時英爽，高有華，蔡超，高晨陽，韓馮陽，景偉文*

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，烏魯木齊830052；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，烏魯木齊830052）

對藥劑施用后殘留水平的測定是農(nóng)藥合理、安全使用的重要依據(jù)之一[1]。 作為干旱區(qū)生態(tài)的典型區(qū)域和全國最大的產(chǎn)棉區(qū)，新疆綠洲具有獨(dú)特的自然和環(huán)境條件，屬于中溫帶和暖溫帶大陸性氣候，干旱少雨，日照充足，熱量條件好，由此形成了較大面積的宜（次宜）植棉區(qū)和特殊的種植栽培制度、習(xí)慣，如膜下滴灌和一年一熟的栽培與耕作方式等[2]。這些因素既與蟲害的發(fā)生有關(guān)，也會影響棉田害蟲防治的具體方法和策略。因此，開展地區(qū)特殊氣候、環(huán)境和種植體系下棉花作物受藥后藥劑的沉積、殘留和消解規(guī)律以及防效的調(diào)查研究工作可為藥劑區(qū)域性最佳（低）有效使用劑量的確定提供參考數(shù)據(jù)，長遠(yuǎn)來看，更是實現(xiàn)農(nóng)藥減施增效，保障棉花產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必不可少的基礎(chǔ)工作之一。

吡蟲啉（Imidacloprid）的化學(xué)名稱為 1-（6- 氯吡啶-3- 吡啶基甲基）-N- 硝基亞咪唑烷-2- 基胺，是具有代表性和應(yīng)用普遍性的新煙堿類殺蟲劑農(nóng)藥[3-4]。 吡蟲啉對稻飛虱、蚜蟲等刺吸式口器害蟲及稻縱卷葉螟具有特效，廣泛用于防治水稻、馬鈴薯、棉花、玉米等農(nóng)作物的病蟲害[5-7]。

為進(jìn)一步了解該農(nóng)藥在棉田中施用后的殘留消解動態(tài)，并以此為依據(jù)，明確該藥劑在本地區(qū)環(huán)境和種植條件下防治棉蚜的最佳使用劑量，進(jìn)行了70%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）吡蟲啉水分散粒劑的沉積殘留試驗和防治棉蚜的田間藥效試驗。

1 材料與方法

1.1 田間試驗設(shè)計與方法

試驗時間：2018年 6—10 月。 試驗地點：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)三坪實踐教學(xué)基地試驗田（新疆烏魯木齊市）。供試藥劑：70%吡蟲啉水分散粒劑（WG），寧波三江益農(nóng)化學(xué)有限公司生產(chǎn)。

試驗田地區(qū)的年平均溫度為7.2 ℃，極端高溫時期通常發(fā)生在7 月和8 月（夏季）。年日照時間為2 829 h，年降水量為228.8 mm，年蒸發(fā)量為2 647 mm。 試驗點土壤類型為黃土質(zhì)棕鈣土，其pH 值為8.02～8.51。有機(jī)碳、總硫、速效硫、總磷、速效磷、速效 鉀 含 量 分 別 為 88.09、4.52、1.68、3.22、0.01 和0.08 g·kg－1。 棉花（新陸早 49 號）是根據(jù)該地區(qū)的常規(guī)方法種植的，為“一年一熟”。在4 月底，在塑料薄膜下進(jìn)行直接播種，其中每幅薄膜播種4 行。 膜的寬度為120 cm，穴距為10 cm。 進(jìn)行了膜下滴灌和及時澆水管理。 沒有添加任何施肥。 在整個試驗過程中，使用殺蟲劑后，溫度在18～30 ℃變化，雨量為2.2～2.7 cm。 所測樣品為棉花頂部葉片（6～8葉期）。

