嘧菌酯在大豆中的沉积、降解规律及最低有效防控剂量研究

童 舟, 孙明娜, 褚 玥, 胡东强, 董 旭,王 梅, 高同春, 段劲生

(安徽省农业科学院 植物保护与农产品质量安全研究所/农业农村部农产品质量安全风险评估实验室 (合肥)，合肥 230031)

大豆是中国重要的粮油类作物，其主要种植区域包括北方春大豆区、黄淮海流域夏大豆区和长江流域春夏大豆区等。大豆锈病是大豆生产中的重要病害。目前大豆锈病主要依赖于化学防治，其中甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂嘧菌酯被广泛应用[1]，但其因不合理使用造成的农药残留问题会对食品安全、环境生物安全等产生巨大隐患。因此，明确嘧菌酯在大豆种植体系中的残留分布规律，探索其在靶区的残留量与防治效果的关系具有重要意义。

当前，大豆中有关农药残留的研究主要集中在残留分析方法的建立及其降解动态规律等方面。除草剂作为大豆上登记种类最多的农药，因施药适期较早，其残留分析方法报道相对较多[2-6]，而关于农药在大豆上残留分布、消长规律研究主要聚焦于大豆田常用杀虫剂[7-9]，大豆上病害主要发生于大豆茎叶部分，虫害主要发生于大豆豆荚部分，因此针对大豆不同部位探究其农药残留规律显得尤为重要。目前有关嘧菌酯在大豆上的残留动态研究较少[10]，在其不同部位的残留水平及降解动态规律尚未见报道，其施药剂量、防治效果及在靶区残留量之间的关系尚未明确。鉴于此，本研究选择中国3个主要大豆产区 (安徽省、山东省、吉林省) 作为田间试验点，研究了嘧菌酯在推荐剂量下施用后在大豆不同部位的沉积规律和降解规律，同时明确了3个不同试验点中嘧菌酯防治大豆锈病的最低有效防控剂量，旨在为嘧菌酯在大豆生产中的科学使用提供参考。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

ACQUITY UPLC Xevo TQ MS (美国Waters公司)；FA2104S电子天平 (精度0.0001 g，上海天平仪器厂)；F202A0270涡旋仪 (VELP Scientifica公司)；SC-3610低速离心机 (安徽省合肥市中科中佳科学仪器公司)；嘧菌酯 (azoxystrobin) 标准品，纯度99.60% (FINT STANDARD)；250 g/L嘧菌酯悬浮剂 (英国先正达有限公司)；乙腈 (色谱纯，美国Tedia 有限公司)；氯化钠、无水乙酸钠和无水硫酸镁 (分析纯，西陇化工股份有限公司)；PSA、C18和GCB (上海安谱实验科技股份有限公司)。

1.2 田间试验

试验分别在安徽省宿州市、山东省淄博市和吉林省四平市开展。选择当地主栽大豆品种 (安徽试验点为中黄39，山东试验点为齐黄34，吉林试验点为吉育100)，土壤肥力中上等，大豆田地势平整，灌溉条件良好，试验区的栽培条件一致，而且与当地科学的农业实践 (GAP) 相一致。

1.2.1 嘧菌酯在大豆中的沉积规律、降解规律研究 以250 g/L嘧菌酯悬浮剂为供试药剂，于大豆开花初荚期以推荐剂量的高剂量 (有效成分225 g/hm2) 使用Jacto Djb-20 型背负式自动喷雾器均匀地在大豆茎叶部位喷雾1次，分别于施药后2 h和1、3、5、7、10 d采集大豆根、茎 (地上茎0～10 cm部分和地上茎15～25 cm部分)、叶 (下部叶片、上部叶片)、果实 (豆荚) 和根际土壤 (0～10 cm深度)。每处理小区30 m2，每小区3次重复。采集的大豆植株和土壤样品经缩分处理后，于 −20 ℃保存。

1.2.2 嘧菌酯防治大豆锈病最低有效防控剂量研究 以250 g/L嘧菌酯悬浮剂为供试药剂，以登记低剂量 (有效成分，下同) 150 g/hm2(设为X) 为基准，分别设置225 g/hm2(1.5X)、150 g/hm2(1.0X)、125 g/hm2(0.75X)、75 g/hm2(0.5X) 和空白对照5个处理，于大豆锈病发病初期进行茎叶喷雾处理，施药3次，间隔期为7 d。每处理设4个重复小区，小区面积15 m2。分别于最后一次施药后7 d和14 d调查大豆叶片锈病发病情况，采集大豆茎叶样品经缩分处理后，于 −20 ℃保存。

