不同杀菌剂在麦穗中的消解动态及对小麦赤霉病防效评估

陈宏州，韩 凯，杨红福，吴琴燕，徐 超，缪 康，姚克兵，庄义庆

(1.江苏丘陵地区镇江农业科学研究所，江苏句容 212400; 2.江苏省农产品质量检验测试中心，江苏南京 210036; 3.江苏省农业科学院，江苏南京 210014)

由禾谷镰刀菌复合种(species complex)引起的小麦赤霉病(Fusarium head blight, FHB)在世界范围内对小麦和大麦均可造成严重危害。病原菌可侵染小麦苗、叶、穗等部位，使小麦植株生长受抑制或枯萎，尤以穗部危害最为严重，导致小麦产量损失和品质下降。此外，因病菌浸染产生多种镰刀菌毒素，包括单端孢霉烯族毒素、伏马毒素(fumonisin)和玉米赤霉烯酮(zearalenone)，带来威胁人畜生命健康的食品安全问题。

培育抗赤霉病品种是防治小麦赤霉病最经济、有效的方法，但在世界范围内仍缺乏有效抗赤霉病且农艺性状优良的小麦品种，化学防治一直是小麦赤霉病危害及其籽粒毒素污染防治的主要措施。近年来，我国小麦赤霉病常年发病面积已超过700×10hm，并且病害呈北扩西移态势，常发区已扩展到黄淮南部麦区，西北麦区病害发生也明显加重。

小麦籽粒DON污染和赤霉病的严重程度密切相关，同时DON也是全世界谷物及其制品中最常见的镰刀菌毒素，一旦进入人或动物体内，会引起免疫失调、厌食和体重减轻等慢性中毒以及腹泻、呕吐和发烧等急性中毒症状，严重危害人和动物的健康。我国《食品安全国家标准食品中真菌毒素限量》(GB2761-2017)中规定了谷物及谷物制品中(包括玉米、玉米面、大麦、小麦、麦片和小麦粉)DON限量标准为1 000 μg·kg。美国食品及药物管理局规定食品中DON安全限量是1 mg·kg，饲料用小麦及其制品中DON允许限量不得超过4 mg·kg；欧盟制定的DON限量标准较严，谷粉及玉米粉中允许限量≤0.75 mg·kg。鉴于当前赤霉病及小麦籽粒DON防治的严峻现状，急需优化赤霉病防治药剂，以保障小麦生产持续稳定发展及食品安全。

为探明不同杀菌剂对小麦赤霉病和籽粒DON的防治效果，本研究采用菌丝生长速率法分别检测6种杀菌剂原药对亚洲镰刀菌的室内毒力，分析6种单药剂推荐剂量下施药1次和2次在麦穗中消解动态以及对赤霉病及籽粒DON的田间防治效果，以期为小麦赤霉病及籽粒DON化学防治提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试赤霉病菌株：亚洲镰刀菌()，由江苏省农业科学院植物保护研究所提供。

供试培养基为马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基；供试小麦品种为镇麦15号，由江苏丘陵地区镇江农业科学研究所提供。

室内试验供试药剂：98%氟唑菌酰羟胺(pydiflumetofen)原药(瑞士先正达作物保护有限公司)，98%咪鲜胺(prochloraz)原药(江苏辉丰农化股份有限公司)，97%戊唑醇(tebuconazole)原药(江苏中旗作物保护股份有限公司)，95%氰烯菌酯(phenamacril)原药(江苏省农药研究所股份有限公司)，98%吡唑醚菌酯(pyraclostrobin)原药(江苏宝灵化工股份有限公司)，95%嘧菌酯(azoxystrobin)原药(利尔化学股份有限公司)。各原药分别用适量丙酮溶解，以5%吐温-80作乳化剂，均配制成50 000 μg·mL的母液，冷藏以备室内毒力检测。

