3種農(nóng)藥在土壤-煙株系統(tǒng)中的遷移降解特征

李慧，姜濱，黃擇祥，劉莉，邱軍，于衛(wèi)松，孫惠青

摘? 要：為明確甲霜靈、噁霜靈和烯酰嗎啉3種農(nóng)藥從土壤向煙草葉片的遷移降解及在不同部位葉片中的分布特征，在煙田進行灌根施藥，采用GC-MS/MS測定農(nóng)藥殘留量，研究了灌根施藥方式對煙葉農(nóng)藥殘留的影響。結(jié)果表明，灌根施藥后，3種農(nóng)藥在土壤中的殘留量逐漸降低且降解動態(tài)符合一級動力學(xué)方程;在煙葉中的殘留量先升高后降低，不同部位的殘留量呈現(xiàn)下部葉>中部葉>上部葉的趨勢。甲霜靈、烯酰嗎啉在施藥后第7天煙葉農(nóng)藥殘留量低于最大殘留限量標準，噁霜靈在施藥后第28天煙葉農(nóng)藥殘留量仍高于最大殘留限量標準?？梢姡赐扑]高劑量進行灌根施藥后，煙葉中甲霜靈、烯酰嗎啉超限風(fēng)險較低，噁霜靈超限風(fēng)險較高。

關(guān)鍵詞：煙草;農(nóng)藥殘留;遷移降解;安全性

The Migration and Degradation Characteristics of Three Pesticides in the Soil-Tobacco Plant System

LI Hui1， JIANG Bin2， HUANG Zexiang2， LIU Li3， QIU Jun1， YU Weisong1， SUN Huiqing1*

（1. Tobacco Research Institute， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Qingdao 266101， China; 2. China Tobacco Corporation Shandong Branch， Jinan 250101， China; 3. Shandong Linyi Tobacco Co.， Ltd.， Yishui， Shandong 276400， China）

Abstract： In order to clarify the migration and degradation of metalaxyl， oxadixyl and dimethomorph from soil to tobacco leaves and their distribution characteristics in different parts of leaves， the effects of root irrigation application methods on pesticide residues in tobacco leaves were studied by GC-MS/MS. The results showed that the residues of the three pesticides in soil decreased gradually after root irrigation， and the degradation dynamics accorded with the first-order kinetic equation. The residues in different parts of tobacco plants showed the trend of lower leaves>middle leaves>upper leaves. The pesticide residues of metalaxyl and dimethomorph in tobacco leaves were lower than the maximum residue limit on the 7th day after application， and the pesticide residues of oxadixyl in tobacco leaves were still higher than the maximum residue limit on the 28th day after application. It can be seen that the risk of metalaxyl and dimethomorph overrun in tobacco leaves was lower， and the risk of oxadixyl overrun was higher after the recommended high dose of root irrigation.

Keywords： tobacco; pesticide residues; migration and degradation; safety

化學(xué)農(nóng)藥在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了不可或缺的作用，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的物質(zhì)保障。由于長期大量使用化學(xué)農(nóng)藥，土壤中不可避免地存在農(nóng)藥殘留[1]。農(nóng)藥進入土壤的途徑有以下幾種：一是灌根施藥進入土壤;二是葉面噴施后降落或淋洗進入土壤;三是大氣中的農(nóng)藥沉降進入土壤[1-5]。

施用的農(nóng)藥進入土壤后，會通過揮發(fā)、擴散、吸附、生物降解、光化學(xué)降解等多種途徑進行遷移轉(zhuǎn)化[6-8]。其中，植物可以通過發(fā)達的根系從土壤中吸收農(nóng)藥并轉(zhuǎn)運至地上部位[9-10]，從而對農(nóng)產(chǎn)品造成污染，危害人體健康[4，11-12]。

