烟稻轮作田土壤中二氯喹啉酸残留阈值分析

林建麒 李亚琪 黄一兰 梁颁捷 程森 陈涛 林智慧 方松

摘  要：为明确烟稻轮作田土壤中二氯喹啉酸导致烟草药害的残留阈值，研究了稻田不同施药剂量下二氯喹啉酸的残留量和降解规律，分析了残留量和烟草药害等级相关性。结果表明，土壤中較低浓度的二氯喹啉酸残留就可导致烟草药害。稻田推荐剂量的二氯喹啉酸在植烟土壤中半衰期为25.7 d，施用60 d后降解率为77.83%。移栽后60 d，土壤中二氯喹啉酸残留量与烟草药害等级呈指数关系，残留阈值为0.006 mg/kg，如超过此阈值，烟草会产生明显药害症状。烟田规划期即烟草移栽前60 d，二氯喹啉酸残留风险值为0.072 mg/kg。研究为控制二氯喹啉酸药害风险和烟田规划提供了理论依据和数据支撑。

关键词：土壤;二氯喹啉酸;烟草;残留阈值

Abstract： In order to determine the residual threshold value of quinclorac in tobacco-rice rotation soil， the residue and degradation of quinclorac in the soil under different dosages were studied， and the correlation between the residue of quinclorac and the phytotoxicity level of tobacco was analyzed. The results showed that low concentration of quinclorac residues in soil could lead to tobacco damage. The half-life of quinclorac recommended in rice field was 25.7 days， and the degradation rate was 77.83% after 60 days. At 60 days after transplanting， there was a good exponential relationship between the residual amount of quinclorac and the phytotoxicity level of tobacco， and the residual threshold was 0.006 mg/kg. If the residual threshold was exceeded， tobacco would have obvious phytotoxicity symptoms. During the planning period of tobacco field， i.e. 60 days before transplanting， the residual risk value of quinclorac was 0.072 mg/kg. The research provided theoretical basis and data support for controlling the risk of quinclorac and tobacco field planning.

Keywords： soil; quinclorac; tobacco; residue threshold value.

施用除草剂是烟稻轮作区农田防治杂草的主要方法。二氯喹啉酸（quinclorac）作为稻田稗草的特效选择性除草剂，因具有较好的防效而被广泛使用。二氯喹啉酸在土壤中残留期长，且烟草对其较为敏感，较低浓度就可能导致后茬烟草产生药害[1]，轻者影响烟叶的采收烘烤，造成减产和品质下降，重者绝收，造成巨大的经济损失[2-3]。

近年来，我国学者针对二氯喹啉酸在烟田土壤残留检测[4-5]、安全性评估[6-7]、药害修复技术[8-10]、替代除草剂品种筛选[11]等开展了大量工作，但二氯喹啉酸残留影响烟叶安全生产的现象仍时有发生。开展烟稻轮作田土壤中二氯喹啉酸残留阈值分析，进行植烟土壤的除草剂残留药害风险评价，合理规划烟田，是控制二氯喹啉酸残留药害的重要措施[12]。

因此，本研究在明确不同施药剂量下二氯喹啉酸残留量和降解率的基础上，通过残留量和烟草药害等级相关性分析，明确了烟稻轮作田土壤中二氯喹啉酸的残留阈值，为从源头控制二氯喹啉酸残留风险和烟田规划提供理论依据和数据支撑。

1  材料与方法

1.1  试剂与仪器

二氯喹啉酸（50%可湿性粉剂）购自江苏快达农化股份有限公司;二氯喹啉酸标准品（纯度>98.0%）购自上海麦克林生化科技有限公司;甲醇、乙腈（色谱纯）购自德国Merck公司;甲醇、氯化钠等试剂（分析纯）购自国药集团化学试剂有限公司。

高效液相色谱仪（Waters，UPLC Acquity）串联质谱仪（AB SCIEX，QTRAP4500）;色谱柱（Waters，Acquity C18 BEH，50 mm×2.1 mm×1.7 μm）;涡旋混匀器（Vortex Mixer，XH-D）;多管涡旋混合仪（北京优晟，UMV-2）;台式离心机（长沙湘鑫，TDZ5-WS）。

1.2  试验设计

田间试验于2019年在福建省三明市烟科所和沙县富口镇试验田同时进行，试验田未有二氯喹啉酸施药历史。土壤类型和基本性质见表1。根据50%可湿性粉剂在水稻田的推荐剂量300 g a.i./hm2，试验设置为T1-T6和空白对照CK共7个处理，施药剂量分别为推荐剂量的5、2、1、0.5、0.2、0.1、0倍。同时采用T3处理进行二氯喹啉酸在土壤中的降解动态研究。随机区组排列并重复3次，各处理之间设置保护行。

