嘧菌酯在大豆中的沉積、降解規(guī)律及最低有效防控劑量研究

童 舟, 孫明娜, 褚 玥, 胡東強(qiáng), 董 旭,王 梅, 高同春, 段勁生

(安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護(hù)與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室 (合肥)，合肥 230031)

大豆是中國重要的糧油類作物，其主要種植區(qū)域包括北方春大豆區(qū)、黃淮海流域夏大豆區(qū)和長(zhǎng)江流域春夏大豆區(qū)等。大豆銹病是大豆生產(chǎn)中的重要病害。目前大豆銹病主要依賴于化學(xué)防治，其中甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑嘧菌酯被廣泛應(yīng)用[1]，但其因不合理使用造成的農(nóng)藥殘留問題會(huì)對(duì)食品安全、環(huán)境生物安全等產(chǎn)生巨大隱患。因此，明確嘧菌酯在大豆種植體系中的殘留分布規(guī)律，探索其在靶區(qū)的殘留量與防治效果的關(guān)系具有重要意義。

當(dāng)前，大豆中有關(guān)農(nóng)藥殘留的研究主要集中在殘留分析方法的建立及其降解動(dòng)態(tài)規(guī)律等方面。除草劑作為大豆上登記種類最多的農(nóng)藥，因施藥適期較早，其殘留分析方法報(bào)道相對(duì)較多[2-6]，而關(guān)于農(nóng)藥在大豆上殘留分布、消長(zhǎng)規(guī)律研究主要聚焦于大豆田常用殺蟲劑[7-9]，大豆上病害主要發(fā)生于大豆莖葉部分，蟲害主要發(fā)生于大豆豆莢部分，因此針對(duì)大豆不同部位探究其農(nóng)藥殘留規(guī)律顯得尤為重要。目前有關(guān)嘧菌酯在大豆上的殘留動(dòng)態(tài)研究較少[10]，在其不同部位的殘留水平及降解動(dòng)態(tài)規(guī)律尚未見報(bào)道，其施藥劑量、防治效果及在靶區(qū)殘留量之間的關(guān)系尚未明確。鑒于此，本研究選擇中國3個(gè)主要大豆產(chǎn)區(qū) (安徽省、山東省、吉林省) 作為田間試驗(yàn)點(diǎn)，研究了嘧菌酯在推薦劑量下施用后在大豆不同部位的沉積規(guī)律和降解規(guī)律，同時(shí)明確了3個(gè)不同試驗(yàn)點(diǎn)中嘧菌酯防治大豆銹病的最低有效防控劑量，旨在為嘧菌酯在大豆生產(chǎn)中的科學(xué)使用提供參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

ACQUITY UPLC Xevo TQ MS (美國Waters公司)；FA2104S電子天平 (精度0.0001 g，上海天平儀器廠)；F202A0270渦旋儀 (VELP Scientifica公司)；SC-3610低速離心機(jī) (安徽省合肥市中科中佳科學(xué)儀器公司)；嘧菌酯 (azoxystrobin) 標(biāo)準(zhǔn)品，純度99.60% (FINT STANDARD)；250 g/L嘧菌酯懸浮劑 (英國先正達(dá)有限公司)；乙腈 (色譜純，美國Tedia 有限公司)；氯化鈉、無水乙酸鈉和無水硫酸鎂 (分析純，西隴化工股份有限公司)；PSA、C18和GCB (上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司)。

1.2 田間試驗(yàn)

試驗(yàn)分別在安徽省宿州市、山東省淄博市和吉林省四平市開展。選擇當(dāng)?shù)刂髟源蠖蛊贩N (安徽試驗(yàn)點(diǎn)為中黃39，山東試驗(yàn)點(diǎn)為齊黃34，吉林試驗(yàn)點(diǎn)為吉育100)，土壤肥力中上等，大豆田地勢(shì)平整，灌溉條件良好，試驗(yàn)區(qū)的栽培條件一致，而且與當(dāng)?shù)乜茖W(xué)的農(nóng)業(yè)實(shí)踐 (GAP) 相一致。

