原卟啉原氧化酶（PPO）抑制劑對(duì)水葫蘆的影響和安全性評(píng)估

尹 鑫，趙尊康，王惠明，俞 瑩，周春火*

（1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)土資源與環(huán)境學(xué)院/江西省農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用與面源污染防控產(chǎn)教融合重點(diǎn)創(chuàng)新中心/南昌市農(nóng)業(yè)農(nóng)田養(yǎng)分資源管理與農(nóng)業(yè)面源污染防控重點(diǎn)試驗(yàn)室，江西南昌 330045；2.江西省農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護(hù)站，江西南昌 330046）

【研究意義】水葫蘆，又名鳳眼藍(lán)、鳳眼蓮，于20世紀(jì)引入我國(guó)，因其較高的觀賞價(jià)值、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和藥用價(jià)值被大量養(yǎng)殖[1]。然而，近年來由于工、農(nóng)業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，大量的工、農(nóng)業(yè)廢水和生活污水的排放導(dǎo)致自然水體污染加劇，水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重。水葫蘆須根發(fā)達(dá)，生長(zhǎng)繁殖極快，嚴(yán)重?cái)D壓了其他水生植物的生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)和生存空間，對(duì)本地生物多樣性構(gòu)成威脅[2]。當(dāng)前，由于水葫蘆惡性增長(zhǎng)導(dǎo)致河道、航道堵塞和排灌困難的環(huán)境事件層出不窮。因此，水葫蘆的綜合防治研究具有十分重要的意義。【前人研究進(jìn)展】長(zhǎng)期以來，水葫蘆的綜合防治是一項(xiàng)世界性難題。目前各國(guó)對(duì)于水葫蘆的防治主要有物理防治、化學(xué)防除和生物防治。物理防治主要是采用人工打撈或機(jī)械清除的方式，該方法對(duì)小范圍水葫蘆防治見效較快，但對(duì)于水葫蘆發(fā)生面積較大的防治往往不盡如人意。水葫蘆物理防治人力成本高、勞動(dòng)強(qiáng)度大并且運(yùn)輸成本高。而且物理防治方法并不能殺死水葫蘆種子，長(zhǎng)期防治效果不佳。生物防治主要是引進(jìn)天敵水葫蘆象甲，目前已經(jīng)在多個(gè)國(guó)家和地區(qū)取得成功。我國(guó)王慶梅等[3]通過引進(jìn)水葫蘆象甲取得了很好的試驗(yàn)效果。然而，水葫蘆象甲受到環(huán)境氣候影響較大，該昆蟲幼蟲在我國(guó)越冬困難，需要重復(fù)引進(jìn)，引進(jìn)成本較高。而且，水葫蘆象甲也屬于外來生物，引進(jìn)有可能導(dǎo)致帶來另外的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)導(dǎo)致新的生態(tài)問題[4]。目前，治理水葫蘆泛濫最快的方法是化學(xué)防除，即使用化學(xué)除草劑殺死水葫蘆。江洪濤等[1]利用草甘膦防治水葫蘆取得了較好的效果，草甘膦能夠通過內(nèi)吸傳導(dǎo)抑制幼芽、幼葉生長(zhǎng)。Ashwini 等[5]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)草甘膦濃度為0.8%時(shí)，其可以與象甲共存減少水葫蘆分蘗并控制葉片生長(zhǎng)達(dá)到控制水葫蘆的目的。游泳等[6]研究表明，投加濃度為1.9 g/L的草甘膦異丙胺鹽可以很好的抑制水葫蘆的新根和葉片，但對(duì)葉柄和鮮質(zhì)量的防除效果較差。蔡英杰等[7]采用克無蹤防治水葫蘆也取得了比較好的效果，噴藥后8 d其死亡率即達(dá)到了99%的效果；陳若霞等[8]發(fā)現(xiàn)水花生凈對(duì)水葫蘆具有更好的防治效果。此外，草克星（10%吡磺嘧隆可濕粉）和農(nóng)達(dá)（41%草甘膦水劑）對(duì)于水葫蘆的快速防治也具有一定的效果。然而，盡管化學(xué)控制效果明顯，但已有的化學(xué)除草劑都難免會(huì)對(duì)自然水體造成污染，進(jìn)而影響水生生物的正常生長(zhǎng)，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定。而且，水葫蘆對(duì)于農(nóng)藥會(huì)逐漸產(chǎn)生抗藥性，使得防治水葫蘆的農(nóng)藥量呈逐年增加的趨勢(shì)[9]。因此，一些新型低毒、高效除草劑的引進(jìn)和安全性評(píng)估對(duì)于水葫蘆的防治具有重要的意義。