1.1.1吡蟲啉殘留和消解動態(tài)試驗。殘留試驗參考《農(nóng)藥殘留試驗準(zhǔn)則》（NY/T 788—2004）[8]進(jìn)行。 每小區(qū)面積為 15 m2，4 個重復(fù)。 采用 AGROLEX HD-400 型背負(fù)式手動噴霧器 （新加坡利農(nóng)責(zé)任有限公司）進(jìn)行噴施。設(shè)使用劑量（有效成分，下同）為10.50、15.75、21.00、31.50、47.25 g·hm－2（分 別 用A～E 代表，廠家推薦劑量為 21.0～31.5 g·hm－2）共5 個處理，用水量為 900 L·hm－2，施藥 1 次。在 2018年 7 月 15 日（晴朗無風(fēng)，29 ℃）進(jìn)行噴施（蚜蟲若蟲始盛期），同時設(shè)置不施藥的清水對照。處理間設(shè)保護(hù)帶。 藥后 2 h、1、3、5、7 d 進(jìn)行取樣。

長期殘留消解動態(tài)試驗按劑量47.25 g·hm－2（推薦劑量上限的1.5 倍）于8 月24 日施藥，分別于藥后 2 h 和 1、3、5、7、10、15、20、25、30、45、60 d進(jìn)行取樣。 每小區(qū)隨機(jī)采集棉花葉片1 kg，貯于低溫冰箱中。 表層土壤以5 點取樣法，每點取0.5 kg，混勻后，按四分法每小區(qū)取0.5 kg，帶回實驗室內(nèi)，自然風(fēng)干、磨細(xì)，過孔徑 420 μm（40 目）篩，低溫貯存?zhèn)錅y。

1.1.2防效試驗。噴藥前定點、定株掛牌后調(diào)查蟲口基數(shù)，每點調(diào)查30 株棉花葉片（每小區(qū)10 株）。與殘留試驗同一天施藥，施藥 1 次，藥后 1、3、5、7 d分別調(diào)查各小區(qū)的殘存蚜蟲數(shù)，共調(diào)查4 次。 依據(jù)藥前蟲口基數(shù)和藥后各次調(diào)查的殘蟲量計算蟲口減退率和校正防效： 蟲口減退率＝（施藥前蟲數(shù)－施藥后蟲數(shù)）/ 施藥前蟲數(shù)×100%；校正防效＝（處理區(qū)蟲口減退率－空白對照區(qū)蟲口減退率）/ （1－空白對照區(qū)蟲口減退率）×100%。

利用DPS 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行Duncan 氏多重比較。

1.2 儀器和試劑

LC-20AB 高效液相色譜儀（HPLC）：日本島津公司；MJ-BL25B2 攪拌機(jī)：廣東美的生活電器制造有限公司； 篩子： 浙江上虞市道墟五四儀器廠；GL-20G-II 離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；水浴恒溫振蕩器：江蘇科析儀器有限公司；KQ5200B 型超聲波清洗器：昆山市超聲儀器有限公司；FA2004 電子天平：上海精密科學(xué)儀器有限公司；孔徑0.22 μm有機(jī)相微孔濾膜：海寧市郭店桃園醫(yī)療化工儀器廠。

吡蟲啉標(biāo)準(zhǔn)品（100 mg·L－1，純度＞97%）購自北京壇墨質(zhì)檢科技有限公司。 N- 丙基乙二胺（PSA)、無水硫酸鎂、氯化鈉、檸檬酸鈉和檸檬酸二鈉鹽（均為分析純）購自深圳逗點生物技術(shù)有限公司。 乙腈、甲醇（色譜純）購自 Sigma Aldrich 公司。高純水由艾柯純水儀制備。

1.3 測試方法

1.3.1溶液配制。吡蟲啉標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確移取1.00 mL 吡蟲啉標(biāo)準(zhǔn)品于10.00 mL 容量瓶中，用乙腈溶解并定容至刻度，配制成質(zhì)量濃度為10.00 mg·L－1的標(biāo)準(zhǔn)儲備液，于4 ℃避光保存。 吡蟲啉標(biāo)準(zhǔn)工作液使用時用乙腈稀釋到標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍濃度。

