咪唑乙煙酸殘留對(duì)后茬小麥生理指標(biāo)的影響

李新安+李廣領(lǐng)+謝蘭芬+谷珊山+晁雪庭+陳錫嶺

摘要：為探討長殘效除草劑咪唑乙煙酸在土壤中的殘留對(duì)后茬作物生理指標(biāo)的影響，采用大田試驗(yàn)，以后茬作物小麥為研究對(duì)象，測定了不同土壤殘留濃度下小麥的株高、葉綠素、丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和過氧化物酶（POD）活性的變化。研究結(jié)果表明，不同咪唑乙煙酸田間濃度的殘留對(duì)小麥的生長均有脅迫作用，且隨著殘留量增加，脅迫逐漸明顯，表現(xiàn)為對(duì)株高有抑制作用；葉片中抗氧化酶發(fā)生變化，其中SOD、CAT活性降低，POD活性升高；同時(shí)降低葉片中葉綠素的含量，增加MDA的含量。說明咪唑乙煙酸的土壤殘留會(huì)對(duì)后茬作物小麥產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，生產(chǎn)中應(yīng)注意嚴(yán)格控制咪唑乙煙酸的使用量和安全間隔期。

關(guān)鍵詞：咪唑乙煙酸；土壤殘留；小麥；生理指標(biāo)

中圖分類號(hào)： TQ450.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2016）09-0492-03

咪唑乙煙酸（imazethapyr）是1984年由美國氰胺公司研發(fā)的一種咪唑啉酮類除草劑，為內(nèi)吸傳導(dǎo)型選擇性芽前及早期苗后除草劑[1]。其作用機(jī)制是通過抑制乙酰乳酸合成酶（ALS）的活性，導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成的混亂，從而干擾雜草體內(nèi)DNA的合成和細(xì)胞的生長，從而殺死植物[2]。咪唑乙煙酸廣泛應(yīng)用于花生、大豆等其他豆科植物[3]。此類除草劑在土壤中殘留時(shí)間長，易對(duì)后茬作物產(chǎn)生藥害[4]。在我國種植花生的區(qū)域多采用花生—小麥的種植模式，花生田除草劑的殘留積累，將會(huì)影響到后茬作物小麥的生長，對(duì)我國糧食安全產(chǎn)生造成巨大的影響。

目前，有關(guān)咪唑乙煙酸除草劑殘留對(duì)后茬作物影響的研究，多集中在土壤中的殘留動(dòng)態(tài)[5]、殘留危害劑量[6]、生物測定評(píng)價(jià)方法[7-8]以及對(duì)后茬作物危害[9-10]、安全性[11-14]等方面。蘇旺蒼等報(bào)道了甲咪唑煙酸在土壤中的殘留對(duì)后茬小麥幼苗生長和光合作用的影響[15]，但咪唑乙煙酸土壤殘留對(duì)后茬作物小麥的安全性，特別是對(duì)其生理指標(biāo)的影響尚未見報(bào)道。本研究采用大田試驗(yàn)，以小麥為研究對(duì)象，測定了不同咪唑乙煙酸土壤殘留濃度下小麥的株高、葉綠素、丙二醛（MDA）含量以及超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和過氧化物酶（POD）活性的變化，以期為咪唑乙煙酸田間殘留對(duì)后茬農(nóng)作物的影響提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 藥品、試劑和儀器

咪唑乙煙酸標(biāo)準(zhǔn)樣品（99.7%）由中國計(jì)量科學(xué)研究院提供；50 g/L咪唑乙煙酸水劑由德國巴斯夫公司生產(chǎn)；供試小麥品種為百農(nóng)矮抗58；L-蛋氨酸、氮藍(lán)四唑（NBT）、EDTA-Na2、核黃素、30% H2O2、Tris-HCl、三氯醋酸（TCA）、硫代巴比妥酸（TBA）、丙酮、愈創(chuàng)木酚、蔗糖、濃硫酸、磷酸二氫鉀、磷酸氫二鉀、冰乙酸、氯化鈉和色譜級(jí)乙腈、甲醇。

Agilent-1260型HPLC，美國Agilent公司；TDL-5000B型大容量冷凍離心機(jī)，上海安亭科技儀器廠；TG16型高速離心機(jī)，長沙英泰儀器有限責(zé)任公司；KH19小型醫(yī)用離心機(jī)，湖南凱達(dá)科技有限公司；UV-2601型紫外分光光度計(jì)，北京北分瑞利分析儀器有限責(zé)任公司。

1.2 田間藥劑處理

試驗(yàn)地選擇在河南省新鄉(xiāng)市古固寨鎮(zhèn)河南科技學(xué)院試驗(yàn)田，土壤類型為潮土，前茬無咪唑乙煙酸殘留。土壤基本理化指標(biāo)為有機(jī)質(zhì)9.63 g/kg、全氮0.99 g/kg、全鉀13.58 g/kg、全磷1.58 g/kg，pH值為8.17。

