环境因子对4 种农药在桑叶上残留毒性消解动态的生物测定

陈伟国 孙海燕 董瑞华 鲁兴萌

(1浙江省海宁市蚕桑技术服务站，浙江海宁 314400;2浙江大学蚕蜂研究所，浙江杭州 310029)

桑树病虫害防治需要使用多种农药，但是许多农药对家蚕又都有不同程度的毒性［1］，如果桑园喷施农药后并在其毒性尚未完全消解前采叶喂饲家蚕，则很可能导致家蚕中毒事故的发生，严重地威胁蚕桑生产的安全。因此，揭示农药在桑叶上的残留消解规律，有利于掌握农药使用后的安全间隔时间，减少家蚕的中毒损失。相关研究表明，毒死蜱、残杀威等农药在不同季节对家蚕的残毒期存在一定的差异［2－3］，一般认为由于不同季节因气象因子以及桑树枝叶的生长程度都会影响农药在桑叶上的消解动态，但其中的主要因子及其作用大小却鲜有报道。2010 年秋季我们采用生物测定方法，初步研究了光照和土壤水分对4 种农药在桑叶上残留毒性消解动态的影响。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试农药:40%辛硫磷乳油，江苏宝灵化工股份有限公司生产;20%灭多威乳油，浙江省杭州泰丰化工有限公司生产;40%毒死蜱乳油，美国陶氏益农公司生产;1.8%阿维菌素乳油，浙江钱江生物化学股份有限公司生产。

供试桑树:强桑1 号，2 年生，盆栽桑树。

供试家蚕:秋丰×白玉的3 龄起蚕。

1.2 试验设置

把40%辛硫磷乳油、20%灭多威乳油、40%毒死蜱乳油、1.8%阿维菌素乳油4 种供试农药均稀释成1 500 倍液，其体积质量浓度分别为辛硫磷乳油266.67 mg/L、灭多威乳油133.33 mg/L、毒死蜱乳油266.67 mg/L、阿维菌素乳油12.00 mg/L。每种药液均匀喷于16 株盆栽桑树，以叶面完全湿润为度，并在枝条顶端最大叶位处做好采叶标记。

试验设光照和遮阴、湿润和干旱正交处理，每种农药均为4 个处理组合，即:光照湿润、光照干旱、遮阴湿润、遮阴干旱，每个处理区4 株盆栽桑树。光照和遮阴处理方法:在5 m×10 m 钢架棚顶覆盖透明塑料薄膜，防止自然降雨干扰;光照和遮阴处理以南北向分区，南区为光照处理区，每隔1 d 调换盆位和朝向，尽可能使供试桑树不同部位的叶片光照相近;北区为遮阴处理区，棚顶覆盖双层遮阳网，确保棚下桑树无阳光直射。湿润和干旱处理方法:每种农药的光照和遮阴处理又分为2 种，一半为湿润处理，每天浇水以保持土壤充分湿润;另一半为干旱处理，以桑叶初现萎蔫时浇少量水，使供试桑树维持正常生长的最低需水量。

1.3 生物测定方法

根据4 种供试农药对家蚕的残毒期长短确定喷药后至采叶的间隔时间，尽可能使试验结果涵盖死亡率的变化过程。40%辛硫磷乳油喷药后每天采叶饲蚕，20%灭多威乳油喷药后第6 天开始每间隔1 d采叶饲蚕，40%毒死蜱乳油喷药后第6 天开始每间隔2 d 采叶饲蚕，1.8%阿维菌素乳油喷药后第6 天开始每间隔2 d 采叶饲蚕。

供试家蚕1～2 龄常规饲养，3 龄起蚕开始饲喂各处理区桑叶，以不喷药为空白对照，每个小区供试蚕20 头，重复4 次，饲养1 个龄期，每天调查各处理小区中毒死亡蚕头数，计算死亡率。每次均在同一处理各盆桑树标记部位以下采摘桑叶，以免采摘到未经农药处理的桑叶。至每种农药各处理区均无蚕中毒死亡后结束试验。

