楊洪李 黃紅娟 王兆振 武傳志 姜曉龍 張朝賢 張連洪

摘要 本文對草甘膦噴施土壤后對作物的安全性進行了初步研究。采用室內(nèi)盆栽的方法，測定了不同劑量的35%草甘膦水劑在壤土和砂土條件下對小麥 Triticum aestivum L.、玉米 Zea mays L.、大豆Glycine max （L.） Merr.、甘藍 Brassica oleracea var. capitata L.、小白菜 Brassica pekinensis L.、番茄 Lycopersicon esculentum L. 和茄子 Solanum melongena L. 等7種作物的葉色、葉長、葉寬、植株鮮重和光合作用等生長、生理指標的影響。研究結(jié)果表明：在標簽劑量（1 575 g/hm2）下施用于壤土時，草甘膦對茄子的葉長和葉寬影響顯著，對其他6種作物的各測定指標未產(chǎn)生顯著影響;在砂土條件使用時，除對小麥和茄子的葉色、番茄的葉寬、小白菜和番茄的鮮重方面有顯著影響外，對玉米、大豆和甘藍都安全。在2倍標簽劑量（3 150 g/hm2）下，在壤土和砂土條件下使用時，除對茄子在葉色、葉長、葉寬和鮮重4個指標都有顯著影響外，對番茄的光合效率也有顯著影響，同時對其他作物的其他指標也有不同的影響，但對玉米是安全的。在4倍標簽劑量（6 300 g/hm2）下，除了在壤土條件下對玉米安全外，其他作物無論在壤土還是砂土都有不同程度的影響。該研究為使用草甘膦后，安全種植作物提供了科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞 草甘膦; 作物; 安全性

中圖分類號： S482.4

文獻標識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2020703

Abstract A greenhouse study was conducted to investigate the safety of seven crops， including wheat （Triticum aestivum L.）， corn （Zea mays L.）， soybean （Glycine max （L.） Merr.）， cabbage （Brassica oleracea var. capitata L.）， Chinese cabbage （Brassica pekinesis L.）， tomato （Lycopersicon esculentum L.） and eggplant （Solanum melongena L.）， grown in two different soils after glyphosate 35% AS treatment. The impact of different doses of glyphosate on leaf color， leaf length， leaf width， plant fresh weight and photosynthesis of the seven crops were determined. When crops grown in loam soil， glyphosate at recommended dose （1 575 g/hm2） did not produce adverse effect on most of crops， except significant negative impacts on leaf length and width of eggplant. When crops grown in sandy soil treated with recommended dose of glyphosate， growth of corn， soybean and cabbage was not affected， however， significant negative impacts on leaf color of eggplant and wheat， leaf width of tomato， fresh weight of Chinese cabbage and tomato were found. At two times of recommended dose （3 150 g/hm2）， the results showed that glyphosate significantly impacted leaf color， leaf length， leaf width and fresh weight of eggplant， as well as photosynthetic efficiency of tomato， and other indexes of other crops regardless soil types tested， but it is safe for maize.?At four times of recommended dose （6 300 g/hm2）， glyphosate showed varying negative impact on crops in both loam and sandy soils except corn grown in loam soil.?This study provides a scientific basis for the safe cultivation of crops after using glyphosate.

Key words glyphosate; crop; safety

化學(xué)除草劑自1946年2，4-D開始使用算起，至今已有70多年的應(yīng)用歷史，為全球糧食生產(chǎn)安全和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化做出了巨大貢獻[1]。草甘膦[N-（膦羧基甲基）甘氨酸]于1974年面向市場，作為一種內(nèi)吸傳導(dǎo)型的廣譜滅生性除草劑，具有非常強的內(nèi)吸傳導(dǎo)性和廣譜的除草效果[2]，是迄今為止最為重要、應(yīng)用最為廣泛的優(yōu)秀除草劑之一。草甘膦可防除一年生和多年生雜草，因其殺草譜廣、低毒、低殘留的優(yōu)異特性，在世界范圍內(nèi)備受歡迎。我國也是草甘膦應(yīng)用大國，1973年我國開始進行草甘膦藥效試驗，起初主要應(yīng)用于果園，后來隨著少耕、免耕等耕作方式的發(fā)展，草甘膦更多地被應(yīng)用到前茬作物收獲后田間植株的催枯或者除草，伴隨著作物行間定向除草技術(shù)的發(fā)展，草甘膦的需求量和使用量與日俱增[34]。由于草甘膦能夠被土壤中的無機和有機顆?？焖傥蘸徒到舛徽J為對環(huán)境安全[5]。隨著草甘膦的應(yīng)用范圍及用量逐年遞增，草甘膦對生物及環(huán)境（包括土壤、水體、大氣）的影響也越來越受到科學(xué)家們的關(guān)注，但是目前的研究多集中在草甘膦在土壤中的降解、吸附以及它對土壤理化性質(zhì)、土壤酶和微生物的影響[2，69]，根據(jù)這些指標來評價草甘膦使用后對環(huán)境的影響。草甘膦的土壤活性以及對后茬作物生長的影響方面的研究十分匱乏。

