95%草銨膦原藥對(duì)穗狀狐尾藻的毒性效應(yīng)

劉火娟

(上海市農(nóng)藥研究所有限公司，上海 201702)

隨著環(huán)境問題越來越突出，水資源保護(hù)越來越被人們重視，通過利用植物改善水資源的研究越來越多。狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)，小二仙草科(Haloragaceae)，為多年生草本沉水植物[1]，近年各類研究表明，狐尾藻具有水質(zhì)凈化的作用[2-3]。草銨膦為膦酸類非選擇性接觸型除草劑，也是廣泛應(yīng)用的除草劑品種之一，該劑不溶于有機(jī)溶劑，易溶于水。因此，研究草銨膦對(duì)狐尾藻毒性影響，對(duì)于今后合理使用該農(nóng)藥有很大的參考價(jià)值。本研究測定了95%草銨膦原藥處理14 d時(shí)對(duì)穗狀狐尾藻莖、根、整株植物的長度、鮮重和干重的平均生物量增長量和平均生長速率的半效應(yīng)抑制濃度，以明確該農(nóng)藥對(duì)穗狀狐尾藻的毒性效應(yīng)。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 供試藥劑與試驗(yàn)材料

1.1.1 穗狀狐尾藻培養(yǎng)

穗狀狐尾藻在試驗(yàn)前需進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)。剪取狐尾藻頂芽插入配制好的底泥中，每個(gè)花盆栽入4棵。將花盆放入培養(yǎng)缸中，加入Smart and Barko培養(yǎng)基(見表 1)沒過狐尾藻約 10 cm，在試驗(yàn)條件下培養(yǎng)7 d。預(yù)培養(yǎng)結(jié)束后，從每個(gè)花盆中拔除與其他3棵生長狀況差距較大的1棵狐尾藻，其余狐尾藻備用。

1.1.2 供試藥劑

95%草銨膦原藥(上海市農(nóng)藥研究所有限公司)。

1.1.3 試驗(yàn)儀器

AUY220島津電子天平、玻璃花盆(內(nèi)直徑8 cm、內(nèi)高9 cm)、圓玻璃缸、泥炭蘚、玻璃培養(yǎng)缸、自制光照燈架、光照植物培養(yǎng)架、烘箱、溶解氧儀、溫濕度計(jì)、pH計(jì)、光合有效輻射計(jì)、照度計(jì)、移液槍及配套槍頭。

1.1.4 試驗(yàn)用培養(yǎng)基

本試驗(yàn)采用Smart and Barko培養(yǎng)基，配方見表1。

分別按表1濃度配制A、B、C、D 4種溶液，量取A、B、C、D溶液各30 mL用純水稀釋至30 L，攪拌均勻后用1 mol/L的HCl調(diào)節(jié)其pH至7.5～8。

表1 Smart and Barko培養(yǎng)基配方

1.1.5 試驗(yàn)用土

由標(biāo)準(zhǔn)土和營養(yǎng)土構(gòu)成底泥，配方比例見表2。

表2 人工土配方

將1.8 g Na3PO4、0.9 g NH4Cl溶解于純水后與混合均勻的營養(yǎng)干土攪拌均勻，兩種人工土均調(diào)節(jié)pH 至 6.5～7.5。

1.1.6 試驗(yàn)環(huán)境條件

試驗(yàn)周期為 14 d，在試驗(yàn)期間光照強(qiáng)度為6 000～9 000 Lux，光照黑暗比設(shè)為16 h∶8 h，培養(yǎng)基pH為7.30～8.49，環(huán)境溫度為19.0～22.0 ℃。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 穗狀狐尾藻移植

將圓濾紙濕潤后緊貼墊在玻璃花盆底部。首先向花盆底部裝入1 cm厚的標(biāo)準(zhǔn)土，后裝入4 cm厚的營養(yǎng)土，再覆蓋1 cm厚的標(biāo)準(zhǔn)土，壓實(shí)。從同一批次培養(yǎng)的狐尾藻中剪取粗細(xì)一致、健康、快速生長且生長完好的狐尾藻，剪取6 cm長的頂芽，下端3 cm去掉側(cè)枝后插入底泥中按壓栽好。在栽好頂芽的標(biāo)準(zhǔn)土上均勻覆蓋一層1 cm厚的粗粒石英砂。

在擺放好栽有狐尾藻玻璃花盆的培養(yǎng)缸中注入Smart and Barko培養(yǎng)基，沒過沉積物表面約10 cm。打開燈架光源，在試驗(yàn)規(guī)定的光照和溫度下培養(yǎng)7 d，及時(shí)補(bǔ)加培養(yǎng)基。