2 结果与分析

2.1 辛硫磷在桑叶上的毒性消解动态

桑叶上的农药毒性随着时间的延长而不断下降，供试家蚕的死亡率也相应下降，试验采用一定间隔时间的生物测定方法，通过不同时间构成的死亡率曲线来表示农药毒性的降解过程。

从图1－A 可以看出，40%辛硫磷乳油1 500 倍液光照湿润处理区的毒性降解最快，喷药后5 d 对3龄起蚕无毒性表现，且近似于直线下降;光照干旱区喷药后2 d 和3 d 的毒性降解接近于光照湿润区，但喷药后3～5 d 则出现一个平台期，表明在相同光照条件下干旱不利于桑叶上辛硫磷毒性的消解，喷药后7 d 对家蚕无毒性表现，比光照湿润区延长2 d;遮阴湿润区喷药后1～5 d、遮阴干旱区喷药后1～6 d对3 龄起蚕的死亡率均为100%，表明在遮阴条件下辛硫磷的毒性降解过程明显延长，残毒期分别为8 d 和9 d，比光照湿润区延长3 d 和4 d。将试验结果按光照、湿润、干旱、遮阴4 种单因子的平均死亡率构成的曲线(图1－B)，对农药毒性降解的影响大小依次为光照＞湿润＞干旱＞遮阴，其中光照与遮阴的差异大于湿润与干旱。

2.2 灭多威在桑叶上的毒性消解动态

从图2－A 看，20%灭多威乳油1 500 倍液喷药后6 d，4 种处理对3 龄起蚕的死亡率均为100%，即在此之前桑叶上灭多威的残留量仍较高;喷药后8 d，光照干旱区和遮阴干旱区的死亡率为100%，光照湿润区和遮阴湿润区的死亡率分别为87.50%、88.75%，此处表现为湿润和干旱处理对灭多威的降解作用大于光照和遮阴处理的差异，这可能与灭多威具有一定的内吸特性有关，土壤湿润为蒸腾作用提供了充足的水分，进而稀释了桑叶内的农药;喷药10 d 以后，光照湿润区和光照干旱区的毒性下降幅度明显大于遮阴湿润区和遮阴干旱区，即光照和遮阴处理的差异起主导作用;20%灭多威乳油1 500 倍液对3 龄起蚕的残毒期分别为光照湿润区12 d、光照干旱区14 d、遮阴湿润区16 d、遮阴干旱区18 d。从图2－B 看，单因子对农药毒性降解的影响大小与辛硫磷一致，但对比图1－B 发现，遮阴对灭多威降解的影响远小于辛硫磷。

图1 40%辛硫磷乳油1 500 倍液不同处理对3 龄起蚕的死亡率

图2 20%灭多威乳油1 500 倍液不同处理对3 龄起蚕的死亡率

2.3 毒死蜱在桑叶上的毒性消解动态

在光照湿润条件下，毒死蜱的毒性消解明显快于其它处理，残毒期为喷药后18 d(图3－A);光照干旱区的毒性消解速率居次，残毒期为21 d，试验结果表明，同样在光照条件下，土壤水分会影响桑叶农药残留的消解，在喷药后12～15 d 这种影响作用达到最大;遮阴湿润区和遮阴干旱区喷药后18 d 对3龄起蚕的毒性仍很高，残毒期均为24 d，比光照湿润区延长了6 d。从图3－B 可以看出，单因子对农药毒性降解的影响顺序与辛硫磷、灭多威一致。

图3 40%毒死蜱乳油1 500 倍液不同处理对3 龄起蚕的死亡率

2.4 阿维菌素在桑叶上的毒性消解动态

喷药后27 d，4 种处理组合的死亡率仍接近100%，表明阿维菌素在桑叶上的消解非常缓慢。在图4－A 中，4 种处理组合只出现3 条曲线，其中遮阴湿润和遮阴干旱2 条曲线重叠，直至喷药后54 d试验结束时对3 龄起蚕的死亡率仍达100%，由此可见光照是影响阿维菌素毒性消解的主要因子。光照湿润区和光照干旱区从喷药后27 d 左右，阿维菌素毒性逐渐下降，光照湿润区的毒性下降速率高于光照干旱区，至喷药后45 d 对家蚕无毒性表现。从单因子曲线看(图4－B)，试验期间只有在光照条件下才能得到阿维菌素毒性完全消解的结果，其余3个因子受供试叶龄所限无法反映后期的毒性趋势，而各因子对农药毒性降解的影响顺序与辛硫磷、灭多威、毒死蜱一致。