【本研究切入點(diǎn)】近年來，原卟啉原IX 氧化酶（PPO）抑制劑引起了農(nóng)藥研究者的廣泛關(guān)注。PPO 是生物體葉綠素和血紅素合成鏈上的最后一個(gè)酶，廣泛存在于高等動(dòng)物、植物、細(xì)菌和真菌等多種生命形式中[10]。植物體內(nèi)有2種PPO，分別活躍于葉綠體和線粒體上。定位于雜草細(xì)胞葉綠體上的PPO 被抑制后，生物合成葉綠素機(jī)制被阻斷，使得細(xì)胞產(chǎn)生破壞進(jìn)而使雜草生長(zhǎng)受到抑制或死亡。PPO 抑制型除草劑具有高效、低毒、作用時(shí)間快、藥效持久度高等一系列優(yōu)點(diǎn)[11]。而且，相對(duì)于其他除草劑而言，PPO類除草劑的抗性增長(zhǎng)較為緩慢，關(guān)于PPO 除草劑抗性的報(bào)道較少。目前，PPO 抑制劑主要分為二苯醚類和雜環(huán)類2種。二苯醚類抑制劑研究起步較早，主要包括乙氧氟草醚、福鎖草醚和氟磺胺草醚等抑制劑，這類抑制劑目前仍然被應(yīng)用于雜草的去除。近年來，一些雜環(huán)如三氟甲基被引入，經(jīng)過進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)修飾形成了一些新的PPO抑制劑型除草劑如雙苯醚草酮、苯醚環(huán)草胺，極大的提高了除草劑的活性并且減少了藥劑的使用量。顯然，根據(jù)其作用機(jī)制，有理由相信PPO抑制劑也會(huì)對(duì)水葫蘆的生長(zhǎng)具有一定的抑制作用[12]。但是目前還沒有關(guān)于PPO 抑制劑類除草劑作用于水葫蘆的相關(guān)研究，作用于水體的安全性評(píng)估也未有報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究選取幾種具有代表性的基于PPO抑制劑，考察其對(duì)水葫蘆的防治效果，并對(duì)其作用于水體后的殘留進(jìn)行安全性評(píng)估。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用的水葫蘆來自江西農(nóng)業(yè)大學(xué)水處理實(shí)踐基地污水處理池。

本試驗(yàn)所用的抑制劑主要有氟磺胺草醚、乙氧氟草醚、丙炔氟草胺和苯嘧磺草胺，均購(gòu)于美國(guó)西格瑪奧德里奇生命科學(xué)與高科技集團(tuán)公司。按照Park等[13]描述的方法，首先將抑制劑溶于二甲基亞砜中，所配置的母液濃度為100 mmol/L。再將母液和超純水按照體積比為0.05%配置為水劑。

本試驗(yàn)所用的四尾柵藻取自實(shí)驗(yàn)室藻種庫(kù)。

1.2 盆栽試驗(yàn)

首先，從水處理實(shí)踐基地污水處理池中選取大小和長(zhǎng)勢(shì)基本一致的15 株水葫蘆置于36 cm×36 cm的塑料盆內(nèi)，深度為10 cm，培養(yǎng)水源為水處理實(shí)踐基地污水（江西農(nóng)業(yè)大學(xué)生活污水）。按照Park 等[13]描述的方法水葫蘆噴藥量為100 mL，分別在噴藥后第1、5、10、20 和30 天觀察抑制效果并記錄死亡天數(shù)和1個(gè)月之后的復(fù)活率。

