氟磺胺草醚残留对后茬作物油菜生理指标的影响

李新安,崔国兵,李广领,张百重,谢兰芬,陈锡岭

（河南科技学院,河南新乡453003）

氟磺胺草醚残留对后茬作物油菜生理指标的影响

李新安,崔国兵,李广领,张百重,谢兰芬,陈锡岭

（河南科技学院,河南新乡453003）

采用大田试验,以后茬作物油菜为研究对象,研究了长残效除草剂氟磺胺草醚在土壤中的残留规律以及对后茬作物油菜生长的影响.结果表明：与对照相比,氟磺胺草醚田间残留对油菜株高有明显的抑制作用,在使用推荐剂量的8倍处理38 d、4倍剂量处理52 d、初始残留量分别为5.13和2.66 mg/kg时,后茬作物油菜死亡,同时使油菜植株的SOD、CAT酶活性降低,POD酶活性升高,植株的叶绿素含量降低,MDA含量升高.氟磺胺草醚土壤残留会对后茬作物油菜生长产生严重影响,生产中应注意严格控制氟磺胺草醚的使用剂量和安全间隔期.

氟磺胺草醚；残留量；后茬作物；油菜；生理指标

氟磺胺草醚（fomesafen）为选择性触杀型茎叶处理除草剂,其作用机制是在太阳光照射下作用于原卟啉原氧化酶,抑制其活性,使叶绿素合成受阻,从而发挥除草活性.因其在大豆体内可被迅速代谢,所以成为大豆田的主要除草剂之一[1].但由于自然分解速率慢,在土壤中的残留期长达6～12个月[2],连续或长期使用,会造成土壤中残留量的累积,严重影响敏感的后茬作物的正常生长发育,药害特别严重时,甚至造成减产绝收[3].关于长残效除草剂的研究多集中在土壤中的残留动态[4]、生物测定评价方法[5]以及对后茬作物的危害[6]、安全性[7]等方面.本研究在自然条件下的大田中进行试验,以后茬作物油菜为研究对象,通过测定不同氟磺胺草醚土壤残留浓度对油菜株高产生的影响,油菜体内SOD、CAT和POD酶活性的变化,以及叶绿素、丙二醛（MDA）含量的变化,探讨氟磺胺草醚在土壤中的残留量与后茬作物油菜各项生理指标之间的相关性,以期为农业生产上科学使用氟磺胺草醚提供参考.

1 材料与方法

1.1 主要仪器设备

Agilent-1260型高效液相色谱仪（美国Agilent公司）；EA1004B型电子分析天平（上海荣浩食品机械有限公司）；UV-722N分光光度计（上海仪电分析仪器有限公司）；KH19A型离心机（上海赵迪离心机设备有限公司）；TG16型高速离心机（上海卢湘仪离心机仪器有限公司）.

1.2 药品与试剂

98.8 %氟磺胺草醚标准样品,由上海谷研科技有限公司提供,25%水剂由山东省青岛瀚生生物科技股份有限公司生产.以色谱乙腈为溶剂,配制质量浓度为100 mg/L的氟磺胺草醚母液,放于4℃冰箱中保存备用.

聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、氮蓝四唑（NBT）、N-丙基乙二胺、EDTA-Na2、核黄素、L-蛋氨酸、30% H2O2、硫代巴比妥酸（TBA）、Tris-HCl、三氯醋酸（TCA）；分析级丙酮、磷酸、愈创木酚、盐酸、浓硫酸、磷酸氢二钾、冰乙酸、磷酸二氢钾、无水硫酸镁、碳酸钙、碳酸钠、氯化钠、蔗糖、石英砂；色谱级甲醇和乙腈.

1.3 供试土壤及油菜品种

试验田位于新乡市红旗区洪门镇,土壤类型为潮土,在此之前该试验田没有使用过氟磺胺草醚,试验田土壤基本理化指标：有机质9.63 g/kg,全氮0.99 g/kg,全钾13.58 g/kg,全磷1.58 g/kg,pH值8.17.