大田试验用药剂：200 g·L氟唑菌酰羟胺SC(瑞士先正达作物保护有限公司)，50%咪鲜胺WP(江苏省绿盾植保农药实验有限公司)，430 g·L戊唑醇SC[拜耳作物科学(中国)有限公司]，25%氰烯菌酯SC(江苏省农药研究所股份有限公司)，250 g·L吡唑醚菌酯EC(江苏耘农化工有限公司)，250 g·L嘧菌酯SC(江阴苏利化学股份有限公司)。丙酮(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)，甲醇和乙腈(色谱纯，美国默克公司)，HPLC级乙酸铵(德国CNW公司)，DON标准品(浓度为100 mg·mL，美国Romer国际贸易有限公司)。99%水杨肟酸(salicylhydroxamic acid, SHAM)(美国Acros Organics公司)，用适量甲醇溶解，配制成50 000 μg·mL的母液冷藏备用。

1.2 不同杀菌剂对亚洲镰刀菌的室内毒力检测

采用菌丝生长速率法，在预试验基础上设计杀菌剂的系列浓度，氟唑菌酰羟胺、咪鲜胺、戊唑醇和氰烯菌酯的系列浓度均设为2、1、0.5、0.25、0.125、0.062 5和0.031 25 μg·mL，吡唑醚菌酯和嘧菌酯浓度均设为50、25、12.5、6.25、 3.125、1.562 5和0.781 25 μg·mL。按此浓度配置含药PDA培养基，以无菌水PDA培养基作空白对照，吡唑醚菌酯和嘧菌酯处理与对照中均加入100 μg·mL的旁路氧化酶抑制剂SHAM，各处理重复4次。采用DPSv 7.05数据处理系统，分别计算6种杀菌剂对亚洲镰刀菌菌丝生长抑制的毒力回归方程、相关系数()、EC和EC及95%置信限。

1.3 不同杀菌剂在麦穗中的消解动态试验

于2021年4—5月，在江苏丘陵地区镇江农业科学研究所试验田(E119.304°，N31.964°，海拔21 m)进行6种杀菌剂在麦穗中消解动态试验。试验田土壤为下蜀马肝土，有机质含量中等，小麦生育期内肥水及虫、草害管理同当地常规田。试验设13个处理，包括200 g·L氟唑菌酰羟胺SC 750 mL·hm、50%咪鲜胺WP 450 g·hm、430 g·L戊唑醇SC 375 mL·hm、25%氰烯菌酯SC 1 500 mL·hm、250 g·L吡唑醚菌酯EC 600 mL·hm和250 g·L嘧菌酯SC 600 mL·hm共6种杀菌剂及相应剂量分别喷施1次和2次的处理，喷施清水作空白对照。各杀菌剂施药剂量均为厂家推荐剂量，每个处理重复3次，共39个小区，小区面积为30 m，小区设保护行，随机区组排列。小麦扬花约5%(2021年4月14日)时使用郑州绿帝农用机械有限公司生产的WBD-16型电动喷雾器第1次均匀喷雾施药，第二次施药在第一次施药后7 d进行，喷液量均为600 L·hm，空白对照区喷施等量清水，施药后至试验结束，不喷施其他任何药剂。分别于第一次和第二次施药后 2 h、1 d、2 d、4 d、6 d、10 d、15 d和20 d，每小区随机剪取麦穗500 g，切碎混匀后留正、副样各200 g，所有样品用塑料自封袋封装、编号，-20 ℃保存备用。

采用超高效液相色谱-串联质谱法(UPLC-MS/MS)测定以及外标法定量，分别检测、分析6种杀菌剂施药1次和2次在麦穗中消解动态。不同杀菌剂残留外标法定量后，杀菌剂残留量以杀菌剂残留量/麦穗干重(μg·g)表述。

