煙嘧磺隆多元復(fù)配除草劑對(duì)3 種非靶標(biāo)植物的影響

林 濤, 曾兆華, 陳藝欣, 石建亭, 楊風(fēng)花, 游 泳*

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所， 福建 福州350013；2.福建省作物有害生物監(jiān)測(cè)與治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 福建福州350013；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部福州作物有害生物科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站， 福建福州350013)

煙嘧磺隆是一種磺酰脲類內(nèi)吸性除草劑,具有生物活性高、選擇性強(qiáng)、低殘留、對(duì)后茬作物影響小等優(yōu)點(diǎn),是我國(guó)應(yīng)用最為廣泛的玉米田防除禾本科雜草的除草劑(蘇少泉,2003；華乃震,2014；楊培蘇等,1998；徐加利等,2007)。 然而,煙嘧磺隆作用位點(diǎn)單一,長(zhǎng)期大面積高頻應(yīng)用后雜草極易產(chǎn)生抗藥性,其藥害問(wèn)題也日益突出(Carleset al, 2018；Huanget al,2019；宋梁棟等,2017)。 為了更好地發(fā)揮煙嘧磺隆對(duì)玉米田雜草防除效果、擴(kuò)大防治譜、降低其單位使用量、加強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,含有煙嘧磺隆的多元復(fù)配除草劑品種日益豐富(張靜,2013)。 目前,煙嘧磺隆與不同類型除草劑的復(fù)配制劑產(chǎn)品達(dá)400 余個(gè),對(duì)提高除草劑應(yīng)用效果、延緩抗藥性產(chǎn)生、減少藥害均具有重要意義(吳翠霞等,2016)。

隨著煙嘧磺隆及其復(fù)配劑的廣泛使用,其對(duì)生態(tài)環(huán)境的安全性問(wèn)題日益突出(李琦等,2018)。 據(jù)報(bào)道,煙嘧磺隆的多元復(fù)配劑對(duì)蜜蜂低風(fēng)險(xiǎn),但對(duì)天敵赤眼蜂風(fēng)險(xiǎn)較高(游泳等,2018)。 煙嘧磺隆和莠去津?qū)倚Q毒性較大,二者的復(fù)配劑對(duì)斑馬魚和大型溞均為中等毒性,煙嘧磺隆和莠去津(10 mg·L-1)對(duì)藻類種群密度的變化有顯著影響(汪雪飛等,2017；陳亮等,2016；Seguinet al,2001),而除草劑復(fù)配后,與其單劑相比在一定程度上提高了對(duì)作物的安全性(郭文磊等,2016；畢亞玲等,2020)。 煙嘧磺隆和硝磺草酮復(fù)配后不僅減少單一成分用量,也明顯提高對(duì)雜草的防控效果,同時(shí)對(duì)玉米的產(chǎn)量沒(méi)有顯著影響(Zhanget al,2013)。 但煙嘧磺隆復(fù)配劑對(duì)非靶標(biāo)植物的影響研究卻鮮有報(bào)道。 有研究表明,田間施用煙嘧磺隆單劑后極易對(duì)小麥、綠豆、甘藍(lán)等后茬作物產(chǎn)生藥害(金煥貴等,2018；王險(xiǎn)峰,2010)。 小麥、綠豆和甘藍(lán)是我國(guó)種植面積較大的作物種類,同時(shí)也是農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)的典型環(huán)境非靶標(biāo)植物(國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局等,2014)。 目前,煙嘧磺隆多元復(fù)配除草劑對(duì)非靶標(biāo)植物的影響研究鮮有報(bào)道。 本研究通過(guò)測(cè)定4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配除草劑對(duì)小麥、綠豆和甘藍(lán)這3 種非靶標(biāo)植物的半效應(yīng)濃度,并進(jìn)行毒性評(píng)價(jià),明確煙嘧磺隆復(fù)配劑對(duì)非靶標(biāo)植物的毒性,為其合理使用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試農(nóng)藥

