摘 要:該文從雜草防除、抑制腋芽效果、在作物和土壤中的消解、殘留分析、降解機理和環(huán)境安全評價等方面綜述了仲丁靈在農業(yè)生產中的應用及研究進展。
關鍵詞:仲丁靈;腋芽抑制;降解機理;環(huán)境安全
中圖分類號 S435 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731(2016)22-0074-04
Abstract:The article reviews the progress of butralin application research in agricultural production,including weeds control,inhibitory effects of axillary buds,degradation in crops and soil,residue analysis,degradation mechanism and environmental safety.
Key words:Butralin;Axillary buds inhibiting;Degradation mechanism;Environmental safety
仲丁靈乳油(dibutalin,butralin)化學名稱為N-仲丁基-4-叔丁基-2,6-二硝基苯胺,屬二硝基苯胺類除草劑,又名地樂胺、比達寧、硝苯胺靈、雙丁樂靈、止芽素、A-820、Amchem70-25、AmchemA-820,TAMEX。最初由法國福比埃公司作為植物生長調節(jié)劑進行開發(fā),用于抑制煙草在成熟期的腋芽生長。近年來,仲丁靈作為旱地作物及蔬菜田選擇性芽前土壤處理類除草劑,適用于棉花、大豆、水稻、玉米、西瓜、甜菜、甘蔗、蘿卜和西瓜等作物,廣泛用于一年生稗草、牛筋草、馬唐、狗尾草等單子葉及部分雙子葉雜草的防除,對大豆田菟絲子也有較好的防效[1-3]。本文從雜草防除、抑制腋芽效果、在作物和土壤中的消解、殘留分析、降解機理和環(huán)境安全評價等方面綜述了仲丁靈在農業(yè)生產中的應用及研究進展,展望仲丁靈在農業(yè)領域的應用前景。
1 雜草防除
仲丁靈屬二硝基苯胺類選擇性土壤除草劑,藥劑通過植物的幼芽、幼莖和根系吸收,在植物體內強烈抑制細胞分裂與分化,導致植物倒伏、扭曲、生長停滯而死亡,達到阻礙雜草生長的目的。48%仲丁靈乳油除草劑很容易揮發(fā)和光解,施藥后要及時耙耕地混土,一般2~3cm 深度即可,另外,其揮發(fā)的藥劑蒸氣對雜草也可產生毒害作用,因而在干旱地區(qū)使用有其獨特的優(yōu)越性。葛玉彬等[4]發(fā)現藥后20d向日葵葉色、葉形正常,無明顯不良反應,安全性較好;藥后40d對田間雜草山苦荬、稗草、大刺兒菜、田旋花、藜總株防效為84.5%~96.6%。其中噴霧劑量為3 375mL/hm2和4 875mL/hm2時,總株防效分別為90.7%、94.3%,折合產量分別為3 386.67、3 484.44kg/hm2,較空白對照分別增產8.24%、11.23%,且對種子發(fā)芽無藥害,宜在生產中推廣應用。李俠等[5]通過48%仲丁靈乳油防除大豆田一年生雜草藥效試驗表明,仲丁靈乳油對大豆田一年生雜草有較好的防除效果,其中對馬唐等禾本科雜草株防效和鮮重防效均很好,而對鱧腸、鐵莧菜等闊葉雜草防效較差。金煥貴[6]、徐月明等[7]在水稻移栽后7d施用48%仲丁靈乳油3 000~3 750g/hm2(有效成分