1.2.1 嘧菌酯在大豆中的沉積規(guī)律、降解規(guī)律研究 以250 g/L嘧菌酯懸浮劑為供試藥劑，于大豆開花初莢期以推薦劑量的高劑量 (有效成分225 g/hm2) 使用Jacto Djb-20 型背負(fù)式自動(dòng)噴霧器均勻地在大豆莖葉部位噴霧1次，分別于施藥后2 h和1、3、5、7、10 d采集大豆根、莖 (地上莖0～10 cm部分和地上莖15～25 cm部分)、葉 (下部葉片、上部葉片)、果實(shí) (豆莢) 和根際土壤 (0～10 cm深度)。每處理小區(qū)30 m2，每小區(qū)3次重復(fù)。采集的大豆植株和土壤樣品經(jīng)縮分處理后，于 ?20 ℃保存。

1.2.2 嘧菌酯防治大豆銹病最低有效防控劑量研究 以250 g/L嘧菌酯懸浮劑為供試藥劑，以登記低劑量 (有效成分，下同) 150 g/hm2(設(shè)為X) 為基準(zhǔn)，分別設(shè)置225 g/hm2(1.5X)、150 g/hm2(1.0X)、125 g/hm2(0.75X)、75 g/hm2(0.5X) 和空白對(duì)照5個(gè)處理，于大豆銹病發(fā)病初期進(jìn)行莖葉噴霧處理，施藥3次，間隔期為7 d。每處理設(shè)4個(gè)重復(fù)小區(qū)，小區(qū)面積15 m2。分別于最后一次施藥后7 d和14 d調(diào)查大豆葉片銹病發(fā)病情況，采集大豆莖葉樣品經(jīng)縮分處理后，于 ?20 ℃保存。

1.3 樣品定量分析

1.3.1 樣品前處理 準(zhǔn)確稱取5.0 g大豆樣品 (植株、豆莢、根系及土壤)，加入3.0 mL純水，混勻，加入20.0 mL乙腈，渦旋提取2 min；加入2.5 g除水填料 (m(無水乙酸鈉) :m(無水硫酸鎂) =1 : 4)，振蕩1 min后于3 500 r/min下離心5 min；取5.0 mL上清液于裝有1.25 g凈化填料 (m(PSA) :m(C18) :m(GCB) :m(無水硫酸鎂) = 1 : 1 : 0.2 : 3)的15 mL離心管中，振蕩1 min后于3 500 r/min下離心5 min；取2.5 mL上清液于玻璃試管中，于40 ℃水浴下氮吹至近干；用乙腈定容至2.0 mL，過0.22 μm有機(jī)濾膜，待檢測(cè)。

1.3.2 儀器分析條件

色譜條件：Waters ACQUITY UPLC BEH C18色譜柱 (2.1 mm × 100 mm，1.7 μm)；流動(dòng)相A為V(水) :V(甲醇) = 98 : 2 + 0.05%甲酸水溶液，流動(dòng)相B為甲醇 + 0.05%甲酸水溶液；梯度洗脫程序：0 min 95%A～5%B，7.35 min100%B，8.51 min 95%A～5%B保持到10 min；流速0.3 mL/min；柱溫40 ℃；進(jìn)樣量3 μL。

質(zhì)譜條件：離子源類型為ESI；正離子掃描；多反應(yīng)監(jiān)測(cè)；毛細(xì)管電壓3.0 kV；反吹氣流量50 L/h；脫溶劑氣流量900 L/h；脫溶劑氣溫度500 ℃；碰撞氣流量0.15 mL/min；離子源溫度150 ℃。嘧菌酯定量、定性離子對(duì)分別為404/372和404/329，碰撞能分別為15 eV和30 eV；錐孔電壓均為17 V；駐留時(shí)間均為17 ms。

1.3.3 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作 準(zhǔn)確稱取100 mg嘧菌酯標(biāo)準(zhǔn)品，用乙腈溶解配成996 mg/L的嘧菌酯標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液。分別用乙腈及空白樣品待測(cè)液將嘧菌酯標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液逐級(jí)稀釋成質(zhì)量濃度為0.001、0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2和0.5 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液，采用1.3.2節(jié)的條件檢測(cè)。以嘧菌酯質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，以其對(duì)應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)繪制不同基質(zhì)中嘧菌酯的標(biāo)準(zhǔn)曲線。

分別用空白基質(zhì)待測(cè)液繪制一系列標(biāo)準(zhǔn)曲線，按公式(1)計(jì)算基質(zhì)效應(yīng)(Me)。

(1)式中：kCK為空白基質(zhì)待測(cè)液匹配標(biāo)準(zhǔn)曲線斜率；kS為純?nèi)軇┢ヅ錁?biāo)準(zhǔn)曲線斜率。當(dāng)Me的絕對(duì)值小于20%時(shí)為弱基質(zhì)效應(yīng)，在20%～50% 之間時(shí)為中等基質(zhì)效應(yīng)，大于50%時(shí)為強(qiáng)基質(zhì)效應(yīng)[11]。

