砜嘧磺隆防除玉米田杂草效果及残留研究

范洁群,刘福光,陈军平,王伟民,董茂锋,温广月,张 栩,唐红霞

（上海市农业科学院,上海201403）

玉米是我国三大粮食作物之一,在我国粮食作物生产中具有重要地位。2010年我国玉米种植面积约3000万hm2,由南到北,从我国的海南到黑龙江的北部,由东到西,从东海之滨到甘肃、新疆维吾尔自治区均有玉米种植[1-2]。玉米田杂草种类多、数量大,给生产带来较大影响。据调查,若玉米田不除草,将导致玉米减产20%—30%,严重的高达40%以上[3-4]。化学除草具有高效、省工等优点,已成为玉米生产必不可少的重要措施。当前,玉米田化学除草大多用乙草胺、莠去津及其混配制剂做苗前土壤封闭处理,烟嘧磺隆、硝磺草酮、苯唑草酮等进行苗后茎叶处理[5-10]。

砜嘧磺隆（Rimsulfuron）又名玉嘧磺隆,是美国杜邦公司开发的磺酰脲类除草剂。砜嘧磺隆茎叶喷雾时,被植物根叶吸收,通过抑制植物体内的乙酰乳酸合成酶,阻止支链氨基酸的生物合成,从而抑制细胞分裂,使敏感的禾本科和阔叶杂草停止生长,然后褪绿、斑枯直至全株死亡[11-13]。关于砜嘧磺隆防除马铃薯、烟草和饲料玉米田杂草的研究报道较多,而防除鲜食玉米田杂草以及农药残留安全评价的研究较少[14-18]。上海主要种植糯玉米、甜玉米等鲜食玉米,本试验旨在明确砜嘧磺隆在鲜食玉米田的应用技术、土壤中的残留消解规律和在玉米籽粒与土壤中的最终残留,以期为砜嘧磺隆在鲜食玉米种植管理中的科学使用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地基本情况

试验地点为上海市农业科学院庄行综合试验站。试验田土质为潮土,肥力中等,有机质含量2.0%,pH 6.9,属亚热带海洋性季风气候。前茬为休闲田,播种前翻耕,播种日期为2016年3月20日,精量条播,玉米行距60 cm,株距25 cm,种植密度每667 m2约3000株。试验田主要杂草为马唐（Digitaria sanguinalis）、稗草（Echinochloa crusgalli）、醴肠（Eclipta prostrata）和反枝苋（Amaranthus retroflexus）,还有少量的香附子（Cyperu srotundus）。

1.2 材料

供试作物:玉米（Zea mays L.）,品种为‘沪玉糯3号’。

供试药剂:25%砜嘧磺隆WG,江苏省激素研究所股份有限公司;40 g∕L烟嘧磺隆SC,日本石原产业株式会社生产;市售。

试剂:砜嘧磺隆标准品（100 mg∕L）,上海市农药研究所有限公司提供;固相萃取柱（Florisil,500 mg,3 mL）、乙腈（色谱纯）、正己烷（色谱纯）、丙酮（色谱纯）、氯化钠（分析纯）、水（超纯水）,上海安谱实验科技股份有限公司提供。

仪器设备:LCMS-8030高效液相色谱质谱联用仪,日本岛津公司生产;Heraeus biofuge primo R离心机,美国Thermoscientific公司生产;BSA2202S电子天平,北京塞多利斯科学仪器有限公司生产。

1.3 试验方法

1.3.1 25%砜嘧磺隆WG防除玉米田杂草试验

25% 砜嘧磺隆 WG 设 18.75 g∕hm2、22.5 g∕hm2、26.25 g∕hm2、33.75 g∕hm2、45 g∕hm2（有效成分,下同）五个供试剂量,另设对照药剂40 g∕L烟嘧磺隆SC 45 g∕hm2和清水处理（CK）,小区面积30 m2,每处理重复4次,试验区四周设保护行。施药日期为2016年4月10日,施药时杂草2—3叶期,玉米3—4叶期。施药方法为茎叶喷雾,施药工具为新加坡利农私人有限公司生产的HD 400背负式喷雾器,扇型喷头,工作压力为45 Ra,喷射速率1250 mL∕min,喷液量450 L∕hm2。施药当天晴,最高温度17℃,最低温度13℃,施药后10 d平均最高温度21.1℃,平均最低温度13.6℃,施药后第2、6、9、10天分别有8.5 mm、14.4 mm、4.4 mm、4.4 mm 的降雨量。

安全性调查:药后不定期观察玉米生长情况,并采用目测法对玉米药害进行分级,药害分级标准见表1,收获时每小区实收测产,测定玉米鲜重产量,并折算出每公顷产量（kg∕hm2）。除草效果调查:药后15 d、30 d、45 d分种类调查残存杂草株数,计算株数防效,施药后45 d调查残存杂草株数的同时,测定残存杂草地上部分鲜重,计算株数防效和鲜重防效。药效调查及防效计算按照GB∕T 17980.42—2000[19]进行。