1.3 样品定量分析

1.3.1 样品前处理 准确称取5.0 g大豆样品 (植株、豆荚、根系及土壤)，加入3.0 mL纯水，混匀，加入20.0 mL乙腈，涡旋提取2 min；加入2.5 g除水填料 (m(无水乙酸钠) :m(无水硫酸镁) =1 : 4)，振荡1 min后于3 500 r/min下离心5 min；取5.0 mL上清液于装有1.25 g净化填料 (m(PSA) :m(C18) :m(GCB) :m(无水硫酸镁) = 1 : 1 : 0.2 : 3)的15 mL离心管中，振荡1 min后于3 500 r/min下离心5 min；取2.5 mL上清液于玻璃试管中，于40 ℃水浴下氮吹至近干；用乙腈定容至2.0 mL，过0.22 μm有机滤膜，待检测。

1.3.2 仪器分析条件

色谱条件：Waters ACQUITY UPLC BEH C18色谱柱 (2.1 mm × 100 mm，1.7 μm)；流动相A为V(水) :V(甲醇) = 98 : 2 + 0.05%甲酸水溶液，流动相B为甲醇 + 0.05%甲酸水溶液；梯度洗脱程序：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；柱温40 ℃；进样量3 μL。

质谱条件：离子源类型为ESI；正离子扫描；多反应监测；毛细管电压3.0 kV；反吹气流量50 L/h；脱溶剂气流量900 L/h；脱溶剂气温度500 ℃；碰撞气流量0.15 mL/min；离子源温度150 ℃。嘧菌酯定量、定性离子对分别为404/372和404/329，碰撞能分别为15 eV和30 eV；锥孔电压均为17 V；驻留时间均为17 ms。

1.3.3 标准曲线的制作 准确称取100 mg嘧菌酯标准品，用乙腈溶解配成996 mg/L的嘧菌酯标准储备液。分别用乙腈及空白样品待测液将嘧菌酯标准储备液逐级稀释成质量浓度为0.001、0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2和0.5 mg/L的标准工作溶液，采用1.3.2节的条件检测。以嘧菌酯质量浓度为横坐标，以其对应的峰面积为纵坐标绘制不同基质中嘧菌酯的标准曲线。

分别用空白基质待测液绘制一系列标准曲线，按公式(1)计算基质效应(Me)。

(1)式中：kCK为空白基质待测液匹配标准曲线斜率；kS为纯溶剂匹配标准曲线斜率。当Me的绝对值小于20%时为弱基质效应，在20%～50% 之间时为中等基质效应，大于50%时为强基质效应[11]。

1.3.4 添加回收试验 在空白处理组的大豆试验田中分别采集大豆植株、豆荚、根系及土壤样品，按照1.3.1节的前处理方法进行添加回收试验。分别设置0.005、0.05及0.5 mg/kg 3个添加水平，每个水平重复5次，按1.3.2节条件检测，计算添加回收率及相对标准偏差 (RSD)。

2 结果与分析

2.1 分析方法验证

2.1.1 线性关系与基质效应 采用UPLC-MS/MS分析时，基质效应的存在会干扰定量分析的准确性，因此，本研究中针对大豆种植体系中4种基质 (植株、豆荚、根系及土壤) 进行基质效应测定。结果 (表1) 表明，嘧菌酯在4种基质中的基质效应Me值分别为 −41%、−32%、−28%和 −14%，表明除土壤基质外，其余基质均存在中等基质效应。为准确定量，本研究对4种基质均采用了空白基质匹配标准溶液进行外标法定量。

嘧菌酯在4种基质中的线性范围均在0.001～0.5 mg/L之间，决定系数在0.998 9～0.999 5之间(表1)，嘧菌酯质量浓度与其对应的峰面积间具有良好的线性关系，表明本分析方法可用于嘧菌酯在4种基质中的定量。

表1 嘧菌酯的标准曲线和基质效应Table 1 Standard curve and matrix effect of azoxystrobin

2.1.2 准确度与精密度 以平均添加回收率及相对标准偏差分别表征分析方法的准确度与精密度。结果(表2)表明，在0.005、0.05、0.5 mg/kg 3个添加水平下，嘧菌酯在大豆植株、豆荚、根系及土壤中的平均回收率分别为79%～86%、104%～111%、88%～107%及83%～91%，RSD分别为2.9%～9.1%、1.6%～4.7%、0.9%～2.8%及1.1%～9.2%，定量限为0.005 mg/kg。该方法的准确度与精密度符合农药残留检测的要求[10]。

表2 嘧菌酯在4种基质中的添加回收率和相对标准偏差Table 2 Recoveries and RSDs of azoxystrobin in four kinds of soybean matrixes

