林 濤, 曾兆華, 陳藝欣, 石建亭, 楊風(fēng)花, 游 泳*

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所， 福建 福州350013；2.福建省作物有害生物監(jiān)測與治理重點實驗室， 福建福州350013；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部福州作物有害生物科學(xué)觀測實驗站， 福建福州350013)

煙嘧磺隆是一種磺酰脲類內(nèi)吸性除草劑,具有生物活性高、選擇性強、低殘留、對后茬作物影響小等優(yōu)點,是我國應(yīng)用最為廣泛的玉米田防除禾本科雜草的除草劑(蘇少泉,2003；華乃震,2014；楊培蘇等,1998；徐加利等,2007)。 然而,煙嘧磺隆作用位點單一,長期大面積高頻應(yīng)用后雜草極易產(chǎn)生抗藥性,其藥害問題也日益突出(Carleset al, 2018；Huanget al,2019；宋梁棟等,2017)。 為了更好地發(fā)揮煙嘧磺隆對玉米田雜草防除效果、擴大防治譜、降低其單位使用量、加強市場競爭力,含有煙嘧磺隆的多元復(fù)配除草劑品種日益豐富(張靜,2013)。 目前,煙嘧磺隆與不同類型除草劑的復(fù)配制劑產(chǎn)品達400 余個,對提高除草劑應(yīng)用效果、延緩抗藥性產(chǎn)生、減少藥害均具有重要意義(吳翠霞等,2016)。

隨著煙嘧磺隆及其復(fù)配劑的廣泛使用,其對生態(tài)環(huán)境的安全性問題日益突出(李琦等,2018)。 據(jù)報道,煙嘧磺隆的多元復(fù)配劑對蜜蜂低風(fēng)險,但對天敵赤眼蜂風(fēng)險較高(游泳等,2018)。 煙嘧磺隆和莠去津?qū)倚Q毒性較大,二者的復(fù)配劑對斑馬魚和大型溞均為中等毒性,煙嘧磺隆和莠去津(10 mg·L-1)對藻類種群密度的變化有顯著影響(汪雪飛等,2017；陳亮等,2016；Seguinet al,2001),而除草劑復(fù)配后,與其單劑相比在一定程度上提高了對作物的安全性(郭文磊等,2016；畢亞玲等,2020)。 煙嘧磺隆和硝磺草酮復(fù)配后不僅減少單一成分用量,也明顯提高對雜草的防控效果,同時對玉米的產(chǎn)量沒有顯著影響(Zhanget al,2013)。 但煙嘧磺隆復(fù)配劑對非靶標植物的影響研究卻鮮有報道。 有研究表明,田間施用煙嘧磺隆單劑后極易對小麥、綠豆、甘藍等后茬作物產(chǎn)生藥害(金煥貴等,2018；王險峰,2010)。 小麥、綠豆和甘藍是我國種植面積較大的作物種類,同時也是農(nóng)藥環(huán)境安全評價的典型環(huán)境非靶標植物(國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局等,2014)。 目前,煙嘧磺隆多元復(fù)配除草劑對非靶標植物的影響研究鮮有報道。 本研究通過測定4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配除草劑對小麥、綠豆和甘藍這3 種非靶標植物的半效應(yīng)濃度,并進行毒性評價,明確煙嘧磺隆復(fù)配劑對非靶標植物的毒性,為其合理使用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試農(nóng)藥

8%煙嘧磺隆·氯吡嘧磺隆可分散油懸浮劑(8% nicosulfuron·halosulfuron-methyl oil dispersion,NH,山東奧坤作物科學(xué)股份有限公司),質(zhì)量比5 ∶3；16%煙嘧磺隆·硝磺草酮·氯吡嘧磺隆可分散油懸浮劑(16% nicosulfuron·mesotrione·halosulfuron-methyl oil dispersion,NMH,山東玥鳴生物科技有限公司),質(zhì)量比5 ∶8 ∶3；36%煙嘧磺隆·莠去津可分散油懸浮劑(36% nicosulfuron·atrazine oil dispersion,NA,山東奧坤作物科學(xué)股份有限公司),質(zhì)量比6 ∶30；22%煙嘧磺隆·氯吡嘧磺隆·氯氟吡氧乙酸異辛酯可分散油懸浮劑(22% nicosulfuron·halosulfuron-methyl·fluroxypyr-Meptyl oil dispersion,NHF,山東玥鳴生物科技有限公司),質(zhì)量比5 ∶3 ∶14。

1.2 供試生物

小麥(Triticum aestivum)種子,福建農(nóng)科農(nóng)業(yè)良種開發(fā)有限公司；綠豆(Phaseolus aureus)種子,江蔬種苗科技有限公司；甘藍(Brassica oleracea)種子,江蔬種苗科技有限公司。 試驗種子在播種前用清水浸泡6 h。