在以往的應(yīng)用和研究中發(fā)現(xiàn)，不同類型的土壤對草甘膦的吸附機理不完全相同，土壤的理化性質(zhì)對吸附的能力及過程影響十分顯著[10]。對草甘膦吸附影響最大的土壤性質(zhì)包括黏粒礦物質(zhì)、土壤pH、有機質(zhì)等。由于草甘膦施用的主要目的是滅生性除草，因此存在種植者在同一地塊同一個生長季出現(xiàn)多次噴施，不按照推薦劑量盲目提高劑量（2～4倍推薦劑量）使用的情況。由于田間雜草并不是分布很均勻，這些高劑量的草甘膦很大一部分被噴灑到裸漏的地面，草甘膦遇到土壤會很快降解，不會對后茬作物有影響，因此，草甘膦對后茬作物的安全性影響的報道很少，尤其是對后茬作物具體生長指標的影響更是缺少研究。但關(guān)于草甘膦在農(nóng)田和果園使用過程中，由于施藥操作不當、器械混用以及農(nóng)田濕度過大導(dǎo)致藥劑滲透至植株根際導(dǎo)致桑園苗圃和棉花田藥害時有報道[1112]。

同時，在使用草甘膦的過程中，也時有對后茬作物的安全性問題的反饋和抱怨，基于目前的研究和實際生產(chǎn)應(yīng)用中遇到的種植者盲目提高劑量或者同一生長季節(jié)多次用藥的情況，本文通過室內(nèi)盆栽試驗，研究了3種不同劑量的草甘膦處理兩種類型土壤后，后茬小麥、玉米、大豆、番茄、茄子、小白菜和甘藍7種作物在4個形態(tài)學(xué)和一個生理學(xué)指標方面的反應(yīng)。根據(jù)這些形態(tài)學(xué)和生理學(xué)指標初步探討、分析了草甘膦對后茬作物安全的影響，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用草甘膦后安全種植后茬作物提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試藥劑

35%草甘膦水劑（AS），由先正達南通作物保護有限公司提供。

1.2 供試作物及土壤

供試作物有禾本科（玉米和小麥）、豆科（大豆）、十字花科（甘藍和小白菜）和茄科（番茄和茄子）。小麥品種為‘濟麥22’，玉米品種為‘登海605’，大豆品種為‘克山1號’，甘藍品種為‘先甘097’，白菜品種為‘豫藝迎春’，番茄品種為‘粉宴1號’，茄子品種為‘盛圓1號’， 7種作物種子均購自山東省德州市齊河縣兆軍良種農(nóng)藥經(jīng)營部。其中甘藍、白菜、番茄、茄子4種作物提前用50孔穴盤育苗至4葉1心待用。

供試壤土采自山東省德州市齊河縣宋坊良種繁殖場蘋果園未施用過除草劑的區(qū)域，根據(jù)國際制土壤質(zhì)地分類屬于黏壤土類的黏壤土，黏粒（小于0.002 mm）占15%～25%，粉砂粒（0.02～0.002 mm）占20%～45%，砂粒（2～0.02 mm）占30%～55%。pH為7.74，有機質(zhì)含量12.90 g/kg，水解性氮含量127.93 mg/kg，有效磷含量85.47 mg/kg，速效鉀含量231 mg/kg，水溶性鹽含量5.50 g/kg。