1.2.2 供試藥液制備

準(zhǔn)確稱取1.052 6 g 95%草銨膦原藥至100 mL燒杯中，用Smart and Barko培養(yǎng)基溶解完全后倒入1 000 mL容量瓶中，用Smart and Barko培養(yǎng)基定容，超聲10 min，混勻后過0.45 μm水系濾膜，搖勻后得到1 000 mg a.i./L的母液。依次量取480、240、80、26.640、8.880、2.960、0.988 mL母液至圓玻璃缸中，后用Smart and Barko培養(yǎng)基分別稀釋至8 L并混合均勻，得到7個(gè)不同濃度的藥液。將每個(gè)濃度的藥液分別加入2 000 mL高型燒杯中，每個(gè)燒杯1 800 mL，每個(gè)濃度設(shè)4個(gè)重復(fù)。同時(shí)設(shè)置包含6個(gè)重復(fù)的空白對(duì)照組。

1.2.3 染毒

將所有花盆從培養(yǎng)缸中取出，倒去花盆內(nèi)殘存的培養(yǎng)基。從每盆4棵狐尾藻中拔除與其他3棵生長狀況差距較大的1棵，用自制夾勾隨機(jī)勾取盛有狐尾藻的花盆緩緩沉入裝有藥液的燒杯中。將所有燒杯隨機(jī)擺放在光照培養(yǎng)架上。試驗(yàn)7 d時(shí)更換藥液，將所有重復(fù)的花盆連同狐尾藻一并從燒杯中取出，將燒杯清洗干凈后對(duì)應(yīng)裝入新配制藥液，最后將花盆放回原來的燒杯中。

1.2.4 觀察記錄

試驗(yàn)0 d，隨機(jī)抽5盆狐尾藻測量莖長、根長、植物總長，稱量莖葉、根和植物總的鮮重、干重。試驗(yàn)開始0、7、14 d測定各重復(fù)培養(yǎng)液的溶解氧、pH、培養(yǎng)基表面的光強(qiáng)，并記錄狐尾藻的生長情況。每天測量培養(yǎng)液水溫。試驗(yàn)14 d時(shí)檢查所有燒杯，測量狐尾藻莖長、根長、植物總長，稱量莖葉、根和植株的鮮重、干重。

1.3 測量結(jié)果及數(shù)據(jù)處理

1.3.1 指標(biāo)測量方法

莖長為主莖長與側(cè)枝長長度之和。根長是根垂直從上到下的長度。植物總長為莖長與根長之和。莖葉鮮重、根鮮重均為沖洗干凈吸水紙吸干多余水分后的重量?？傰r重為莖葉鮮重與根鮮重之和。

1.3.2 數(shù)據(jù)處理

生長速率是指植物各指標(biāo)的對(duì)數(shù)隨時(shí)間的變化。處理組和對(duì)照組中的每一個(gè)重復(fù)計(jì)算得出一個(gè)生長速率值，每個(gè)處理組和控制組得到一個(gè)平均植物生長速率值，按公式⑴計(jì)算：

式中：μi-j為從試驗(yàn)開始時(shí)間i到結(jié)束時(shí)間j的平均生長速率；Ni為在時(shí)間 i時(shí)處理組或?qū)φ战M的測量值；Nj為在時(shí)間j時(shí)處理組或?qū)φ战M的測量值；t為從i到j(luò)的時(shí)間。

平均生長速率抑制率(Ir)按公式⑵計(jì)算：

式中：Ir為植物平均生長速率抑制率(%)；μc為空白對(duì)照組植物生長速率平均值；μt為處理組植物生長速率平均值。

平均生物量增長量抑制率(Iy)按公式⑶計(jì)算：

式中：Iy為平均生物量增長量抑制率(%)；bc為空白對(duì)照組生物量增長量，即對(duì)照組最終生物量與0 d生物量之差；bt為處理組生物量增長量，即處理組最終生物量與0 d生物量之差。

ErC50為平均生長速率抑制百分率半效應(yīng)濃度，EyC50為平均生物量增長量抑制百分率半效應(yīng)濃度。本試驗(yàn)采用 SPSS21.0數(shù)據(jù)分析處理軟件對(duì)試驗(yàn)過程中穗狀狐尾藻各項(xiàng)指標(biāo)平均生長速率抑制百分率(Ir)和平均生物量增長量抑制百分率(Iy)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到穗狀狐尾藻14 d各項(xiàng)指標(biāo)ErC50、EyC50及其對(duì)應(yīng)的95%置信區(qū)間。

