马铃薯中戊唑醇和吡唑醚菌酯的残留行为

姚 杰,兰 丰,柳 璇,周国虎,王志新,王雪景,

段小娜1,王春晓1,刘传德1,周先学1*,鹿泽启1*

(1.山东省烟台市农业科学研究院,农业农村部果品质量安全风险评估实验室(烟台),农业农村部果品及苗木质量监督检验测试中心 (烟台),烟台 265500;2.山东省威海市文登区农业农村事务服务中心,威海 264400)

马铃薯是全球第四大重要的粮食作物,仅次于小麦、稻谷和玉米,也常作为蔬菜和饲料,在促进农民增收、产业结构优化等诸多方面具有重要意义[1-3]。随着马铃薯主粮化战略的深入推进,对马铃薯病虫害防治极其重要。早疫病是马铃薯较为常见的病害之一,由茄链格孢Alternariasolani引起的马铃薯早疫病可对马铃薯造成20%～25%的产量损失,严重时可达70%～80%[4-5]。目前防治马铃薯早疫病常用的农药有戊唑醇和吡唑醚菌酯等。戊唑醇是一种高效、广谱、内吸性三唑类杀菌剂,是留醇脱甲基化抑制剂,具有保护、治疗、铲除三大功能,持效期长[6]。吡唑醚菌酯为新型广谱杀菌剂,具有保护、治疗、叶片渗透传导作用[7]。戊唑醇和吡唑醚菌酯均属低毒农药,但如果使用不当,会造成农产品残留超标,从而对人体健康造成危害。我国规定了吡唑醚菌酯在马铃薯中的最大残留限量为0.02 mg/kg[8],暂无戊唑醇在马铃薯中的最大残留限量,欧盟规定戊唑醇在马铃薯的最大残留限量值为0.02 mg/kg[9-10]。

目前,关于戊唑醇或吡唑醚菌酯在玉米、水稻、黄瓜、苹果等作物上的残留研究已有报道[11-14],检测方法主要有气相色谱、液相色谱、液质联用等,但尚未见马铃薯中戊唑醇和吡唑醚菌酯的同时检测以及两者复配使用后在马铃薯中消解动态的相关报道。为明确戊唑醇和吡唑醚菌酯在马铃薯中的残留状态,评价这两种农药在马铃薯上的使用安全性,建立了同时检测马铃薯植株和马铃薯块茎中戊唑醇和吡唑醚菌酯残留的分析方法,样品经乙腈提取,超高效液相色谱-串联质谱检测,利用该方法对山东烟台、天津武清、四川成都、重庆九龙坡、湖南长沙、安徽宿州、陕西榆林、贵州贵阳、宁夏银川和黑龙江绥化10地田间试验样品进行检测分析,明确了戊唑醇和吡唑醚菌酯在马铃薯植株中的消解动态规律和马铃薯块茎中的残留状况,旨在为戊唑醇和吡唑醚菌酯防治马铃薯早疫病的安全合理施用提供重要依据,为马铃薯的质量安全提供保障。

1 材料与方法

1.1 仪器与药剂

岛津三重四极杆液质联用仪 LCMS-8040,岛津(中国)有限公司;UWV-1多管漩涡混合器,青云仪器设备有限公司;TD5A-WS高速离心机,上海卢湘仪;MX-F快速混匀器,美国SCILOGEX。

戊唑醇(tebuconazole)和吡唑醚菌酯(pyraclostrobin)标准品均为100 μg/mL,由农业农村部环境保护科研监测所提供,用甲醇配制5个浓度梯度(0.005、0.02、0.1、0.2、0.5 μg/mL)的系列标准溶液,于4℃保存备用;32%戊唑醇·吡唑醚菌酯悬浮剂(SC)(戊唑醇24%、吡唑醚菌酯8%),绩溪农华生物科技有限公司;定制QuEChERS净化管(150 mg MgSO4,50 mg PSA),山东青云实验耗材有限公司;甲醇为色谱纯,乙腈、氯化钠及其他试剂均为市售分析纯;试验用水为重蒸馏水。

1.2 田间试验

田间试验按照《农药登记残留田间试验标准操作规程》[15]进行。于2016年和2017年在山东烟台和天津武清(天津点2017年田间试验因天气原因,试验失败,2018年补做最终残留试验)进行田间试验;另外,根据农药登记残留试验区域指南进行了补点试验:2018年在四川成都、重庆九龙坡、湖南长沙、安徽宿州、陕西榆林、贵州贵阳、宁夏银川和黑龙江绥化共8个试验点进行戊唑醇和吡唑醚菌酯在马铃薯上的田间试验。供试药剂为32%戊唑醇·吡唑醚菌酯悬浮剂。

1.2.1消解动态试验

2016年和2017年在山东烟台和天津武清进行。施药剂量为有效成分273.6 g/hm2(制剂量:57 mL/667 m2)。于马铃薯早疫病发生初期施药,茎叶喷雾施药1次,另设清水空白对照。分别于施药后2 h，1、3、7、10、14、21、28、45 d采样。每次采样随机在试验小区内采集20株以上(不少于2 kg)生长正常的植株样品,切碎、混匀,四分法留样200 g,于-20℃保存,待测。

