二氯喹啉酸对烤烟产质量的影响及其经济阈值

钟秋瓒,申昌优,肖先仪,刘 毅,连 海,饶文平

(1.江西省赣州市烟草科学研究所,江西 赣州 341000;2.江西省烟草公司 赣州市公司,江西 赣州 341000)

0 引言

二氯喹啉酸(Quinclorac, 3,7-二氯喹啉-8-羧酸)是由德国巴斯夫公司开发的激素型喹啉羧酸类除草剂[1],具有用量少、残效期长、价格低廉等优点,是我国防除水稻田稗草及其他杂草的常用稻田除草剂,广受农户的欢迎。然而,由于一些农户对二氯喹啉酸的除草特性等缺乏足够的认识,不科学地使用这种除草剂，致使土壤中二氯喹啉酸的残留量增大,对后茬敏感作物烟草产生了不同程度的药害[2-4]。针对烟草的二氯喹啉酸药害问题,许多学者进行了药害修复研究[5-6],但均未考虑到二氯喹啉酸的经济危害允许水平(economic infestation level, EIL)以及药害修复成本等问题。因此,研究二氯喹啉酸对烤烟产量、质量的影响及其经济危害允许水平,对保障烟叶安全生产具有十分重要的意义。土壤中二氯喹啉酸残留对烤烟的经济性状和品质均会产生不同程度的影响。陈泽鹏等[2]研究显示,受药害新叶首先表现出畸形,随着叶片着生部位的升高,顶叶变窄变厚、叶片边缘向叶背面内卷皱缩,严重时顶叶呈线状,叶面积明显减小,使烟叶产量受到严重影响。尹冬等[7]研究表明,药害烟叶的烤后上等、中等烟所占比例降低,低次等烟所占比例增加;畸形烟叶严重影响烟叶收购时等级的判断,容易发生混部位、混等级的现象。王静[8]研究发现,二氯喹啉酸引起烤后烟叶内在化学成分严重失调,降低了烟叶的工业可用性和安全性。目前,有关不同浓度二氯喹啉酸对烤烟产量和质量的影响及其经济危害允许水平的研究尚未见报道，鉴于此，笔者于2017年进行了不同浓度二氯喹啉酸处理对烤烟产质量影响的田间试验,并采用烤烟化学成分指标赋值方法分析了受害烟叶化学成分的协调性,以期为烟叶安全生产提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试烟草(NicolianatabacumL.)品种:云烟87,由江西省赣州市烟草公司信丰县分公司提供。供试药剂:50%二氯喹啉酸可湿性粉剂,由江苏富田农化有限公司提供。

1.2 试验田概况

试验于2017年在江西省赣州市烟草科学研究所信丰县试验基地进行。试验田地势平坦,试验前未施用过其他除草剂。土壤质地为砂质壤土,基础理化性质为: pH值5.50,有机质17.17 g/kg,速效氮81.0 mg/kg,速效磷48.6 mg/kg,速效钾47.0 mg/kg,综合肥力中等。栽培措施遵从当地生产操作技术规范。

1.3 试验方法

参考张倩等[9-10]报道的二氯喹啉酸致烟草畸形的临界浓度2.08×10-3mg/kg(为有效成分浓度，下同),本试验共设置4个处理,即二氯喹啉酸施药剂量分别为0.0025、0.01、0.05、0.10 mg/kg,并参考我国农田20 cm耕作层每667 m2干土150 t进行换算,即处理1～4分别用5.625、22.50、112.5、225.0 g/hm2的二氯喹啉酸进行喷雾处理,每个处理重复3 次；另设CK(不施任何农药)做对照。试验小区随机区组排列,小区面积为40 m2；烟草种植的行株距为1.2 m×0.5 m。施药方法:在烟苗移栽前2 d,各处理按照设置的相应药剂用量对水稀释,用水量均为90 mL/m2,对垄面进行均匀喷雾,然后翻耙混匀,深度10 cm,最后盖膜保墒。在施药2 d后按规范化方法栽培烟株,尽量保证所有试验小区的操作保持一致。

1.4 测定项目及方法

在烟株成熟期,按照《YC/T 142─2010烟草农艺性状调查方法》进行烟株腰叶的叶长度、宽度、株高、叶片数、茎围和节距等主要农艺性状的调查记载。对小区烟株全部烘烤、分级、称重,计算产量和等级质量。

各处理烟叶烘烤后取B2F、C3F用于品质分析。化学品质测试指标包括烟碱、还原糖、总氮、钾、氯、还原糖/烟碱比、总氮/烟碱比、钾/氯比。参考《中国烟草种植区划》中烤烟化学成分指标赋值方法,设置烟碱、总氮、还原糖、钾、糖碱比值、氮碱比值、钾氯比值的权重分别为0.18、0.10、0.15、0.09、0.27、0.12、0.10,以指数和法计算各处理烟叶化学成分的总分；各指标均以公认的最适范围为100分,高于或低于该最适范围时依次降低分值[11]。

1.5 数据处理及统计分析

采用Microsoft Excel 2003和DPS 7.05软件对试验数据进行处理,应用邓肯氏新复极差法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 二氯喹啉酸对烤烟生长的影响

由表1可以看出：不同浓度的二氯喹啉酸处理对成熟期烟株株高、叶片数、茎围和节距的影响差异不显著;随着二氯喹啉酸施用量的增加,叶长、叶宽出现逐渐减小的趋势;当二氯喹啉酸浓度为0.10 mg/kg时,烟叶叶长、叶宽与其它处理均表现出显著差异性。说明二氯喹啉酸主要抑制了叶片的生长发育;残留量越大,二氯喹啉酸对叶片的生长发育抑制作用越明显。

