不同灌水量下除草劑對(duì)玉米生長(zhǎng)與籽粒農(nóng)藥殘留量的影響

代麗萍，史海濱*，苗慶豐，劉美含，孫偉，馮壯壯

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，呼和浩特 010018；2.高效節(jié)水技術(shù)裝備與水土環(huán)境效應(yīng)內(nèi)蒙古自治區(qū)工程研究中心，呼和浩特 010018）

0 引言

【研究意義】中國(guó)農(nóng)藥平均利用率僅為35%左右，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家為50%～60%，大量的農(nóng)藥殘留在土壤、水源或飄移到環(huán)境中，嚴(yán)重污染環(huán)境[1]。玉米作為全球主要的糧食作物，廣泛用于食品、動(dòng)物飼料和生物原料等[2]。然而，草害和土壤次生鹽漬化嚴(yán)重制約著農(nóng)作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量[3]。據(jù)報(bào)道全國(guó)玉米約50%面積受到不同程度的草害， 嚴(yán)重草害面積約2×106～4×106hm2[4]。雜草可以直接或間接地造成玉米減產(chǎn)，如果不進(jìn)行除草，玉米將減產(chǎn)50%以上[5]，同時(shí)，雜草可能作為病蟲的寄生或越冬場(chǎng)所，助長(zhǎng)了病蟲害的發(fā)生而間接引起玉米減產(chǎn)[6]。因此，在玉米生產(chǎn)中進(jìn)行除草防治是確保玉米高產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一。但是人工除草強(qiáng)度大，目前大多采用除草劑進(jìn)行除草。在達(dá)到除草效果的同時(shí)，施用方式和劑量的不合理，造成了土壤與地下水污染，極易造成作物減產(chǎn)和品質(zhì)下降，且破壞了土壤和地下水環(huán)境[7]。煙嘧磺隆和莠去津是玉米地常用的除草劑，由于防治標(biāo)靶抗藥性增強(qiáng)，越來(lái)越多的單劑被開發(fā)成復(fù)配除草劑，但復(fù)配農(nóng)藥在施用后，多種農(nóng)藥進(jìn)入環(huán)境中帶來(lái)的負(fù)面影響也不容忽視，煙嘧磺隆對(duì)玉米產(chǎn)生嚴(yán)重藥害的事件屢見報(bào)道[8]，莠去津會(huì)對(duì)人類的生殖發(fā)育產(chǎn)生不利影響[9-11]。

2012—2017 年河套灌區(qū)化肥和農(nóng)藥的使用量年增長(zhǎng)分別為6.7%和7.8%[13]。玉米地中稗草、馬唐草、牛筋草、藜、反枝莧、苣荬菜為河套灌區(qū)優(yōu)勢(shì)雜草。而該灌區(qū)45%左右的農(nóng)藥被土壤固化，總流失率為75%左右[14]，農(nóng)藥殘留對(duì)土壤及地下水環(huán)境造成較大危害。農(nóng)藥的使用促進(jìn)了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，然而也造成了資源的浪費(fèi)和環(huán)境的破壞。為了更好地進(jìn)行生態(tài)文明建設(shè)，發(fā)展綠色、低污染的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式勢(shì)在必行[15]。【研究進(jìn)展】國(guó)內(nèi)外多以滴灌結(jié)合數(shù)值模型開展除草劑的相關(guān)研究，Omary 等[16]研究了滴灌系統(tǒng)施藥根區(qū)土壤水分運(yùn)動(dòng)和農(nóng)藥分布，將三維數(shù)學(xué)模型用于多層非飽和土壤、非穩(wěn)定流條件下水分運(yùn)動(dòng)和可降解的反應(yīng)性農(nóng)藥運(yùn)移的模擬。毛萌等[17]利用室內(nèi)滴灌試驗(yàn)開展莠去津的研究，確定了莠去津在供試土壤中吸附特性參數(shù)和降解速率常數(shù)，為進(jìn)一步開展滴灌施用阿特拉律在土壤中運(yùn)移規(guī)律的數(shù)值分析奠定了基礎(chǔ)。近十幾年國(guó)內(nèi)外關(guān)于除草劑與土壤間的相關(guān)關(guān)系研究，大多都圍繞土壤質(zhì)地、有機(jī)質(zhì)、pH 值、土壤微生物等，相關(guān)研究表明，鹽堿土明顯影響農(nóng)藥的降解等[18]。鈉鹽脅迫抑制濕地土壤對(duì)Bensulfuron-Methyl（BSM）的吸附而促進(jìn)解吸[19]；孫靜等[20]指出莠去津在鹽堿土中的解吸率最高；郭敏等[21]指出莠去津活性與土壤有機(jī)質(zhì)量負(fù)相關(guān)。土壤含水率影響除草劑的溶解、吸附、淋溶[22]。

