烟嘧磺隆多元复配除草剂对3 种非靶标植物的影响

林 涛, 曾兆华, 陈艺欣, 石建亭, 杨风花, 游 泳*

(1.福建省农业科学院植物保护研究所， 福建 福州350013；2.福建省作物有害生物监测与治理重点实验室， 福建福州350013；3.农业农村部福州作物有害生物科学观测实验站， 福建福州350013)

烟嘧磺隆是一种磺酰脲类内吸性除草剂,具有生物活性高、选择性强、低残留、对后茬作物影响小等优点,是我国应用最为广泛的玉米田防除禾本科杂草的除草剂(苏少泉,2003；华乃震,2014；杨培苏等,1998；徐加利等,2007)。 然而,烟嘧磺隆作用位点单一,长期大面积高频应用后杂草极易产生抗药性,其药害问题也日益突出(Carleset al, 2018；Huanget al,2019；宋梁栋等,2017)。 为了更好地发挥烟嘧磺隆对玉米田杂草防除效果、扩大防治谱、降低其单位使用量、加强市场竞争力,含有烟嘧磺隆的多元复配除草剂品种日益丰富(张静,2013)。 目前,烟嘧磺隆与不同类型除草剂的复配制剂产品达400 余个,对提高除草剂应用效果、延缓抗药性产生、减少药害均具有重要意义(吴翠霞等,2016)。

随着烟嘧磺隆及其复配剂的广泛使用,其对生态环境的安全性问题日益突出(李琦等,2018)。 据报道,烟嘧磺隆的多元复配剂对蜜蜂低风险,但对天敌赤眼蜂风险较高(游泳等,2018)。 烟嘧磺隆和莠去津对家蚕毒性较大,二者的复配剂对斑马鱼和大型溞均为中等毒性,烟嘧磺隆和莠去津(10 mg·L-1)对藻类种群密度的变化有显著影响(汪雪飞等,2017；陈亮等,2016；Seguinet al,2001),而除草剂复配后,与其单剂相比在一定程度上提高了对作物的安全性(郭文磊等,2016；毕亚玲等,2020)。 烟嘧磺隆和硝磺草酮复配后不仅减少单一成分用量,也明显提高对杂草的防控效果,同时对玉米的产量没有显著影响(Zhanget al,2013)。 但烟嘧磺隆复配剂对非靶标植物的影响研究却鲜有报道。 有研究表明,田间施用烟嘧磺隆单剂后极易对小麦、绿豆、甘蓝等后茬作物产生药害(金焕贵等,2018；王险峰,2010)。 小麦、绿豆和甘蓝是我国种植面积较大的作物种类,同时也是农药环境安全评价的典型环境非靶标植物(国家质量监督检验检疫总局等,2014)。 目前,烟嘧磺隆多元复配除草剂对非靶标植物的影响研究鲜有报道。 本研究通过测定4 种烟嘧磺隆多元复配除草剂对小麦、绿豆和甘蓝这3 种非靶标植物的半效应浓度,并进行毒性评价,明确烟嘧磺隆复配剂对非靶标植物的毒性,为其合理使用提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试农药

8%烟嘧磺隆·氯吡嘧磺隆可分散油悬浮剂(8% nicosulfuron·halosulfuron-methyl oil dispersion,NH,山东奥坤作物科学股份有限公司),质量比5 ∶3；16%烟嘧磺隆·硝磺草酮·氯吡嘧磺隆可分散油悬浮剂(16% nicosulfuron·mesotrione·halosulfuron-methyl oil dispersion,NMH,山东玥鸣生物科技有限公司),质量比5 ∶8 ∶3；36%烟嘧磺隆·莠去津可分散油悬浮剂(36% nicosulfuron·atrazine oil dispersion,NA,山东奥坤作物科学股份有限公司),质量比6 ∶30；22%烟嘧磺隆·氯吡嘧磺隆·氯氟吡氧乙酸异辛酯可分散油悬浮剂(22% nicosulfuron·halosulfuron-methyl·fluroxypyr-Meptyl oil dispersion,NHF,山东玥鸣生物科技有限公司),质量比5 ∶3 ∶14。

1.2 供试生物

小麦(Triticum aestivum)种子,福建农科农业良种开发有限公司；绿豆(Phaseolus aureus)种子,江蔬种苗科技有限公司；甘蓝(Brassica oleracea)种子,江蔬种苗科技有限公司。 试验种子在播种前用清水浸泡6 h。