表1 二氯喹啉酸对烤烟生长的影响

注:同列数据后附不同小写字母表示差异达显著水平(P<0.05)。下同。

2.2 二氯喹啉酸对烤后烟叶经济性状的影响

由表2可以看出：无二氯喹啉酸残留的CK,其烟叶产值、产量中等,上等烟比例较高(44.08%),低次等烟比例仅占14.79%;二氯喹啉酸残留量为0.0025、0.01、0.05 mg/kg处理的烟叶产量、产值、中等烟比例、低次等烟比例表现中等,与CK无显著差异,但上等烟比例与CK差异显著;二氯喹啉酸残留量为0.10 mg/kg处理的烟叶产量、产值均最低,与其他处理均表现出显著差异性,上等烟比例仅与CK存在显著差异性,中等烟比例、低次等烟比例与其他处理均未表现出显著差异性。说明低残留二氯喹啉酸对烤后烟叶的产量、产值的影响较小,高残留二氯喹啉酸对产量、产值的影响显著,但高、低残留二氯喹啉酸均显著影响烤后烟叶的上等烟比例。

表2 二氯喹啉酸对烤后烟叶经济性状的影响

2.3 二氯喹啉酸对烤烟经济危害允许水平的确定

经济危害允许水平EIL通常使用烟叶产量(Y)、烟叶价格(P)、解毒效果(E)、防治成本(CC)进行计算,计算公式为EIL(%)=[CC/(Y×P×E)]×100。信丰县当地烟叶产量Y=142.31 kg/667 m2,烟叶均价P=24.56元/kg,E=60%(按当前解毒剂的平均缓解效果计算),CC=90元/667 m2(药剂费20元/667 m2,用工费25元/667 m2,用药2次),计算得出经济危害允许水平EIL=4.29%。根据二氯喹啉酸的经济危害允许水平,由拟合的施药剂量-产量损失率关系模型y=9279.2x2-559x-3.7753得出二氯喹啉酸的经济阈值为0.055 mg/kg，即当土壤中二氯喹啉酸的残留量达到0.055 mg/kg时,在烟株移栽前必须进行土壤处理,以减少烤烟的经济损失。

2.4 二氯喹啉酸对烤后烟叶B2F和C3F化学成分协调性的影响

烟叶化学成分是决定烤烟烟气特性和评吸质量的内在因素。一般认为,优质烤烟化学成分的适宜质量分数范围为:总烟碱1.5%～3.5%,总氮1.5%～3.5%,还原糖16%～25%,钾离子>2.0%,氯离子0.3%～0.8%,氮碱比≤1,糖碱比8～12,钾氯比≥4。从表3、表4可以看出,二氯喹啉酸残留引起烤后烟叶B2F、C3F内的烟碱含量上升,还原糖含量下降,糖碱比、氮碱比、氯钾比下降,化学成分协调性的评价分值降低。说明二氯喹啉酸残留严重影响了烤后烟叶内在化学成分的协调性,从而降低了烟叶的工业可用性和安全性。

表3 不同二氯喹啉酸处理下烟叶B2F化学成分的协调性分析

表4 不同二氯喹啉酸处理下烟叶C3F化学成分的协调性分析

3 讨论

二氯喹啉酸是激素型喹啉羧酸类除草剂,对稻田稗草特效,对水稻较安全。陈泽鹏等[10]研究表明,二氯喹啉酸在烟区土壤中不易降解,残留时间较长,易对烟草等敏感作物产生药害。本研究结果表明,二氯喹啉酸主要影响烤烟叶片的生长发育,随着施用量的增加,二氯喹啉酸对叶片的生长发育抑制作用越明显。分析其原因,二氯喹啉酸主要干扰植物体内激素调节酶的活性,使生物体生长、代谢不能正常进行,致使叶形扭曲、叶子变小、叶片颜色加深、生物量减少[12]。本文进一步研究表明,低残留二氯喹啉酸对烤后烟叶的产量、产值的影响较小,高残留二氯喹啉酸对烤烟产量、产值的影响显著,但两者均严重影响烤后烟叶的上等烟比例。考虑到二氯喹啉酸药害修复成本等因素,引进经济阈值概念,经分析得出二氯喹啉酸的经济危害允许水平EIL为4.29%,经济阈值为0.055 mg/kg。对烤后烟叶内在化学成分的分析表明,二氯喹啉酸残留引起烤后烟叶B2F、C3F内的烟碱含量上升,还原糖含量下降,内在化学成分不协调,降低了烟叶的工业可用性和安全性。综合考虑,虽然得出二氯喹啉酸的经济危害允许水平为4.29%,经济阈值为0.055 mg/kg,但其严重影响了烤后烟叶的工业可用性和安全性,说明残留有二氯喹啉酸的田块不适宜种植烟草。

二氯喹啉酸影响叶片的生长发育,从而也影响烤后烟叶的香气物质,关于这部分内容本文没有深入研究。

4 结论

本研究结果表明，残留有二氯喹啉酸的田块不适宜种植烟草。针对目前缺乏有效的二氯喹啉酸药害解毒剂的现状,建议稻-烟轮作区前茬水稻田尽量避免使用含有二氯喹啉酸成分的除草剂。