1.3.2樣品的前處理。稱取用攪拌機(jī)攪碎的棉花葉片10.00 g 左右于50 mL 離心管中，加入20.00 mL乙腈溶劑，振蕩 15 min，加入 4.00 g MgSO4，1.00 g NaCl，1.00 g Na3C6H5O7，0.50 g C6H6Na2O7，搖勻，振蕩 5 min 后超聲 3 min，于 4 000 r·min－1下離心 5 min 后取2.00 mL 上清液快速加入裝有25 mg PSA的離心管中，快速手動振搖后離心，取上清液過孔徑0.22 μm 有機(jī)相微孔濾膜后用HPLC 進(jìn)樣檢測，記錄峰面積。 每樣品做3 份平行試驗，結(jié)果取平均值。稱取10.00 g 過篩土壤樣品于50 mL 離心管中，其余步驟同棉花葉片樣品。

1.3.3回收率。在未施藥的對照地隨機(jī)取棉花葉片和土壤，分別添加吡蟲啉 1.00、5.00、10.00 mg·L－1的標(biāo)準(zhǔn)溶液，每個質(zhì)量濃度設(shè)3 個平行試驗，按1.3.2 的方法對樣品進(jìn)行處理，測定有關(guān)指標(biāo)。

1.3.4高效液相色譜條件。SPD-20 紫外檢測器；色譜柱：ODS-3（內(nèi)徑4.6 mm，長250 mm，填料粒徑5 μm），檢測波長270 nm；等度洗脫，流動相：甲醇/水＝3/7（體積比）；流速 0.8 mL·min－1；柱溫 30 ℃；進(jìn)樣量為20 μL。 根據(jù)保留時間定性，外標(biāo)法定量。

2 結(jié)果與分析

2.1 方法驗證

2.1.1標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。配制吡蟲啉的標(biāo)準(zhǔn)溶液，質(zhì)量濃度范圍為 0.10～10.00 mg·L－1，以標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)x、相應(yīng)的峰面積為縱坐標(biāo)y，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，線性回歸方程為y＝191 652x＋1 218.5，R2＝0.999 8，結(jié)果表明在 0.10～10.00 mg·L－1范圍內(nèi)吡蟲啉呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系。

2.1.2分析方法的回收率與精密度。表1 結(jié)果表明，吡蟲啉在棉花葉片和土壤中的添加回收率分別為96.31%～108.00%、94.60%～107.60%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為0.34%～0.81%、0.69%～0.90%。

以空白棉花葉片和土壤加標(biāo)試驗（加標(biāo)質(zhì)量濃度 0.10 mg·L－1，取 6 個獨(dú)立樣品進(jìn)行測試）在儀器上的響應(yīng)值為基礎(chǔ)，以3 倍信噪比（S/N）所對應(yīng)的含量為方法的檢出限，吡蟲啉在棉花葉片和土壤中的檢出限 [LOD＝3S/b，S為峰面積的標(biāo)準(zhǔn)偏差，b為標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率]分別為 0.001 8 mg·kg－1、0.001 0 mg·kg－1；以 10 倍S/N所對應(yīng)的含量為方法的定量限[LOQ＝10S×c/x，S為峰面積的標(biāo)準(zhǔn)偏差，c為加標(biāo)質(zhì)量濃度，x為測定結(jié)果的平均值]，得出定量限分別為 0.005 0 mg·kg－1、0.001 5 mg·kg－1。 從上述結(jié)果可以看出，本測試方法可用于棉花葉片和土壤中吡蟲啉的殘留分析測定[8]。

表1 回收率試驗結(jié)果

2.2 吡蟲啉在棉花葉片和土壤中的殘留及消解動態(tài)

表2 的試驗結(jié)果表明，施藥后棉花葉片上吡蟲啉的原始沉積量為 0.53～1.99 mg·kg－1，隨噴施劑量的增加而增加。吡蟲啉的殘留量隨時間推移逐步降低，消解率逐漸增大。施藥后的第7 天，吡蟲啉的殘留量為 0.18～0.53 mg·kg－1，消解率在 65.9%～75.7%。對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，棉花葉片中吡蟲啉的消解動態(tài)符合一級動力學(xué)方程，消解半衰期（T1/2）為3.17～3.85 d。從擬合結(jié)果來看，在試驗劑量范圍內(nèi)，消解半衰期和劑量之間沒有明顯的對應(yīng)關(guān)系。

