农药学学报  2017, Vol. 19 Issue (6): 723-728   PDF    
溴氰虫酰胺对香蕉田间黄胸蓟马的药效及其残留规律
李强1,2,3, 付步礼1,2, 夏西亚1, 乐渊4, 邱海燕1,2, 唐良德1,2, 曾东强3, 刘奎1,2     
1. 中国热带农业科学院 环境与植物保护研究所,海口 571101;
2. 农业部热带作物有害生物综合治理重点实验室,海口 571101;
3. 广西大学 农业环境与农产品安全重点实验室培育基地,南宁 530005;
4. 中国热带农业科学院 分析测试中心,海口 571101
摘要: 采用10%溴氰虫酰胺可分散油悬浮剂 (OD),按有效成分75 g/hm2的剂量,于香蕉抽蕾初期施药1次,比较了喷雾、灌根和埋药3种施药方式下溴氰虫酰胺对黄胸蓟马的防效,并通过超高效液相色谱-串联质谱法 (UPLC-MS/MS),分析了溴氰虫酰胺在香蕉果实、花瓣及土壤中的消解动态和最终残留。药效试验表明:喷雾法与灌根法对黄胸蓟马均具有良好的防治效果,防效分别为78%和74%,而埋药处理的防效较差,仅18%。残留检测结果表明:喷雾和灌根处理组,溴氰虫酰胺在果实、花瓣和土壤中的消解半衰期分别为6.5、14.0、8.5 d和16.0、5.7、8.0 d;在香蕉收获前7 d采样,果实中未检测到溴氰虫酰胺残留,其在土壤中残留量为0.028 mg/kg。研究表明,采用喷雾与灌根法施用溴氰虫酰胺可有效防治香蕉田黄胸蓟马,且其在香蕉上使用较安全,属于易降解性农药。
关键词: 溴氰虫酰胺     黄胸蓟马     防效     残留     香蕉     超高效液相色谱-串联质谱法     降解特性    
Efficiency of cyantraniliprole on Thrips hawaiiensis and its residue behaviour in banana field
LI Qiang1,2,3, FU Buli1,2, XIA Xiya1, LE Yuan4, QIU Haiyan1,2, TANG Liangde1,2, ZENG Dongqiang3, LIU Kui1,2     
1. Environment and Plant Protection Institute, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Haikou 571101, China;
2. The Ministry of Agriculture Key Laboratory of Intergrated Pest Management of Tropical Crops, Haikou 571101, China;
3. Key Laboratory of Agricultural Environment and Agricultural Products Safety, Guangxi University, Nanning 530005, China;
4. Analysis & Testing Center, Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences, Haikou 571101, China
Abstract: The control efficiency of 10% cyantraniliprole oil miscible suspension (OD) applied once at 75 g ai/hm2 in early budding of banana on Thrips hawaiiensis were compared by using three application methods including spraying, soil application and landfill. And a method using ultra high performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (UPLC-MS/MS) was employed in the determination of cyantraniliprole dissipation dynamics and final residues in banana fruits, petals and soil. The efficacy trials showed that good control effect on T. hawaiiensis was obtained by using the spraying and soil application, and the control efficiency were 78% and 74%, respectively. However, the control efficiency in the case of landfill drug was only 18%. The residue detection results showed that the residue half-lives of cyantraniliprole in banana fruits, petals and soil were 6.5, 14.0, 8.5 d and 16.0, 5.7, 8.0 d under spraying and soil application, respectively. And 7 days before banana harvest, cyantraniliprole residue was not detected in the banana fruit, while, in soil sample, the residue was 0.028 mg/kg. This study showed that cyantraniliprole application via spraying and soil application could effectively control of T. hawaiiensis, and it’s an easily degradable pesticides and safe to use in banana field.
Key words: cyantraniliprole      Thrips hawaiiensis      control efficacy      residue      banana      ultra high performance liquid chromatography coupled with mass spectrometry (UPLC-MS/MS)      dissipation characteristic     