本试验选用的油菜品种为丰油10号.

1.4 样品前处理

1.4.1 提取与净化取试验田中土样10.0 g放置于50 mL离心管中,然后加入5 mL体积分数为1%的冰乙酸水溶液和10 mL乙腈,用双层保鲜膜封好,涡旋3 min,加入3 g NaCl,涡旋1 min,最后放置在离心机中以4 000 r/min的速度离心10 min,取2 mL上清液于2 mL离心管中,待净化.

准确称取50 mg PSA和150 mg无水MgSO4加入到待净化提取液中,涡旋1 min后,以5 000 r/min离心5 min,取上清液约2 mL过0.22 μm针头式滤膜,待HPLC检测.

1.4.2 氟磺胺草醚色谱条件的确定Agilent ZORBAX Extend-C18（250 mm×4.6 mm×5 m）分离色谱柱,流动相配比V（水）∶V（乙腈）=41∶59,流动相流速为1.0 mL/min,检测波长为290 nm,柱温40℃,进样量5 L.氟磺胺草醚保留时间为11.164 min.

1.5 田间药剂处理

氟磺胺草醚田间推荐使用剂量为450 g/hm2（按有效成分计）.本试验设置1个对照组和6个处理组, 6个处理组中氟磺胺草醚的使用量分别为田间推荐使用剂量的0.5、1、2、4、8、16倍.按照图1划分田间试验小区,每个小区的面积20 m2,各小区之间以1 m隔离带划分.每小区按照图1所示均匀喷施相应倍数的药剂,施药后第2天种植后茬作物油菜,处理10、17、24、38、52 d后分别采样,测定土壤中氟磺胺草醚的残留量和油菜的各项生理指标.

图1 田间小区图Fig.1 Field plot experiment

1.6 各项生理指标测定方法

使用钢尺测定植株的株高；使用氮蓝四唑（NBT）光还原法测定植株叶片中超氧化物歧化酶（SOD）的活性[8]；使用紫外吸收法测定植株叶片中过氧化氢酶（CAT）的活性[8]；使用硫代巴比妥酸法测定植株叶片中丙二醛（MDA）的含量[8]；使用愈创木酚法测定植株叶片中过氧化物酶（POD）的活性[9]；使用丙酮提取法测定植株叶片中叶绿素的含量[10].

2 结果与分析

2.1 土壤中氟磺胺草醚的残留量

土壤中氟磺胺草醚的残留量见表1.

表1 氟磺胺草醚田间残留量Tab.1 The residues of fomesafen in the soilmg/kg

由表1可知,6个处理组中氟磺胺草醚的使用剂量分别为田间推荐使用剂量的0.5、1、2、4、8、16倍时,原始沉积量分别为0.32、0.54、1.38、2.66、5.13、10.84 mg/kg.处理组52 d后,土壤中氟磺胺草醚的残留量分别为0.10、0.19、0.27、1.01、2.48、3.18 mg/kg.说明氟磺胺草醚的田间残留量随着施药剂量的增加而增加,随着时间的推移而不断降低.

2.2 氟磺胺草醚残留对油菜株高的影响

土壤中残留氟磺胺草醚对油菜株高的影响见图2.

图2 氟磺胺草醚对油菜株高的影响Fig.2 The effects of fomesafen on rapeseed plant height

由图2可知,氟磺胺草醚施药量大于推荐使用剂量的1倍时,对油菜株高的抑制率随着时间的推移抑制作用越来越大,在施药量大于推荐剂量的8倍时,造成油菜死亡.以第38 d的采样结果来分析,施药剂量为推荐使用剂量的0.5、1、2、4、8、16倍时,氟磺胺草醚对油菜株高的抑制率分别为4.07%、29.93%、18.66%、42.25%、100%（植株死亡）、100%（植株死亡）.说明随着土壤中氟磺胺草醚残留量的增加,对油菜的生长影响越大,后茬作物油菜对氟磺胺草醚土壤残留较敏感.

