氟唑磺隆 (结构式见图式 1) 属于磺酰脲类小麦田除草剂,其通过抑制杂草体内乙酰乳酸合成酶的活性、破坏杂草正常的生理生化代谢而发挥除草活性[1],对早熟禾、菵草、雀麦、看麦娘和野燕麦等禾本科杂草均具有较好的防效[2-3]。大田生产中,一般使用70%氟唑磺隆水分散粒剂采用苗后茎叶喷施处理来防除小麦田大部分禾本科杂草和一部分阔叶杂草[4]。
农药在植物体内的内吸传导特性是农药学研究的热点[5-7]。农药在植物体内的传导方式是影响其使用方法和使用效果的重要因素,可以有效提高农药的利用率[8],并影响其在植物中的富集部位、持效时间、代谢过程和残留动态等毒理学行为[9]。由于氟唑磺隆在土壤中的持效期较长 (在一定条件下其半衰期可达25 d[3]),因此研究氟唑磺隆在其防治靶标中的吸收传导特性对于其田间施用方式及确定其在植株上的合理喷施部位均具有重要的指导意义。
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图式1 氟唑磺隆化学结构式 Scheme1 Structural formula of flucarbazone-sodium |
目前,关于氟唑磺隆的研究主要集中在其对麦田杂草的防除效果上[10-15],针对氟唑磺隆残留检测方法较少。侯红敏等[16]建立了氟唑磺隆在小麦植株中的液相色谱检测方法,发现采用乙腈作为提取剂的提取效率最高;Xue等[17]研究了不同条件下氟唑磺隆在土壤和小麦体内的降解情况,并提出使用N-丙基乙二胺和石墨化碳黑作为吸附剂处理土壤和小麦样品。
氟唑磺隆是以钠盐形式存在的,而大多数以盐形式存在的除草剂在植株中都具有内吸传导能力,如草甘膦的钠盐或胺盐等[8]。目前有关氟唑磺隆在杂草植株体内的内吸传导特性未见研究报道。笔者以野燕麦为防治对象,探究了氟唑磺隆在野燕麦植株中的内吸传导特性及富集情况,旨在为制定利用氟唑磺隆防治杂草的施药策略提供依据。
1 材料与方法 1.1 仪器与试剂日立LC-2000高效液相色谱仪 (配紫外检测器,日本Hitachi公司);Lyoquest-55冷冻干燥机 (西班牙Telstar公司);QYC-200恒温培养摇床 (上海福玛仪器有限公司);SB25-12DTN超声波清洗机 (宁波新芝生物科技有限公司);Labtch莱伯泰科旋转蒸发仪 (苏州赛恩斯仪器有限公司);BS210S电子天平 (精确至0.000 1 g,德国Sartorius公司);Milli-Q超纯水器 (美国Millipore公司)。
97%氟唑磺隆 (flucarbazone-sodium) 标准品 (江苏省农药产品质量监督检测站有限公司);70%氟唑磺隆水分散粒剂 (商品名彪虎,美国爱利思达公司);乙腈、无水硫酸钠和氯化钠 (分析纯,国药集团化学试剂有限公司);甲醇和乙腈 (色谱纯,美国Tedia公司);试验用水均由Milli-Q超纯水器制备。
野燕麦Avena fatua:种子采自扬州大学试验农牧场,采集种子后在扬州大学文汇路校区温室内种植。
1.2 试验方法 1.2.1 药液的配制称取70%氟唑磺隆水分散粒剂0.01 g,用纯水溶解并配制成100 mg/L的氟唑磺隆制剂母液,置于4 ℃保存,备用。使用前,用水稀释得到质量浓度为50 mg/L (70%氟唑磺隆水分散粒剂的推荐使用剂量) 的溶液。
1) 水培法根部施药:待野燕麦生长至3~4叶期时,从土壤中挖出整株,用纯水反复冲洗植株根部至无泥土后,浸泡于质量浓度为50 mg/L的氟唑磺隆药液中 (施药部位见图1中部位a),以纯水浸泡处理为对照。将处理组和对照组置于温室 (温度25 ℃,相对湿度60%) 中培养,分别于施药24 h和48 h后采集野燕麦整株,分为根、叶鞘、成熟叶和心叶4部分,经冷冻干燥后备用。
2) 涂药法叶部施药:待野燕麦生长至3~4叶期时,将1.25 mL质量浓度为50 mg/L氟唑磺隆药液均匀地涂抹在野燕麦下部成熟叶片的正反面上,以涂抹等量纯水的处理为对照 (施药部位见图1中部位b)。处理组及对照组的培养方式及取样、干燥方式同上。
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图 1 野燕麦各部位施药方式示意图 Fig. 1 Schematic diagram of different parts of A. fatua |
1.2.2 植株样品的前处理
将冷冻处理后野燕麦的根、叶鞘、成熟叶和心叶样品分别捣碎,称取5 g至250 mL锥形瓶中,加入50 mL乙腈和2 g氯化钠,机械振荡提取1 h,加入2 g无水硫酸钠,旋转蒸发浓缩至1~2 mL。参考Xue等方法[17]对样品进行净化处理,将浓缩液转移至10 mL离心管中,加入100 mg m(PSA):m(GCB)=1:1的混合物,于6 000 r/min下离心5 min,转移至鸡心瓶中浓缩至近干,用1 mL色谱纯乙腈定容,待高效液相色谱检测分析。
1.2.3 高效液相色谱检测条件参考侯红敏等[16]方法,使用配有紫外检测器的高效液相色谱仪,色谱柱为Hypersil ODS(4.6 mm × 250 mm,5 μm);流动相为V(乙腈) : V(水, 用磷酸调至pH = 3) = 40: 60,流速1.0 mL/min;紫外检测波长240 nm;柱温20 ℃;进样量10 μL。
1.2.4 标准溶液配制及标准曲线的绘制准确称取氟唑磺隆标准品0.01(精确至0.000 1 g),用色谱纯乙腈溶解并定容至100 mL,得到100 mg/L的氟唑磺隆标准品溶液,置于–4 ℃保存,备用。使用时,再用乙腈稀释成质量浓度分别为12.50、6.25、1.56、0.40和0.02 mg/L系列标准溶液,待高效液相色谱测定。采用外标法定量,在1.2.3节条件下,以氟唑磺隆质量浓度为x轴,以峰面积为y轴绘制标准曲线。