图4 1.8%阿维菌素乳油1 500 倍液不同处理对3 龄起蚕的死亡率

3 小结与讨论

在农药残留分析中使用的方法有气相色谱法(GC)、高效液相色谱法(HPLC)、气相色谱-质谱联用法(GC-MS)、液相色谱-质谱联用法(LC-MS)等，对农药残留的定性和定量检测准确度高，但所用的仪器昂贵，技术要求高，检测时间长，消耗成本大。生物测定法是将待测农药残留的样品使用于活体生物上，利用生物的反应信号确定残留量的方法［4］。与仪器分析相比，生物测定方法具有成本低、灵敏度高、方法简单和快速等优点，而且测出的残留量是具有生物活性的残留量。有少数农药的降解反应表现出增毒效果［5］，方剑锋等［6］以2 龄起蚕为供试昆虫，通过生物测定方法来明确过氧化氢降解有机磷农药为降毒降解。刘政军等［7］采用生物测定和仪器分析相结合的方法研究了溴虫腈在桑叶中的残留毒性与降解动态，对于使用在桑树上的农药毒性测定是非常有益的。

本试验结果表明，环境因子对4 种供试农药残留毒性消解速率的影响均为光照湿润＞光照干旱＞遮阴湿润＞遮阴干旱，分析单因子对农药毒性消解作用的贡献大小一致为光照＞湿润＞干旱＞遮阴，土壤湿润与干旱处理对桑叶上农药残留毒性消解的影响作用小于光照和遮阴处理的差异。各因子对不同农药的影响作用不一，遮阴可明显延缓辛硫磷和阿维菌素毒性下降，而对灭多威和毒死蜱的影响不明显;灭多威在不同条件下的毒性消解速率差最小，遮阴和干旱对毒死蜱毒性消解的影响作用小于辛硫磷、大于灭多威。这与不同农药的性质有关，在桑叶上具有各自的毒性残留消解特点。这也是本试验所选择供试农药品种的主要原因。相关研究表明，4种供试农药对家蚕的残毒期差异较大［1－3，8］，分别属于短(40%辛硫磷乳油)、中(20%灭多威乳油)、中长(40%毒死蜱乳油)和长(1.8%阿维菌素乳油)，并分属3 种农药类型，有机磷(40%辛硫磷乳油和40%毒死蜱乳油)、氨基甲酸酯类(20%灭多威乳油)、生物农药(1.8%阿维菌素乳油)。

农药残留的光解作用已有不少研究报道［9－11］，光为农药降解提供能量，残留于植物表面的农药受到太阳辐射而发生光化学降解，使农药分子变为激发态而裂解或转化，光解速度与光强度成正相关。本试验表明，土壤水分对桑叶上农药残留降解有较为明显的作用。土壤水分充足，桑树的蒸腾速率提高［12］，一方面大量水分的蒸发可能对桑叶上残留的农药有一定的物理稀释作用，另一方面有利于促进生物化学降解作用。充分光照和土壤湿润的环境因子，都有利于加速桑叶上农药残留的降解，两因子组合对4 种供试农药的降解速率均明显优于其它组合，表明具有增效作用。

影响农药残留毒性降解的因素有农药性质和使用方法、环境条件、农药受体等三类［5］，其中影响农药降解的环境条件又有很多，如赵慧星等［13］研究表明环境温度对部分农药的降解速率的影响明显。本试验仅从光照和土壤水分2 种环境因子对桑叶上农药毒性消解的影响进行了初步探索，由于桑叶既是桑树进行同化作用的器官，又是全年多次养蚕的饲料，生长量的波动远大于其它农作物;因此，在桑树生长和养蚕的不同阶段，农作习惯对农药残留也存在一定的影响。

此外，在研究手段上，生物测定方法虽然对于桑叶上农药毒性降解的最终结果十分必要，是确定农药对家蚕残毒期的主要试验方法，尚无其它方法替代;但如果能够与仪器分析相结合，通过获取测定的量化数据，建立适当的数学模型来描述农药残留的消解动态［14－15］，推算出农药在桑叶上的降解半衰期。通过2 种测定结果的相互映证，为研究分析农药在桑叶上的残毒期和残留毒性的消解动态提供更加全面的基础数据。

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