【切入點(diǎn)】以往關(guān)于鹽堿地環(huán)境污染的研究主要圍繞降解膜和化肥淋失等污染[23-24]，對(duì)于鹽漬化灌區(qū)農(nóng)藥使用情況和限水灌溉下農(nóng)藥對(duì)作物的影響研究較少?！緮M解決的關(guān)鍵問題】因此，采用大型稱質(zhì)量式蒸滲儀測(cè)定作物需水量進(jìn)行灌溉，通過設(shè)計(jì)不同灌水量和控制施藥量開展除草劑對(duì)鹽漬化灌區(qū)玉米的生長(zhǎng)指標(biāo)和玉米籽粒農(nóng)藥殘留量研究對(duì)鹽漬化灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究在內(nèi)蒙古河套灌區(qū)巴彥淖爾市曙光試驗(yàn)站（40°46′N，107°24′E，海拔1039 m）進(jìn)行，屬于溫帶大陸性氣候[25]。多年平均氣溫6.8 ℃，無(wú)霜期160 d，年日照時(shí)間3189h，相對(duì)濕度51%，風(fēng)速2.7 m/s。地下水礦化度1.1 g/L，試驗(yàn)區(qū)采用地下水進(jìn)行灌溉。2019 年生育期內(nèi)降雨量為129.8 mm，作物生育期內(nèi)降水年內(nèi)分配不均，年際變化大，春季5 月份降水為15.8 mm，占生育期內(nèi)的12.2%，夏季降水集中在6—9 月，降水114 mm，占生育期內(nèi)的87.8%，入秋后降水減少。2019 年曙光試驗(yàn)站玉米生育期內(nèi)氣溫和降水分布詳見圖1。

本試驗(yàn)采用5 組標(biāo)準(zhǔn)測(cè)坑、2 套大型稱質(zhì)量式全自動(dòng)蒸滲儀和大型遮雨棚開展試驗(yàn)。其中無(wú)底測(cè)坑底部與外界連通，地下水埋深與周邊田變化一致?？觾?nèi)土壤選取灌區(qū)代表性土壤，采用田間實(shí)際土壤體積質(zhì)量分層回填，再注水沉實(shí)。試驗(yàn)區(qū)土壤為黃河灌淤土，屬于栗鈣土，顆粒級(jí)配按照美國(guó)制土壤質(zhì)地分類法為粉砂壤土，耕層平均土壤體積質(zhì)量1.53 g/cm3，0～120 cm 土壤（土水比1∶5 浸提液電導(dǎo)率）在0.6～1.6 dS/m之間，pH 值為8.0 左右，在灌區(qū)內(nèi)屬于典型鹽漬化區(qū)域，有較強(qiáng)的代表性，試驗(yàn)田土壤基本理化性質(zhì)見表1。

表1 土壤基本理化性質(zhì)Table1Basic physical and chemical properties of soils

1.2 試驗(yàn)方法

分別設(shè)置3 個(gè)施藥水平，W2P0（施藥時(shí)加入同體積水，不予以施藥）、W2P1（當(dāng)?shù)厮綔p少30%，1.313 L/hm2）和W2P2（當(dāng)?shù)厮綔p少10%，1.688 L/hm2）；設(shè)置3 個(gè)灌溉水平W1P2（0.8ET）、W2P2（ET）和W3P2（1.2ET），ET 由2 套大型稱質(zhì)量式全自動(dòng)蒸滲儀測(cè)定為玉米生育期充分灌溉處理。灌水定額依據(jù)蒸滲儀在灌溉間歇期內(nèi)的實(shí)際蒸散量累加值確定。玉米生育期內(nèi)共灌水3 次。按生育期劃分為玉米的苗期、拔節(jié)期和灌漿期。其中第1 次灌水為63.31 mm，為5 月6 日—6 月26 日之間蒸散量之和，第2 和第3 次灌水同第1 次。表2 為2019 年試驗(yàn)區(qū)灌溉施肥管理，灌水量由精度為0.0001m3的水表進(jìn)行精準(zhǔn)控制。