2.3 氟磺胺草醚残留对油菜叶片SOD活性的影响

2.3.1 氟磺胺草醚残留对油菜叶片SOD酶活性的影响土壤中残留氟磺胺草醚对油菜叶片SOD酶活性的影响见图3.

图3 氟磺胺草醚对SOD酶活性的影响Fig.3 The effects of fomesafen on SOD enzyme activity

由图3可知,与CK相比,土壤中氟磺胺草醚残留量能够降低后茬作物油菜叶片中SOD的酶活性.以处理24 d来分析,施药剂量为推荐使用剂量的0.5、1、2、4、8、16倍时,氟磺胺草醚田间残留使后茬作物油菜叶片中SOD的酶活性分别降低了12.70%、2.65%、16.40%、8.46%、7.41%、24.42%,说明氟磺胺草醚田间残留量会不同程度地降低后茬作物油菜叶片中SOD酶活性,残留量越大,SOD酶活性越低.

2.3.2 氟磺胺草醚残留对油菜叶片CAT酶活性的影响土壤中残留氟磺胺草醚对油菜叶片CAT酶活性的影响见图4.

图4 氟磺胺草醚对CAT酶活性的影响Fig.4 The effects of fomesafen on CAT enzyme activity

由图4可知,土壤中不同氟磺胺草醚残留量对后茬作物油菜叶片中CAT酶活性的影响不同.与CK相比,氟磺胺草醚田间残留量能够降低后茬作物油菜叶片中CAT的酶活性.以处理24 d来分析,施药剂量为推荐使用剂量的0.5、1、2、4、8、16倍时,氟磺胺草醚对CAT酶活性的抑制率分别为34.16%、34.90%、42.69%、42.00%、48.52%、59.23%,说明随着氟磺胺草醚田间残留量的增加,CAT酶活性逐渐降低. 2.3.3氟磺胺草醚残留对油菜叶片POD酶活性的影响土壤中残留氟磺胺草醚对油菜叶片POD酶活性的影响见图5.

图5 氟磺胺草醚对POD酶活性的影响Fig.5 The effects of fomesafen on POD enzyme activity

由图5可知,土壤中不同氟磺胺草醚残留量对后茬作物油菜叶片中POD酶活性的影响不同.与CK相比,氟磺胺草醚田间残留能够增加后茬作物油菜叶片中POD酶的活性.以处理38 d来分析,施药剂量为推荐使用剂量的0.5、1、2、4倍时,POD酶活性分别增加了16.70%、37.16%、121.69%、163.96%,说明随着氟磺胺草醚田间残留量的增加,POD酶活性逐渐升高.

2.4 氟磺胺草醚残留对油菜叶片叶绿素含量的影响

氟磺胺草醚残留对油菜叶片叶绿素含量的影响见图6.

图6 氟磺胺草醚对油菜叶片叶绿素含量的影响Fig.6 The effects of fomesafen on rapeseed chlorophyll content

由图6可知,氟磺胺草醚田间残留对油菜叶片中叶绿素的含量有明显的影响.以处理52 d来分析,施药剂量为推荐使用剂量的0.5、1、2倍时,氟磺胺草醚田间残留使油菜叶片中含叶绿素量分别降低了9.63%、31.11%、39.26%.说明随着氟磺胺草醚田间残留量的增加,氟磺胺草醚对油菜叶片中叶绿素合成的抑制作用越大,随着时间的推移,抑制率越来越高.

2.5 氟磺胺草醚残留对油菜叶片MDA含量的影响

氟磺胺草醚残留对油菜叶片MDA含量的影响见图7.

图7 氟磺胺草醚对油菜叶片MDA含量的影响Fig.7 The effects of fomesafen on rapeseed MDA content

由图7可知,与CK相比,药剂处理组MDA含量增加,并随着田间残留量的增加MDA含量也逐渐增加.以处理24 d进行数据分析,含MDA量增加量分别为24.51%、70.59%、23.53%、59.80%、198.04%、70.59%,说明随着残留量的增加,后茬作物油菜的MDA含量越来越高,随着时间的推移,MDA含量的增量越来越大.