8%煙嘧磺隆·氯吡嘧磺隆可分散油懸浮劑(8% nicosulfuron·halosulfuron-methyl oil dispersion,NH,山東奧坤作物科學(xué)股份有限公司),質(zhì)量比5 ∶3；16%煙嘧磺隆·硝磺草酮·氯吡嘧磺隆可分散油懸浮劑(16% nicosulfuron·mesotrione·halosulfuron-methyl oil dispersion,NMH,山東玥鳴生物科技有限公司),質(zhì)量比5 ∶8 ∶3；36%煙嘧磺隆·莠去津可分散油懸浮劑(36% nicosulfuron·atrazine oil dispersion,NA,山東奧坤作物科學(xué)股份有限公司),質(zhì)量比6 ∶30；22%煙嘧磺隆·氯吡嘧磺隆·氯氟吡氧乙酸異辛酯可分散油懸浮劑(22% nicosulfuron·halosulfuron-methyl·fluroxypyr-Meptyl oil dispersion,NHF,山東玥鳴生物科技有限公司),質(zhì)量比5 ∶3 ∶14。

1.2 供試生物

小麥(Triticum aestivum)種子,福建農(nóng)科農(nóng)業(yè)良種開(kāi)發(fā)有限公司；綠豆(Phaseolus aureus)種子,江蔬種苗科技有限公司；甘藍(lán)(Brassica oleracea)種子,江蔬種苗科技有限公司。 試驗(yàn)種子在播種前用清水浸泡6 h。

1.3 試驗(yàn)儀器

人工氣候箱(saMGC-450HP-2,上海一恒科學(xué)儀器有限公司)、盆缽(直徑13 cm)、溫濕度計(jì)(WS-1,天津風(fēng)洋儀器儀表工貿(mào)有限公司)、電子天平[AL204,梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司]、電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱(HWXT-9140A,深圳市澳德瑪電子科技有限公司)。

1.4 非靶標(biāo)植物的影響試驗(yàn)

非靶標(biāo)植物影響試驗(yàn)的土壤采集于福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所南通中試基地試驗(yàn)田,該田地在采集前一年內(nèi)未施用過(guò)農(nóng)藥和有機(jī)肥,土壤有機(jī)質(zhì)含量低于3%。 采樣深度為0～20 cm。 采集的土樣避免陽(yáng)光直射晾干后,過(guò)2 mm 篩,置于(4±2) ℃黑暗條件下保存?zhèn)溆谩?/p>

參照《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則》中非靶標(biāo)植物影響試驗(yàn)方法(國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局等,2014),將供試藥劑用蒸餾水分別配制成5～7 個(gè)濃度,每個(gè)濃度重復(fù)3 次,以蒸餾水作空白對(duì)照。 分別稱取1.680 kg 的干土與藥液168 mL 充分拌勻后裝入盆缽中,裝入的土層厚度不低于10 cm,每盆播入10 粒種子,每個(gè)處理設(shè)置3 盆。 將盆缽置于人工氣候室內(nèi),溫度23～27 ℃(光照)、20～24 ℃(黑暗),濕度 55%～85%,光照周期 16 h ∶8 h(L ∶D) ,光照強(qiáng)度15 000 ～20 000 lx。 試驗(yàn)期間土壤保持濕潤(rùn),從底部吸濕澆水。 對(duì)照組出苗率達(dá)到50%后的第14 天測(cè)量并記錄受試植株的株高(植株根頸部至頂芽的垂直高度)、地上生物量、地下生物量,觀察并記錄其他不良反應(yīng)。 收獲受試植株地上部分,挖出植株地下部分,去除土壤,分別于60 ℃條件下烘干至恒重后稱量其干重,計(jì)算平均值,即為地上生物量與地下生物量。

試驗(yàn)的上限濃度為田間推薦施用濃度的3 倍(若該藥劑在干土中的有效濃度小于1.000 mg·kg-1,則上限濃度為有效成分1.000 mg·kg-1),即該濃度未對(duì)植物產(chǎn)生影響,則無(wú)需繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)(國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局等,2014)。 4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配劑田間干土推薦施用量見(jiàn)表1。