表2 試驗(yàn)區(qū)灌溉施肥管理Table2 Irrigation and fertilization management of experiment

選擇當(dāng)?shù)剞r(nóng)民使用的玉米品種西蒙6 號(hào)（內(nèi)蒙古西蒙種業(yè)有限公司）和24%煙嘧·莠去津可分散油懸浮液（合肥星宇化學(xué)有限責(zé)任公司）；2019 年5 月6日，在播種前施加底肥（施二胺和尿素，比例為5∶1），生育期內(nèi)進(jìn)行1 次施藥和2 次追肥，追肥選用尿素均為450 kg/hm2。小區(qū)面積為6.6 m2，種植密度為7.58萬(wàn)株/hm2。表3 為2019 年各處理施藥和施肥量。施藥前用薄膜做屏障，以防各處理間相互干擾。2019年6 月15 日選用壓力穩(wěn)定帶扇形噴頭的噴霧器進(jìn)行人工施藥，施藥時(shí)盡量壓低噴頭，噴施在地面表層避免噴施到玉米芯葉中。播種時(shí)按照當(dāng)?shù)夭シN深度采用手持播種機(jī)進(jìn)行人工播種，采用普通地膜進(jìn)行覆膜，播種后147d（9 月29 日）收獲。

表3 各處理施藥（L/hm2）及施肥（kg/hm2）量Table3The amount of pesticide application (L/hm2) and fertilizer(kg/hm2) for each treatment

除草劑殘留量檢測(cè)主要采用TSQ Endura 三重四級(jí)桿質(zhì)譜儀，檢測(cè)方法采用液相色譜質(zhì)譜法測(cè)定[26-27]。首先進(jìn)行樣品前處理：取10 g 樣品，加入20 mL 提取液乙腈（色譜純，SIGMA 公司），振蕩15 min，超聲15 min（室溫18 ℃，振蕩速率是80KHz），過濾取上清，采用氮吹，為了濃縮樣品且不損失樣品中目標(biāo)化合物，氮吹至近干。再用2 mL 乙腈重新溶解，加入50 mg 固體吸附劑psa（N-丙基乙二胺，Thermo公司）和150 mg 無(wú)水硫酸鎂（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限責(zé)任公司），漩渦混合器振蕩2 min，取上清液過0.22 μm 的一次性有機(jī)相微孔濾膜后待上機(jī)，表4 為供試藥劑表。儀器條件：色譜柱:Thermo Fisher Scientific-C18，3.5 μm，150 mm×3.1 mm（內(nèi)徑）。流動(dòng)相：乙腈和水梯度洗脫；柱流速：0.3 mL/min；柱溫：30 ℃；進(jìn)樣量：1 μL。電離源模式：大氣壓電噴霧離子源(ESI)，電離源極性：正模式，毛細(xì)管電壓：3600 V，蒸發(fā)溫度：350 ℃，鞘氣流速：6 L/min，輔氣流速：2 L/min，吹掃氣流速：36 L/min，質(zhì)譜模式為選擇反應(yīng)檢測(cè)掃描(SRM)，煙嘧磺隆的母離子為411.183，子離子為 182.129，莠去津的母離子為216.122，子離子為173.968。在本色譜條件下煙嘧磺隆和莠去津的保留時(shí)間分別為3.04 min 和3.52 min。