黄胸蓟马Thrips hawaiiensis (Morgan) 又名香蕉花蓟马和夏威夷蓟马,是一种危害严重的蓟马类害虫[1-3],也是中国热带地区支柱性产业作物香蕉与芒果上的重要害虫[4-5]。该虫常隐匿于花蕾为害,由于蕾片的阻隔作用,常规喷雾防治效果较差。灌根和埋药在施药方式上有一定的创新性,不仅可以改变药剂达到靶标害虫的方式,还有望实现一次足量施药彻底防治的目的。

溴氰虫酰胺 (cyantraniliprole) 是杜邦公司继氯虫苯甲酰胺后开发的另一个新型邻氨基苯甲酰胺类杀虫剂,具有更广谱、高效、低毒及对非靶标生物安全等特点[6],对刺吸式口器害虫防效优异,并具有较好的内吸性,能够在木质部中传导,可用于鳞翅目、双翅目、同翅目和鞘翅目等害虫的防治[7]。其作用机理是通过激活靶标害虫的鱼尼丁受体,释放横纹肌和平滑肌细胞内的钙离子,损害昆虫肌肉运动调节,使其麻痹,最终导致害虫死亡[8-9]。溴氰虫酰胺可分散油悬浮剂 (OD) 在中国已取得农药产品登记,但尚未制定其相关最大残留限量值 (MRL)[10]。目前,关于溴氰虫酰胺在农作物害虫上的施药方法及防治效果已有许多报道,主要集中在喷雾防治水果、蔬菜上主要害虫,如烟粉虱、小菜蛾、斜纹夜蛾、菜青虫、斑潜蝇、稻蓟马和豇豆蓟马等[11-17],均有良好的防效。付步礼等[5]采用花蕾注射法研究了溴氰虫酰胺对香蕉黄胸蓟马的防治效果。但采用灌根等其他方式施用溴氰虫酰胺防治香蕉黄胸蓟马,以及溴氰虫酰胺在香蕉果实、花瓣和土壤中的消解动态及最终残留尚未见报道。

本研究比较了喷雾、灌根及埋药3种施药方式下,10%溴氰虫酰胺可分散油悬浮剂对香蕉田间黄胸蓟马的防效,并采用超高效液相色谱-串联质谱法测定了溴氰虫酰胺在香蕉果实、花瓣及土壤中的残留消解动态,以及喷雾施药方式下其在香蕉果实中的最终残留,以期为溴氰虫酰胺在香蕉上的安全及科学合理使用提供依据。

1 材料与方法 1.1 试验材料 1.1.1 药剂

10%溴氰虫酰胺 (cyantraniliprole) 油悬浮剂 (OD) 及98.4%溴氰虫酰胺标准品 (美国杜邦公司);N-丙基乙二胺吸附剂 (Bondesil-PSA)(美国Sigma-Aldrich公司);乙腈、甲醇、甲酸为色谱纯,其余试剂均为分析纯;超纯水。

1.1.2 主要仪器设备

H-Class超高效液相色谱仪 (美国WatersAcquity公司);AB SCIEX API4000+三重四极杆质谱仪 (美国AB SCIEX公司),配电喷雾离子源 (ESI) 与EB-280-12电子天平 (日本岛津公司);SB-400 DTY超声波扫频清洗机 (宁波新芝生物科技股份有限公司);0.22 μm有机系滤膜 (天津美瑞泰克公司)。

1.2 试验方法 1.2.1 田间试验设计 1.2.1.1 田间防效试验

参照《农药田间药效试验准则 (二)》[18]中关于钻蛀性害虫的药效试验方法进行。在中国海南省澄迈县香蕉基地内,选择未施过药的香蕉园进行试验。试验小区采用随机区组排列,每处理重复4次,每小区5株香蕉 (约20 m2)。于香蕉抽蕾期前7 d,采用10%溴氰虫酰胺OD,按3.5倍推荐剂量(有效成分75 g/hm2)[11],分别通过喷雾法、埋药法和灌根法施药,以施清水为对照。于香蕉断蕾时调查结果:每株香蕉从上往下调查7梳果,每梳调查10个果指,记录每个果指上因受蓟马为害而产生的黑斑数。分别按 (1) 式和 (2) 式计算果指受害率和防效[5]。采用邓肯氏新复极差 (DMRT) 法对试验数据进行分析。