1.3.4 添加回收試驗(yàn) 在空白處理組的大豆試驗(yàn)田中分別采集大豆植株、豆莢、根系及土壤樣品，按照1.3.1節(jié)的前處理方法進(jìn)行添加回收試驗(yàn)。分別設(shè)置0.005、0.05及0.5 mg/kg 3個(gè)添加水平，每個(gè)水平重復(fù)5次，按1.3.2節(jié)條件檢測(cè)，計(jì)算添加回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差 (RSD)。

2 結(jié)果與分析

2.1 分析方法驗(yàn)證

2.1.1 線性關(guān)系與基質(zhì)效應(yīng) 采用UPLC-MS/MS分析時(shí)，基質(zhì)效應(yīng)的存在會(huì)干擾定量分析的準(zhǔn)確性，因此，本研究中針對(duì)大豆種植體系中4種基質(zhì) (植株、豆莢、根系及土壤) 進(jìn)行基質(zhì)效應(yīng)測(cè)定。結(jié)果 (表1) 表明，嘧菌酯在4種基質(zhì)中的基質(zhì)效應(yīng)Me值分別為 ?41%、?32%、?28%和 ?14%，表明除土壤基質(zhì)外，其余基質(zhì)均存在中等基質(zhì)效應(yīng)。為準(zhǔn)確定量，本研究對(duì)4種基質(zhì)均采用了空白基質(zhì)匹配標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行外標(biāo)法定量。

嘧菌酯在4種基質(zhì)中的線性范圍均在0.001～0.5 mg/L之間，決定系數(shù)在0.998 9～0.999 5之間(表1)，嘧菌酯質(zhì)量濃度與其對(duì)應(yīng)的峰面積間具有良好的線性關(guān)系，表明本分析方法可用于嘧菌酯在4種基質(zhì)中的定量。

表1 嘧菌酯的標(biāo)準(zhǔn)曲線和基質(zhì)效應(yīng)Table 1 Standard curve and matrix effect of azoxystrobin

2.1.2 準(zhǔn)確度與精密度 以平均添加回收率及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別表征分析方法的準(zhǔn)確度與精密度。結(jié)果(表2)表明，在0.005、0.05、0.5 mg/kg 3個(gè)添加水平下，嘧菌酯在大豆植株、豆莢、根系及土壤中的平均回收率分別為79%～86%、104%～111%、88%～107%及83%～91%，RSD分別為2.9%～9.1%、1.6%～4.7%、0.9%～2.8%及1.1%～9.2%，定量限為0.005 mg/kg。該方法的準(zhǔn)確度與精密度符合農(nóng)藥殘留檢測(cè)的要求[10]。

表2 嘧菌酯在4種基質(zhì)中的添加回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差Table 2 Recoveries and RSDs of azoxystrobin in four kinds of soybean matrixes

2.2 嘧菌酯在大豆上的沉積規(guī)律

在安徽、山東和吉林3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)采用250 g/L嘧菌酯懸浮劑在有效成分225 g/hm2(最高推薦劑量) 下莖葉噴霧施用后，嘧菌酯在大豆上葉、上莖、下葉、下莖、豆莢、根系及土壤中的沉積量見表3。從中可以看出，3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)大豆各部位中以在葉片部分嘧菌酯的沉積量最高。結(jié)合大豆種植體系中各部位生物量數(shù)據(jù) (分別由3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)大豆試驗(yàn)田中采集植株各部位質(zhì)量測(cè)算，土壤按每株大豆周邊10 cm2，深度10 cm的土壤質(zhì)量計(jì)算)，可以得到嘧菌酯在大豆上沉積量分布及占比規(guī)律。如圖1所示，在3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)中，嘧菌酯在大豆上葉、上莖、下葉、下莖、豆莢、根系及土壤中的殘留量占比分別為32.9%～42.3%、27.2%～46.2%、1.0%～1.9%、0.5%～5.5%、0.2%～1.0%、0.1%～0.8%及16.9%～31.1%，表明在大豆上施用250 g/L嘧菌酯懸浮劑后，其主要沉積在大豆葉片及大豆田土壤中。從試驗(yàn)點(diǎn)的地理位置上看，嘧菌酯在大豆上的沉積量由北向南呈下降趨勢(shì)，該差異可能與當(dāng)?shù)卮蠖狗N植品種、種植密度等因素有關(guān)。