表1 4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配劑田間推薦施用濃度Table 1 Recommended four nicosulfuron multi-compound herbicide rates for fields

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0 統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析,分別計(jì)算4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配除草劑下3 種非靶標(biāo)植物的株高、地上生物量及地下生物量的半效應(yīng)濃度(median effect concentration,EC50)及其95%置信限,并以最小的EC50作為非靶標(biāo)植物的最敏感指標(biāo)進(jìn)行毒性評(píng)價(jià)。 農(nóng)藥對(duì)非靶標(biāo)植物的毒性等級(jí)劃分見(jiàn)表2。

表2 農(nóng)藥對(duì)非靶標(biāo)植物的毒性等級(jí)劃分Table 2 Pesticide toxicity grades for non-target plants

2 結(jié)果與分析

2.1 4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配劑對(duì)小麥的毒性

4 種煙嘧磺隆多元復(fù)劑對(duì)小麥的毒性結(jié)果見(jiàn)表3,8%煙嘧磺隆·氯吡嘧磺隆可分散油懸浮劑和16%煙嘧磺隆·硝磺草酮·氯吡嘧磺隆可分散油懸浮劑對(duì)小麥的最敏感指標(biāo)為株高,其第14 天的EC50分別為0.029 和0.062 mg·kg-1(有效成分),而36%煙嘧磺隆·莠去津可分散油懸浮劑和22%煙嘧磺隆·氯吡嘧磺隆·氯氟吡氧乙酸異辛酯可分散油懸浮劑對(duì)小麥的最敏感指標(biāo)為地上生物量,其第14 天的EC50分別為0.078 和0.053 mg·kg-1(有效成分)。 這4 種供試農(nóng)藥對(duì)小麥均為高毒,中毒后的小麥出現(xiàn)發(fā)育遲緩,須根少等不良反應(yīng)。

2.2 4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配藥對(duì)綠豆的毒性

4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配藥對(duì)綠豆的毒性結(jié)果見(jiàn)表4,8%煙嘧磺隆·氯吡嘧磺隆可分散油懸浮劑、36%煙嘧磺隆·莠去津可分散油懸浮劑和22%煙嘧磺隆·氯吡嘧磺隆·氯氟吡氧乙酸異辛酯可分散油懸浮劑對(duì)綠豆的最敏感指標(biāo)為地上生物量,其第14 天的EC50分別為0.995、0.154、0.157 mg·kg-1(有效成分),而16%煙嘧磺隆·硝磺草酮·氯吡嘧磺隆可分散油懸浮劑對(duì)綠豆的最敏感指標(biāo)為地下生物量,其第14 天的EC50為0.149 mg·kg-1(有效成分)。 這4 種供試農(nóng)藥對(duì)綠豆均為中毒,中毒后的綠豆出現(xiàn)葉片向下卷曲、發(fā)黃、灼燒斑、枯萎且易脫落,三出復(fù)葉失綠白化,葉脈發(fā)黑,須根少,莖桿較細(xì),根基部腐爛,枯萎等不良反應(yīng)。

表4 4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配劑對(duì)綠豆的毒性Table 4 Four nicosulfuron multi-compound herbicide toxicity toward Phaseolus aureus

2.3 煙嘧磺隆多元復(fù)配藥對(duì)甘藍(lán)的毒性

4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配藥對(duì)甘藍(lán)的毒性結(jié)果見(jiàn)表5,8%煙嘧磺隆·氯吡嘧磺隆可分散油懸浮劑和36%煙嘧磺隆·莠去津可分散油懸浮劑對(duì)甘藍(lán)的最敏感指標(biāo)為地下生物量,其第14 天的EC50分別為0.004 0、0.031 0 mg·kg-1(有效成分),而16%煙嘧磺隆·硝磺草酮·氯吡嘧磺隆可分散油懸浮劑和22%煙嘧磺隆·氯吡嘧磺隆·氯氟吡氧乙酸異辛酯可分散油懸浮劑對(duì)甘藍(lán)的最敏感指標(biāo)為地上生物量,其第14 天的EC50分別為0.001 1、0.002 0 mg·kg-1(有效成分)。其中36%煙嘧磺隆·莠去津可分散油懸浮劑對(duì)甘藍(lán)表現(xiàn)為高毒,其他3 種供試農(nóng)藥對(duì)甘藍(lán)均為劇毒,中毒后的甘藍(lán)出現(xiàn)發(fā)育遲緩等不良反應(yīng)。