表1 作物药害分级标准Table 1 Grading standard of pesticide injury on corn

每个小区取均匀分布的3个点进行评估。如果发生了药害,则详细描述药害类型,例如坏死、扭曲、叶片卷曲、黄化等。

1.3.2 最终残留和土壤消解试验

土壤消解试验:在玉米试验田旁选取30 m2空地,喷施25%砜嘧磺隆 WG 33.75 g∕hm2,喷液量450 L∕hm2。施药后 2 h、4 h、1 d、3 d、5 d、10 d、14 d、21 d、35 d、45 d 在小区中随机多点采集土壤样品2 kg,充分混合后装入封口袋中,带回实验室置于-18℃冰柜中保存待测。

终残试验:在杂草防效试验区,玉米收获前30 d和收获期分别在25%砜嘧磺隆WG 22.5 g∕hm2和33.75 g∕hm2处理小区中随机采集成熟玉米10个,除去苞叶和花丝,脱粒后充分混匀取200 g装入塑料容器中。与此同时,采集22.5 g∕hm2和33.75 g∕hm2处理小区内土壤样品（采集方法同消解试验）。样品带回实验室置于-18℃冰柜中保存待测。

农药残留量分析方法:分别称取5.00 g玉米籽粒和土壤样品于50 mL离心管中,加入5.0 mL水和10.0 mL乙腈,涡动3 min,超声5 min,加入2 g氯化钠,涡动30 s,经5000 r∕min离心5 min,取2 mL上清液用氮气约50℃下吹至近干,用2 mL正己烷溶解,转移到活化后的Florisil小柱,用丙酮∶正己烷（1∶9,V∕V）2.5 mL淋洗2次,将淋洗液用氮气约50℃下吹至近干,用2 mL乙腈定容,LCMS-8030上机测定。检测条件:Agilent EC-C18 色谱柱（100 mm ×3.0 mm,2.7 μm）,流动相为 V（甲醇）∶V（水） =90∶10,流速0.30 mL∕min,柱温40℃,进样体积5 μL。毛细管电压3.5 kV,雾化气流量3.0 L∕min,加热气流量15.0 L∕min,加热块温度400℃,脱溶剂管温度250℃。多反应监测模式（MRM）,电离方式为 ESI（+）,其余相关参数见表2。

表2 砜嘧磺隆的多重反应监测（MRM）参数Table 2 Mass spectrum paratemers of rimsulfuron under the multiple reactions monitoring（MRM）mode

1.4 数据分析

图或表中数据的表示方式均为平均值±标准误。显著性差异比较采用SRSS 11.5中 One-way ANOVA模块中的LSD方法;残留消解动态和最终残留计算按照《农药残留量实用检测方法手册》[20]。

2 结果与分析

2.1 25%砜嘧磺隆WG防除玉米田杂草效果

试验结果表明,25%砜嘧磺隆WG对玉米田马唐、稗草等禾本科杂草以及醴肠、反枝苋等阔叶杂草均有较好的防效,且作用速度较快。药后5 d观察,25%砜嘧磺隆WG处理区杂草叶片褪绿发黄,且剂量越高,症状越明显。药后15 d调查,25%砜嘧磺隆WG18.75—45 g∕hm2对马唐、稗草、醴肠和反枝苋的株数防效分别为85.34%—96.53%、86.59%—95.37%、88.07%—97.50%和89.28%—96.95%,总草株数防效为87.39%—96.22%。方差分析结果表明,除低剂量外,25%砜嘧磺隆WG 22.5 g∕hm2、26.25 g∕hm2、33.75 g∕hm2、45 g∕hm2处理之间总草株数防效没有显著差异,与对照药剂40 g∕L烟嘧磺隆SC 45 g∕hm2处理之间也没有显著差异（表3）。

表3 25%砜嘧磺隆WG防除玉米田杂草效果（药后15 d）Table 3 Weed control of 25%rimsulfuron WG on corn（15 DAA）

药后30 d调查,25%砜嘧磺隆WG 18.75—45 g∕hm2对马唐、稗草、醴肠和反枝苋的防效依然稳定,除低剂量外,对上述杂草的株数防效以及总草株数防效均大于90%,有效控制了玉米田杂草的危害（表4）。

表4 25%砜嘧磺隆WG防除玉米田杂草效果（药后30 d）Table 4 Weed control of 25%rimsulfuron WG on corn（30 DAA）

药后45 d调查,除低剂量外,25%砜嘧磺隆WG 22.5—45 g∕hm2对马唐、稗草、醴肠和反枝苋的株数防效和鲜重防效均大于90%,防效优异,与对照药剂40 g∕L烟嘧磺隆SC 45 g∕hm2相当,有效控制了马唐、稗草、醴肠和反枝苋的危害（表5-1、5-2）。

表5-1 25%砜嘧磺隆WG防除玉米田杂草效果（药后45 d）Table 5-1 Weed control of 25%rimsulfuron WG on corn（45 DAA）

