噻蟲(chóng)嗪在棉葉中殘留消解動(dòng)態(tài)及對(duì)棉蚜的防治效果評(píng)價(jià)

陳文靜,趙 靜，張金磊，魯立良，馮麗凱

(1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院植物保護(hù)研究所，新疆石河子 832000；2.新疆農(nóng)墾科學(xué)院分析測(cè)試中心，新疆石河子 832000)

0 引 言

【研究意義】2020年新疆棉區(qū)棉花種植面積占全國(guó)的78.93%，產(chǎn)量占87.33%，新疆棉區(qū)在全國(guó)棉區(qū)增長(zhǎng)面積和產(chǎn)量比重都在逐年穩(wěn)步提升，平均單產(chǎn)和總產(chǎn)均為全國(guó)第一[1-2]。棉蚜一直是危害棉花的主要害蟲(chóng)之一，近幾年發(fā)生尤為嚴(yán)重[3]。因棉蚜危害而造成的棉花產(chǎn)量損失平均減產(chǎn)幅度在30～50 kg/667m2，占產(chǎn)量的10%～20%[4]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】常用種衣劑如吡蟲(chóng)啉、噻蟲(chóng)嗪等新型煙堿類殺蟲(chóng)劑[5-6]。60%吡蟲(chóng)啉懸浮種衣劑可促進(jìn)棉花出苗，對(duì)棉花苗期的棉蚜和薊馬有很好的防治效果[7]。50%噻蟲(chóng)嗪懸浮種衣劑12.5 g/667m2使用時(shí)，對(duì)棉花4、5葉期蚜蟲(chóng)的防治效果可達(dá)83.94%，防效較好[8]。楊德慧等[9]研究表明，70%噻蟲(chóng)嗪可分散粉劑2 000 g/100kg棉種包衣后，在發(fā)芽后30 d時(shí)，防效仍可達(dá)82.84%，而張謙等[10]試驗(yàn)表明，200～600 g/100kg棉種包衣，在發(fā)芽后35 d時(shí)防治效果也可達(dá)到72.3%～89.1%，姜偉麗等[11]研究表明，藥劑210～420 g/100kg棉種包衣后，在發(fā)芽后30 d，防效同樣可達(dá)到75.9%～92.4%。噻蟲(chóng)嗪種子處理后，在55 d時(shí)仍有顯著防效[12]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】近年來(lái)棉蚜發(fā)生嚴(yán)重，化學(xué)農(nóng)藥、多次使用棉蚜抗藥性會(huì)增強(qiáng)，成本增加、品質(zhì)降低，使用噻蟲(chóng)嗪進(jìn)行種子處理后可有效防治苗期棉蚜，相較于噴霧防治可減少施藥次數(shù)，降低成本，減輕對(duì)天敵的影響。研究噻蟲(chóng)嗪種衣劑在棉葉中的消解動(dòng)態(tài)，評(píng)價(jià)其對(duì)棉蚜的防治效果?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】測(cè)定棉葉中噻蟲(chóng)嗪的殘留量，研究噻蟲(chóng)嗪在棉株內(nèi)的消解動(dòng)態(tài)，結(jié)合田間噻蟲(chóng)嗪種衣劑對(duì)棉蚜的防治效果，分析不同濃度、不同時(shí)間噻蟲(chóng)嗪種子處理對(duì)棉蚜的防治效果。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)地設(shè)在新疆農(nóng)墾科學(xué)院農(nóng)試場(chǎng)，位于天山北麓中段，準(zhǔn)噶爾盆地南緣，平均海拔在300～500 m，是典型溫帶大陸性氣候，日照時(shí)長(zhǎng)2 318～2 732 h，年平均氣溫在7.5～8.2℃，無(wú)霜期在147～191 d，年降雨量為180～270 mL，年蒸發(fā)量達(dá)1 000～1 500 mL。表1

表1 70%噻蟲(chóng)嗪可分散粉劑使用濃度(100 g棉種)Table 1 70% thiamethoxam seed coating concentration(100 g cotton seed)

棉花品種為新陸早45號(hào)，棉種包衣后播種，2020年5月9日播種，15日出苗。

70%噻蟲(chóng)嗪可分散粉劑(銳勝，先正達(dá)(蘇州)作物保護(hù)有限公司)。RDN型人工氣候箱(寧波東南儀器有限公司)，噻蟲(chóng)嗪標(biāo)準(zhǔn)品(純度>98%，上海源葉生物科技有限公司)。