1.3 樣品采集

實(shí)際蒸散量由西安碧水環(huán)境新技術(shù)有限公司生產(chǎn)的2 臺(tái)大型自動(dòng)蒸滲儀（型號(hào)：BS-GZSY-15）進(jìn)行每30 min/次自動(dòng)稱質(zhì)量差值計(jì)算得出；氣象數(shù)據(jù)由HOBO 自動(dòng)監(jiān)測(cè)氣象站進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；每日08：00在試驗(yàn)小區(qū)相鄰的觀測(cè)井監(jiān)測(cè)地下水位；不同生育期內(nèi)監(jiān)測(cè)玉米生物量，玉米株高、葉面積指數(shù)和莖粗由盒尺和游標(biāo)卡尺測(cè)定，葉綠素由TYS-4N 葉綠素測(cè)定儀（北京金科利達(dá)電子科技有限公司）于09:00—11:00測(cè)定，測(cè)定時(shí)將被測(cè)葉片放入反射光測(cè)量卡位，測(cè)定3 次取其平均值。并在玉米成熟時(shí)，將各處理小區(qū)內(nèi)所有玉米進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，將玉米放置到105 ℃烘箱內(nèi)殺青30 min，再將溫度調(diào)至65 ℃，作物烘至恒質(zhì)量后進(jìn)行玉米考種和測(cè)產(chǎn)。

1.4 相關(guān)計(jì)算公式

作物騰發(fā)量計(jì)算式為：

式中：ET 為作物騰發(fā)量（mm）；SWC 為土壤儲(chǔ)水量變化（mm）；P 為生育期內(nèi)有效降水量（mm）；I生育期內(nèi)灌水量（mm）；G 為時(shí)段內(nèi)地下水補(bǔ)給量（mm）；R0為地表徑流（mm）；DP為時(shí)段內(nèi)深層滲漏量（mm）。其中，生育期內(nèi)設(shè)有遮雨棚，所以P 為0；研究區(qū)降水量較小且研究區(qū)地下水埋深超過2.5m，G 可忽略不計(jì)[28-30]。生育期內(nèi)灌水時(shí)無(wú)地表徑流產(chǎn)生，R0為0。

作物單葉面積計(jì)算式為：

式中：S 為葉面積（m2）；a 為葉長(zhǎng)（m）；b 為葉寬（m）。水分利用效率計(jì)算式為：

式中：WUE 為水分利用效率（kg/m3）；Y 產(chǎn)量（kg/hm2）；ET 為作物騰發(fā)量（mm）。

殘留量計(jì)算式為：式中：R 為樣本中農(nóng)藥殘留量（μg/mL）；C標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（g/mL）；V標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)樣體積（μL）；S樣為注入樣本溶液的峰面積（HZ?S）；V終為樣本最終定容體積；V樣為樣本溶液進(jìn)樣體積（μL）；S標(biāo)為注入標(biāo)準(zhǔn)溶液的峰面積（HZ?S）；W 為樣品質(zhì)量（g）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌水量下除草劑對(duì)玉米生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

2.1.1 施藥對(duì)玉米葉綠素相對(duì)量的影響

各處理選擇長(zhǎng)勢(shì)相近的玉米進(jìn)行掛牌標(biāo)記，每個(gè)處理選擇5 株玉米進(jìn)行測(cè)量。在施藥前后測(cè)定玉米葉片葉綠素相對(duì)量（SPAD）。表4 為施藥前、后玉米葉片葉綠素相對(duì)量。

表4 施藥前、后玉米葉片葉綠素相對(duì)量（SPAD）Table4The SPAD of maize leaves before and after application

與W2P0 處理相比，各處理施藥后第1 天均表現(xiàn)出受到脅迫現(xiàn)象，脅迫現(xiàn)象與除草劑使用的濃度呈正相關(guān)，隨施藥時(shí)間推移，對(duì)SPAD 的影響減小。W2P1處理的除草劑對(duì)玉米葉片的脅迫在施藥3d 后開始消退。而W2P2 處理在施藥3d 后的SPAD 降到最低，下降了13.0%～23.0%，與對(duì)照組相比下降了26.26%，施藥5d 后脅迫現(xiàn)象開始減少，SPAD 開始緩慢增大。第7 天時(shí)，各施藥處理的SPAD 明顯增大。隨著玉米生育期推進(jìn)和除草劑的降解，各處理玉米葉片的SPAD 在施藥約9d 后可恢復(fù)正常水平，與對(duì)照組無(wú)顯著差異（p>0.05）。綜上所述，W2P1 處理與W2P2處理的施藥量對(duì)作物脅迫與施藥量正相關(guān)且是短暫的。因此，W2P1 處理和W2P2 處理的施藥量均為較安全的施藥量。