2.3 嘧菌酯在大豆上的降解規(guī)律

嘧菌酯在大豆上的降解規(guī)律以250 g/L嘧菌酯懸浮劑在最高推薦劑量 (有效成分225 g/hm2) 下莖葉噴霧施藥后，嘧菌酯在大豆上葉、上莖、下葉、下莖、豆莢、根系及土壤中的降解半衰期結(jié)果見表4。從中可以看出，嘧菌酯在大豆上部莖葉中的降解速率較下部莖葉更快，這可能是由于大豆正常生長(zhǎng)后導(dǎo)致上部莖葉藥劑的濃度被稀釋。不同地區(qū)間嘧菌酯在大豆上的降解速率差異并不明顯。

表4 嘧菌酯在大豆種植體系中的降解規(guī)律Table 4 Degradation of azoxystrobin in soybean

2.4 嘧菌酯對(duì)大豆銹病的最低有效防控劑量

3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)嘧菌酯對(duì)大豆銹病的防治效果見表5?？梢姡?50 g/L嘧菌酯懸浮劑各處理對(duì)大豆葉銹病的防治效果在29.67%～86.05%之間，且各處理的防治效果隨施藥劑量的增加而增加，其中，以有效劑量225 g/hm2施用后的防治效果最好，達(dá)80.54%～86.05%。同時(shí)，由表5數(shù)據(jù)可見，嘧菌酯在大豆靶區(qū)的殘留量隨施藥劑量的升高而升高，當(dāng)防治效果達(dá)80%時(shí)，殘留量在3.22～7.05 mg/kg之間。一般認(rèn)為，當(dāng)殺菌劑對(duì)靶標(biāo)的田間防效在80%時(shí)的施藥劑量可定為最低有害防控劑量[12]。本研究結(jié)果表明，在安徽、山東和吉林3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，250 g/L嘧菌酯懸浮劑對(duì)大豆銹病的最低有效防控劑量均為225 g/hm2，而此時(shí)嘧菌酯在豆莢中的殘留量為0.17～0.3 mg/kg，低于中國國家標(biāo)準(zhǔn)GB 2763—2019中規(guī)定的嘧菌酯在大豆中的最大殘留限量(MRL)值0.5 mg/kg[13]。250 g/L嘧菌酯懸浮劑登記用于防治大豆銹病的推薦劑量為150～225 g/hm2(源于制劑標(biāo)簽)，因此本文提出的最低有效防控劑量在該農(nóng)藥使用標(biāo)簽規(guī)定的范圍之內(nèi)。

表5 250 g/L嘧菌酯懸浮劑對(duì)大豆銹病的防治效果與殘留量的關(guān)系Table 5 Relationship between the control efficacy of 250 g/L azoxystrobin SC on soybean rust and its residue

3 結(jié)論與討論

有報(bào)道顯示，嘧菌酯在大豆植株[10]和水稻稻殼[12]中的半衰期分別為0.8～3.6 d和3.45～5.92 d。本文探明了安徽、山東和吉林3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)嘧菌酯在大豆不同部位的沉積與降解規(guī)律，發(fā)現(xiàn)嘧菌酯在施用后主要沉積在大豆葉片中，且在上部葉片中降解速率較快。嘧菌酯在大豆上沉積與降解規(guī)律的構(gòu)建對(duì)深入掌握嘧菌酯殘留的時(shí)間及空間分布規(guī)律具有指導(dǎo)性意義。

合理用藥是實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥減量的重要途徑，明確農(nóng)藥防效與殘留量關(guān)系可以得到其最低有效防控劑量。研究表明，阿維菌素、螺蟲乙酯、吡蟲啉等殺蟲劑在靶區(qū)的有效沉積有利于提高其殺蟲效率[14]。本文比較了不同劑量下嘧菌酯對(duì)大豆銹病防效與殘留量之間的關(guān)系，在兼顧防效與安全的前提下得到了嘧菌酯的最低有效防控劑量為225 g/hm2。嘧菌酯在大豆上最低有效防控劑量的獲得對(duì)指導(dǎo)其科學(xué)合理使用具有重要意義。