Waters Acquity UPLC-TQ-S(美國(guó)Waters公司)，萬(wàn)分之一電子天平(賽多利斯科學(xué)儀器(北京)有限公司)，HYQ-3110渦旋混勻器(美國(guó)精騏有限公司)，Centrifuge 5804 R冷凍離心機(jī)(德國(guó)Eppendorf公司)；KQ3200DB型數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)，優(yōu)普超純水制造系統(tǒng)(四川優(yōu)普超純科技有限公司)。

乙腈為HPLC色譜乙腈(Fisher chemical公司)，乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)、C18固相分散劑(C18)、石墨化炭黑(GCB)(天津博納艾杰爾科技有限公司)，甲酸、NaCl、無(wú)水MgSO4均為分析純。

1.2 方 法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

每處理重復(fù)3次，共12個(gè)小區(qū)，每小區(qū)20 m2，采用對(duì)角線3點(diǎn)取樣法，每點(diǎn)選取連續(xù)10株棉花，在棉苗發(fā)芽后5、10、20、30、40 d時(shí)分別采上部葉與下部葉各10 g，取回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定棉葉中噻蟲(chóng)嗪的殘留量；出苗后10、20、30 d調(diào)查全株棉蚜數(shù)量。

防治效果(%)=

(1)

1.2.2 樣品處理

取10 g(精確至0.1 g)待測(cè)棉葉于研缽中加入液氮研磨，后轉(zhuǎn)至50 mL旋蓋離心管中，加入5 mL超純水，2 000 r/min渦旋30 s，加入20 mL 0.1%甲酸酸化乙腈，2 000 r/min渦旋30 s，再加入4 g NaCl，2 000 r/min渦旋4 min，后超聲30 min。超聲后配平，5 000 r/min 4℃離心10 min，取2 mL上層乙腈相至15 mL旋蓋離心管中，重復(fù)5次，-20℃保存5 min。

將冷藏好的離心管取出，依次加入200 mg無(wú)水MgSO4、50 mg PSA、50 mg C18和10 mg GCB，立即搖勻，避免結(jié)塊。2 000 r/min渦旋4 min，后超聲30 min。超聲后配平，5 000 r/min 4℃離心10 min。用1 mL一次性注射器取上清液1 mL過(guò)0.22 μm有機(jī)濾膜后注入1.5 mL進(jìn)樣瓶，4℃保存，待測(cè)。

1.2.3 儀器測(cè)定條件

色譜條件：色譜柱Acquity UPLC BEH C18色譜柱(1.7 μm，2.1×100 mm)，進(jìn)樣量1 μL，柱溫25 ℃。洗脫程序：時(shí)間0～3 min，流速0.4 ml/min，A相0.1 %甲酸超純水60 %，B相乙腈40%。

質(zhì)譜條件：電噴霧離子源，正離子模式(ESI+)，掃描方式為多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)，干燥氣流速5 L/min，干燥氣溫度325 ℃，霧化器壓力45 psi，鞘氣溫度250 ℃，毛細(xì)管電壓2 500 V。質(zhì)譜檢測(cè)參數(shù)：母離子292 m/z，子離子211/181 m/z，駐留時(shí)間200/200 ms，碰撞電壓5/20 V，保留時(shí)間0.72 min。

1.2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：準(zhǔn)確稱取10 mg(精確到0.000 1 g)噻蟲(chóng)嗪標(biāo)準(zhǔn)品用10 mL乙腈定容，得到質(zhì)量濃度為1 000 mg/L的噻蟲(chóng)嗪標(biāo)準(zhǔn)母液。采用梯度稀釋法，用乙腈分別配制0.01、0.02、0.05、0.07、0.10、0.20、0.50 mg/L質(zhì)量濃度的噻蟲(chóng)嗪標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。采用外標(biāo)法定量，在1.2.2節(jié)儀器測(cè)定條件下測(cè)定，并用響應(yīng)值-質(zhì)量濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，即溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線。

基質(zhì)空白標(biāo)準(zhǔn)溶液：以不含噻蟲(chóng)嗪的棉葉作為樣品，利用1.2.1節(jié)的前處理方法制備棉葉的基質(zhì)空白溶液。采用梯度稀釋的方法，用基質(zhì)空白溶液分別配制0.01、0.02、0.05、0.07、0.10、0.20、0.50 mg/L質(zhì)量濃度的噻蟲(chóng)嗪基質(zhì)空白標(biāo)準(zhǔn)溶液。采用外標(biāo)法定量，并用響應(yīng)值-質(zhì)量濃度繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，即基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.2.5 添加回收

準(zhǔn)確稱取不含噻蟲(chóng)嗪的棉葉空白樣品10 g(精確到0.1 g)，分別以0.01、0.20、0.50 mg/L，3個(gè)添加水平進(jìn)行添加回收試驗(yàn)，設(shè)置5個(gè)平行，計(jì)算添加回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)。