烟田前茬作物为水稻，于2018年10月20日收获，12月2日翻耕，未进行稻草还田操作。2019年1月18日对烟田土壤表面均匀喷雾施药，施药后立即起垄，移栽烟苗，并严格按照操作规程进行田間管理和药害观测。分别于移栽后1 d和60 d采集T1-T6处理的土壤样品，于施药后1、3、5、7、14、21、28、35、42、60 d采集T3处理的土壤样品。每小区随机采集烟株根际土壤样品3份，经混合均匀后取100 g左右置于?20 ℃冰箱保存。

1.3  烟草药害观测

参照YC/T 526—2015烟草除草剂药害分级及调查方法对烟株药害情况进行观测，并进行赋值。根据药害的严重程度分为6级，赋值分别为0、1、3、5、7、9。观测时间为移栽后40、50、60 d，每小区随机观测10株。

1.4  二氯喹啉酸残留量测定

准确称取5 g土壤置于离心管中，加入30 mL甲醇-0.05 mol/L硼砂溶液（9∶1，V∶V），2000 r/min涡旋30 min;加入2 g NaCl后再次涡旋，随后4000 r/min离心10 min。取上层甲醇溶液10 mL旋转浓缩至近干，加入甲醇定容至2 mL，过0.22 μm滤膜后进行UPLC-MSMS分析。为验证方法的准确性，向土壤样品分别添加0.01、0.1、1 mg/kg浓度水平的二氯喹啉酸，进行添加回收率测定。液相色谱条件为进样量5 μL，柱温25 ℃，流速0.35 mL/min，流动相为V（甲醇）∶V（1%乙酸水溶液）=70∶30;质谱条件为电喷雾离子源（ESI+），喷雾电压5500 V，离子源温度500 ℃，监测离子对242.0/224.0和242.0/188.0，去簇电压80/80 V，碰撞能量24/20 eV。

1.5  数据分析

二氯喹啉酸在土壤中的降解动态采用一级动力学方程Ct=C0e-kt拟合。式中，t（d）为时间，k为降解系数，C0和Ct（mg/kg）分别为移栽后1 d和t d的浓度。降解半衰期T1/2=ln 2/k，各处理移栽后60 d降解率为D=（C0-Ct）/C0×100。

使用SPSS software（V 20.0）进行土壤中二氯喹啉酸残留浓度和烟草药害赋值的相关性分析，并使用指数方程y=a ln xt+b进行拟合。式中，y为烟草药害等级赋值，xt为土壤中二氯喹啉酸残留浓度（mg/kg），t为移栽后天数。移栽后60 d，烟草药害等级赋值y=0时土壤中二氯喹啉酸残留浓度即为残留阈值，通过方程x60=e-b/a （y=0）进行计算;移栽后1 d，二氯喹啉酸残留风险值通过方程x1=e-b/a（y=0）计算;烟田规划期即烟草移栽前60 d，土壤中二氯喹啉酸残留风险值通过方程x-60=x1/（1-D）进行估算。

2  结  果

2.1  检测方法评价

在3个添加水平下，二氯喹啉酸在土壤中的平均添加回收率分别为87.1%、91.8%、95.2%，相对标准偏差均小于6%（表2），方法满足后续二氯喹啉酸检测要求。

2.2  烟草药害症状

不同移栽时间烟草药害症状观测结果见图1。移栽后40 d，高浓度处理（T1、T2）和中浓度处理（T3、T4）严重抑制烟株生长，烟株矮小，叶长、叶宽、株高都受到严重抑制，且随着浓度升高抑制程度加大，而低浓度处理（T5、T6）药害不明显。移栽后50 d，高浓度处理（T1、T2）药害症状加重，烟株已不能正常生长，中浓度处理（T3、T4）明显抑制烟株生长，而低浓度处理（T5、T6）药害症状开始显现。移栽后60 d烟株进入旺长期，高浓度处理（T1、T2）叶型呈线状或鼠尾状，烟株不能正常生长甚至死亡;中浓度处理（T3、T4）的典型症状为心叶畸形，叶片变窄变厚，不能伸展，叶宽受到抑制，叶缘严重向叶背面翻卷皱缩;低浓度处理（T5、T6）的典型症状为心叶轻微皱缩或变形，叶长、叶宽、株高受到轻微抑制，叶缘、叶尖向叶背轻微卷曲。

2.3  烟草药害等级与二氯喹啉酸残留量

移栽后60 d烟草药害等级观测结果表明，随着二氯喹啉酸施用剂量增加，烟株药害症状明显加重，药害等级明显提高（表3）。即使施用稻田常规推荐剂量0.1倍（T6）也会对烟草产生药害，而施用推荐剂量（T3）会严重影响烟株生长。移栽后1 d，施用推荐剂量（T3）的二氯喹啉酸在土壤中的残留量达到0.23 mg/kg。移栽后60 d，土壤中的二氯喹啉酸的残留量较移栽后1 d明显降低，且不同处理的降解率大致相同，分布在67.10%～77.83%之间。