供試砂土采自山東省德州市齊河縣胡官屯鎮(zhèn)陰河村黃河沖積砂土地，根據(jù)國際制土壤質(zhì)地分類屬于壤土類的砂質(zhì)壤土，黏粒（小于0.002 mm）占0～15%，粉砂粒（0.02～0.002 mm）占0～45%，砂粒（2～0.02 mm）占55%～85%。pH為8.57，有機質(zhì)含量1.94 g/kg，水解性氮含量6.68 mg/kg，有效磷含量23.79 mg/kg，速效鉀含量30 mg/kg，水溶性鹽含量1.86 g/kg。

1.3 試驗參考標準及設(shè)計

本試驗參考NY/T 1155.6-2006 農(nóng)藥室內(nèi)生物測定試驗準則 除草劑 第6部分：對作物的安全性試驗 土壤噴霧法進行試驗設(shè)計。試驗于2019年2月在先正達（中國）投資有限公司農(nóng)藥藥效試驗中心（齊河）冬暖棚內(nèi)，采用盆栽法進行，棚內(nèi)的濕度65%～90%，溫度15～25℃，光照充足。

將采集到的土壤過2 mm篩后，加入適量的水，使土壤的含水量達到50%左右，然后將濕潤后的土等量裝入長12 cm、寬12 cm、高10 cm的聚乙烯黑方塑料盆（下有透氣排水孔）內(nèi)待用。參考草甘膦在大田中的標簽劑量，本試驗設(shè)置4個處理，清水對照、草甘膦3個劑量（1 575、3 150、6 300 g/hm2），即標簽劑量、2倍標簽劑量和4倍標簽劑量，每個處理設(shè)4個重復(fù)，每個重復(fù)4盆。按照設(shè)定劑量配制好藥液，用二氧化碳噴霧器將藥液噴施到已填好盆的土層表面，每盆的噴液量在0.648 mL（450 L/hm2），噴霧壓力為1.5 bar，噴頭為TEEJET 9502EVS等寬扇形噴頭。

施藥后將花盆靜置1 d，第2天將10粒冬小麥、5粒玉米、5粒大豆干種直播在已施藥的花盆內(nèi)，將提前育苗至4葉1心期的甘藍、小白菜、番茄和茄子移栽至已施藥處理的花盆內(nèi)，每盆移栽1株。播種和移栽作物后，均勻等量澆入足量清水，以保證作物正常發(fā)芽和生長，后期按照作物長勢，定量澆水和施肥。

1.4 形態(tài)、生理指標測定

在施藥后60 d測定作物的形態(tài)學(xué)和生理學(xué)指標。通過分析作物形態(tài)學(xué)和生理學(xué)指標的變化來研究施用草甘膦對后茬作物安全性的影響。

葉色：用IRRI leaf color chart（國際水稻研究所的葉片比色卡）測定作物完全展開的完整葉片的葉色，葉色指數(shù)為2～5。每個重復(fù)隨機選取10片健康葉片，比色卡比對讀數(shù)，最后取平均值作為每個重復(fù)的數(shù)值。

葉片長度和寬度：用直尺測量作物完全展開的完整葉片的長度和寬度，每個重復(fù)測量10片完整葉片，最后取平均值作為每個重復(fù)的數(shù)值。

植株鮮重：將植株整株從花盆中取出，用流水輕輕地將根部的泥土洗掉，去除植株地上部分干枯枝葉，其余部分晾干表面水分，用精度為0.01 g的電子秤稱量植株鮮重。

光合效率：在全暗無光照情形下，用手持光合效率儀EARS PPM-MLH按照用戶手冊說明測定作物完全展開的完整葉片的光合效率，每個重復(fù)測量10片完整葉片，最后取平均值作為每個重復(fù)的數(shù)值。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用Microsoft Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理，采用DPS統(tǒng)計分析軟件進行數(shù)據(jù)分析，采用Duncan氏新復(fù)極差法檢驗不同處理數(shù)據(jù)之間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 草甘膦在不同土壤條件下對不同作物葉色的影響

壤土條件下，所有劑量的草甘膦處理后對小麥、玉米、大豆和小白菜的葉色與對照相比無顯著差異;但3 150 g/hm2劑量的草甘膦處理后茄子的葉色指數(shù)與對照相比顯著降低;6 300 g/hm2劑量的草甘膦處理后甘藍、番茄和茄子的葉色指數(shù)與對照相比顯著降低（圖1）。