1.2.6 基質(zhì)效應(yīng)

基質(zhì)效應(yīng)是指除待測(cè)組分外，樣品中其它組分對(duì)定性、定量檢測(cè)的結(jié)果有促進(jìn)或抑制的影響。

計(jì)算基質(zhì)效應(yīng)的公式：

(2)

ME為正值，就表明基質(zhì)效應(yīng)增強(qiáng)；反之，則減弱。一般當(dāng)基質(zhì)效應(yīng)超過(guò)±10%，即基質(zhì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果有增強(qiáng)或抑制效果，則認(rèn)為基質(zhì)效應(yīng)對(duì)定量檢測(cè)的結(jié)果有顯著影響，不能忽略，需進(jìn)行校正[13]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)通過(guò)Microsoft Excel軟件處理，采用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)方差分析，根據(jù)最小顯著極差法中新復(fù)極差測(cè)驗(yàn)法(SSR測(cè)驗(yàn))進(jìn)行差異顯著性測(cè)定，并使用origin7.5軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線與線性范圍

研究表明，得溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=22 122x+ 248 067，相關(guān)系數(shù)r=0.996；基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=4 626.3x+ 26 763，相關(guān)系數(shù)r=0.999。在0.01～0.50 mg/L范圍內(nèi)線性關(guān)系良好。圖1

圖1 A：0.01～0.50 mg/L噻蟲(chóng)嗪基質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線；B：0.01～0.50 mg/L噻蟲(chóng)嗪溶劑標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.1 A：0.01-0.50 mg/L Thiamethoxam matrix standard curveB：0.01-0.50 mg/L Thiamethoxam solvent standard curve

2.2 基質(zhì)效應(yīng)與檢測(cè)限

研究表明，ME=-79.09%，棉葉基質(zhì)對(duì)噻蟲(chóng)嗪有強(qiáng)烈的抑制效果，通過(guò)基質(zhì)空白標(biāo)準(zhǔn)溶液為基準(zhǔn)進(jìn)行校正，消除基質(zhì)效應(yīng)。

3倍信噪比時(shí)所測(cè)得噻蟲(chóng)嗪的最低濃度，即其檢測(cè)限為0.001 mg/kg。

2.3 加標(biāo)回收率與精密度

研究表明,在0.01～0.50 mg/L添加水平范圍內(nèi)，噻蟲(chóng)嗪平均回收率在93.4%～119.71%；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.34%～5.18%，符合農(nóng)藥殘留檢測(cè)中RSD<20%的要求。表2

表2 噻蟲(chóng)嗪的平均回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD(n=5)Table 2 Average spiked recoveries and relative standard deviations(RSD)of thiamethoxam(n=5)

2.4 噻蟲(chóng)嗪在棉葉中的消解動(dòng)態(tài)

研究表明，噻蟲(chóng)嗪在棉葉中的消解動(dòng)態(tài)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，對(duì)300、450和600 g/100kg濃度70%噻蟲(chóng)嗪消解時(shí)間t后的殘留量Ct回歸分析，得其消解曲線分別為Ct=20.686e-0.172t，r=0.894；Ct=56.313e-0.18t，r=0.972，Ct=68.336e-0.179t，r=0.970；半衰期分別4.03、3.85、3.87 d。40 d時(shí)濃度由低到高處理的棉葉中噻蟲(chóng)嗪濃度分別降至0.036、0.064、0.084 mg/kg。表3，表4

表3 噻蟲(chóng)嗪在棉葉中消解動(dòng)態(tài)Table 3 Degradation dynamics of thiamethoxam in cotton leaves

表4 不同時(shí)間棉葉中噻蟲(chóng)嗪含量Table 4 The content of thiamethoxam in cotton leaves at different times(mg/kg)

2.5 田間噻蟲(chóng)嗪種衣劑對(duì)棉蚜的防治效果

研究表明，噻蟲(chóng)嗪濃度越高，對(duì)棉蚜的防治效果也越好。出苗后10 d，3個(gè)處理對(duì)棉蚜的防效均可達(dá)80%以上，600 g/100kg處理防效高達(dá)95.32%。出苗后30 d時(shí)，600 g/100kg處理防效仍有87.90%，而300 g/100kg與450 g/100kg處理對(duì)棉蚜的防效下降到60.70%與77.12%。表5

表5 不同噻蟲(chóng)嗪種衣劑下棉蚜防治效果變化Table 5 Control effect of thiamethoxam seed coating agent on Aphis gossypii Glover