2.1.2 不同灌水量下除草劑對(duì)玉米株高和葉面積指數(shù)的影響

不同灌水量和施藥量下玉米株高和葉面積指數(shù)見表5—表6。由表5 可得，各處理的株高從苗期到抽雄期（播種后90 d）快速增加，灌漿期（播種后110 d）到成熟期（播種后129 d）趨于穩(wěn)定。W1P2處理增加較緩，這是由于水分脅迫而引起的差異。W2P2 處理的株高高于W1P2 處理和W3P2 處理。與W2P2 處理相比，W3P2 處理的株高降低了9.4%，未體現(xiàn)出灌溉定額的優(yōu)勢(shì)。這是由于大部分灌溉水未得到充分利用，造成不必要的滲漏和養(yǎng)分流失，且玉米易受澇。由表6 知，玉米株高趨于穩(wěn)定時(shí)（播種后90 d）W2P0 處理>W2P2 處理>W2P1 處理。與W2P2處理比較，W2P1 處理的株高降低了4.7%，因?yàn)閃2P1處理的除草防效低于處理W2P2 處理，W2P1 處理下部分雜草存活和返青與玉米存在資源競(jìng)爭(zhēng)。因此，W2P2 處理在減少施藥量和確保除草效果方面較優(yōu)。綜上，W2P2 處理玉米株高為較優(yōu)。

隨著玉米生育期推進(jìn)，LAI 逐漸增大，灌漿期玉米植株底部葉片開始枯黃且無(wú)心葉萌發(fā)，LAI 開始減少，到玉米收獲時(shí)（播種后147 d）玉米葉片完全枯黃，LAI 減少至0。3 個(gè)灌水處理下玉米LAI 大小總體為W3P2 處理>W1P2 處理>W1P2 處理，由于水分脅迫等影響，抽雄期（播種后90 d）W1P2 處理明顯小于W2P2 和W3P2 處理，與W1P2 處理相比，W2P2處理和W3P2 處理分別增加了11.3%和12.2%，可見W1P2 處理玉米生長(zhǎng)受到抑制。W2P2 處理僅比W3P2處理小0.7%，2 種灌溉定額玉米長(zhǎng)勢(shì)接近。因此，W2P2 處理在節(jié)水的同時(shí)已較好地降低水分和鹽分對(duì)作物生長(zhǎng)脅迫。與W2P0 處理比較，W2P1 處理和W2P2 處理在玉米施藥后LAI 減少。玉米生育前期，植株較小且W2P1 處理雜草與農(nóng)作物存在資源競(jìng)爭(zhēng)，影響玉米的生長(zhǎng)，W2P1 處理減小程度大于W2P2 處理。玉米抽雄期，W2P0 和W2P2 處理比W2P1 分別增加7.7%和6.9%，而W2P2處理僅比W2P0小0.8%?？梢姡莺?duì)玉米的影響明顯大于藥害。綜上，在節(jié)水和減少人力物力消耗等因素下，W2P2 處理下的玉米LAI 較好。

表5 灌水處理下玉米生育期株高、葉面積指數(shù)Table5 Plant height and leaf area index during maize growth period under irrigation treatment

表6 施藥處理下玉米生育期株高、葉面積指數(shù)Table6Plant height and leaf area index change during maize growth period under application treatment

2.2 不同灌水量下除草劑對(duì)玉米產(chǎn)量和籽粒農(nóng)藥殘留量的影響

2.2.1 不同灌水量下除草劑對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

不同施藥量和灌水量下玉米產(chǎn)量指標(biāo)見表7。由表7 可知，與W2P0 處理相比，W2P1 處理百粒質(zhì)量、干物質(zhì)量、產(chǎn)量明顯減少了4.6%、28.8%、28.3%，W2P1 處理與W2P0 處理有顯著差異（p<0.05）；W2P2處理百粒質(zhì)量、干物質(zhì)量、產(chǎn)量?jī)H減少了1.2%、3.8%、1.7%，W2P2 處理與W2P0 處理無(wú)顯著差異（p>0.05）。W2P2 處理與W2P1 處理干物質(zhì)量和產(chǎn)量有顯著差異（p<0.05）。W2P1 處理的草害對(duì)作物產(chǎn)量影響大于藥害作用。W2P1 處理玉米穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量、干物質(zhì)、產(chǎn)量均低于W2P2 處理。