2 结果与分析 2.1 标准曲线及添加回收率结果表明,在0.02~12.50 mg/L范围内,氟唑磺隆的质量浓度与其峰面积间有良好的线性关系,线性方程为y = 16 719x+1 399.7,相关系数r为0.999 8。在此检测条件下,氟唑磺隆的检出限为0.006 mg/kg。在0.05、0.78和3.12 mg/kg 3个添加水平下进行添加回收试验。结果表明:氟唑磺隆在野燕麦中的回收率为83%~94%,标准偏差在5%~10%(表1)。表明建立的检测方法适用于检测野燕麦样品中的氟唑磺隆。
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表 1 氟唑磺隆在野燕麦中的添加回收率及标准偏差 Table 1 Recoveries and relative standard deviations of flucarbazone-sodium in A. fatua |
2.2 氟唑磺隆在野燕麦中的吸收传导与分布 2.2.1 水培法根部处理
采用水培法以50 mg/L的氟唑磺隆处理野燕麦根部,药后24 h野燕麦根、叶鞘和下部成熟叶中氟唑磺隆质量分数分别为0.31、1.01和0.05 mg/kg,心叶中未检测出;药后48 h野燕麦根、叶鞘、下部成熟叶和心叶中氟唑磺隆质量分数分别为0.36、0.91、0.13和0.18 mg/kg(表2)。
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表 2 水培法处理野燕麦根部后野燕麦不同部位中氟唑磺隆的含量 Table 2 The content of flucarbazone-sodium in different parts of A. fatua after the roots treated by water culture method |
在药后24和48 h,野燕麦的根部均能检测出氟唑磺隆,分别占总含量的22%和23%;除根部外,其余部位中氟唑磺隆的含量均有所变化,其中变化较大的是叶鞘和心叶,对比发现叶鞘中氟唑磺隆含量占比明显下降,从74%下降至58%;心叶中氟唑磺隆含量占比明显上升,从0上升至11%。(图2)。表明氟唑磺隆经野燕麦根部施用能被根部吸收并向顶传导,且传导距离较远,最远可达植株的心叶;48 h的总富集量大于24 h的富集量;在处理后24 h,氟唑磺隆先经过根部快速吸收,主要聚集于野燕麦根部和叶鞘,成熟叶片和心叶中的氟唑磺隆含量较低;在处理后48 h,根部氟唑磺隆的含量较24 h处理变化不大,主要从叶鞘向上部叶片转移,并在野燕麦生长点形成较高的富集。
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图 2 水培法处理野燕麦根部后氟唑磺隆在野燕麦植株中的分布 Fig. 2 Proportion of flucarbazone-sodium in different parts of A. fatuaafter the roots treated by water culture method |
2.2.2 涂药法叶部处理
采用涂药法以50 mg/L氟唑磺隆处理野燕麦成熟叶片,药后24 h野燕麦下部成熟叶和心叶中氟唑磺隆的质量分数分别为1.17和0.87 mg/kg,根和叶鞘未检测出;药后48 h野燕麦根、叶鞘、下部成熟叶和心叶中氟唑磺隆的质量分数分别为0.01、0.02、1.58和0.70 mg/kg(表3)。
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表 3 涂药法处理野燕麦成熟叶片后野燕麦不同部位中氟唑磺隆的含量 Table 3 The content of flucarbazone-sodium in different parts ofA. fatua treated with flucarbazone-sodium on the mature leaves |
在药后48 h,野燕麦的根部和叶鞘中氟唑磺隆的含量占比仍非常低,二者之和共占总含量的2%。成熟叶和心叶中氟唑磺隆的含量较高,在药后24和48 h,成熟叶分别为57%和68%,心叶分别为43%和30%(图3)。各处理组中均能在心叶中检测出氟唑磺隆,但是含量均少于下部处理叶片;野燕麦的根和叶鞘中仅部分处理组能检测到氟唑磺隆,且含量较低。表明氟唑磺隆经叶部涂抹处理后能被大量吸收并积累于被处理的成熟叶片中,也可以通过叶间传导转移到上部叶片中。
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图 3 涂药法处理野燕麦成熟叶片后氟唑磺隆在野燕麦植株中的分布 Fig. 3 Proportion of flucarbazone-sodium in different parts ofA. fatua treated with flucarbazone-sodium on the mature leaves |
3 结论
本研究结果表明:氟唑磺隆通过野燕麦根部处理能够向上部叶片传导并在各部位产生不同程度的累积,说明其具有自下而上的传导特性;经叶面涂药处理后氟唑磺隆能被叶片吸收并累积,同时转移至心叶,氟唑磺隆可以在叶间传导;此外,根部和叶鞘中也能检测出少量氟唑磺隆,表明氟唑磺隆在野燕麦中具有双向传导的能力。
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