1.3 毒性試驗(yàn)

根據(jù)《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則》設(shè)置實(shí)驗(yàn)方案如下：設(shè)置抑制劑濃度梯度為0，0.25，0.5，1.0，2.0，3.0 mg/L。將抑制劑加入四尾柵藻初試濃度為190 個(gè)/mL 的BG11 培養(yǎng)液后搖勻放入光照培養(yǎng)箱，設(shè)置光照培養(yǎng)箱光照強(qiáng)度為4 000 lx，連續(xù)光照，溫度為（23±1）℃，每24 h 取樣在顯微鏡下觀察藻密度。試驗(yàn)結(jié)果按照《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則》進(jìn)行抑制劑毒性等級(jí)劃分。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)調(diào)查過程中，葉片和葉柄采用分級(jí)統(tǒng)計(jì)方法，枯葉（枯柄）防效和鮮質(zhì)量防效主要計(jì)算公式如下：

統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS 和Origin 軟件，并分別用單因素方差分析和Duncan 法進(jìn)行分析不同處理間的差異和多重比較分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同種類抑制劑對(duì)水葫蘆鮮質(zhì)量的影響

首先，分別考察了氟磺胺草醚、乙氧氟草醚、丙炔氟草胺和苯嘧磺草胺對(duì)水葫蘆鮮質(zhì)量的影響。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)分別噴灑這4 種抑制劑后，水葫蘆移栽后的生長(zhǎng)表現(xiàn)存在明顯的差別（圖1）。移栽后第1 天，經(jīng)過抑制劑作用后的水葫蘆鮮質(zhì)量均沒有明顯的增加或者減退跡象。移栽后第5天，對(duì)照水葫蘆鮮質(zhì)量從0.35 kg 增加到0.42 kg，鮮質(zhì)量增加了20%，經(jīng)過氟磺胺草醚施加后的水葫蘆也增加到0.37 kg，相比移栽前僅增加了5.7%。顯然，氟磺胺草醚的增加雖然沒有對(duì)水葫蘆產(chǎn)生防效但是也抑制了水葫蘆的生長(zhǎng)，鮮質(zhì)量防效為11.9%。但是，與氟磺胺草醚同為醚類物質(zhì)的乙氧氟草醚施加5 d后，水葫蘆鮮質(zhì)量降到了0.33 kg，其導(dǎo)致水葫蘆的5 d 鮮質(zhì)量減退防效達(dá)到了8.50%，鮮質(zhì)量防效達(dá)到了23.8%。此外，研究結(jié)果顯示草胺類抑制劑的施加對(duì)于水葫蘆具有更好的防效，丙炔氟草胺和苯嘧磺草胺的施加，使得移栽5 d后水葫蘆鮮質(zhì)量分別只有0.31和0.30 kg，水葫蘆鮮質(zhì)量減退率分別達(dá)到了11.4%和14.3%。相比對(duì)照的鮮質(zhì)量防效高達(dá)26.2%和28.6%。然而，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，醚類抑制劑和草胺類抑制劑出現(xiàn)了明顯不同的趨勢(shì)。當(dāng)盆栽實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到第30 天時(shí)，施加氟磺胺草醚和乙氧氟草醚后的水葫蘆出現(xiàn)了一定程度的返青現(xiàn)象，其鮮質(zhì)量相比移栽前鮮質(zhì)量都有所增加。相比移栽前，其鮮質(zhì)量分別增加了68.6%和57.1%。但是，施加氟磺胺草醚和乙氧氟草醚后對(duì)水葫蘆具有一定的防效，其鮮質(zhì)量低于對(duì)照，防效率分別為20.3%和25.7%。施加草胺類PPO抑制劑的水葫蘆呈現(xiàn)明顯的鮮質(zhì)量減退現(xiàn)象。第30天，丙炔氟草胺和苯嘧磺草胺的施加水葫蘆的鮮質(zhì)量分別只有0.24 和0.22 kg，其鮮質(zhì)量減退率達(dá)到了31.4%和37.4%，鮮質(zhì)量防效更是達(dá)到了66.7%和69.4%。試驗(yàn)結(jié)果表明，4種PPO抑制劑均對(duì)水葫蘆有一定的鮮質(zhì)量防效，但是草胺類抑制劑的鮮質(zhì)量防效明顯高于醚類抑制劑。丙炔氟草胺和苯嘧磺草胺雖然與氟磺胺草醚、乙氧氟草醚等二苯醚類PPO 抑制劑的作用機(jī)理相似，但化學(xué)結(jié)構(gòu)完全不同。丙炔氟草胺和苯嘧磺草胺等PPO 抑制劑結(jié)構(gòu)中引入了大量的雜環(huán)化合物。Yang 等[14]研究表明，雜環(huán)和鹵素取代基的引入可能使化合物的PPO的活性腔結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，并直接影響抑制劑的范德華力與受體蛋白的結(jié)合能，這可能是草胺類PPO抑制劑對(duì)水葫蘆具有更好防效的根本原因。