表7 各處理玉米穗粒數(shù)、百粒質(zhì)量、干物質(zhì)量、產(chǎn)量Table7 The number of maize grains, the mass of 100 grains, the mass of dry matter, and the yield of maize in each treatment

W2P2 處理的干物質(zhì)量和產(chǎn)量分別比W1P2 處理顯著增加了35.1%和19.0%，且W2P2 處理與W1P2處理有顯著差異（p<0.05）；W3P2 處理的百粒質(zhì)量和干物質(zhì)量與W2P2 處理無(wú)顯著差異（p>0.05），但W3P2 處理產(chǎn)量比W2P2 處理小17.9%，有顯著差異（p<0.05）。與當(dāng)?shù)毓喔人剑s420 mm）相比，W2P2 處理節(jié)水20.8%，為適合當(dāng)?shù)匕l(fā)展綠色農(nóng)業(yè)和減少資源浪費(fèi)的最優(yōu)生產(chǎn)模式。

2.2.2 玉米籽粒農(nóng)藥殘留量

在測(cè)定農(nóng)藥殘留量前，為了保證試驗(yàn)方法的準(zhǔn)確性和精密性，對(duì)莠去津和煙嘧磺隆進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制，并添加了回收率試驗(yàn)。以（峰面積，Hz?S）為縱坐標(biāo)，（標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，μg/mL）為橫坐標(biāo)，測(cè)得莠去津標(biāo)準(zhǔn)溶液回歸方程為：y=6.45×106x-7052.80，R2=0.999 6；測(cè)得煙嘧磺隆標(biāo)準(zhǔn)溶液回歸方程為：y=1.04×105x-143.01，R2=0.999 6，均在質(zhì)量濃度為0.0002～0.100 μg/mL 內(nèi)線性關(guān)系良好。稱取未施藥的空白試驗(yàn)小區(qū)土壤和空白玉米籽粒樣各10g 進(jìn)行莠去津和煙嘧磺隆的回收率試驗(yàn)，質(zhì)量濃度為0.020μg/mL 時(shí)，測(cè)得莠去津和煙嘧磺隆的平均回收率分別為80.2%和80.9%，二者的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.3%和3.0%，證明檢測(cè)方法精準(zhǔn)性和精密性較好。

我國(guó)《農(nóng)藥最高殘留量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》[27]中規(guī)定在玉米籽粒中莠去津和煙嘧磺隆的最大殘留量分別為0.05mg/kg 和0.1mg/kg。表8 為各處理玉米籽粒中農(nóng)藥殘留量檢測(cè)，由表8 可知，二者檢驗(yàn)結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)，各處理莠去津在成熟的玉米籽粒中的殘留量為0.74～0.78μg/kg，與灌水量呈正相關(guān)，且無(wú)顯著差異（p>0.05），主要由于莠去津通過根部吸收向上傳導(dǎo)，且除草劑受流水和重力作用會(huì)下滲[31]。各處理煙嘧磺隆殘留量有顯著差異（p<0.05），最小值和最大值分別為21.82μg/kg 和87.83μg/kg。W1P2 處理灌溉定額小，但其籽粒中煙嘧磺隆的殘留量明顯高于其他處理，達(dá)到87.83μg/kg，比W2P2 處理和W3P2 處理分別高51.3%和56.89%，W3P2 處理比W2P2 處理少11.5%。由于灌溉對(duì)農(nóng)藥淋洗，使得更多的農(nóng)藥未能在作物主要根系層積聚，因此，籽粒煙嘧磺隆殘留量表現(xiàn)為W3P2 處理＜W2P2 處理＜W1P2 處理。雖然W3P2處理比W2P2 處理的煙嘧磺隆量少，但是造成了不必要的水資源浪費(fèi)，且灌水定額大更易引起除草劑淋洗到深層土壤中，引起地下水污染。相同灌溉定額不同施藥水平下，W2P1 處理籽粒中煙嘧磺隆量比W2P2處理少20.94 μg/kg，但W2P1 處理的產(chǎn)量和除草效果低于W2P2 處理。綜上，適當(dāng)?shù)墓喔榷~可以減少除草劑在作物中的集聚，且在節(jié)水、綠色發(fā)展的農(nóng)業(yè)環(huán)境下W2P2 處理為較優(yōu)的處理。