農(nóng)藥在土壤-植株系統(tǒng)中遷移富集規(guī)律的研究較少。張貝貝等[7]指出蔬菜地上部分對農(nóng)藥增效劑八氯二丙醚的富集存在較大差異，在苦菊中最易蓄積，且在苦菊和小白菜中的積累速率較快，在第5天時積累達到峰值。韓毅等[13]研究了灌根施藥時吡蟲啉在煙草植株的吸收與傳導(dǎo)，結(jié)果顯示灌根施藥后，吡蟲啉被煙草根部吸收并迅速向上運輸，第14天時吡蟲啉在煙草根部積累達到最大值，煙葉中的吡蟲啉殘留量上部葉>中部葉>下部葉。

甲霜靈、噁霜靈、烯酰嗎啉等常以灌根施藥方式用于防治煙草黑脛病，初烤煙葉中存在殘留超限現(xiàn)象。目前，尚無此3種農(nóng)藥在土壤-煙株系統(tǒng)中的遷移降解相關(guān)研究，本研究旨在探究3種農(nóng)藥在土壤-煙株中的遷移降解情況，闡明其規(guī)律，明確其在煙葉中的殘留及安全性，為煙草生產(chǎn)和農(nóng)殘控制提供理論和實踐支撐。

1? 材料與方法

1.1? 供試農(nóng)藥

58%甲霜靈·錳鋅可濕性粉劑（含甲霜靈10%），購自興農(nóng)藥業(yè)（中國）有限公司;64%噁霜靈·錳鋅可濕性粉劑（含噁霜靈8%），購自先正達（蘇州）作物保護有限公司;80%烯酰嗎啉水分散粒劑，購自江蘇輝豐生物農(nóng)業(yè)股份有限公司。

1.2? 儀器與試劑

氣相色譜串聯(lián)三重四級桿質(zhì)譜（Agilent 7890 B-7000C，美國Agilent公司），配備電子轟擊離子源（EI）;電熱恒溫干燥箱（FD-115，德國BINDER公司）;旋風(fēng)式植物粉碎機（CS0-Ⅰ，北京一輕研究院有限公司）;電子天平（ER-182A，靈敏度0.1 mg，日本A&D公司）;渦旋混合儀（UMV-2，北京優(yōu)晟聯(lián)合科技公司）;定量濃縮儀（Syncore R12，瑞士BUCHI公司）;臺式離心機（TDZ5-WS，長沙湘鑫儀器公司）。

乙腈（色譜純）、乙酸乙酯（色譜純）、無水硫酸鎂（分析純），購自上海國藥集團化學(xué)試劑有限公司;多壁碳納米凈化管（即NANO凈化管），購自天津博納艾杰爾科技有限公司。

甲霜靈、噁霜靈、烯酰嗎啉和滅蟻靈（內(nèi)標）標準物質(zhì)，純度≥95%，德國Dr公司。

1.3? 大田試驗

試驗于2020年6—7月在山東沂水進行，品種為中煙100。選擇土壤肥力均勻一致的地塊，3種農(nóng)藥分別施用，每種農(nóng)藥設(shè)3次重復(fù)，每個重復(fù)為1個小區(qū)（300株煙），隨機區(qū)組排列，共計9個小區(qū)，小區(qū)間留不施藥保護行。煙株生長至有效葉片數(shù)10～12片時，按照3種農(nóng)藥登記的推薦高劑量（有效成分含量甲霜靈180 g/hm2、噁霜靈300 g/hm2、烯酰嗎啉300 g/hm2）兌水稀釋混勻后，將藥液圍繞煙株莖基部緩慢倒入，單株藥液用量100 mL。

施藥前采集空白煙葉做對照，施藥后1 h、1 d、3 d、5 d、7 d、14 d、21 d和28 d，在每個小區(qū)內(nèi)，“S”型取樣法分別采集煙株上、中、下部位煙葉各50片，每片葉去掉主脈一側(cè)的一半葉片，編桿懸掛于電熱恒溫干燥箱內(nèi)，于45 ℃干燥48 h。烘干后的煙葉去掉主脈，粉碎后過1 mm篩，混勻后留樣100 g，儲存于?20 ℃冰柜中。

