26种除草剂对斜生栅藻的生长抑制活性

张燕宁，张 兰，毛连纲，陈 星，周杰敏，蒋红云

(中国农业科学院植物保护研究所，农业部作物有害生物综合治理综合性重点实验室，北京 100193)



26种除草剂对斜生栅藻的生长抑制活性

张燕宁，张 兰，毛连纲，陈 星，周杰敏，蒋红云*

(中国农业科学院植物保护研究所，农业部作物有害生物综合治理综合性重点实验室，北京 100193)

[目的]明确不同种类除草剂对藻类植物的生态毒性等级。[方法]采用吸光度法测定26种常用除草剂对斜生栅藻(Scenedesmusobliquus)的生长抑制活性。[结果]26种除草剂中有9种对斜生栅藻为低毒，7种为中毒，10种为高毒，中高毒品种占65.4%。[结论]除草剂对藻类存在较大的生态毒性，应慎重选择使用。

除草剂；斜生栅藻；生长抑制

化学除草剂因其成本低、效果好、效率高在农业经济中发挥了重要作用，以黑龙江省为例，黑龙江农药使用以除草剂为主，占农药量的85%以上。2012年除草剂使用商品量59 504 t，有效量28 693 t，可用面积3 575万hm2次[1]。但化学除草剂的使用和管理现状并不规范，对环境造成了严重危害，例如长残效除草剂在土壤中的残留时间一般为2～3年，有的长达4年，对生态环境、粮食作物产量、食品安全和人类生存环境带来巨大危害[2-3]。藻类是水生生态系统的初级生产者，其多样性和初级生产量直接影响水生生态系统的结构和功能[4]。因此，绿藻是研究水体遭受环境污染程度较为理想的生态毒理研究材料[5]。而除草剂的大量使用损伤藻类的抗氧化系统、抑制藻类光合作用[6-8]，有些除草剂还可引发藻类细胞核改变和细胞壁异常[9]，其对水生生态系统的影响不容忽视。笔者在实验室条件下研究了26种常用化学除草剂对斜生栅藻的生长抑制活性，探讨了化学除草剂对藻类群落和水生生态系统的潜在风险，以期为建立经济、合理使用除草剂的标准体系，限制和减少长残留除草剂的生产和使用，推广应用安全、高效的除草剂品种提供理论依据。

1　材料与方法

1.1材料

1.1.1供试药剂。供试除草剂共计26种(表1)，均由中国农业科学院植物保护研究所农药毒理及天然产物化学组提供。26种除草剂均为单剂，包括12种剂型。

1.1.2供试藻种及培养基。斜生栅藻，从农业部农药检定所引种，无菌操作条件下将试验藻接种到装有培养基的三角瓶内，在人工气候箱中培养。每隔96 h接种1次，反复接种2～3次，使藻基本达到同步生长阶段，以此作为试验用藻。斜生栅藻培养及试验采用水生4号培养基。

1.2试验方法将供试除草剂按一定比例配成5～7个浓度，作为2倍试验药液。在无菌条件下，移取藻原液置于三角瓶中，加入蒸馏水和水生4号培养基，充分摇匀，使斜生栅藻细胞浓度约为1×104个/mL，作为2倍藻原液。将2倍藻原液50 mL与2倍试验药液50 mL充分混匀。同时设置空白对照组，处理组和对照组均设3次重复。将三角瓶封口置于人工气候箱中培养72 h每天充分摇匀6次以上。试验水温21～24 ℃，光暗时间16∶8 h，光强4 440～8 880 Lx。于培养24、48、72 h时分别取样10 mL，分3次用分光光度计测定每个处理藻液的吸光度。

1.3数据处理将吸光度按照绘制的藻细胞浓度-吸光度标准曲线换算成细胞数，计算抑制率，用DPS13.01数据处理系统计算供试除草剂对斜生栅藻24、48、72 h的生物量抑制半数效应浓度(EyC50)和95%置信限。

1.4毒性等级划分参考国家标准《化学农药环境安全评价试验准则》[10]，依据72 h除草剂对斜生栅藻的EyC50值划分毒性等级：EyC50>3.0 mg a.i./L为低毒；0.3 mg a.i./L

2　结果与分析

由表2可知，26种除草剂中，2甲4氯钠、氰氟草酯等9种除草剂为低毒；苯磺隆、二甲戊灵等7种除草剂为中毒；百草枯、莠去津等10种除草剂为高毒。其中，烟嘧磺隆、砜嘧磺隆、苯磺隆、吡嘧磺隆同属于磺酰脲类除草剂，氰氟草酯和炔草酯同属于芳氧基苯氧丙酸类除草剂，但对斜生栅藻的毒性等级不同，说明同一类除草剂毒性并不相似。草甘膦、草铵膦和百草枯都属于灭生性除草剂，但毒性差别较大，草

表1　供试除草剂

表2　26种除草剂对斜生栅藻生长抑制试验结果

甘膦和草铵膦对斜生栅藻毒性为低毒，而百草枯对斜生栅藻为高毒。莎稗磷、双草醚和莠去津对斜生栅藻的毒性较高。

3　结论与讨论

斜生栅藻是一种常见的淡水藻，属绿藻门绿球藻目栅藻科栅藻属。该试验结果表明，26种常用化学除草剂中，对斜生栅藻毒性为中高毒的除草剂占65.4%，表明除草剂对藻类存在较高的生态毒性。同一类除草剂对斜生栅藻的毒性不同，在防治杂草时应尽量选择低毒的除草剂。莎稗磷、双草醚对斜生栅藻的生长抑制毒性较高，且2种药剂均登记于水稻田，对自然水体存在潜在风险，应慎重选择使用。