1.3 試驗儀器

人工氣候箱(saMGC-450HP-2,上海一恒科學(xué)儀器有限公司)、盆缽(直徑13 cm)、溫濕度計(WS-1,天津風(fēng)洋儀器儀表工貿(mào)有限公司)、電子天平[AL204,梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司]、電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱(HWXT-9140A,深圳市澳德瑪電子科技有限公司)。

1.4 非靶標植物的影響試驗

非靶標植物影響試驗的土壤采集于福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所南通中試基地試驗田,該田地在采集前一年內(nèi)未施用過農(nóng)藥和有機肥,土壤有機質(zhì)含量低于3%。 采樣深度為0～20 cm。 采集的土樣避免陽光直射晾干后,過2 mm 篩,置于(4±2) ℃黑暗條件下保存?zhèn)溆谩?/p>

參照《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準則》中非靶標植物影響試驗方法(國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局等,2014),將供試藥劑用蒸餾水分別配制成5～7 個濃度,每個濃度重復(fù)3 次,以蒸餾水作空白對照。 分別稱取1.680 kg 的干土與藥液168 mL 充分拌勻后裝入盆缽中,裝入的土層厚度不低于10 cm,每盆播入10 粒種子,每個處理設(shè)置3 盆。 將盆缽置于人工氣候室內(nèi),溫度23～27 ℃(光照)、20～24 ℃(黑暗),濕度 55%～85%,光照周期 16 h ∶8 h(L ∶D) ,光照強度15 000 ～20 000 lx。 試驗期間土壤保持濕潤,從底部吸濕澆水。 對照組出苗率達到50%后的第14 天測量并記錄受試植株的株高(植株根頸部至頂芽的垂直高度)、地上生物量、地下生物量,觀察并記錄其他不良反應(yīng)。 收獲受試植株地上部分,挖出植株地下部分,去除土壤,分別于60 ℃條件下烘干至恒重后稱量其干重,計算平均值,即為地上生物量與地下生物量。

試驗的上限濃度為田間推薦施用濃度的3 倍(若該藥劑在干土中的有效濃度小于1.000 mg·kg-1,則上限濃度為有效成分1.000 mg·kg-1),即該濃度未對植物產(chǎn)生影響,則無需繼續(xù)進行試驗(國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局等,2014)。 4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配劑田間干土推薦施用量見表1。

表1 4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配劑田間推薦施用濃度Table 1 Recommended four nicosulfuron multi-compound herbicide rates for fields

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0 統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行回歸分析,分別計算4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配除草劑下3 種非靶標植物的株高、地上生物量及地下生物量的半效應(yīng)濃度(median effect concentration,EC50)及其95%置信限,并以最小的EC50作為非靶標植物的最敏感指標進行毒性評價。 農(nóng)藥對非靶標植物的毒性等級劃分見表2。

表2 農(nóng)藥對非靶標植物的毒性等級劃分Table 2 Pesticide toxicity grades for non-target plants

2 結(jié)果與分析

2.1 4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配劑對小麥的毒性

4 種煙嘧磺隆多元復(fù)劑對小麥的毒性結(jié)果見表3,8%煙嘧磺隆·氯吡嘧磺隆可分散油懸浮劑和16%煙嘧磺隆·硝磺草酮·氯吡嘧磺隆可分散油懸浮劑對小麥的最敏感指標為株高,其第14 天的EC50分別為0.029 和0.062 mg·kg-1(有效成分),而36%煙嘧磺隆·莠去津可分散油懸浮劑和22%煙嘧磺隆·氯吡嘧磺隆·氯氟吡氧乙酸異辛酯可分散油懸浮劑對小麥的最敏感指標為地上生物量,其第14 天的EC50分別為0.078 和0.053 mg·kg-1(有效成分)。 這4 種供試農(nóng)藥對小麥均為高毒,中毒后的小麥出現(xiàn)發(fā)育遲緩,須根少等不良反應(yīng)。

2.2 4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配藥對綠豆的毒性

4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配藥對綠豆的毒性結(jié)果見表4,8%煙嘧磺隆·氯吡嘧磺隆可分散油懸浮劑、36%煙嘧磺隆·莠去津可分散油懸浮劑和22%煙嘧磺隆·氯吡嘧磺隆·氯氟吡氧乙酸異辛酯可分散油懸浮劑對綠豆的最敏感指標為地上生物量,其第14 天的EC50分別為0.995、0.154、0.157 mg·kg-1(有效成分),而16%煙嘧磺隆·硝磺草酮·氯吡嘧磺隆可分散油懸浮劑對綠豆的最敏感指標為地下生物量,其第14 天的EC50為0.149 mg·kg-1(有效成分)。 這4 種供試農(nóng)藥對綠豆均為中毒,中毒后的綠豆出現(xiàn)葉片向下卷曲、發(fā)黃、灼燒斑、枯萎且易脫落,三出復(fù)葉失綠白化,葉脈發(fā)黑,須根少,莖桿較細,根基部腐爛,枯萎等不良反應(yīng)。