采集煙葉樣品的同時，在對應(yīng)煙株距離莖基15 cm處，用取土器采集縱向0～20 cm土壤，剔除石塊、雜草和植物根莖等雜物，在背陰處風(fēng)干，粉碎后過1 mm篩，混勻后留樣300 g，儲存于?20 ℃冰柜中。

1.4? 分析方法

稱取煙葉樣本1.000 g，土壤樣本10.000 g，加入10 mL乙腈和0.1 mL內(nèi)標溶液（5 mg/L），在渦旋混合儀上以2000 r/min速率振蕩提取10 min，以4000 r/min離心10 min;取1 mL上清液，經(jīng)NANO凈化管凈化，凈化液收集于1.5 mL離心管中，置于定量濃縮儀上蒸除溶劑，加入1 mL乙酸乙酯復(fù)溶，經(jīng)0.22 ?m有機系微孔濾膜過濾，待檢測分析。

熔融石英毛細管色譜柱（HP-5MS，15 m × 0.25 mm × 0.25 μm）;進樣口溫度280 ℃，傳輸線溫度280 ℃;載氣He，恒壓48.28 kPa;不分流進樣，進樣量1 μL;柱溫箱升溫程序：初始溫度70 ℃，初始保持2 min;先以30 ℃/min速率由70 ℃升至150 ℃，保持5 min;再以3 ℃/min升至280 ℃，最后以30 ℃/min升至300 ℃，保持5 min。

離子源溫度280 ℃，四級桿溫度180 ℃;多反映監(jiān)測模式（MRM），電離能70 eV，碰撞氣N2。

甲霜靈定量離子對234.1/174.1（10 eV），定性離子對206.1/132.1（25 eV）;噁霜靈定量離子對163.1/132.1（10 eV），定性離子對163.1/105.1（20 eV）;烯酰嗎啉定量離子對301.1/165.1（15 eV），定性離子對301.1/273.1（10 eV）。

殘留量結(jié)果采用內(nèi)標-標準曲線法，由儀器工作站自動得出。

1.5? 數(shù)據(jù)處理

土壤中農(nóng)藥降解動態(tài)一級動力學(xué)方程：

Ct=C0e?kt

當農(nóng)藥降解50%時，即Ct=C0/2時，所需要的時間即為降解半衰期，以T1/2表示，則：

T1/2=ln 2/K

式中：K為降解速率常數(shù);

C0為農(nóng)藥初始殘留量（mg/kg）;

Ct為t時刻農(nóng)藥殘留量（mg/kg）。

采用Microsoft Excel 2019 進行數(shù)據(jù)處理和表格、折線圖、直方圖的制作，IBM Statistics SPSS 21進行差異顯著性比較。

2? 結(jié)? 果

2.1? 方法評價

樣本分析前，按照測定方法步驟做空白試驗，以保證分析過程無干擾。在樣本分析過程中采用基質(zhì)加標曲線、樣本平行樣和加標質(zhì)控樣等措施進行質(zhì)量控制。同時，本研究通過對煙葉和土壤空白樣本中添加3種農(nóng)藥3個濃度水平的標準物質(zhì)，進行方法回收率驗證試驗。結(jié)果顯示（表1），本方法煙葉中農(nóng)藥回收率84.47%～104.20%，相對標準偏差0.33%～4.68%;土壤中農(nóng)藥回收率88.67%～107.80%，相對標準偏差0.42%～1.42%，方法穩(wěn)定可靠，能夠滿足農(nóng)藥殘留檢測的試驗要求。

2.2? 土壤中3種農(nóng)藥的降解動態(tài)