長期殘留消解動態(tài)試驗結(jié)果（圖1）表明，土壤中吡蟲啉的原始沉積量為 0.36 mg·kg－1，Ct＝0.070 3e－0.045t（Ct代表土壤中的殘留量，t代表時間），R2＝0.578 2，遠(yuǎn)低于葉片中的，但是消解規(guī)律和葉片中的類似，均隨時間推移逐步降低。 葉片和土壤中的吡蟲啉分別在10 d、7 d 內(nèi)消解速率較快，消解率分別達(dá)到88.2%和93.1%，之后消解速率明顯減慢。60 d 后葉片中仍有農(nóng)藥殘留被檢出（0.02 mg·kg－1），但在收獲期棉籽中未檢出。 60 d 后土壤中農(nóng)藥殘留已降至較低水平（0.01 mg·kg－1）。 目前沒有關(guān)于吡蟲啉在土壤中的最高殘留限量（Maximum residue limit，MRL）。 推算 95 d 后土壤中吡蟲啉可降至檢出限以下。

表2 不同用藥量處理吡蟲啉在棉花葉片中的殘留及消解率

2.3 吡蟲啉對棉蚜的防治效果

由表3 可知，藥后第1 天，各藥劑處理的校正防效為42.1%～86.7%，且隨著用藥劑量增加，呈上升趨勢，其中D、E 劑量處理對棉蚜的校正防效顯著高于 A、B、C 劑量處理。 施藥后 3 d，各處理的校正防效均達(dá)到最大。 施藥后5～7 d，各處理的校正防效出現(xiàn)不同程度的下降，但C、D、E 處理的校正防效仍超過85%，說明吡蟲啉對棉花蚜蟲有較好的持效期。 總體上，C、D 和 E 劑量處理的防效均高于A、B 劑量，并且 C、D 劑量處理間和 D、E 劑量處理間的防效大多無顯著差異，但C、E 劑量處理的防效大多有顯著差異。 根據(jù)上述結(jié)果，C、D、E 劑量處理均可達(dá)到比較滿意的防治效果。

圖1 吡蟲啉在棉花葉片和土壤中的長期殘留消解動態(tài)

表3 吡蟲啉防治棉蚜試驗校正防效統(tǒng)計分析結(jié)果

2.4 吡蟲啉對棉蚜的防效與其在棉花葉片的殘留動態(tài)之間的關(guān)系

對吡蟲啉的防效與其殘留量進(jìn)行關(guān)聯(lián)，結(jié)果（圖2）顯示，在試驗范圍內(nèi)，噴施的藥劑濃度越高，葉片中吡蟲啉的殘留量越高，防效越好。 對二者進(jìn)行相關(guān)性分析，得線性方程y＝8.07x＋54.11（其中y為防效，x為殘留量），R2＝0.886 8，表明二者之間存在正相關(guān)關(guān)系。

圖2 藥后7 d 不同處理下吡蟲啉殘留量及其對棉蚜的防效

3 討論與結(jié)論

QuEChERS （Quick、Easy、Cheap、Effective、Rugged、Safe）方法因操作簡單、快速及高效，已被廣泛用于農(nóng)藥殘留測定的前處理過程[9-10]。 由于方法本身具有模板的性質(zhì)，因而為適應(yīng)各種實際情況和要求，人們對其進(jìn)行了不斷的研究和改進(jìn)。 與蔬菜（葉類）食品相比，作物葉片中富含大量的酚類、酯類和色素類物質(zhì)，因而要求分析方法有一定的適應(yīng)性，但目前大量的研究結(jié)果主要集中在食品方面[11-12]。 為了解吡蟲啉在大田作物上施用后的殘留消解動態(tài)與農(nóng)藥最終殘留量的關(guān)系，考慮棉花葉片樣品的上述特性，本研究在選定的分析條件下驗證了方法的線性范圍、線性方程、檢出限、定量限、加標(biāo)回收率及RSD等性能參數(shù)，得到了比較滿意的分析條件和方法。