2.2 嘧菌酯在大豆上的沉积规律

在安徽、山东和吉林3个试验点采用250 g/L嘧菌酯悬浮剂在有效成分225 g/hm2(最高推荐剂量) 下茎叶喷雾施用后，嘧菌酯在大豆上叶、上茎、下叶、下茎、豆荚、根系及土壤中的沉积量见表3。从中可以看出，3个试验点大豆各部位中以在叶片部分嘧菌酯的沉积量最高。结合大豆种植体系中各部位生物量数据 (分别由3个试验点大豆试验田中采集植株各部位质量测算，土壤按每株大豆周边10 cm2，深度10 cm的土壤质量计算)，可以得到嘧菌酯在大豆上沉积量分布及占比规律。如图1所示，在3个试验点中，嘧菌酯在大豆上叶、上茎、下叶、下茎、豆荚、根系及土壤中的残留量占比分别为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嘧菌酯悬浮剂后，其主要沉积在大豆叶片及大豆田土壤中。从试验点的地理位置上看，嘧菌酯在大豆上的沉积量由北向南呈下降趋势，该差异可能与当地大豆种植品种、种植密度等因素有关。

2.3 嘧菌酯在大豆上的降解规律

嘧菌酯在大豆上的降解规律以250 g/L嘧菌酯悬浮剂在最高推荐剂量 (有效成分225 g/hm2) 下茎叶喷雾施药后，嘧菌酯在大豆上叶、上茎、下叶、下茎、豆荚、根系及土壤中的降解半衰期结果见表4。从中可以看出，嘧菌酯在大豆上部茎叶中的降解速率较下部茎叶更快，这可能是由于大豆正常生长后导致上部茎叶药剂的浓度被稀释。不同地区间嘧菌酯在大豆上的降解速率差异并不明显。

表4 嘧菌酯在大豆种植体系中的降解规律Table 4 Degradation of azoxystrobin in soybean

2.4 嘧菌酯对大豆锈病的最低有效防控剂量

3个试验点嘧菌酯对大豆锈病的防治效果见表5。可见：250 g/L嘧菌酯悬浮剂各处理对大豆叶锈病的防治效果在29.67%～86.05%之间，且各处理的防治效果随施药剂量的增加而增加，其中，以有效剂量225 g/hm2施用后的防治效果最好，达80.54%～86.05%。同时，由表5数据可见，嘧菌酯在大豆靶区的残留量随施药剂量的升高而升高，当防治效果达80%时，残留量在3.22～7.05 mg/kg之间。一般认为，当杀菌剂对靶标的田间防效在80%时的施药剂量可定为最低有害防控剂量[12]。本研究结果表明，在安徽、山东和吉林3个试验点，250 g/L嘧菌酯悬浮剂对大豆锈病的最低有效防控剂量均为225 g/hm2，而此时嘧菌酯在豆荚中的残留量为0.17～0.3 mg/kg，低于中国国家标准GB 2763—2019中规定的嘧菌酯在大豆中的最大残留限量(MRL)值0.5 mg/kg[13]。250 g/L嘧菌酯悬浮剂登记用于防治大豆锈病的推荐剂量为150～225 g/hm2(源于制剂标签)，因此本文提出的最低有效防控剂量在该农药使用标签规定的范围之内。

表5 250 g/L嘧菌酯悬浮剂对大豆锈病的防治效果与残留量的关系Table 5 Relationship between the control efficacy of 250 g/L azoxystrobin SC on soybean rust and its residue

3 结论与讨论

有报道显示，嘧菌酯在大豆植株[10]和水稻稻壳[12]中的半衰期分别为0.8～3.6 d和3.45～5.92 d。本文探明了安徽、山东和吉林3个试验点嘧菌酯在大豆不同部位的沉积与降解规律，发现嘧菌酯在施用后主要沉积在大豆叶片中，且在上部叶片中降解速率较快。嘧菌酯在大豆上沉积与降解规律的构建对深入掌握嘧菌酯残留的时间及空间分布规律具有指导性意义。

合理用药是实现农药减量的重要途径，明确农药防效与残留量关系可以得到其最低有效防控剂量。研究表明，阿维菌素、螺虫乙酯、吡虫啉等杀虫剂在靶区的有效沉积有利于提高其杀虫效率[14]。本文比较了不同剂量下嘧菌酯对大豆锈病防效与残留量之间的关系，在兼顾防效与安全的前提下得到了嘧菌酯的最低有效防控剂量为225 g/hm2。嘧菌酯在大豆上最低有效防控剂量的获得对指导其科学合理使用具有重要意义。