2.6 出苗后30 d時(shí)噻蟲(chóng)嗪在棉株體內(nèi)的含量及分布

研究表明，種子處理后，濃度由低到高處理的下部葉片中噻蟲(chóng)嗪含量分別為0.13、0.29和0.31 mg/kg，占各處理總體濃度的59.42%、76.39%、66.89%，噻蟲(chóng)嗪主要分布在下部葉片。圖2

圖2 30 d時(shí)噻蟲(chóng)嗪在棉株內(nèi)分布情況Fig.2 Distribution ofthiamethoxam in cotton plants at 30 days

3 討 論

噻蟲(chóng)嗪是第2代新煙堿類殺蟲(chóng)劑，具有廣譜、高效、低毒的特點(diǎn)。良好的內(nèi)吸活性同時(shí)兼有胃毒和觸殺作用，因而施用噻蟲(chóng)嗪后，可很快被植株吸收并運(yùn)轉(zhuǎn)至全株，對(duì)蚜蟲(chóng)、飛虱、葉蟬等刺吸式口器害蟲(chóng)起到很好的防治作用。使用噻蟲(chóng)嗪種子處理能夠有效的防治棉花苗期蟲(chóng)害的發(fā)生，發(fā)芽后30～35 d防效仍可達(dá)70%以上[9-11]。趙鳴等[14]研究發(fā)現(xiàn)，300 g/100kg濃度70%噻蟲(chóng)嗪可分散粉劑種子處理后，在35 d時(shí)，防效達(dá)83.47%，噴霧防治按照當(dāng)?shù)厥┧幜?xí)慣在7 d進(jìn)行1次的情況下防效達(dá)90%以上，防治效果相當(dāng)，但種子處理防治方法減少了多次施藥的工費(fèi)，也可將殺菌劑、抗低溫劑、微量元素等成分選擇性添加到種衣劑中，提高發(fā)芽率，培育壯苗，減少苗期損失[15,16]。且種子處理減少了噴霧施藥過(guò)程中對(duì)其他非靶標(biāo)昆蟲(chóng)的影響，保育天敵，便于中后期利用天敵防治棉蚜。

噻蟲(chóng)嗪半衰期較短，噴施噻蟲(chóng)嗪在棉葉中的消解半衰期為1.4～1.9 d，在土壤中的消解半衰期為2.9～5.9 d；噻蟲(chóng)嗪在鮮茶葉中的消解半衰期為3.1 d，在土壤中的消解半衰期為5.5 d，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，噻蟲(chóng)嗪屬易降解農(nóng)藥[17,18]。張麗萍[19]試驗(yàn)結(jié)果表明，噻蟲(chóng)嗪與吡蟲(chóng)啉主要分布在下部葉片中，李成名等[20]利用同位素示蹤技術(shù)深刻分析了同為新煙堿類殺蟲(chóng)劑吡蟲(chóng)啉在油菜中的吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)與分布特性，結(jié)果顯示，吡蟲(chóng)啉通過(guò)種子處理的方式易于向地上部分運(yùn)轉(zhuǎn)，其分配規(guī)律為葉>莖>根，且下部葉中吡蟲(chóng)啉含量顯著高于其他葉片，試驗(yàn)中噻蟲(chóng)嗪隨棉株生長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)至整株，經(jīng)噻蟲(chóng)嗪同樣集中在下部葉片，針對(duì)噻蟲(chóng)嗪在棉株內(nèi)的具體分布以及運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律有待進(jìn)一步的研究。

4 結(jié) 論

建立棉葉中噻蟲(chóng)嗪農(nóng)藥測(cè)定的方法。噻蟲(chóng)嗪在棉葉中的消解動(dòng)態(tài)符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，消解方程分別為Ct=20.686e-0.172t，r=0.894；Ct=56.313e-0.18t，r=0.972，Ct=68.336e-0.179t，r=0.970；半衰期分別4.03、3.85、3.87 d。下部葉中噻蟲(chóng)嗪含量分別占各處理總體濃度的59.42%、76.39%、66.89%，噻蟲(chóng)嗪主要分布在下部葉片。后期600 g/100kg處理防效顯著優(yōu)于其余2處理，30 d時(shí)防效仍可達(dá)87.90%。噻蟲(chóng)嗪種子處理在30 d時(shí)噻蟲(chóng)嗪的含量為0.110、0.192和0.230 mg/kg，對(duì)棉蚜有較好的防治效果。在苗期進(jìn)行噻蟲(chóng)嗪種子處理可很好的防治苗期蚜蟲(chóng)，持效期達(dá)30 d左右。噻蟲(chóng)嗪種子處理防效的高低與不同地區(qū)棉蚜對(duì)噻蟲(chóng)嗪的敏感性有關(guān)，對(duì)不同地區(qū)棉蚜的防治效果和持效期都有所不同。