${\text{果指受害率}}/{\%} = ({\text{受害果指数}}/{\text{总果指数}}) \times 100$ (1)
$\begin{split}{\text{防效}}/{\%} =& \left[ \left( {{\text{对照区黑斑数}} - {\text{处理区黑斑数}}} \right)\right. / \\ & \left. {\text{对照区黑斑数}} \right] \times 100\end{split}$ (2)
1.2.1.2 田间残留及消解动态试验

消解动态试验按照《农药残留试验准则》[19],采用1次施药多次采样的方法。10%溴氰虫酰胺OD按有效成分75 g/hm2的剂量 ,分别采用喷雾、灌根和埋药法于香蕉抽蕾初期施药,其中喷雾法土壤消解动态试验选择另一块空白土壤直接喷施于地面。每5株香蕉树 (约20 m2) 为1个试验小区,重复3次,不同处理之间设保护行,以清水为空白对照。分别于施药后1、4、7、14、21和28 d采集香蕉果实、花瓣和土壤样品,于 –20 ℃保存,待测。

溴氰虫酰胺在香蕉果实及土壤中的最终残留试验。考虑到3种施药方式比较,同样浓度下,喷雾法药剂在香蕉植株中的残留风险最大,同时若喷雾法其在土壤中残留量超标,则灌根和埋药方式施药更容易超标,因此采用喷雾法施药。分别设低剂量 (有效成分75 g/hm2) 和高剂量 (有效成分150 g/hm2) 两组处理,于香蕉挂果初期均匀喷施10%溴氰虫酰胺OD于香蕉果实及树基部土壤,1次施药。每处理3次重复,另设清水对照。于香蕉收获前7 d采集果实及0~10 cm深土壤样品,待测。

1.2.2 分析方法 1.2.2.1 标准溶液配制

准确称取适量溴氰虫酰胺标准品,用乙腈稀释配制成1 000 ng/mL的标准品母液,于4.0 ℃下保存。试验时将标准品母液用空白基质溶液分别稀释成10~200 ng/mL的基质匹配标准工作溶液,现配现用。

1.2.2.2 样品采集与预处理

于香蕉树不同方向及上、中、下不同部位随机采集果实全果和花瓣样品,分别匀浆后混匀,–20 ℃冷冻保存,待测。土壤样品采用五点取样法取0~10 cm深土壤,碾碎后过筛,充分混匀,四分法留100 g样品,于–20 ℃保存。每个重复采样0.5~1 kg。

1.2.2.3 样品前处理 

 香蕉果实及花瓣样品处理方法[20]:分别称取预处理好的香蕉果实全果和花瓣样品10 g于50 mL烧杯中,加入20 mL乙腈,匀浆90 s。倒入装有5~7 g氯化钠的具塞量筒中,振摇2 min,静置30 min。取1 mL上清液于2 mL离心管中,依次加入30 mg PSA和0.15 g无水硫酸镁,涡旋1 min,于10 000 r/min下离心5 min。取上清液,过0.22 μm滤膜,待测。

土壤样品处理方法[20]:称取5 g预处理好的土样于50 mL离心管中,加入10 mL乙腈和5 mL水,振摇30 min,过滤至装有5 g氯化钠的具塞量筒中,振摇2 min,静置30 min。取1 mL乙腈于2 mL离心管中,依次加入30 mg C18粉末、30 mg PSA和0.15 g硫酸镁,涡旋30 s,于10 000 r/min下离心3 min。取上清液,过0.22 μm滤膜,待测。