采用建立的分析方法進(jìn)一步研究了吡蟲啉在棉花葉片中的殘留動態(tài)。 在已有的研究中，蔣治國等[13]測定得到吡蟲啉在青菜中的降解半衰期為3.8 d，15 d 消解率達(dá)到 92.9%。 樓建晴等[14]研究結(jié)果表明：吡蟲啉在甘藍(lán)上的降解較快，施藥后7 d，降解率為85.25%～92.09%，半衰期為2～4 d。 Banerjee等[15]測得吡蟲啉在秋葵、黑布林和番茄中的半衰期為 1.98～3.30 d。Paramasivam 等[16]測得桑葉中吡蟲啉的半衰期為3.81～4.93 d。 本研究的相關(guān)結(jié)果與其近似，表明吡蟲啉屬于易消解的農(nóng)藥。

據(jù)統(tǒng)計，農(nóng)田中施用的農(nóng)藥量僅有30%左右附著在農(nóng)作物上，其余70%左右擴(kuò)散到土壤和大氣中，導(dǎo)致土壤中農(nóng)藥殘留量及衍生物含量增加，造成農(nóng)田土壤污染[17]。 土壤中殘留農(nóng)藥可被糧食、蔬菜作物吸收，使之遭受污染，并通過食物鏈危害人畜健康。 另外，還可隨著土壤表層飲用水進(jìn)入人或動物體內(nèi)，對人體的健康造成直接或間接的危害，影響人們的正常生活[18]。

王蕾等[19]得到的結(jié)果是天津韭菜中吡蟲啉的殘留量低于山東，主要與試驗期間的氣候因素有關(guān)，溫度高、光照時間長、降水頻繁，都會導(dǎo)致農(nóng)藥的殘留量減小。 嚴(yán)銳等[20]的研究表明，葉面噴施吡蟲啉，因風(fēng)吹、日曬、雨淋而造成的農(nóng)藥流失和分解達(dá)60%～90%?？梢姡瑲夂蚝铜h(huán)境因素，主要如降雨和光照等對農(nóng)藥殘留和消解規(guī)律的影響是比較明顯的。 因此，需要密切結(jié)合地域特點進(jìn)行針對性的研究。

吡蟲啉的防治劑量和效果之間的關(guān)系存在明顯的地區(qū)差異[21]。 在本試驗劑量下吡蟲啉對蚜蟲均有一定的控制作用。 劉愛芝等[22]研究結(jié)果表明：吡蟲啉防治麥蚜經(jīng)濟(jì)有效的使用劑量 （有效成分，下同）是 15～30 g·hm－2。 丁佩等[23]研究 70%吡蟲啉水分散粒劑（WDG）防治杭白菊蚜蟲試驗結(jié)果表明：使用劑量為 52.5 g·hm－2時，施藥 1 d 后的校正防效即可超過70%，施藥3 d 后的防效在85%以上，施藥7 d 后的防效在90%以上，施藥14 d 后的防效仍維持在80%以上，且沒有觀察到對杭白菊和非靶標(biāo)生物的不利影響。葉志堅等[24]研究70%吡蟲啉水分散粒劑防治十字花科蔬菜蚜蟲藥效結(jié)果表明，使用劑量為 15.0～22.5 g·hm－2時，其防治效果最佳。對比上述研究結(jié)果可知，吡蟲啉在不同場景、不同地區(qū)施藥時劑量上的差異是比較明顯的。大田施藥時，不僅要根據(jù)蚜蟲發(fā)生情況，抓住防治的關(guān)鍵時期，還須考慮地區(qū)的氣候條件、農(nóng)田環(huán)境和種植制度，以便合理確定藥劑劑量。根據(jù)本研究結(jié)果，在新疆棉田 C～E 劑量（有效成分 21.00、31.50、47.25 g·hm－2）均對棉蚜有較好的防效。 但較高的用藥量會加速棉蚜對藥劑抗性的產(chǎn)生。故結(jié)合吡蟲啉在棉花植株的最終殘留及其對棉蚜蟲的控制效果，建議在該地區(qū)用70%吡蟲啉水分散粒劑防治棉花蚜蟲時，安全有效劑量為 21.0～31.5 g·hm－2。 可見，該廠家推薦的劑量是合理的。