表4 4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配劑對綠豆的毒性Table 4 Four nicosulfuron multi-compound herbicide toxicity toward Phaseolus aureus

2.3 煙嘧磺隆多元復(fù)配藥對甘藍的毒性

4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配藥對甘藍的毒性結(jié)果見表5,8%煙嘧磺隆·氯吡嘧磺隆可分散油懸浮劑和36%煙嘧磺隆·莠去津可分散油懸浮劑對甘藍的最敏感指標為地下生物量,其第14 天的EC50分別為0.004 0、0.031 0 mg·kg-1(有效成分),而16%煙嘧磺隆·硝磺草酮·氯吡嘧磺隆可分散油懸浮劑和22%煙嘧磺隆·氯吡嘧磺隆·氯氟吡氧乙酸異辛酯可分散油懸浮劑對甘藍的最敏感指標為地上生物量,其第14 天的EC50分別為0.001 1、0.002 0 mg·kg-1(有效成分)。其中36%煙嘧磺隆·莠去津可分散油懸浮劑對甘藍表現(xiàn)為高毒,其他3 種供試農(nóng)藥對甘藍均為劇毒,中毒后的甘藍出現(xiàn)發(fā)育遲緩等不良反應(yīng)。

表5 4 種煙嘧磺隆多元復(fù)配劑對甘藍的毒性結(jié)果Table 5 Four nicosulfuron multi-compound herbicide toxicity toward Brassica oleracea

3 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果表明,4 種煙嘧磺隆復(fù)配劑對小麥均為高毒,對綠豆均為中毒,而36%煙嘧磺隆·莠去津可分散油懸浮劑對甘藍為高毒,其他3 種供試農(nóng)藥對甘藍均為劇毒。 據(jù)報道,小麥對煙嘧磺隆非常敏感,分蘗期施用可造成植株死亡； 返青期施用,則小麥不能正常拔節(jié)、抽穗； 始花期使用會造成籽粒空秕、干枯； 3 個時期都可造成小麥千粒質(zhì)量減少96%以上(王太泉等,2018)。

研究結(jié)果表明,煙嘧磺隆經(jīng)復(fù)配后的多元制劑并不能顯著降低其對小麥的毒性。 但有報道表明煙嘧磺隆在土壤中的降解半衰期較短(劉同金等,2019),按推薦劑量的1.5 倍施用14 d后的殘留量低于4 種復(fù)配劑對綠豆和小麥的EC50值(郭立群等,2012)。 因此,延長安全間隔期是降低煙嘧磺隆及其復(fù)配劑對后茬作物毒性的有效措施。

4 種煙嘧磺隆復(fù)配劑對綠豆、甘藍等闊葉作物有較高毒性,這可能與硝磺草酮、氯氟吡氧乙酸異辛酯等除草劑主要用于防治闊葉雜草有關(guān)(何鈺等,2018),其主要原理是通過抑制植物體內(nèi)的乙酰乳酸合成酶(acetolactate synthetase,ALS)的活性,阻止支鏈氨基酸(纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸)合成,進而阻止細胞分裂,使植物生長停滯、莖葉褪綠、逐漸枯死(徐加利等,2007)。 因此,本研究的4 種煙嘧磺隆復(fù)配劑對小麥、綠豆、甘藍等典型環(huán)境非靶標植物的毒性仍然較高。

本研究開展了4 種煙嘧磺隆復(fù)配劑對小麥、綠豆、甘藍等3 種非靶標作物的毒性試驗,初步明確了4 種煙嘧磺隆復(fù)配除草劑對非靶標作物的影響,可為該類復(fù)配除草劑的田間合理施用提供科學(xué)依據(jù)。 4 種煙嘧磺隆多元復(fù)劑對小麥的毒性均為高毒,為了更準確的反映這幾種藥劑的藥害風(fēng)險,有必要進行4 種除草劑對非靶標植物的風(fēng)險評估。 由于復(fù)配劑中多種有效成分具備不同的致毒機理,本研究未對各個有效成分的機理與特性進行深入探索。 因此,未來還需要進一步研究除草劑單劑及其復(fù)配劑的活性成分、代謝物和助劑對非靶標作物的影響以及不同有效成分在復(fù)配后的互作與表達。