砂土條件下，所有劑量的草甘膦處理后玉米、大豆、甘藍、番茄和小白菜的葉色與對照相比無顯著差異;所有劑量的草甘膦處理后小麥和茄子的葉色指數(shù)與對照相比顯著降低（圖2）。

2.2 草甘膦在不同土壤條件下對不同作物葉片長度的影響

壤土條件下，所有劑量的草甘膦處理后除了茄子的葉片長度與對照相比有顯著降低外，小麥、玉米、大豆、甘藍、小白菜和番茄的葉片長度與對照相比無顯著差異 （圖3）。

砂土條件下，1 575 g/hm2草甘膦處理后7種作物的葉長與對照相比無顯著差異，3 150 g/hm2和6 300 g/hm2劑量的草甘膦處理后小麥、大豆、玉米和番茄的葉片長度與對照比也無顯著差異。但3 150 g/hm2劑量的草甘膦處理后小白菜和茄子的葉片長度與對照相比顯著降低;6 300 g/hm2劑量的草甘膦處理后甘藍、小白菜、茄子的葉片長度與對照相比顯著降低（圖4）。

2.3 草甘膦在不同土壤條件下對不同作物葉片寬度的影響

壤土條件下，所有劑量的草甘膦處理后茄子的葉片寬度與對照相比顯著降低，甘藍在6 300 g/hm2劑量下與對照和1 575 g/hm2相比也顯著降低。小麥、玉米、大豆、小白菜、番茄的葉片寬度與對照相比無顯著差異（圖5）。

砂土條件下，所有劑量的草甘膦處理后小麥、玉米、大豆和小白菜的葉片寬度與對照相比無顯著差異;1 575 g/hm2劑量的草甘膦處理后番茄葉片寬度與對照相比顯著降低;3 150 g/hm2劑量的草甘膦處理后番茄和茄子的葉片寬度與對照相比顯著降低;6 300 g/hm2劑量的草甘膦處理后甘藍、番茄和茄子的葉片寬度顯著低于對照（圖6）。

2.4 草甘膦在不同土壤條件下對不同作物植株鮮重的影響

壤土條件下，1 575 g/hm2劑量的草甘膦處理后7種作物的植株鮮重與對照相比無顯著差異; 3 150 g/hm2 劑量的草甘膦處理后甘藍、番茄和茄子的植株鮮重與對照相比顯著降低;6 300 g/hm2劑量的草甘膦處理后小麥、甘藍、小白菜、番茄和茄子的植株鮮重顯著低于對照（圖7）。

砂土條件下，1 575 g/hm2劑量的草甘膦處理后小麥、玉米、大豆、甘藍和茄子的植株鮮重與對照相比無顯著差異，小白菜和番茄的植株鮮重顯著降低;3 150 g/hm2劑量的草甘膦處理后小白菜、番茄和茄子的植株鮮重與對照相比顯著降低;6 300 g/hm2劑量的草甘膦處理后除了對大豆的植株鮮重無顯著影響外，小麥、玉米、甘藍、小白菜、番茄和茄子的植株鮮重與對照相比均顯著降低（圖8）。

2.5 草甘膦在不同土壤條件下對不同作物光合效率的影響

壤土條件下，所有劑量的草甘膦處理后的小麥、玉米、甘藍、小白菜和茄子的光合效率與對照相比無顯著差異;3 150 g/hm2和6 300 g/hm2劑量的草甘膦處理后大豆的光合效率顯著降低，3 150 g/hm2劑量的草甘膦處理后番茄的光合效率顯著降低，但更高的濃度反而沒有降低（圖9）。

砂土條件下，所有劑量的草甘膦處理后小麥、玉米、大豆和茄子的光合效率與對照無顯著差異;3 150 g/hm2劑量的草甘膦處理后番茄的光合效率顯著降低;6 300 g/hm2劑量的草甘膦處理后甘藍、小白菜和番茄的光合效率顯著降低（圖10）。