圖1 不同PPO抑制劑噴施后水葫蘆鮮質(zhì)量隨時(shí)間的變化Fig.1 The variation of fresh weight over time after different PPO inhibitors application

圖2 不同PPO抑制劑噴施后水葫蘆分蘗隨時(shí)間的變化Fig.2 The variation of tiller numbers over time after different PPO inhibitors application

2.2 不同種類抑制劑對(duì)水葫蘆分蘗的影響

水葫蘆通過合軸分支的生長(zhǎng)方式進(jìn)行生長(zhǎng)繁殖，通過葉腋間長(zhǎng)出腋芽最終生成新株，因此如能控制水葫蘆的分蘗對(duì)于其防治將能夠起到事半功倍的效果[15]。因此試驗(yàn)還分別考察了氟磺胺草醚、乙氧氟草醚、丙炔氟草胺和苯嘧磺草胺對(duì)水葫蘆分蘗的影響。如圖2 所示，4 種PPO 抑制劑的施加對(duì)水葫蘆的分蘗均產(chǎn)生了一定的抑制，但抑制效果存在一定的差異性。施藥前，水葫蘆的分蘗平均數(shù)為3.37 個(gè)，當(dāng)施氟磺胺草醚和乙氧氟草醚30 d 后，水葫蘆分蘗增長(zhǎng)到了20.3 和18.9 個(gè)，相比對(duì)照的30.6，2 種草醚類PPO 抑制劑對(duì)水葫蘆的分蘗防效分別為33.9%和38.5%。顯然，草醚類PPO 抑制劑雖然抑制了水葫蘆的分蘗，但對(duì)水葫蘆并沒有起到完全的滅殺作用。但是，經(jīng)過丙炔氟草胺和苯嘧磺草胺的施加，30 d 后水葫蘆的分蘗數(shù)減少到了1.35和0.61個(gè)，2種草胺類抑制劑對(duì)水葫蘆的分蘗防效達(dá)到了95.6%和98.0%，水中水葫蘆幾乎被完全滅殺。顯然，相比2種二苯醚類PPO 抑制劑，加入雜環(huán)的新型PPO 抑制劑對(duì)于水葫蘆的分蘗防效更佳。

2.3 不同種類抑制劑對(duì)水葫蘆葉面和葉柄的影響

抑制劑主要通過葉面吸收抑制植物細(xì)胞的葉綠素生物合成鏈上的PPO，導(dǎo)致植物光合作用被破壞最終使得植物生長(zhǎng)被抑制而死亡。如表1所示，無論是對(duì)照還是抑制劑處理后的水葫蘆葉面枯葉指數(shù)均呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。但經(jīng)過抑制劑處理后的水葫蘆葉面枯葉指數(shù)明顯上升更快。而且，與鮮質(zhì)量結(jié)果不一樣的是，抑制劑噴施過后的第1 天，水葫蘆即出現(xiàn)了明顯的枯葉，4 種抑制劑的枯葉指數(shù)分別為6.06%、6.15%、7.27%和8.02%。相比前人研究結(jié)果，PPO 抑制劑噴施后的水葫蘆與其他除草劑相比枯葉出現(xiàn)的頻率明顯更快。此外，4種抑制劑噴施后的效果存在較大的不同。氟磺胺草醚藥后第20天，枯葉指數(shù)達(dá)到了77.6%，并且之后出現(xiàn)了明顯的返青現(xiàn)象，藥后30 d，枯葉指數(shù)又上升到了65.4%。與氟磺胺草醚相比，乙氧氟草醚枯葉增長(zhǎng)率明顯更快，藥后第20 天，枯葉指數(shù)均達(dá)到了100%并且不再返青。相比二苯醚類PPO抑制劑，草胺類抑制劑對(duì)水葫蘆的枯葉防效更好，藥后第10天其枯葉指數(shù)均達(dá)到了100%，且不再返青。