1.2.2.4 检测条件

 色谱条件:ACQUITY_UPLCTMBEH C18色谱柱 (1.7 μm,2.1 mm × 50 mm);柱温35 ℃;进样量5 μL;流速0.25 mL/min;运行时间5 min。梯度洗脱条件见表1

表 1 流动相梯度洗脱 Table 1 Gradient elution conditions

质谱条件:ESI (+) 离子源;正离子扫描模式;喷雾电压5 500 v;雾化气压力344.7 kPa;离子源温度600 ℃;去溶剂气压力413.7 kPa;气帘气压力172.4 kPa;碰撞气压力55.2 kPa;多反应监测扫描模式 (MRM)。通过保留时间和离子对信息比较进行定性分析,以母离子和响应值最高的子离子进行定量分析。监测母离子为m/z 472.8,子离子为m/z 442,定量离子为m/z 283.9;去簇电压102 V;碰撞电压 (CE) 分别为20和25 V。溴氰虫酰胺的保留时间为2.78 min。

1.2.3 基质标准曲线绘制和添加回收试验

取基质匹配标准工作溶液,按1.2.2.4节检测条件进行测定。以标准工作溶液的质量浓度为横坐标 (x),以监测离子峰面积为纵坐标 (y),制作标准曲线。

在空白香蕉果实、花瓣和土壤样品中分别添加10、20和100 μg/kg 3个水平的标准溶液,按1.2.2.3节前处理方法进行提取、净化,按1.2.2.4节方法测定。每个添加水平重复5次。计算回收率及相对标准偏差。

2 结果与讨论 2.1 分析方法验证

溴氰虫酰胺的标准曲线方程为y = 4 526x + 14 988,r = 0.991 8。表明在0.01~0.2 mg/L范围内,溴氰虫酰胺质量浓度与相应的峰面积间呈良好的线性关系。添加回收结果表明:香蕉果实、花瓣和土壤样品中添加水平为0.01~0.1 mg/kg时,其平均回收率在76%~96%之间,相对标准偏差 (RSD) 为1.9%~6.4% (n = 5),符合农药残留检测要求[21]。该方法准确性和重复性良好,溴氰虫酰胺在香蕉果实、花瓣和土壤中的定量限 (LOQ) 分别为0.002、0.002和0.000 7 mg/kg,检出限 (LOD) 分别为0.000 6、0.000 6和0.000 2 mg/kg。

2.2 不同施药方式对黄胸蓟马的防效比较

结果见表2。喷雾和灌根施药时,溴氰虫酰胺对黄胸蓟马的防效较好,且二者间无显著差异,均显著高于埋药法。此外,当采用花蕾喷雾和灌根法施药时,果指受害率较低,仅有约1/3的蕉果受害;而采用埋药法时,果指受害率较高,与对照无显著差异。表明喷雾和灌根施药对黄胸蓟马防效较好,而埋药法基本无效,因此在田间生产中推荐采用喷雾和灌根方式对蕉园蓟马进行防治。

表 2 不同施药方式下溴氰虫酰胺对黄胸蓟马的防效 Table 2 Control efficiencies of cyantraniliprole against T. hawaiiensis using different application methods

2.3 不同施药方式下溴氰虫酰胺在香蕉果实、花瓣和土壤中的消解动态 2.3.1 消解动态

喷雾法及灌根法施药下,溴氰虫酰胺在香蕉果实、花瓣和土壤中的残留消解方程、相关系数 (r) 及半衰期见表3,其消解动态曲线见图1。结果表明,溴氰虫酰胺在香蕉果实、花瓣和土壤中的残留量均随时间延长而逐渐降低,其消解过程符合一级动力学方程;溴氰虫酰胺在土壤中消解速率最快,其次是果实,在花瓣中消解最慢。

图1 (b) 可知,灌根法施药时,溴氰虫酰胺在香蕉果实和花瓣中的消解趋势较相似,均在第1天残留量最大,1~4 d内迅速降低,表明施药后1 d溴氰虫酰胺即可通过内吸传导至香蕉果实和花瓣中。随后,果实和花瓣中的溴氰虫酰胺残留量分别在7和14 d以后缓慢下降。