表5 4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配劑對(duì)甘藍(lán)的毒性結(jié)果Table 5 Four nicosulfuron multi-compound herbicide toxicity toward Brassica oleracea

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明,4 種煙嘧磺隆復(fù)配劑對(duì)小麥均為高毒,對(duì)綠豆均為中毒,而36%煙嘧磺隆·莠去津可分散油懸浮劑對(duì)甘藍(lán)為高毒,其他3 種供試農(nóng)藥對(duì)甘藍(lán)均為劇毒。 據(jù)報(bào)道,小麥對(duì)煙嘧磺隆非常敏感,分蘗期施用可造成植株死亡； 返青期施用,則小麥不能正常拔節(jié)、抽穗； 始花期使用會(huì)造成籽?？诊?、干枯； 3 個(gè)時(shí)期都可造成小麥千粒質(zhì)量減少96%以上(王太泉等,2018)。

研究結(jié)果表明,煙嘧磺隆經(jīng)復(fù)配后的多元制劑并不能顯著降低其對(duì)小麥的毒性。 但有報(bào)道表明煙嘧磺隆在土壤中的降解半衰期較短(劉同金等,2019),按推薦劑量的1.5 倍施用14 d后的殘留量低于4 種復(fù)配劑對(duì)綠豆和小麥的EC50值(郭立群等,2012)。 因此,延長(zhǎng)安全間隔期是降低煙嘧磺隆及其復(fù)配劑對(duì)后茬作物毒性的有效措施。

4 種煙嘧磺隆復(fù)配劑對(duì)綠豆、甘藍(lán)等闊葉作物有較高毒性,這可能與硝磺草酮、氯氟吡氧乙酸異辛酯等除草劑主要用于防治闊葉雜草有關(guān)(何鈺等,2018),其主要原理是通過(guò)抑制植物體內(nèi)的乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthetase,ALS)的活性,阻止支鏈氨基酸(纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸)合成,進(jìn)而阻止細(xì)胞分裂,使植物生長(zhǎng)停滯、莖葉褪綠、逐漸枯死(徐加利等,2007)。 因此,本研究的4 種煙嘧磺隆復(fù)配劑對(duì)小麥、綠豆、甘藍(lán)等典型環(huán)境非靶標(biāo)植物的毒性仍然較高。

本研究開(kāi)展了4 種煙嘧磺隆復(fù)配劑對(duì)小麥、綠豆、甘藍(lán)等3 種非靶標(biāo)作物的毒性試驗(yàn),初步明確了4 種煙嘧磺隆復(fù)配除草劑對(duì)非靶標(biāo)作物的影響,可為該類復(fù)配除草劑的田間合理施用提供科學(xué)依據(jù)。 4 種煙嘧磺隆多元復(fù)劑對(duì)小麥的毒性均為高毒,為了更準(zhǔn)確的反映這幾種藥劑的藥害風(fēng)險(xiǎn),有必要進(jìn)行4 種除草劑對(duì)非靶標(biāo)植物的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。 由于復(fù)配劑中多種有效成分具備不同的致毒機(jī)理,本研究未對(duì)各個(gè)有效成分的機(jī)理與特性進(jìn)行深入探索。 因此,未來(lái)還需要進(jìn)一步研究除草劑單劑及其復(fù)配劑的活性成分、代謝物和助劑對(duì)非靶標(biāo)作物的影響以及不同有效成分在復(fù)配后的互作與表達(dá)。