3 結(jié)論與討論

草甘膦在實際使用過程中，主要噴施于植株的莖葉，通過植物莖葉吸收，并經(jīng)木質(zhì)部和韌皮部迅速輸導(dǎo)到包括根部的整個植株，因此它不僅能夠殺死綠色植物的地上部分，而且能夠除根[14]。由于草甘膦的廣譜、高效、良好的安全性，除了應(yīng)用于非農(nóng)田雜草防治，例如鐵路、荒地、森林等，也被大量的應(yīng)用于果園、農(nóng)田雜草的防除，主要通過行間保護性噴霧防除農(nóng)作物行間雜草，還廣泛用于農(nóng)作物播種前的系統(tǒng)性滅草或者凈化田園等等。草甘膦在桑園的使用過程中，藥害的產(chǎn)生主要是由于施藥操作不當、施藥器械混用以及桑苗圃濕度過大導(dǎo)致草甘膦在定向除草過程中藥劑滲透至桑苗根際通過根系的吸收而引起[11]。草甘膦在土壤中的降解是一個復(fù)雜的過程，降解的途徑和速率受到各種因素的影響，降解速率與土壤的物理性能如吸附作用、有機碳的含量及土壤中微生物等有關(guān)[13]。

在種植者的日常管理中，在同一個田塊同一個作物的生長季節(jié)內(nèi)，也大量存在草甘膦濫用、多次重復(fù)施用以及盲目加高劑量的問題，這些高劑量的草甘膦除了一部分真正噴灑到雜草上，很大一部分會直接散落在土壤表面。這些散落在土壤表面的高劑量的草甘膦對后茬作物的安全性如何，也是值得商榷和試驗探索的，而且除草劑對后茬作物的安全性是除草劑環(huán)境安全性評估的主要指標之一。

基于本試驗的研究結(jié)果，草甘膦按照標簽推薦劑量（1 575 g/hm2）在壤土條件下使用時，除顯著影響茄子葉長和葉寬兩個指標外，對其他6種作物影響不顯著。在砂土條件使用時，除對小麥和茄子葉色、番茄的葉寬、小白菜和番茄的鮮重方面有顯著影響外，對玉米、大豆和甘藍影響不顯著。草甘膦按照2倍標簽劑量（3 150 g/hm2）在壤土和砂土條件下使用時對玉米無顯著影響，但對茄子葉色、葉長、葉寬和鮮重4個指標都有顯著影響。在壤土條件下對番茄鮮重和光合效率影響顯著，對甘藍鮮重也有顯著影響。在砂土條件下，對番茄的葉寬、鮮重和光合效率都有顯著影響，對小白菜葉長也有顯著影響。草甘膦按照4倍標簽劑量（6 300 g/hm2）使用時，除在壤土條件下對玉米無顯著影響外，對其他作物都有不同程度的影響，尤其是茄子無論在壤土還是砂土條件下在葉色、葉長、葉寬和鮮重方面都影響顯著，甘藍在砂土條件下則對除葉色外的指標都有顯著影響，對其他作物則有不同的影響。

在本試驗中，隨著草甘膦劑量的升高，其對后茬作物的影響也逐漸提高，表明了草甘膦對后茬作物的種植是有潛在風險的。同時，由于草甘膦是按照不同的劑量直接在土壤表面噴施的，到達土壤表面的劑量要比實際使用時到達土壤表面的劑量高。在此條件下，本試驗中草甘膦在壤土條件下按照標簽劑量使用對后茬的小麥、玉米、番茄、大豆、甘藍和小白菜都是相對安全的。茄子和番茄雖然同屬于茄科，但兩者對藥劑的敏感度有很大不同，茄子相對更加敏感。在沙土條件下，草甘膦按照標簽劑量使用，對后茬主要大田作物安全，但對蔬菜作物安全性相對較差。這種不同土壤類型后茬作物安全性的差異，可能與不同土壤類型對草甘膦吸附能力及草甘膦在不同土壤類型中的降解速率不同相關(guān)。因本試驗中大田作物栽培模式是直播，其萌發(fā)并與土壤中殘留的草甘膦直接接觸需要一段時間，而移栽作物在移栽后直接接觸土壤中殘留的草甘膦，因此在相同土壤類型（砂土），不同作物間安全性的差異，可能是不同作物的敏感性及與草甘膦接觸間隔期長短共同作用的結(jié)果。

本研究是在草甘膦施藥后一天就進行作物直播或移栽條件下進行的，對于施藥后不同間隔期對后茬作物安全性的影響以及施藥后對土壤微生物群落及其變化的影響還需繼續(xù)研究。同時，對于在大田條件下草甘膦對后茬作物的影響也需要進一步探究。

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（責任編輯：田 喆）