2.4  二氯喹啉酸残留降解动态

稻田常规推荐剂量处理（T3）下，二氯喹啉酸在土壤中的降解规律符合一级动力学方程 ，R2=0.9793（图1）。通过方程计算得到二氯喹啉酸在土壤中的半衰期为25.7 d，施药后60 d的降解率为77.8%。

2.5  烟草药害等级和二氯喹啉酸残留量相关分析

采用T3-T6的烟草药害等级和二氯喹啉酸残留量进行指数方程拟合。移栽后1 d和60 d土壤中二氯喹啉酸残留量均与移栽后60 d烟草药害等级呈现良好的相关性（图2、3）。通过方程计算，移栽后1 d，土壤中二氯喹啉酸的残留风险值为0.016 mg/kg;移栽后60 d，土壤中二氯喹啉酸的残留阈值为0.006 mg/kg，如超过此阈值，烟株会呈现明显药害症状。

3  讨  论

作为烟稻轮作区影响烟草种植的主要风险除草剂，二氯喹啉酸主要通过影响烟草体内激素调节酶的活性，使烟株生长代谢不能正常进行，导致药害症状，进而影响烟叶的安全生产[13-14]。有关二氯喹啉酸导致烟草药害产生的报道很多，钟秋瓒等[2]研究表明二氯喹啉酸施用会对烟草叶片产生抑制作用，并严重影响烤后烟叶的上等烟比例。因此，开展植烟土壤除草剂残留风险评价，进而对烟田进行合理规划，可有效控制二氯喹啉酸残留导致的烟草药害风险。

二氯喹啉酸的降解与土壤理化性质和环境条件密切相关[15]。前人研究表明，二氯喹啉酸在土壤中的降解半衰期一般在30 d左右，而在酸性土壤中半衰期更长。在水稻田常规推荐剂量下，本研究表明二氯喹啉酸的半衰期为25.7 d，与前人的研究结果基本一致[3，16]。二氯喹啉酸在土壤中降解较慢，因此施用后极易在土壤中残留，导致后茬烟草药害的产生。

烟草药害状况存在动态变化，受二氯喹啉酸胁迫时间和浓度的共同影响。高浓度处理（T1/T2）从移栽后40 d就明显抑制烟草生长;而低浓度处理（T5、T6）到移栽后40 d没有呈现药害症状，移栽后50 d开始呈现药害症状，到移栽后60 d药害症状非常典型。因此对移栽后60 d的残留阈值进行了分析。

通过烟草药害等级与土壤中二氯喹啉酸残留量进行相关性分析，本研究确定了土壤中二氯喹啉酸导致烟草药害产生的残留阈值为0.006 mg/kg，与张倩等[1]、刘咏松等[6]的研究结果大致相同。二氯喹啉酸在土壤中的残留量存在动态降解变化，仅仅确定药害产生的残留阈值难以合理规避烟草种植风险，而目前尚无烟田规划期土壤中二氯喹啉酸残留风险值的相关报道。如果移栽前60 d施药后进行动态规律研究，到施药后120 d低浓度处理（T5、T6）烟草产生明显药害时，土壤中的二氯喹啉酸含量有可能无法检出或准确定量，所以采用移栽时施药，并采用移栽后60 d二氯喹啉酸降解动态规律反推残留风险值。根据烟区生产实际需求，一般在移栽前60 d左右进行烟田规划。依据不同处理二氯喹啉酸施用60 d后在土壤中的最大降解率77.83%，结合移栽后1 d残留风险值进行估算，烟区规划期二氯喹啉酸残留风险值为0.072 mg/kg。如超过此风险值，则土壤中残留的二氯喹啉酸易导致烟草产生药害，有较大安全隐患。

4  结  论

研究表明，烟稻轮作田中较低浓度的二氯喹啉酸残留就可导致烟草药害产生。稻田推荐剂量的二氯喹啉酸在植烟土壤中半衰期为25.7 d，施用60 d后降解率为77.83%。移栽后60 d，土壤中二氯喹啉酸的残留阈值为0.006 mg/kg，如超过此残留阈值，烟草会产生明显药害症状。烟田规划期即烟草移栽前60 d，植烟土壤中二氯喹啉酸的残留风险值为0.072 mg/kg。筛查烟稻轮作田土壤中二氯喹啉酸残留量，合理规划烟田布局，是有效规避和控制烟草药害风险的重要措施。

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