2 結(jié)果分析與討論

測量不同濃度藥液中穗狀狐尾藻莖長、根長、植物總長、莖葉鮮重、根鮮重、總鮮重、莖葉干重、根干重、總干重，計(jì)算得到上述指標(biāo)對(duì)應(yīng)的平均生長速率抑制率及平均生物量增長量抑制率，可以明確得到不同濃度草銨膦水溶液對(duì)穗狀狐尾藻生長的影響。

以草銨膦藥液濃度為橫坐標(biāo)，穗狀狐尾藻各指標(biāo)平均生長速率抑制率為縱坐標(biāo)，繪制折線圖，見圖1。

由圖1可知，各指標(biāo)的平均生長率抑制率隨草銨膦藥液濃度的變化趨勢相同，隨著濃度不斷的增加，各指標(biāo)的平均生長速率抑制率不斷增加，但是對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)不同指標(biāo)平均生長率抑制率存在一定的差別。在所有的指標(biāo)中草銨膦藥液對(duì)總干重和莖葉干重的抑制率最高，而對(duì)根長的抑制率最低，莖葉鮮重、總鮮重的抑制率基本一致，莖長和總長抑制率基本一致，這是由于莖的長度和重量遠(yuǎn)大于根，所以植株總長、總鮮重、總干重的各項(xiàng)指標(biāo)毒性數(shù)值與莖葉各項(xiàng)指標(biāo)的毒性數(shù)值較接近。

以草銨膦藥液濃度為橫坐標(biāo)，穗狀狐尾藻各指標(biāo)平均生物量增長量抑制率為縱坐標(biāo)，繪制折線圖，見圖2。

圖1 不同濃度草銨膦水溶液對(duì)穗狀狐尾藻各指標(biāo)平均生長速率抑制率

由圖2可知，各指標(biāo)的平均生物量增長量抑制率隨草銨膦藥液濃度的變化趨勢相同，隨著濃度不斷的增加各指標(biāo)的平均生物量增長量抑制率不斷增加，不同指標(biāo)間的抑制率存在一定的差異。在所有指標(biāo)中草銨膦藥液對(duì)莖葉干重和總干重的抑制率最高，對(duì)根長的抑制率最低，其余指標(biāo)的平均生物量增長量抑制率基本一致。

圖1、圖2直觀反應(yīng)了不同濃度草銨膦藥液對(duì)穗狀狐尾藻的生長影響，可以看到無論是平均生長率抑制率還是平均生物量增長量抑制率都隨著草銨膦藥液濃度的增加變大，并且對(duì)莖葉的毒性最高，而對(duì)根的毒性相對(duì)較低。由此得出結(jié)論，草銨膦對(duì)于穗狀狐尾藻的生長具有一定毒性效應(yīng)。

再對(duì)試驗(yàn)穗狀狐尾藻各指標(biāo)平均生長速率抑制率及平均生物量增長量抑制率進(jìn)行處理可以計(jì)算得到ErC50、EyC50及對(duì)應(yīng)的置信區(qū)間結(jié)果，ErC50、EyC50可以直觀體現(xiàn)95%草銨膦原藥對(duì)穗狀狐尾藻的毒性 效應(yīng)。

圖2 不同濃度草銨膦水溶液對(duì)穗狀狐尾藻各指標(biāo)平均生物量增長量抑制率

表3 各指標(biāo)ErC50、EyC50及對(duì)應(yīng)置信區(qū)間結(jié)果

由表 5可知，草銨膦原藥對(duì)穗狀狐尾藻 ErC50略高于其對(duì)穗狀狐尾藻EyC50，但是大體趨勢相似。所有指標(biāo)的半效應(yīng)濃度均為0.3～2.5 mg a.i./L。

3 結(jié) 論

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算及圖表分析，得知穗狀狐尾藻的莖葉對(duì)草銨膦的敏感性大于根對(duì)草銨膦的敏感性。隨著草銨膦濃度的增大，莖葉逐漸開始變色直至壞死，但由于莖的長度和重量遠(yuǎn)大于根，所以植株總長、總鮮重、總干重的各項(xiàng)指標(biāo)毒性數(shù)值與莖葉各項(xiàng)指標(biāo)的毒性數(shù)值較接近，草銨膦作為常用的除草劑在使用時(shí)需要考慮對(duì)環(huán)境中水生植物造成的毒性影響，特別是像穗狀狐尾藻這類可以吸收并富集重金屬及持久性有機(jī)污染物的“有益植物”。