3種農(nóng)藥在土壤中的殘留量均隨時間推移逐漸降低，且降解動態(tài)符合一級動力學(xué)方程（表2）。甲霜靈、噁霜靈、烯酰嗎啉理論半衰期分別為5.37、5.06、3.11 d。3種農(nóng)藥分別在施藥后第14、14、7 天時降解率超過50%（表3），殘留量分別為0.914、0.956、0.593 mg/kg;在施藥后第28天時的降解率分別為64.7%、71.4%、83.0%，殘留量分別為0.685、0.567、0.272 mg/kg。

2.3? 土壤及煙葉中農(nóng)藥殘留量的時間分布特征

圖1-3示出，灌根施藥后，甲霜靈、噁霜靈、烯酰嗎啉3種農(nóng)藥在土壤中的殘留量呈遞減趨勢。施藥后1 h，其在土壤中的原始沉積量分別為1.938、1.984、1.602 mg/kg，施藥后第28天，其在土壤中的殘留量分別為0.685、0.567、0.272 mg/kg。

灌根施藥后，3種農(nóng)藥被根系吸收轉(zhuǎn)運至葉片并表現(xiàn)出不同的遷移規(guī)律。施藥后1 d，煙葉中已有農(nóng)藥殘留檢出，甲霜靈、噁霜靈、烯酰嗎啉殘留量分別為0.095、0.173、0.068 mg/kg;施藥后7 d，3種農(nóng)藥在煙葉中的殘留量達最大值，分別為0.473、0.641、0.343 mg/kg;此后逐漸降低，至施藥后28 d，

殘留量分別為0.014、0.152、0.012 mg/kg。從總體趨勢看，3種農(nóng)藥從土壤向葉片中的遷移速率較一致，均在施藥后7 d時達吸收峰值，但噁霜靈的遷移量明顯高于甲霜靈和烯酰嗎啉，其在施藥后7～28 d時降解速率也低于其他2種農(nóng)藥。

2.4? 煙葉中農(nóng)藥殘留量的空間分布特征

由圖4-6可見，3種農(nóng)藥被根系吸收后在煙草

植株內(nèi)發(fā)生轉(zhuǎn)運，不同部位葉片中殘留量差異極顯著，其在下部葉中的殘留量明顯高于中部、上部葉，呈現(xiàn)下部葉>中部葉>上部葉的趨勢，且3個部位煙葉中的殘留量均在施藥后第7天達到峰值，在施藥后第14天低于第5天。施藥后第7天殘留量達到峰值時，甲霜靈、噁霜靈和烯酰嗎啉在上、中、下部煙葉中的殘留量依次為為0.384、0.473、0.597 mg/kg，0.535、0.641、0.713 mg/kg和0.267、0.343、0.458 mg/kg。

2.5? 安全性評價

中國煙草總公司于2014年發(fā)布的《煙葉農(nóng)藥最大殘留限量》企業(yè)標準中，甲霜靈、噁霜靈、烯酰嗎啉的最大殘留限量分別為2、0.1、2 mg/kg。以灌根的方式施藥，3種農(nóng)藥在施藥后第7天煙葉中殘留量達到峰值，甲霜靈、噁霜靈、烯酰嗎啉在中部煙葉中的殘留量分別為0.473、0.641、0.343 mg/kg。甲霜靈、烯酰嗎啉殘留量低于最大殘留限量標準，表明按照推薦的高劑量灌根施藥，不會產(chǎn)生煙葉中農(nóng)藥殘留超限現(xiàn)象。施藥后第28天，噁霜靈在煙葉中殘留量為0.152 mg/kg，仍超過殘留限量標準。

3? 討? 論

黑脛病是煙草大田生產(chǎn)過程中發(fā)生率較高的土傳病害，對根、莖、葉均能造成不同程度的損傷，嚴重影響經(jīng)濟效益[14]。煙草黑脛病在苗床時期和大田生長階段均能發(fā)生，其中旺長期最易發(fā)病，與土壤接觸的根莖最易受黑脛病疫霉菌病原侵染[15]。農(nóng)藥灌根施用后，根系吸收藥劑通過“生物抽提”的方式運輸?shù)阶饔貌课?，從而達到預(yù)防和治療效果[16]。甲霜靈、噁霜靈和烯酰嗎啉作為具有保護和治療作用的內(nèi)吸性殺菌劑，在防治煙草黑脛病方面發(fā)揮了重要作用。