表8 玉米籽粒中農(nóng)藥殘留量Table8Pesticide residues in maizegrain μg/kg

2.3 水分利用效率（WUE）和經(jīng)濟(jì)效益

圖2 為各處理水分利用效率（WUE）。由圖2可知，施藥各處理WUE 表現(xiàn)為W2P2 處理>W2P0 處理>W2P1 處理，W2P1 與W2P0 處理和W2P2 處理有顯著差異（p<0.05），而W2P2 與W2P0 處理無(wú)顯著差異（p>0.05）。灌溉各處理（WUE）表現(xiàn)為W2P2處理>W1P2 處理>W3P2 處理，與W2P2 處理相比，W1P2 處理和W3P2 處理減少了11.1%、16.2%，W2P2處理與W1P2 處理、W3P2 處理處理有顯著差異（p<0.05），W1P2 處理與W3P2 處理無(wú)顯著差異（p>0.05）。經(jīng)過分析施藥各處理WUE 以及產(chǎn)量，W2P2 處理產(chǎn)量最大且其WUE 高于其他處理。因此，W2P2 處理可以達(dá)到高產(chǎn)高效的目的。

表9 為各處理經(jīng)濟(jì)效益。由表9 可知，各處理投入總額的差異主要體現(xiàn)在施藥和人工投入（由于當(dāng)?shù)毓喔劝疵娣e收費(fèi)，本文不考慮灌溉的投入），這2 項(xiàng)之和占總投入的13.4%～33.9%。W2P0 處理雖少了施藥投入且產(chǎn)值為31605 元/hm2，但人工除草增加了人工投入，該處理人工投入占總投入的33.9%，且在實(shí)施中較難實(shí)現(xiàn)。W2P2 處理和W3P2 處理產(chǎn)投比高于其他處理，且W2P2 處理比W3P2 處理高21.9%，W2P2 處理不但比W3P2 處理節(jié)約水資源，而且減少除草劑的使用量、降低除草劑對(duì)農(nóng)作物和環(huán)境的污染、保證了除草防效，更符合綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展觀念，且具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

表9 各處理經(jīng)濟(jì)效益Table9 Economic benefits of each treatment

3 討論

3.1 不同灌水量下除草劑對(duì)玉米生長(zhǎng)指標(biāo)影響

近幾年關(guān)于除草劑對(duì)玉米產(chǎn)生的藥害報(bào)道頻繁發(fā)生[32]。除草劑經(jīng)過雨水淋溶而對(duì)作物產(chǎn)生藥害；不同類型的除草劑對(duì)玉米種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率也均有影響，莠去津等對(duì)種子產(chǎn)生脅迫，在播種期多雨的時(shí)候影響加重[33]。除草劑對(duì)作物的安全性可利用葉綠素相對(duì)量來(lái)判定。莠去津是光合作用抑制劑，相關(guān)研究表明莠去津會(huì)引起作物體內(nèi)葉綠素相對(duì)量下降，但作物會(huì)通過自身調(diào)節(jié)來(lái)降低藥害脅迫[34]。本研究表明，施藥處理葉片施藥1d 后均表現(xiàn)出受到脅迫且脅迫與施藥濃度呈正相關(guān)。但是脅迫是短暫的，而葉片上出現(xiàn)的藥斑等藥害現(xiàn)象無(wú)法消退。研究結(jié)果與前人[35]一致。劉歡等[36]指出除草劑對(duì)燕麥生長(zhǎng)抑制只是短暫效應(yīng)且產(chǎn)量不受影響。玉米抽雄期，W2P0 處理和W2P2 處理比W2P1 處理分別增加7.7%和6.9%，而W2P2 處理僅比W2P0 處理小0.8%。研究表明，適宜的煙嘧·莠去津使用量對(duì)玉米株高和葉面積具有促進(jìn)作用[37]，由于W2P1 處理和W2P2 處理均屬于安全使用濃度，對(duì)玉米生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用，W2P2 處理與人工除草W2P0 處理長(zhǎng)勢(shì)相近。但是，草害脅迫致使W2P1 處理玉米生長(zhǎng)指標(biāo)均差于W2P2 處理。

