量的66.7%以上，且吡蚜酮在水稻植株上部的降解要快于植株下部。水稻植株上部吡蚜酮沉積量，黑龍江大于其余3地。

（2）江蘇和湖南地區(qū)水稻飛虱防治用吡蚜酮藥按標(biāo)簽推薦最大的75%用藥（56 g·hm-2，以有效成分計(jì)）即可滿足防治需求。廣西雙季稻地區(qū)水稻飛虱防治用吡蚜酮藥劑時(shí)，其用量應(yīng)為標(biāo)簽推薦的1.5 倍用量（112.5 g·hm-2，以有效成分計(jì)）。黑龍江一季稻地區(qū)水稻飛虱防治用吡蚜酮藥劑時(shí)，其用量應(yīng)為標(biāo)簽推薦的1.0 倍用量（75 g·hm-2，以有效成分計(jì)）。結(jié)果表明，針對(duì)具體農(nóng)藥制劑，應(yīng)根據(jù)實(shí)際水稻種植區(qū)域靶標(biāo)有害生物防治效果情況，合理設(shè)置符合本區(qū)域的農(nóng)藥使用劑量，避免農(nóng)藥施用過(guò)量給環(huán)境造成壓力，也避免農(nóng)藥施用不足而起不到防治害蟲(chóng)的效果。