1.3 试验仪器

人工气候箱(saMGC-450HP-2,上海一恒科学仪器有限公司)、盆钵(直径13 cm)、温湿度计(WS-1,天津风洋仪器仪表工贸有限公司)、电子天平[AL204,梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司]、电热鼓风恒温干燥箱(HWXT-9140A,深圳市澳德玛电子科技有限公司)。

1.4 非靶标植物的影响试验

非靶标植物影响试验的土壤采集于福建省农业科学院植物保护研究所南通中试基地试验田,该田地在采集前一年内未施用过农药和有机肥,土壤有机质含量低于3%。 采样深度为0～20 cm。 采集的土样避免阳光直射晾干后,过2 mm 筛,置于(4±2) ℃黑暗条件下保存备用。

参照《化学农药环境安全评价试验准则》中非靶标植物影响试验方法(国家质量监督检验检疫总局等,2014),将供试药剂用蒸馏水分别配制成5～7 个浓度,每个浓度重复3 次,以蒸馏水作空白对照。 分别称取1.680 kg 的干土与药液168 mL 充分拌匀后装入盆钵中,装入的土层厚度不低于10 cm,每盆播入10 粒种子,每个处理设置3 盆。 将盆钵置于人工气候室内,温度23～27 ℃(光照)、20～24 ℃(黑暗),湿度 55%～85%,光照周期 16 h ∶8 h(L ∶D) ,光照强度15 000 ～20 000 lx。 试验期间土壤保持湿润,从底部吸湿浇水。 对照组出苗率达到50%后的第14 天测量并记录受试植株的株高(植株根颈部至顶芽的垂直高度)、地上生物量、地下生物量,观察并记录其他不良反应。 收获受试植株地上部分,挖出植株地下部分,去除土壤,分别于60 ℃条件下烘干至恒重后称量其干重,计算平均值,即为地上生物量与地下生物量。

试验的上限浓度为田间推荐施用浓度的3 倍(若该药剂在干土中的有效浓度小于1.000 mg·kg-1,则上限浓度为有效成分1.000 mg·kg-1),即该浓度未对植物产生影响,则无需继续进行试验(国家质量监督检验检疫总局等,2014)。 4 种烟嘧磺隆多元复配剂田间干土推荐施用量见表1。

表1 4 种烟嘧磺隆多元复配剂田间推荐施用浓度Table 1 Recommended four nicosulfuron multi-compound herbicide rates for fields

1.5 数据处理

采用SPSS 19.0 统计软件对数据进行回归分析,分别计算4 种烟嘧磺隆多元复配除草剂下3 种非靶标植物的株高、地上生物量及地下生物量的半效应浓度(median effect concentration,EC50)及其95%置信限,并以最小的EC50作为非靶标植物的最敏感指标进行毒性评价。 农药对非靶标植物的毒性等级划分见表2。

表2 农药对非靶标植物的毒性等级划分Table 2 Pesticide toxicity grades for non-target plants

2 结果与分析

2.1 4 种烟嘧磺隆多元复配剂对小麦的毒性

4 种烟嘧磺隆多元复剂对小麦的毒性结果见表3,8%烟嘧磺隆·氯吡嘧磺隆可分散油悬浮剂和16%烟嘧磺隆·硝磺草酮·氯吡嘧磺隆可分散油悬浮剂对小麦的最敏感指标为株高,其第14 天的EC50分别为0.029 和0.062 mg·kg-1(有效成分),而36%烟嘧磺隆·莠去津可分散油悬浮剂和22%烟嘧磺隆·氯吡嘧磺隆·氯氟吡氧乙酸异辛酯可分散油悬浮剂对小麦的最敏感指标为地上生物量,其第14 天的EC50分别为0.078 和0.053 mg·kg-1(有效成分)。 这4 种供试农药对小麦均为高毒,中毒后的小麦出现发育迟缓,须根少等不良反应。