表5-2 25%砜嘧磺隆WG防除玉米田杂草效果（药后45 d）Table 5-2 Weed control of 25%rimsulfuron WG on corn（45 DAA）

2.2 25%砜嘧磺隆WG对玉米生长的影响

施药后不定期观察结果表明,25%砜嘧磺隆WG 18.75—33.75 g∕hm2对玉米生长安全,株高、叶色、地上部鲜重等生育指标与空白对照相比没有显著差异。45 g∕hm2处理对玉米生长有一定的影响,具体表现为叶片局部出现褪绿斑块,药害目测等级为3级,15 d左右可恢复正常。测产结果表明,25%砜嘧磺隆WG 22.5—45 g∕hm2处理区玉米产量比空白对照区分别增产7.66%、13.43%、13.90%、14.16%、13.99%,增产效果明显。

2.3 砜嘧磺隆在土壤中的消解动态

如图1所示,25%砜嘧磺隆WG 33.75 g∕hm2均匀喷雾施药1次,在土壤中的残留量为0.01—0.398 mg∕kg,残留量随着时间延长而逐渐降低,残留动态曲线方程为Y=0.361e-0.073x,半衰期9.5 d,其消解动态符合动力学一级降解模型。

2.4 砜嘧磺隆在玉米籽粒和土壤上的最终残留量

图1 砜嘧磺隆在土壤中的残留消解动态Fig.1 Resolution equation of rimsulfuron residues in soil

如表 6所示,25% 砜嘧磺隆 WG 22.5 g∕hm2、33.75 g∕hm2于玉米3—4叶期茎叶喷雾施药1次,收获前30 d和收获时玉米籽粒中砜嘧磺隆残留量小于0.01 mg∕kg,土壤中砜嘧磺隆残留量也小于0.01 mg∕kg,远低于我国国家标准所规定的0.1 mg∕kg限量,对农产品和土壤环境安全。

表6 砜嘧磺隆在玉米籽粒和土壤中的最终残留量Table 6 Final residues of Rimsulfuron in corn and soil

3 结论与讨论

25%砜嘧磺隆WG 18.75—33.75 g∕hm2于玉米3—4叶期茎叶喷雾,供试玉米‘沪玉糯3号’生长安全,株高、叶龄、地上部鲜重等生育指标与空白对照相比没有显著差异,增产明显。25%砜嘧磺隆WG 45 g∕hm2施药处理对供试玉米生长有一定的影响,表现为叶片出现褪绿斑块,药后15 d左右可恢复正常生长,不影响最终产量。

25%砜嘧磺隆WG 18.75—45 g∕hm2于杂草2—3叶期茎叶喷雾,对马唐、稗草、醴肠和反枝苋等禾本科杂草和阔叶杂草均有较好的防效,效果与当前生产上常用的40 g∕L烟嘧磺隆SC相当。试验中还观察到,砜嘧磺隆对莎草科杂草香附子有很强的抑制作用。

胡健等[18]研究表明,施用砜嘧磺隆45 g∕hm2玉米生长安全不受影响,而本试验中,相同剂量的砜嘧磺隆对供试玉米产生了轻微的药害,这可能与玉米品种和气候条件有关。上海主要种植糯玉米和甜玉米等鲜食玉米,一年内可种植春玉米和夏玉米两季。当前生产上常用的除草剂品种为乙草胺、莠去津、烟嘧磺隆、硝磺草酮、苯唑草酮等,砜嘧磺隆使用较少,本试验中砜嘧磺隆的除草效果与烟嘧磺隆相当,但对玉米的安全性产生影响,使用技术较严格,喷药时尽量避开玉米的“喇叭口”,以免产生药害。本试验研究结果,可为砜嘧磺隆在上海春玉米田使用提供参考。

砜嘧磺隆属于磺酰脲类除草剂,由于这类除草剂活性极高,用量低,杀草谱广,施药时间范围宽,对哺乳动物毒性低等优越性,可广泛应用于稻田、大豆田、玉米田、麦类作物田、油菜田、草坪等,已成为世界上最大的一类除草剂,被称为超高效除草剂[21-23]。然而磺酰脲类除草剂在应用上也存在一些问题比如具有极高的活性和极强的选择性,一些品种如氯嘧磺隆、胺苯磺隆等在土壤中少量的残留即可对后茬敏感作物产生药害,因此该类除草剂在土壤中的残留引起了人们的普遍关注[24-25]。随着生活水平的提高,人们对农产品质量安全和环境安全越来越重视。本试验中25%砜嘧磺隆WG 33.75 g∕hm2茎叶喷雾施药1次,在土壤中半衰期为 9.5 d,属于易降解农药（T1∕2＜ 30 d）[26]。 25% 砜嘧磺隆 WG 22.5 g∕hm2和33.75 g∕hm2于玉米3—4叶期茎叶喷雾施药1次,收获前30 d以及收获期的玉米籽粒和土壤的最终残留量均小于0.01 mg∕kg,远低于我国国家标准所规定的0.1 mg∕kg限量,对农产品和土壤环境安全性较高。