3 结论

本试验通过测定土壤中氟磺胺草醚的残留量以及后茬作物油菜的株高、抗氧化酶活性、叶绿素和丙二醛的含量,探讨了氟磺胺草醚田间残留量与后茬作物油菜生长的相关性.研究结果表明,氟磺胺草醚田间残留对后茬作物油菜的生长具有很大的影响,对油菜株高有明显的抑制作用,残留浓度高时,造成油菜死亡,同时使油菜植株体内的SOD、CAT酶活性降低,POD酶活性升高,植株体内的叶绿素含量降低, MDA的含量升高.因此在农业生产过程中,应严格按照要求的田间推荐使用剂量进行施药,后茬作物为油菜时,要充分考虑土壤中氟磺胺草醚的田间残留量,避免其对后茬作物油菜产生药害.同时应注意在同一地块中不应连续使用氟磺胺草醚,以免造成在土壤中的累积,对敏感后茬作物产生药害,造成不可挽回的经济损失.

[1]徐汉虹.植物化学保护学[M].4版.北京：中国农业出版社,2007：7.

[2]JOHNSON D H,TALBERT R E.Imazaquin,chlorim uron and fomesafen may in jury to tation vegetables and sunflower（Heliantbus annuus）[J].Weed Technology,1993,7（3）：573-577.

[3]王险峰,关成宏,辛明远.我国长残效除草剂使用概况、问题及对策[J].农药,2003,42（11）：5-10.

[4]郭玉莲,宋伟丰,李明.除草剂氟磺胺草醚在不同土壤中的环境行为[J].生态学杂志,2014,33（2）：429-432.

[5]刘亚光,杨谦.长残留除草剂广灭灵的生物测定方法[J].东北农业大学学报,2005,36（4）：463-466.

[6]李新安,李广领,谢兰芳,等.氟磺胺草醚对后茬作物小麦生理指标的影响[J].河南科技学院学报：自然科学报,2015,43（5）：36-39.

[7]郭成林,马跃峰,马永林,等.甲磺草胺对后茬作物室内安全性评价[J].农药,2014,53（6）：426-431.

[8]高俊凤.植物生理学实验指导[M].北京：高等教育出版社,2006：210-214.

[9]张立军.植物生理学实验教程[M].北京：中国农业大学出版社,2007：103.

[10]张志良.植物生理学实验指导[M].北京：高等教育出版社,2009：61.

（责任编辑：邓天福）

Effect of fomesafen residues on physiological indexes of succeeding crop rape

LI Xin'an,CUI Guobing,LI Guangling,XIE Lanfen,CHEN Xiling
（Henan Institute of Science and Technology,Xinxiang 453003,China）

According to the field experiment,the effect of long residual herbicide fomesafen in characteristic of soil residue and growth of succeeding crop rape was studied.The results showed that：Compared with the CK,the fomesafen farm residue had significantly resistance on plant height of rape,38 and 52 days later,residual concentration 5.13 and 2.66 mg/kg,rapeseed died,meanwhile SOD,CAT enzyme activity of rape decreased,the POD enzyme activity raised,the content of MDA in rapeseed raised,chlorophyll content reduced.Fomesafen residues in soil can have significant negative effects on succeeding crop rape.In the production,we should pay attention to control the dosage of fomesafen and the interval period of chemical safety.

fomesafen；residual quantity；succeeding crop；rape；physiological index

TQ450.2

A

1008-7516（2016）04-0022-05

10.3969/j.issn.1008-7516.2016.04.005

2016-06-30

河南省农业科技攻关项目（162102110018）；公益性行业（农业）科研专项（201203098）

李新安（1986―）,男,河南新乡人,硕士,助教.主要从事农药残留分析研究.

陈锡岭（1962―）,男,河南滑县人,教授,硕士生导师.主要从事环境毒理学研究.