1.2.2最终残留试验

2016年和2017年山东烟台和天津武清2个试验点按推荐剂量182.4 g/hm2(制剂量:38 mL/667 m2)，按推荐施药次数施药3次,施药间隔7 d;2018年在四川成都、重庆九龙坡、湖南长沙、安徽宿州、陕西榆林、贵州贵阳、宁夏银川和黑龙江绥化进行补点试验。每个处理3次重复,小区面积30 m2。处理间设保护带,另设清水空白对照。距离最后一次施药后7、14 d和21 d采集马铃薯块茎样品(补点试验为最后一次施药后14 d和21 d采集马铃薯块茎样品),随机在试验小区内采集9个点,用铁锹将地下部块茎翻出,抖落块茎上的泥土,采集不少于2 kg马铃薯块茎样品,切碎、混匀,四分法留样200 g,于-20℃保存,待测。

1.3 分析方法

1.3.1样品前处理

准确称取10.0 g样品于100 mL塑料离心管中,加入10.0 mL乙腈,在多管漩涡混合器上漩涡振荡10.0 min,然后向离心管中加入3.0 g NaCl,剧烈振荡5.0 min,3 000 r/min离心5 min,使乙腈相和水相分层,用QuEChERS前处理净化管吸入上层待净化液,混匀器混匀1 min,经0.22 μm微膜过滤,待测。

1.3.2液相色谱检测条件

采用液相色谱串联质谱。色谱柱:shim-pack XR-ODS色谱柱(2.0 mm×75 mm,1.6 μm);柱温:40℃;流速:0.4 mL/min;进样量:1 μL;流动相A:0.05%甲酸+2 mmol/L 醋酸铵,流动相B:甲醇;梯度洗脱程序:1.0 min 10%B,3.0 min 95%B,7.0 min 95%B,7.1 min 10%B;质谱条件:ESI+电离模式;多反应监测(MRM)扫描;DL管温度250℃;加热模块温度400℃;干燥气流速15 L/min,碰撞气压 230 kPa。吡唑醚菌酯:388.15/194.15定量离子对,388.15/163.0定性离子对;戊唑醇:308.15/70.05定量离子对,308.15/147.0定性离子对。在上述条件下,戊唑醇和吡唑醚菌酯保留时间均在7.1 min左右。

2 结果与分析

2.1 线性范围

用甲醇稀释戊唑醇和吡唑醚菌酯标准溶液配得0.005、0.02、0.1、0.2、0.5 μg/mL,用建立的戊唑醇和吡唑醚菌酯检测方法进行测定,外标法定量。戊唑醇和吡唑醚菌酯的质量浓度分别与对应的峰面积呈良好的线性关系,戊唑醇标准曲线回归方程为Y=2×107X+697 30,相关系数r=0.999 8;吡唑醚菌酯标准曲线回归方程为Y=6×107X+248 625,相关系数r=0.999 4,图1为色谱图。

图1 戊唑醇和吡唑醚菌酯标准品色谱图(0.1 mg/L)Fig.1 Chromatograms of tebuconazole and pyraclostrobin standard samples(0.1 mg/L)

2.2 回收率和定量限

分别在空白马铃薯植株、马铃薯块茎中添加戊唑醇和吡唑醚菌酯标准溶液,添加水平分别为0.005、0.02 mg/kg和0.5 mg/kg,设空白对照,每个添加水平重复5次。结果(表1)表明:在0.005、0.02 mg/kg和0.5 mg/kg添加水平下,戊唑醇在马铃薯植株和块茎中的平均回收率分别为90%～99%和94%～102%,相对标准偏差分别为3.8%～5.3%和5.3%～9.2%;吡唑醚菌酯在马铃薯植株和块茎中的平均回收率分别为98%～104%和89%～96%,相对标准偏差分别为4.0%～8.7%和3.0%～8.0%。马铃薯植株和块茎中戊唑醇和吡唑醚菌酯残留的定量限均为0.005 mg/kg。表明该方法准确度和精密度符合NY/T 788-2018《农作物中农药残留试验准则》[16]的要求。

表1 戊唑醇和吡唑醚菌酯在马铃薯中的平均添加回收率及相对标准偏差(n=5)Table 1 Average recoveries and RSDs of tebuconazole and pyraclostrobin in potato(n=5)

2.3 戊唑醇和吡唑醚菌酯在马铃薯植株中的消解动态

戊唑醇和吡唑醚菌酯在山东烟台和天津武清2个试验点马铃薯植株中的残留消解动态见表2和表3(2017年天津试验点田间试验失败,2018年补做最终残留试验,没有做马铃薯植株动态试验)。戊唑醇和吡唑醚菌酯在马铃薯植株中的降解均符合一级反应动力学方程(ct=c0e-kt),属易消解型农药。施药后,戊唑醇和吡唑醚菌酯在马铃薯植株中的原始沉积量分别为0.46～1.1 mg/kg和0.27～0.49 mg/kg,戊唑醇和吡唑醚菌酯在不同试验点马铃薯植株中原始沉积量均有差异,这可能是由于施药时的天气条件,如温湿度、风速等原因造成的。随着采样时间的延长,戊唑醇和吡唑醚菌酯在马铃薯植株中的含量均不同程度地降低。施药后21 d,戊唑醇和吡唑醚菌酯在马铃薯植株中的消解率均在89%以上,残留消解动态表明,戊唑醇和吡唑醚菌酯在马铃薯植株中降解较快。