表1 不同種類抑制劑對(duì)水葫蘆葉面枯葉指數(shù)的影響Tab.1 Effects of different PPO on leaf surface of water hyacinth%

表2 不同種類抑制劑對(duì)水葫蘆葉柄枯柄指數(shù)的影響Tab.2 Effects of different PPO on petiole of water hyacinth%

如表2所示，4種PPO抑制劑對(duì)葉柄的防效與葉面防效大致相同，5試驗(yàn)枯柄指數(shù)大致均呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，對(duì)照第30天枯柄指數(shù)大約為6.46%。但噴施PPO 抑制劑后出現(xiàn)枯柄的時(shí)間明顯晚于葉片，這可能與抑制劑的傳輸存在一定的關(guān)系。藥后第1 天，并沒有出現(xiàn)明顯的枯柄，直到藥后第5 天才有明顯的枯柄出現(xiàn)。與葉面結(jié)果類似，氟磺胺草醚藥后第30天，葉柄也出現(xiàn)了一些返青現(xiàn)象，藥后30 d，其枯葉指數(shù)達(dá)到了44.0%。乙氧氟草醚、丙炔氟草胺和苯嘧磺草胺在藥后第30 天、20 天和20 天枯葉指數(shù)均達(dá)到了100%且不再返青。根據(jù)前人研究成果，盡管作用于防治水葫蘆的基本原理大致相同，但由于其化學(xué)機(jī)構(gòu)的區(qū)別導(dǎo)致其自由活化能大不相同，并且其與水葫蘆細(xì)胞的結(jié)合能也存在很大的區(qū)別，最終導(dǎo)致不同的PPO抑制劑對(duì)水葫蘆具有不同的防效[16]。

2.4 不同種類抑制劑對(duì)水葫蘆根系的影響

王長(zhǎng)方等[17]認(rèn)為由于除草劑對(duì)水葫蘆不同部位的毒力不同，采樣株防效或鮮質(zhì)量作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不能準(zhǔn)確反映除草劑對(duì)水葫蘆各部位的防效。因此本試驗(yàn)還分別考察了不同種類PPO抑制劑對(duì)水葫蘆根長(zhǎng)和新根的影響。如圖3a所示，移栽30 d后，對(duì)照水葫蘆根長(zhǎng)從3.95 cm長(zhǎng)到了23.95 cm，增長(zhǎng)了5.06倍。而施加氟磺胺草醚和乙氧氟草醚的水葫蘆根長(zhǎng)30 d 后僅僅分別長(zhǎng)到了15.58 和14.87 cm，相比移栽前增長(zhǎng)了2.94和2.76倍，但是相比對(duì)照減少了34.95%和37.9%。顯然，與前面鮮質(zhì)量和分蘗的結(jié)果類似，二苯醚類PPO抑制劑對(duì)水葫蘆具有一定的防治效果，但防治效果欠佳。但是，施加丙炔氟草胺和苯嘧磺草胺后，水葫蘆根基本上不再生長(zhǎng)。產(chǎn)生此類現(xiàn)象的原因可能是因?yàn)椴莅奉怭PO抑制劑雖然僅僅施加于葉面抑制葉片進(jìn)行光合作用，但是也很快影響了根系對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，因而導(dǎo)致水葫蘆根不再生長(zhǎng)。