根據(jù)咪唑乙煙酸田間推薦使用劑量高劑量100 g/hm2，設(shè)置6個(gè)處理組，分別為田間推薦高劑量的0.5、1、2、4、8、16倍。田間小區(qū)劃分見圖1，每個(gè)小區(qū)20 m2，各小區(qū)之間設(shè)1 m隔離帶，按照小區(qū)所示劑量噴施藥劑，噴藥后第2天種植后茬作物小麥。播種后定期進(jìn)行樣品采集，然后測定土壤中除草劑殘留量和小麥生理指標(biāo)。

1.3 咪唑乙煙酸的田間殘留測定

土壤中咪唑乙煙酸的殘留測定參照李廣領(lǐng)等的方法[16]。

1.4 各項(xiàng)生理指標(biāo)的測定

株高采用測量法測定；葉片中SOD活性測定采用氮藍(lán)四唑（NBT）光還原法[17]；CAT活性測定采用紫外吸收法[17]；POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚法[18]；MDA含量測定采用硫代巴比妥酸法[17]；葉綠素含量測定采用丙酮提取法[19]。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤中咪唑乙煙酸殘留量

咪唑乙煙酸推薦高劑量的0.5、1、2、4、8、16倍在田間原始沉積量分別為0.126 8、0.201 1、0.317 4、0.581 0、1.256 9、1.854 4 mg/kg。其降解動(dòng)態(tài)曲線見圖2，后茬作物處理52 d后，測定咪唑乙煙酸在土壤中的殘留量分別為0.086 3、0.111 1、0.114 2、0.156 3、0.168 1、0.235 4 mg/kg，降解率分別為31.93%、44.77%、64.02%、73.10%、86.63%、87.31%。結(jié)果表明咪唑乙煙酸田間殘留量隨著時(shí)間的推移而不斷降解，高倍劑量的降解速率大于低倍劑量；處理52 d后，本試驗(yàn)中的最低（0.5倍）施用推薦高劑量的田間殘留降解率為31.93%，仍未達(dá)到50%，這說明咪唑乙煙酸在土壤中屬于難降解農(nóng)藥。

2.2 對(duì)小麥株高的影響

從圖3可以看出，不同劑量的咪唑乙煙酸田間殘留對(duì)小麥株高有一定的抑制作用。小麥播種10 d后，處理組株高均低于對(duì)照水平，且隨著施藥劑量倍數(shù)的增加抑制作用逐漸明顯；處理38 d后，施用推薦高劑量的8倍對(duì)小麥株高的抑制率為33.36%；處理52 d后，施用推薦高劑量的4、8、16倍對(duì)小麥株高的抑制率分別為1.13%、11.02%和20.76%。

2.3 對(duì)小麥葉片中葉綠素含量的影響

咪唑乙煙酸殘留藥害導(dǎo)致小麥葉片中葉綠素含量發(fā)生變化（圖4）。小麥播種10 d后，葉綠素含量低于對(duì)照水平，并隨著施藥劑量倍數(shù)增加葉綠素含量逐漸減少。施用推薦高劑量的16倍處理小麥52 d后，處理組葉綠素含量減少37.98%。

2.4 對(duì)小麥葉片抗氧化酶活性的影響

從圖5、圖6、圖7可以看出，不同濃度的咪唑乙煙酸田間殘留使小麥葉片中抗氧化酶發(fā)生變化。處理10 d后，處理組SOD、CAT活性均低于對(duì)照水平，POD活性高于對(duì)照水平，且隨著時(shí)間的延長與施藥劑量的增加逐漸明顯；施用推薦高劑量的8倍處理38 d后，SOD活性降低了13.11%；施用推薦高劑量的4倍對(duì)小麥處理24 d后，CAT活性降低了30.51%；施用推薦高劑量的8倍處理小麥52 d后，其POD活性升高了40.01%。

2.5 對(duì)小麥葉片中MDA含量的影響

咪唑乙煙酸殘留藥害導(dǎo)致小麥葉片中MDA含量發(fā)生變化，均高于對(duì)照水平（圖8）。處理10 d后，與對(duì)照相比MDA含量明顯增加；38 d后，施用推薦高劑量的0.5、1、2倍與對(duì)照組相比MDA含量增加了186.34%、194.41%和177.02%。

3 結(jié)論

長殘效除草劑的過量使用，給作物帶來了不適宜的生長環(huán)境[20-21]，許多研究表明，在逆境脅迫下， 植物體內(nèi)超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化物酶（POD）、過氧化氫酶（CAT）等保護(hù)酶活性和丙二醛（MDA）、葉綠素含量會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，這些變化量目前已作為評(píng)價(jià)逆境傷害程度和植物適應(yīng)性的指標(biāo)而被廣泛應(yīng)用[22-25]。本研究結(jié)論得出，長殘效除草劑咪唑乙煙酸田間殘留對(duì)后茬作物小麥的生長均有脅迫作用，且隨著殘留量增加，脅迫作用逐漸明顯，表現(xiàn)為對(duì)株高有抑制作用；使葉片中抗氧化酶發(fā)生變化，其中SOD、CAT活性降低，POD活性升高；同時(shí)降低葉片中葉綠素含量，增加MDA的含量。以上結(jié)果說明，長殘效除草劑咪唑乙煙酸的土壤殘留會(huì)對(duì)后茬作物小麥的安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響，生產(chǎn)中應(yīng)注意嚴(yán)格控制咪唑乙煙酸使用量和安全間隔期。

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