1 440~1 800g/hm2),對移栽水稻田一年生禾本科雜草稗草、馬唐具有較好的防除效果,對闊葉雜草鴨跖草、節(jié)節(jié)菜和莎草科雜草異型莎草、牛毛氈具有明顯的兼治作用,對水稻生長安全,可以在示范的基礎上推廣應用。張勇[8]采用室內盆栽法和土壤處理法測定8種藥劑的活性及對甘薯的安全性,結果顯示仲丁靈可以開展田間試驗。崔薈萍[9]認為48%仲丁靈在燕麥田的最佳施用劑量為
5 625mL/hm2,30d株防效大于80%,增產幅度大,增產率在25%以上。馬永林[10]發(fā)現48%仲丁靈EC處理對穿心蓮的出苗率影響較小,穿心蓮出苗率在85%以上,但對幼苗生長抑制率顯著高于二甲戊樂靈EC,原因可能是種子在發(fā)芽生長過程中吸收了土壤中的藥劑造成幼苗生長受到抑制。張勇[11]認為48%仲丁靈乳油對反枝莧等代表性雜草有很好的防效,施藥后40d,株數防效為84.47%~93.33%,鮮重防效為86.14%~97.28%,對番茄地、辣椒田雜草具有防效高、殺草譜廣、安全性好等作用特點。仲丁靈作為土壤處理藥劑,更主要的是農藥殘留問題,相對于糧食作物,對蔬菜田除草劑的選擇及應用技術要求更高。
2 抑制腋芽效果
仲丁靈除作為除草劑外,也可用于腋芽生長的抑制劑。張永春[12]研究發(fā)現,施藥后14d36%仲丁靈乳油100倍液對烤煙腋芽的抑芽效果最好,抑芽率在88.48%以上,以后其抑芽效果隨時間的增加而逐漸降低,此外對煙株生長及煙葉內在品質有一定的負面影響。熊桂花等[13]研究發(fā)現36%仲丁靈EC對煙草安全性好,80倍液以上濃度(施用量為20mL/株)對煙草腋芽的抑制效果達80%以上,效果良好。趙旭[14]研究發(fā)現36%仲丁靈乳油80~100倍液對煙草腋芽再生具有抑制作用,能夠很好地提高煙葉產量和品質,為生產上防止腋芽發(fā)生提供指導和參考。賴李振[15]通過篩選安全、高效、低成本的煙草抑芽劑發(fā)現,仲丁靈的抑芽率高于83%,抑芽效果高于89%。呂婉茹[16]認為仲丁靈加入苯乙醇作為溶劑,施藥濃度降低50%,提高了仲丁靈在低濃度下的作用效果,減少了仲丁靈在煙葉中的殘留量。馬紹鋆研究發(fā)現[17]仲丁靈對西瓜腋芽生長具有較好的抑制效果,在仲丁靈稀釋70倍時,施藥21d后平均抑制率、平均抑芽率及抑芽效果均達最大,分別為79.8%、72.0%和75.6%。經仲丁靈處理西瓜腋芽后,對西瓜果實產量和品質無顯著影響,為西瓜的省力化栽培提供了依據,具有良好的應用前景。此外,西瓜腋芽的細胞膜的通透性發(fā)生了改變,4種防御酶(POD、SOD、PPO、PAL)活性高峰出現在處理的不同時間,因此,防御酶的活性和細胞膜通透性可作為研究仲丁靈抑制西瓜腋芽生長機理的指標。
3 在作物和土壤中的消解作用
光照、溫度以及雨水淋洗等物理化學因素、農藥化學性質的穩(wěn)定性、煙株生長過程的稀釋作用以及在煙株體內代謝作用[18-20]會影響仲丁靈在煙葉中的殘留消解趨勢。田間生長過程中,溫度及濕度可能適宜降解二硝基苯胺類農藥的生物酶和其他微生物的生存與繁殖,可加速農藥的降解。徐月明[21]消解動態(tài)試驗結果表明,仲丁靈按推薦使用劑量(1 800g/hm2)和2倍推薦使用劑量(3 600g/hm2)施藥,它在土壤中的半衰期分別為9.04d和11.17d。相振波[22]研究了烤煙生長期間仲丁靈在煙葉中殘留消解動態(tài),結果表明仲丁靈殘留降解符合指數方程,半衰期為5.2~12.2d,屬于較易降解農藥。艾小勇[23]建立了準確測定鮮煙葉中仲丁靈的HPLC-MS/MS檢測技術,發(fā)現煙葉中的仲丁靈殘留量隨著時間的延長先增加隨后逐漸消解,仲丁靈在煙葉中的消解速率較快。