2.2 4 种烟嘧磺隆多元复配药对绿豆的毒性

4 种烟嘧磺隆多元复配药对绿豆的毒性结果见表4,8%烟嘧磺隆·氯吡嘧磺隆可分散油悬浮剂、36%烟嘧磺隆·莠去津可分散油悬浮剂和22%烟嘧磺隆·氯吡嘧磺隆·氯氟吡氧乙酸异辛酯可分散油悬浮剂对绿豆的最敏感指标为地上生物量,其第14 天的EC50分别为0.995、0.154、0.157 mg·kg-1(有效成分),而16%烟嘧磺隆·硝磺草酮·氯吡嘧磺隆可分散油悬浮剂对绿豆的最敏感指标为地下生物量,其第14 天的EC50为0.149 mg·kg-1(有效成分)。 这4 种供试农药对绿豆均为中毒,中毒后的绿豆出现叶片向下卷曲、发黄、灼烧斑、枯萎且易脱落,三出复叶失绿白化,叶脉发黑,须根少,茎杆较细,根基部腐烂,枯萎等不良反应。

表4 4 种烟嘧磺隆多元复配剂对绿豆的毒性Table 4 Four nicosulfuron multi-compound herbicide toxicity toward Phaseolus aureus

2.3 烟嘧磺隆多元复配药对甘蓝的毒性

4 种烟嘧磺隆多元复配药对甘蓝的毒性结果见表5,8%烟嘧磺隆·氯吡嘧磺隆可分散油悬浮剂和36%烟嘧磺隆·莠去津可分散油悬浮剂对甘蓝的最敏感指标为地下生物量,其第14 天的EC50分别为0.004 0、0.031 0 mg·kg-1(有效成分),而16%烟嘧磺隆·硝磺草酮·氯吡嘧磺隆可分散油悬浮剂和22%烟嘧磺隆·氯吡嘧磺隆·氯氟吡氧乙酸异辛酯可分散油悬浮剂对甘蓝的最敏感指标为地上生物量,其第14 天的EC50分别为0.001 1、0.002 0 mg·kg-1(有效成分)。其中36%烟嘧磺隆·莠去津可分散油悬浮剂对甘蓝表现为高毒,其他3 种供试农药对甘蓝均为剧毒,中毒后的甘蓝出现发育迟缓等不良反应。

表5 4 种烟嘧磺隆多元复配剂对甘蓝的毒性结果Table 5 Four nicosulfuron multi-compound herbicide toxicity toward Brassica oleracea

3 结论与讨论

试验结果表明,4 种烟嘧磺隆复配剂对小麦均为高毒,对绿豆均为中毒,而36%烟嘧磺隆·莠去津可分散油悬浮剂对甘蓝为高毒,其他3 种供试农药对甘蓝均为剧毒。 据报道,小麦对烟嘧磺隆非常敏感,分蘖期施用可造成植株死亡； 返青期施用,则小麦不能正常拔节、抽穗； 始花期使用会造成籽粒空秕、干枯； 3 个时期都可造成小麦千粒质量减少96%以上(王太泉等,2018)。

研究结果表明,烟嘧磺隆经复配后的多元制剂并不能显著降低其对小麦的毒性。 但有报道表明烟嘧磺隆在土壤中的降解半衰期较短(刘同金等,2019),按推荐剂量的1.5 倍施用14 d后的残留量低于4 种复配剂对绿豆和小麦的EC50值(郭立群等,2012)。 因此,延长安全间隔期是降低烟嘧磺隆及其复配剂对后茬作物毒性的有效措施。

4 种烟嘧磺隆复配剂对绿豆、甘蓝等阔叶作物有较高毒性,这可能与硝磺草酮、氯氟吡氧乙酸异辛酯等除草剂主要用于防治阔叶杂草有关(何钰等,2018),其主要原理是通过抑制植物体内的乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthetase,ALS)的活性,阻止支链氨基酸(缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸)合成,进而阻止细胞分裂,使植物生长停滞、茎叶褪绿、逐渐枯死(徐加利等,2007)。 因此,本研究的4 种烟嘧磺隆复配剂对小麦、绿豆、甘蓝等典型环境非靶标植物的毒性仍然较高。

本研究开展了4 种烟嘧磺隆复配剂对小麦、绿豆、甘蓝等3 种非靶标作物的毒性试验,初步明确了4 种烟嘧磺隆复配除草剂对非靶标作物的影响,可为该类复配除草剂的田间合理施用提供科学依据。 4 种烟嘧磺隆多元复剂对小麦的毒性均为高毒,为了更准确的反映这几种药剂的药害风险,有必要进行4 种除草剂对非靶标植物的风险评估。 由于复配剂中多种有效成分具备不同的致毒机理,本研究未对各个有效成分的机理与特性进行深入探索。 因此,未来还需要进一步研究除草剂单剂及其复配剂的活性成分、代谢物和助剂对非靶标作物的影响以及不同有效成分在复配后的互作与表达。