表2 戊唑醇在马铃薯植株的消解动力学方程Table 2 Dissipation equations of tebuconazole in potato plants

表3 吡唑醚菌酯在马铃薯植株的消解动力学方程Table 3 Dissipation equations of pyraclostrobin in potato plants

2.4 戊唑醇和吡唑醚菌酯在马铃薯块茎中的最终残留量

2016年和2017年戊唑醇在山东烟台和天津武清马铃薯块茎中的最终残留量分别为7 d:<0.005～0.031 mg/kg,14 d:<0.005～0.018 mg/kg,21 d:<0.005～0.005 8 mg/kg;吡唑醚菌酯在上述2地马铃薯块茎中的最终残留量分别为7 d:<0.005～0.005 8 mg/kg,14 d:<0.005 mg/kg,21 d:<0.005 mg/kg。2018年8个试验点的补点试验,结果表明,戊唑醇在1年8地马铃薯块茎中的最终残留量分别为14 d:<0.005,21 d:<0.005 mg/kg～0.006 4 mg/kg;吡唑醚菌酯在1年8地马铃薯块茎中的最终残留量分别为14 d:<0.005 mg/kg,21 d:<0.005 mg/kg;各期空白对照样品均未检出戊唑醇和吡唑醚菌酯。在相同的施药剂量和施药次数条件下,随着采样间隔期的延长,各试验点马铃薯块茎中戊唑醇和吡唑醚菌酯的残留量均随之下降。

表4 药后不同时期马铃薯块茎中戊唑醇和吡唑醚菌酯的平均残留量(n=3)Table 4 Average residue amounts of tebuconazole and pyraclostrobin in potato tubers at different time after application (n=3)

表5 药后不同时期马铃薯块茎中戊唑醇和吡唑醚菌酯的平均残留量(补点试验)(n=3)Table 5 Average residue amounts of tebuconazole and pyraclostrobin in potato tubers at different time after application (patch test)(n=3)

续表5 Table 5(Continued)

3 结论与讨论

目前,未见有戊唑醇和吡唑醚菌酯在马铃薯中同时分析的报道,本研究利用高效液相色谱-串联质谱研究并建立了戊唑醇和吡唑醚菌酯在马铃薯植株和马铃薯块茎中的残留分析方法,样品经乙腈提取,用QuEChES前处理净化管净化,高效液相色谱-串联质谱定性定量检测,最终确定的残留分析方法在准确度和灵敏度方面均符合残留分析的要求。

2016年-2017年戊唑醇和吡唑醚菌酯在山东烟台和天津武清两地马铃薯植株中的消解动态结果显示,这两种农药的残留量均随时间的推移而逐渐减少,符合一级反应动力学方程。消解半衰期分别为6.4～6.5 d和5.0～7.2 d，在马铃薯植株中的消解速率较快。目前,未见有戊唑醇和吡唑醚菌酯在相关薯类作物上的消解动态研究,只有在其他作物中的消解研究报道。毛江胜等[11]研究了戊唑醇和吡唑醚菌酯在玉米上的残留消解情况,结果表明,戊唑醇和吡唑醚菌酯在玉米植株上的半衰期分别为4.8～10.0 d和6.3～9.2 d,这显示同一种农药在不同作物上的消解速率存在一定差异,可能与生长系数、天气条件等因素有关。根据农药登记残留试验区域指南要求,2018年在四川成都、重庆九龙坡、湖南长沙、安徽宿州、陕西榆林、贵州贵阳、宁夏银川和黑龙江绥化8个试验点进行补点试验。在推荐施药剂量和施药次数条件下,戊唑醇在上述10地马铃薯块茎中的最终残留量分别为14 d:<0.005～0.018 mg/kg,21 d:<0.005～0.006 4 mg/kg;吡唑醚菌酯在10地马铃薯块茎中的最终残留量分别为14 d:<0.005 mg/kg,21 d:<0.005 mg/kg。马铃薯块茎中戊唑醇和吡唑醚菌酯14、21 d的残留量均分别低于欧盟规定的戊唑醇在马铃薯中的最大残留限量值(0.02 mg/kg)和我国规定的吡唑醚菌酯在马铃薯的最大残留限量值(0.02 mg/kg)。在田间试验条件下,32%戊唑醇·吡唑醚菌酯悬浮剂(戊唑醇24%、吡唑醚菌酯8%)按照推荐的施药剂量(182.4 g/hm2),推荐的施药次数(3次),安全间隔期为14 d。

本研究结果探明了戊唑醇和吡唑醚菌酯在马铃薯上的消解动态规律与最终残留量,为戊唑醇和吡唑醚菌酯制剂在马铃薯上使用后的生态环境效益和食用安全性及其MRL值的制定提供了科学依据。