仲丁靈進入土壤不但可以通過抑制或激活土壤酶的活性直接影響土壤,而且可以通過改變植物根系、土壤生物的生命功能以及土壤生態(tài)系統(tǒng)的生物組成間接地影響土壤[24]。崔薈萍[25]研究發(fā)現土壤脲酶活性、堿性磷酸酶活性、蔗糖酶活性均隨著仲丁靈濃度的增加呈現增大,其中堿性磷酸酶活性隨著藥后時間的延長,其活性逐漸下降,對過氧化氫酶活性無明顯作用。
4 殘留分析
4.1 分析方法 隨著農藥殘留限量的愈發(fā)嚴格,為提高檢測的靈敏度,煙草抑芽劑殘留檢測將從液相色譜、氣相色譜法檢測發(fā)展為液質聯(lián)用、氣質聯(lián)用法。仲丁靈作為在煙草上推薦使用的常用抑芽劑,保障了煙葉優(yōu)質栽培豐產和煙葉質量提高,同時煙葉農藥殘留作為外源有害物質也對消費者身體健康產生較大影響。鄭國燦[26]建立了適用于糧谷、蔬菜、水果、禽畜肉及內臟等各種基質食品中仲丁靈殘留量的氣相色譜法檢測方法。司曉喜[27]發(fā)現煙葉采收前15d仲丁靈的殘留量隨時間逐漸減小,初烤后煙葉中仲丁靈的最終殘留量低于CORESTA規(guī)定的指導性殘留限量(GRLs),土壤中仲丁靈殘留量隨時間有所增加。相振波[22]認為烘烤過程可以顯著降低仲丁靈的殘留量,烘烤期間殘留的降解速率可能與烘烤期間的溫度、煙葉表面的微生物種類與數量及煙葉中水分蒸發(fā)速度等因素有關;同時建立了一種用乙腈提取,弗羅里硅土固相萃取小柱(SPE-Florisil)凈化,氣相色譜-電子捕獲檢測器(GC-ECD)測定煙葉中仲丁靈殘留量的檢測方法,該方法簡便、準確,適合干煙葉、鮮煙葉及劍橋濾片中仲丁靈的測定。谷巖[28]研究發(fā)現仲丁靈在水稻5種基質中貯存90d后分解率小于5%,符合FAO/WHO聯(lián)合標準的等同認定要求,表明仲丁靈具有良好的貯存穩(wěn)定性。
4.2 檢測指標 合適的農藥殘留檢測方法是保證農藥殘留檢測結果準確性的關鍵因素,方法的可行性主要通過最低檢出濃度、回收率和相對標準偏差等來進行衡量。趙欣[29]通過對仲丁靈在煙葉中的降解動態(tài)的氣相色譜分析發(fā)現,其最小檢出濃度為0.003mg/kg,符合煙葉農藥殘留檢測要求。郄鳳華等[30]對植煙土壤和煙葉樣品用丙酮浸泡過夜后提取,經SPE-弗羅里硅土柱層析凈化,采用氣相色譜測定,外標法定量,建立了一種仲丁靈在植煙土壤及煙葉中殘留分析方法,結果表明,煙葉中仲丁靈回收率為83.64%~88.25%,變異系數為1.45%~3.56%,煙葉中仲丁靈的最小檢出質量濃度為0.008mg/kg;土壤中仲丁靈回收率為88.65%~100.64%,變異系數為4.17%~5.13%,土壤中仲丁靈的最小檢出質量濃度為0.003mg/kg,最小檢測量為1.4×10-12g。梅文泉[31]建立了采用石墨碳黑-氨基固相萃取小柱(EN-VI-Carb SPE)對煙草樣品進行凈化,然后用氣相色譜-質譜聯(lián)用法測定煙草中仲丁靈殘留量的方法,結果表明,測定仲丁靈所獲得的添加回收率、相對標準偏差及檢出限均可滿足農藥殘留檢測中對準確度、精密度和靈敏度的要求[32]。羅華元[33]建立了正己烷飽和的乙腈提取,石墨-氨基固相萃取柱凈化,3∶1(體積比)乙腈+甲苯混合液洗脫,GC-MS/MS檢測煙草中仲丁靈殘留量及向煙氣中的轉移率方法,結果表明,該方法的檢測限為0.87ng/mL,煙葉、煙氣的仲丁靈平均回收率分別為101.02%和96.59%,RSD為6.11%和6.79%,仲丁靈向主流煙氣的平均轉移率為12.76%。