此外，本試驗(yàn)還考察了PPO抑制劑對(duì)于新根的防效。與根長(zhǎng)結(jié)果類似，草胺類PPO抑制劑對(duì)于新根的防效有明顯強(qiáng)于二苯醚類抑制劑。移栽后，對(duì)照和施加抑制劑的水葫蘆根系均出現(xiàn)了新根的生長(zhǎng)，但對(duì)照明顯生長(zhǎng)更快。噴施后第5天，對(duì)照和噴施氟磺胺草醚、乙氧氟草醚、丙炔氟草胺和苯嘧磺草胺的水葫蘆新根數(shù)分別為1.68、1.5、1.11、1.04和0.98個(gè)，并且一直到噴施抑制劑后10天新根均持續(xù)生長(zhǎng)。但是到第20天，噴施乙氧氟草醚、丙炔氟草胺和苯嘧磺草胺的水葫蘆新根數(shù)不再繼續(xù)增長(zhǎng)，此時(shí)這3個(gè)試驗(yàn)組的水葫蘆新根數(shù)為2.31、1.92和1.64個(gè)。噴施苯嘧磺草胺的新根防效依然最好，其新根防效達(dá)到了53.7%。前人研究表明，在光的作用下PPO抑制劑通過對(duì)PPO的抑制，會(huì)導(dǎo)致光敏性物質(zhì)原卟啉IX短期內(nèi)在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)大量聚集并向細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移，最終經(jīng)過一系列的復(fù)雜反應(yīng)導(dǎo)致細(xì)胞膜發(fā)生過氧化反應(yīng)導(dǎo)致細(xì)胞死亡，從而使得葉片和葉柄枯萎。該類抑制劑雖然僅僅作用于葉片和葉柄，但植物合成有機(jī)物必須通過葉片和葉柄光合作用來生成[18]。顯然，光合作用被破壞不僅會(huì)導(dǎo)致水葫蘆葉片枯萎而無法進(jìn)行光合作用，而且會(huì)使得根部吸收的營(yíng)養(yǎng)無法向葉柄和葉面轉(zhuǎn)移，最終使得根部無法繼續(xù)增長(zhǎng)，新根無法生成。

圖3 不同種類抑制劑處理后的水葫蘆根長(zhǎng)和新根數(shù)對(duì)比Fig.3 Comparison of length of root and new roots numbers after different PPO inhibitors application