3.2 不同灌水量下除草劑對(duì)玉米產(chǎn)量和籽粒農(nóng)藥殘留量的影響

玉米體內(nèi)有解毒機(jī)理，但是使用常規(guī)劑量，控制雜草的同時(shí)仍會(huì)對(duì)玉米有脅迫，進(jìn)而影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，除草劑對(duì)玉米的影響最終體現(xiàn)在玉米產(chǎn)量和玉米籽粒中的殘留量[38]。W2P1 處理產(chǎn)量指標(biāo)均低于W2P2 處理。因此，除草劑的除草效果通常是影響農(nóng)作物產(chǎn)量的主要因素，與前人結(jié)論[39]一致。毛萌等[40]研究結(jié)果表明降雨入滲和降雨入滲-重分布過程結(jié)束時(shí)，通過土壤20 cm 耕層的莠去津的最大累積淋溶量分別占施用量的17.9%和75.4%；可見降雨和灌溉對(duì)除草劑具有淋溶和重分布作用。煙嘧磺隆在籽粒中的殘留量為W3P2 處理＜W2P2 處理＜W1P2 處理，與前人結(jié)論相當(dāng)。由于灌溉對(duì)除草劑的淋溶作用影響了除草劑的重分布，灌水量大的處理減少了除草劑在作物體內(nèi)的積聚，從而降低了玉米籽粒中的殘留量。從除草效果和節(jié)水控藥理念綜合評(píng)價(jià)，W2P2 處理為本試驗(yàn)最優(yōu)處理。

3.3 不同灌水量下除草劑對(duì)水分利用效率的影響

劉明等[41]指出灌溉定額在一定范圍各處理的WUE 表現(xiàn)為隨灌水量增加而減小。隨著灌水量增加玉米生育期的耗水量增大，其WUE 相應(yīng)就會(huì)下降[42-43]，與本試驗(yàn)研究結(jié)果一致。各處理WUE 為W2P2 處理>W1P2 處理>W3P2 處理，W1P2 處理雖降低了耗水強(qiáng)度，但水分脅迫降低了玉米產(chǎn)量，從而其WUE小于W2P2 處理。農(nóng)藥也能間接影響著WUE，主要通過除草效果和除草劑對(duì)植物的藥害等來(lái)影響WUE[44]。雜草與作物進(jìn)行資源競(jìng)爭(zhēng)時(shí)不僅存在優(yōu)勢(shì)，且雜草易成為害蟲寄生場(chǎng)所，造成作物減產(chǎn)。研究表明，控藥各處理的WUE 表現(xiàn)為W2P0 處理>W2P1 處理，W2P2 處理>W2P1 處理，W2P1 處理與W2P0 和W2P2 處理有顯著差異（p<0.05）。同時(shí)，研究表明，草害對(duì)WUE 的減小大于藥害。因此，在發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)和減少資源浪費(fèi)時(shí)，一定要保證除草防效。

4 結(jié)論

1）玉米葉綠素相對(duì)量值減小幅度與施藥量呈正相關(guān)，作物通過自身調(diào)節(jié)可將藥害脅迫在施藥約9d后恢復(fù)正常水平。草害對(duì)玉米的危害程度大于藥害。W2P2（當(dāng)?shù)厥┧幜繙p少10%，灌水量1.0ET）處理和對(duì)照組W2P0 處理的玉米株高和葉面積指數(shù)無(wú)顯著差異(p>0.05)，且優(yōu)于其他處理。

2）同一施藥量（當(dāng)?shù)厥┧幜繙p少10%），W2P2（ET）處理產(chǎn)量最佳，且與W1P2（0.8ET）處理和W3P2（1.2ET）處理均有顯著差異（p<0.05）。同一灌水量（1.0ET），W2P2（當(dāng)?shù)厥┧幜繙p少10%）處理產(chǎn)量高于W2P1（當(dāng)?shù)厥┧幜繙p少30%）處理，且W2P2 處理與對(duì)照組W2P0（不施藥）無(wú)顯著差異（p>0.05）。

3）玉米籽粒中，2 種除草劑殘留量均低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；而煙嘧磺隆的殘留量與施藥量正相關(guān)，與灌溉定額呈負(fù)相關(guān)。

4）以節(jié)水減藥為目的，W2P2（ET，當(dāng)?shù)厥┧幜繙p少10%）處理水分利用效率最高，為最優(yōu)生產(chǎn)模式。