5 降解機理
在煙田中施用仲丁靈后,仲丁靈在煙株表面或因其親脂性而滲入葉和莖,煙葉是吸收仲丁靈的主要途徑。通過對仲丁靈在烤煙上的降解動態(tài)和轉化途徑進行研究,可為烤煙生產中仲丁靈的安全使用提供參考。喻會平[34]研究發(fā)現仲丁靈在煙葉中的降解動態(tài)符合一級動力學方程,降解半衰期為5.8d;仲丁靈在煙葉中的主要降解途徑是取代胺基斷裂、環(huán)化,轉化成更為穩(wěn)定的4-叔丁基-2,6-二硝基苯胺、N-乙基-4-叔丁基-2,6-二硝基苯胺和1-異丁基-5-叔丁基-7-硝基-苯并咪唑。仲丁靈在煙葉上的降解與其理化特性、環(huán)境因子以及煙葉的吸收、代謝有關。關于仲丁靈在其他作物上的降解動態(tài)和轉化途徑還有待于進一步研究。
6 環(huán)境安全性評價
農田施用的化學農藥對土壤微生物的數量及其功能將產生一定的影響。因此,化學農藥在農田施用后對土壤微生物的影響已成為評價其生態(tài)安全性的一個重要指標。吳小毛[35]通過室內培養(yǎng)試驗,研究了仲丁靈對土壤中三大類微生物種群動態(tài)變化和土壤呼吸強度的影響,發(fā)現仲丁靈屬于無實際毒害的農藥。趙麗[36]對仲丁靈新劑型的環(huán)境安全性進行了實驗分析。通過仲丁靈水分散粒劑對土壤微生物種群和土壤呼吸強度的影響實驗、仲丁靈水分散粒劑對土壤中蚯蚓的毒性研究實驗,分析得出仲丁靈水分散粒劑對環(huán)境是安全的。
仲丁靈主要抑制植株分生組織的細胞分裂,過量使用對蘿卜產生嚴重藥害,對蘿卜植株MDA含量、可溶性糖含量等指標產生影響,導致蘿卜畸形和減產。郝紅丹[37]發(fā)現仲丁靈2 700g/hm2處理對蘿卜生長產生明顯藥害,導致蘿卜畸形,使蘿卜葉片丙二醛含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量、超氧化物歧化酶活性明顯增加,產量下降20%。因此,仲丁靈應用于作物或土壤要注意其適宜的濃度。
近年來,仲丁靈在農業(yè)領域得到了廣泛應用,但以下問題還有待于進一步研究與解決:
(1)仲丁靈在煙草腋芽抑制方面的研究較成熟,其在烤煙上的降解機理也已明確,而應用于其他作物腋芽抑制的研究相對較少。利用仲丁靈抑制腋芽生長具有高效、省工和減少病害發(fā)生的特點,隨著農業(yè)勞動力成本的逐年增加,可為農作物的省力化栽培提供依據,具有良好的應用前景。
(2)有研究發(fā)現[39]氟樂靈可以誘導西葫蘆染色體加倍,不同基因型西葫蘆對氟樂靈的敏感性有差異,仲丁靈作為除草劑與氟樂靈作用機理相似,因而可以考慮開展仲丁靈誘導西瓜等作物染色體加倍的研究。
(3)近年來,隨著夏季極端高溫天氣的增多,藥害時有發(fā)生,因而篩選出既能有效抑制農作物腋芽生長,又不產生藥害的適宜濃度的仲丁靈,也可作為一個研究方向。
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(責編:張宏民)