表 3 不同施药方式下溴氰虫酰胺在香蕉果实、花瓣和土壤中的消解动态 Table 3 Dissipation dynamics of cyantraniliprole in banana fruits, petals and soil under different application methods

图 1 溴氰虫酰胺在香蕉果实、花瓣和土壤中的消解动态曲线 Fig. 1 Dissipation dynamics of cyantraniliprole residues in banana fruits, petals and soil

2.3.2 不同施药方式下溴氰虫酰胺残留消解动态比较

比较喷雾和灌根施药方式下溴氰虫酰胺的消解半衰期 (表3) 可看出,无论是在果实、花瓣和土壤中,灌根施药方式下溴氰虫酰胺的消解速率均比喷雾施药慢,其原因可能是因为喷雾施药时药剂直接均匀分布在果实、花瓣和土壤表面,受光照与温度的影响较大,因而加快了其消解,而灌根施药方式药剂需通过根部吸收传导至果实及花蕾,受光照与温度的影响较小。此外,因埋药法对香蕉黄胸蓟马几乎没有防效,而本研究的目的是探寻能够有效控制香蕉蓟马为害的施药方式,因此略去了有关埋药法消解动态的结果,也未与喷雾和灌根处理进行比较。

2.4 溴氰虫酰胺在香蕉果实和土壤中的最终残留

最终残留量检测对于溴氰虫酰胺在香蕉园的安全使用及风险评估具有重要意义。试验结果表明:于香蕉挂果初期,分别按75~150 g/hm2 (有效成分) 剂量,喷施1次10%溴氰虫酰胺OD,在香蕉收获前7 d的果实中未检测到溴氰虫酰胺残留,其在土壤中残留量也较低,仅0.028~0.061 mg/kg。表明按有效成分剂量75~150 g/hm2采用灌根和喷雾两种方式在香蕉园使用溴氰虫酰胺是安全的。

3 结论与讨论

比较了喷雾、灌根和埋药3种施药方式下溴氰虫酰胺对香蕉田黄胸蓟马的防效,发现喷雾法与灌根法施药防效较好,分别为78%和74%;而埋药法较差,防效仅18%,其果指受害率与对照无明显差异。同时采用UPLC-MS/MS法检测了喷雾及灌根2种施药方式下溴氰虫酰胺在香蕉果实、花瓣和土壤中的消解动态及喷雾施药的最终残留。结果表明,2种施药方式下,溴氰虫酰胺在香蕉果实、花瓣及土壤中的消解动态均符合一级动力学方程,其半衰期分别为6.5、14.0、8.5 d和16.0、5.7、8.0 d,比赵坤霞等[22]报道的溴氰虫酰胺在葱 (2.0~2.6 d) 和土壤 (2.4~4.2 d) 中,以及Dong等[23]报道的溴氰虫酰胺在黄瓜 (2.2 d) 和番茄 (2.8 d) 中的半衰期长,与何红梅等[20]报道的溴氰虫酰胺在辣椒 (9.2~11 d) 和土壤 (9.2~20 d) 中的半衰期较接近,其原因可能与作物本身以及栽培管理条件、试验地环境条件和试验期间天气等因素有关。分别按有效成分75和150 g/hm2剂量施药,在收获前7 d的香蕉果实和花瓣中均未检测到溴氰虫酰胺残留,表明溴氰虫酰胺在香蕉园使用是安全的。此外,本研究还分析了灌根法施药后溴氰虫酰胺在香蕉植株中的传导效率,发现其在施药后第1天在香蕉果实和花瓣中的浓度即可达到最高,表明溴氰虫酰胺在香蕉植株内传导速率较快。

本研究明确了有效防控香蕉田黄胸蓟马为害的适宜施药方式,初步评估了溴氰虫酰胺在香蕉田使用的安全性,但有关不同区域、不同栽培方式及温度、光照等环境因素差异对结果的影响等还需进一步研究。

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