2.5 不同種類抑制劑對(duì)四尾柵藻的應(yīng)急毒性

根據(jù)《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則》，農(nóng)藥的使用必須進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。因此，本試驗(yàn)通過考察不同種類、不同濃度PPO 抑制劑對(duì)四尾柵藻生長(zhǎng)速率的影響和應(yīng)急毒性評(píng)估其對(duì)水體的安全風(fēng)險(xiǎn)。試驗(yàn)設(shè)置的抑制劑濃度梯度0，0.25，0.5，1，2，3 mg/L。研究結(jié)果表明二苯醚類和草胺類PPO 抑制劑對(duì)四尾柵藻生長(zhǎng)速率的抑制呈現(xiàn)不同的趨勢(shì)，如圖4 所示。以氟磺胺草醚抑制劑為例，當(dāng)抑制劑濃度從0 增加至1 mg/L 時(shí)，藻種雖然生長(zhǎng)率有所抑制，但生物量依然隨時(shí)間延長(zhǎng)呈現(xiàn)增長(zhǎng)的趨勢(shì)。但小瓶反應(yīng)至96 h 時(shí)，藻種密度從190 個(gè)/mL 增加到300 個(gè)/mL，增長(zhǎng)了57.9%，相比對(duì)照（380 個(gè)/L）生物量減少了21.1%。隨著濃度的繼續(xù)升高至2.0 mg/L 和3.0 mg/L 時(shí)，其生長(zhǎng)率和生物量均持續(xù)降低。相比對(duì)照，其生物量抑制率分別達(dá)到了51.3%和73.7%。乙氧氟草醚與氟磺胺草醚趨勢(shì)相似，其半抑制濃度均小于3.0 mg/L 但大于0.3 mg/L，對(duì)于四尾柵藻而言，屬于中度農(nóng)藥。丙炔氟草胺和苯嘧磺草胺兩種抑制劑對(duì)四尾柵藻生長(zhǎng)的影響與二苯醚類有所不同，在本試驗(yàn)設(shè)置的濃度梯度內(nèi)四尾柵藻雖然生長(zhǎng)率有所抑制，但其生物量在96 h內(nèi)一直呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。以苯嘧磺草胺為例，當(dāng)濃度達(dá)到3.0 mg/L時(shí)，96 h后，對(duì)照組和試驗(yàn)組的四尾柵藻密度分別為370和310個(gè)/mL，生物量抑制率為16.2%。因此，根據(jù)《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評(píng)價(jià)試驗(yàn)準(zhǔn)則》，本試驗(yàn)采用的4 種PPO 抑制劑，氟磺胺草醚和氟磺胺草醚對(duì)于四尾柵藻而言屬于中度，丙炔氟草胺和苯嘧磺草胺屬于低毒。但是前人研究表明，在生態(tài)毒理試驗(yàn)中，不同藻類對(duì)同一農(nóng)藥的敏感性并不一樣，敏感性強(qiáng)的一旦接觸農(nóng)藥生長(zhǎng)數(shù)量就會(huì)馬上受到影響。同一類藻，農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)是造成毒性效應(yīng)差異的主要原因。鄒立等[19]發(fā)現(xiàn)有機(jī)磷農(nóng)藥中苯環(huán)的存在加劇了該類農(nóng)藥的毒性。孫玲玉等[20]發(fā)現(xiàn)盤星藻對(duì)于手性農(nóng)藥甲霜磷的毒性比斜生柵藻要敏感。但是對(duì)于同一種藻而言，農(nóng)藥的毒性越強(qiáng)，藻細(xì)胞的生長(zhǎng)速率越緩慢。因此本試驗(yàn)雖然不能完全表征這4種抑制劑屬于哪個(gè)農(nóng)藥毒性等級(jí)，但可以證明草胺類抑制劑的毒性風(fēng)險(xiǎn)相比二苯醚類要更弱，并且對(duì)于水葫蘆的滅殺效果更強(qiáng)，更適合用于水葫蘆的防治。

圖4 不同種類抑制劑對(duì)四尾柵藻生長(zhǎng)的影響Fig.4 the effects of different PPO inhibitors on the growth of Scenedesmus quadricauda

3 結(jié)論與討論

通過盆栽和應(yīng)急毒性試驗(yàn)分別考察了4 種PPO 抑制劑對(duì)水葫蘆生長(zhǎng)的影響并做了安全評(píng)估。研究結(jié)果表明：（1）草胺類PPO抑制劑丙炔氟草胺和苯嘧磺草胺對(duì)水葫蘆的鮮質(zhì)量、分蘗、根長(zhǎng)、新根、葉面和葉柄的防效均強(qiáng)于二苯醚類抑制劑氟磺胺草醚和乙氧氟草醚；（2）相比草胺類抑制劑，應(yīng)用二苯醚類抑制劑更容易出現(xiàn)返青現(xiàn)象；（3）毒性試驗(yàn)結(jié)果表明，草胺類抑制劑的毒性風(fēng)險(xiǎn)相比二苯醚類要更弱。綜合對(duì)比結(jié)果顯示，草胺類抑制劑更適合水葫蘆的綜合防治。

采用化學(xué)防治水葫蘆具有見效快的特點(diǎn)，但如何減少化學(xué)用藥量，降低化學(xué)藥劑對(duì)水生生物的毒性依然是一個(gè)任重而道遠(yuǎn)的重要課題。本研究利用盆栽試驗(yàn)證明了PPO抑制劑在水葫蘆防治上具有一定的優(yōu)勢(shì)，但是其是否能應(yīng)用較大水面并對(duì)水生生物保證低毒性依然有待進(jìn)一步研究。而且，化學(xué)除草劑的抗藥性是一個(gè)永恒的話題，PPO抑制劑作用于水葫蘆的機(jī)理研究和抗藥性研究也具有十分重要的意義。