化学除草剂在现代农业中发挥着重要作用，但使用和管理不规范的危害也日益显著，为减少化学除草剂危害，应加强化学除草剂的使用和管理，加快生物除草剂的研发，利用自然界生物中具有生物活性的代谢产物，开发新生物源型除草剂。生物除草剂具有定向性、研制周期短、研发费用相对低廉的特点[11-15]，同时能够降低其环境残留[16]，应加大这一领域研究成果的开发和利用。

[1] 胡凡，朴英，王洪武，等.黑龙江省除草剂使用情况的调查研究[J].农学学报，2015(1)：25-31.

[2] 王险峰，关成宏，辛明远.我国长残效除草剂使用概况、问题及对策[J].农药市场信息，2003，42(23)：5-10.

[3] 张泰劼，冯莉，田兴山，等.丁草胺和苄嘧磺隆对2种沉水植物的生物毒性[J].农药，2014，53(9)：660-663.

[4] 叶丹，陈洁，袁琳，等.除草剂对3种绿藻的毒性测试研究[J].人民长江，2014，45(18)：82-86.

[5] 王长宾，瞿唯钢，袁善奎.10种除草剂对斜生栅藻的生长抑制活性研究[J].农药科学与管理，2010，31(9)：49-51.

[6] 倪妍，王毛兰，赖劲虎，等.除草剂对藻类的生态毒理学研究述评[J].江西农业大学学报，2014，36(3)：536-541.

[7] 秦孟楠，宋春磊，林志芬，等.基于分子对接的取代脲类除草剂对羊角月牙藻的毒性大于铜绿微囊藻的机理初探[J].环境化学，2016，35(1)：75-81.

[8] MOFEED J，MOSLEH Y Y.Toxic responses and antioxidative enzymes activity ofScenedesmusobliquusexposed to fenhexamid and atrazine，alone and in mixture[J].Ecotoxicology & environmental safety，2013，95(1)：234-240.

[9] DEB T，SILVESTRE J，COSTE M，et al.Herbicide effects on freshwater benthic diatoms：Induction of nucleus alterations and silica cell wall abnormalities[J].Aquatic toxicology，2008，88：88-94.

[10] 农业部农药检定所，环保部南京环境科学研究所.化学农药环境安全评价试验准则第14部分：藻类生长抑制试验：GB/T 31270.14—2014[S].北京：中国标准出版社，2014.

[11] CHEN S G，YIN C Y，QIANG S，et al.Chloroplastic oxidative burst induced by tenuazonic acid，a natural photosynthesis inhibitor，triggers cell necrosis inEupatoriumadenophorumSpreng[J].Biochim Biophys Acta-Bioenergetics，2010，1797：391-405.

[12] CHEN S G，XU X M，DAI X B，et al.Identification of tenuazonicacid as a novel type of natural photosystem II inhibitor binding in Q(B)-site ofChlamydomonasreinhardtii[J].Biochimica et biophysica acta-bioenergetics，2007，1767：306-318.

[13] DUKE S O，DAYAN F E，RIMANDO A M，et al.Chemicals from nature for weed management[J].Weed science，2002，50：138-151.

[14] DUKE S O，BAERSON S R，DAYAN F E，et al.United states department of agriculture-agricultural research service research on natural products for pest management[J].Pest management science，2003，59：708-717.

[15] SAXENA S，PANDEY A K.Microbial metabolites as eco-friendly agrochemicals for the next millennium[J].Applied microbiology and biotechnology，2001，55：395-403.

[16] 向梅梅，李华平，姜子德.微生物除草剂研究现状与展望[J].仲恺农业技术学院学报，2005，18(4)：64-69.

Inhibitory Activity of 26 Herbicides against the Growth ofScenedesmusobliquus

ZHANG Yan-ning, ZHANG Lan, MAO Lian-gang, JIANG Hong-yun*et al

(Key Laboratory of Comprehensive Treatment of Integrated Pest Management, Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193)

[Objective] To determine the inhibitory activities of 26 kinds of herbicides against the growth ofScenedesmusoblique. [Method] Absorption spectrophotometry method was used to detect the inhibitory activities of 26 kinds of herbicides against the growth ofS.oblique. [Result] Among the 26 kinds of herbicides, nine herbicides were low toxicity toS.oblique, seven were moderate toxicity, and ten were highly toxicity. Herbicides with high and moderate toxicity accounted for 65.4%. [Conclusion] Herbicides have relatively great ecotoxicity to algae, which should be used carefully.

Herbicides;Scenedesmusoblique; Growth inhibition

公益性行业(农业)科技专项(201503107)。

张燕宁(1979- )，女，北京人，助理研究员，从事农药环境毒理研究。*通讯作者，研究员，博士，从事农药环境毒理及天然产物化学研究。

2016-07-11

S 482.4

A

0517-6611(2016)23-132-02