本研究對甲霜靈、噁霜靈、烯酰嗎啉3種農(nóng)藥進行灌根施用后土壤-煙株系統(tǒng)中的農(nóng)藥殘留檢測分析發(fā)現(xiàn)，灌根施藥后，3種農(nóng)藥在土壤中的殘留量逐漸降低，且降解動態(tài)均符合一級動力學(xué)方程;在煙葉中的殘留量遵循先升高后降低的規(guī)律，施藥后第7天時達到殘留峰值。

姚安慶等[17]指出，灌根施藥后，土壤中的藥液與植株根毛接觸，通過質(zhì)外體或共質(zhì)體途徑傳導(dǎo)至導(dǎo)管，農(nóng)藥進入導(dǎo)管后，隨蒸騰作用向植株地上部遷移，并較多地聚集于蒸騰作用強烈的成熟葉片。煙葉成熟期，煙株各部位葉片自下而上成熟度逐漸降低，本研究中，在取樣時間內(nèi)，3種農(nóng)藥從土壤向各部位煙葉的遷移能力，以及在不同部位煙葉的殘留量均呈現(xiàn)下部葉>中部葉>上部葉的趨勢，表明煙株下部葉對3種農(nóng)藥的富集能力高于中部葉和上部葉，與姚安慶等的結(jié)論一致。施藥后7 d時甲霜靈、烯酰嗎啉殘留量低于參考的限量標準，表明按照推薦高劑量進行灌根施藥，安全間隔期滿足7天時，其在煙葉中超限風(fēng)險較低。

2012年，產(chǎn)自比利時的歐芹、芹菜和韭菜中檢出超出EC（European Commission，歐盟委員會）法規(guī)規(guī)定限量為0.01 mg/kg的噁霜靈。針對此情況，比利時和歐盟啟動監(jiān)控項目，并對監(jiān)控數(shù)據(jù)進行了分析，對臨時消費者進行了健康風(fēng)險評估。在監(jiān)控數(shù)據(jù)和歐盟當時農(nóng)藥殘留規(guī)定的基礎(chǔ)上，歐盟食品安全局認為，噁霜靈本體對消費者沒有潛在的健康風(fēng)險，有必要提高3種蔬菜中噁霜靈的殘留限量，建議歐芹為0.3 mg/kg，芹菜為0.1 mg/kg，韭菜為0.07 mg/kg[18]。在煙草上，國際、國內(nèi)普遍采用

0.1 mg/kg的限量標準。在國內(nèi)初烤煙葉中，噁霜靈檢出率較低，但在檢出樣本中超限率較高，同樣在本研究中，施藥后第28天，噁霜靈在煙葉中殘留量仍超過0.01 mg/kg。因此，筆者建議煙草行業(yè)對因膳食攝入噁霜靈產(chǎn)生健康風(fēng)險的可能性及程度進一步評價，調(diào)整限量標準以滿足煙葉生產(chǎn)需求。另一方面，建議在煙葉生產(chǎn)中嚴格控制噁霜靈用量，擴大安全間隔期，同時選擇替代藥劑，以降低超限風(fēng)險。

4? 結(jié)? 論

試驗結(jié)果表明，3種農(nóng)藥灌根施用后，土壤中農(nóng)藥殘留隨時間推移逐漸降低，且降解趨勢符合一級動力學(xué)方程，煙葉中農(nóng)藥殘留量先升高后降低，7 d時達到峰值。3種農(nóng)藥在煙葉不同部位的殘留量存在顯著差異，呈現(xiàn)下部葉>中部葉>下部葉的趨勢。按推薦高劑量進行灌根施藥后，煙葉中甲霜靈、烯酰嗎啉超限風(fēng)險較低，噁霜靈超限風(fēng)險較高。

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