1.4 不同杀菌剂对小麦赤霉病及籽粒DON污染的田间防控试验

田间试验设计及施药处理同1.3，试验田块为1.3相邻田块，近年来试验田块赤霉病均发生较重。

试验田块赤霉病发生稳定后(2021年5月14日)调查发病情况，采用对角线五点取样，每处理调查500穗，以发病小穗占全穗的百分率分级，计算病情指数及其防效。病情指数和防效计算公式分别为：病情指数=[∑(各级病穗数×相应病级值)/调查总穗数×最高病级值]×100；病指防效=[(对照病情指数-处理病情指数)/对照病情指数]×100%。

小麦成熟后(2021年5月30日)，所有处理的每个小区对角线五点取样，每点剪取0.25 m所有麦穗，人工脱粒并晒干混匀，将各处理籽粒样品用高速粉碎机粉碎，过20目筛，严格清理以免相互污染，收集各处理样品以备DON检测。使用呕吐毒素ELISA检测试剂盒(江苏维赛科技生物发展有限公司)检测样品中的DON含量，称取5 g样品置于50 mL离心管中，加入25 mL去离子水后于140 r·min震荡30 min；4 000 r·min离心5 min，取上清液100 μL加入到700 μL去离子水中并充分混匀；取50 μL稀释液待测。DON标样浓度设为0、5、15、45和 135 ng·mL，检测步骤按照试剂盒说明书进行。DON含量按DON测定值与小麦粉干重的比值(ng·g)表述，并计算不同杀菌剂对籽粒DON污染的防效。DON防效=(对照DON 含量-处理DON含量)/对照DON含量×100%。

1.5 数据分析

采用DPS 7.05对试验数据进行统计分析，应用Duncan新复极差法进行差异显著性检验；采用Excel对数据进行处理并作图。

2 结果与分析

2.1 不同杀菌剂对亚洲镰刀菌的室内毒力

室内检测结果(表1)表明，6种杀菌剂对亚洲镰刀菌的室内毒力表现为咪鲜胺>戊唑醇>氰烯菌酯>氟唑菌酰羟胺>吡唑醚菌酯>嘧菌酯，其抑制菌丝生长的EC值分别为0.024 9、 0.030 2、0.076 4、0.094 5、5.670 2和19.867 4 μg·mL，EC值分别为0.106 0、0.284 9、 0.648 0、2.738 4、1 205.425 7和2 777.109 8 μg·mL。这说明咪鲜胺、戊唑醇、氰烯菌酯和氟唑菌酰羟胺对亚洲镰刀菌菌丝生长抑制作用较强，其中咪鲜胺抑制作用最强；吡唑醚菌酯和嘧菌酯对菌丝生长抑制作用相对较低。

表1 不同杀菌剂对亚洲镰刀菌的室内毒力Table 1 Indoor toxicity of different fungicides on F.asiaticum

2.2 不同杀菌剂在麦穗中的消解动态

6种杀菌剂在麦穗中消解动态见表2。50%咪鲜胺WP、430 g·L戊唑醇SC 375 mL·hm、25%氰烯菌酯SC 1 500 mL·hm、200 g·L氟唑菌酰羟胺SC 750 mL·hm、250 g·L吡唑醚菌酯EC 600 mL·hm和250 g·L嘧菌酯SC 600 mL·hm以600 L·hm的喷液量分别喷施1次和2次后，在麦穗中的残留量均随时间的延长而逐渐降低，残留消解动态均符合一级动力学方程式。50%咪鲜胺WP、430 g·L戊唑醇SC、25%氰烯菌酯SC、200 g·L氟唑菌酰羟胺SC 、250 g·L吡唑醚菌酯EC和250 g·L嘧菌酯SC施药有效浓度分别为375.00、268.75、625.00、250.00、 250.00和250.00 μg·mL；喷施1次在麦穗中的原始沉积量分别为5.230 2、6.542 1、6.175 8、 42.684 6、6.815 9和5.542 2 μg·g，消解半衰期分别为2.081 5、3.094 4、2.365 7、 3.026 8、 3.209 0和3.136 4 d；喷施2次在麦穗中的原始沉积量分别为6.436 5、7.237 4、6.752 8、 47.606 6、 7.332 2和 5.978 2 μg·g，消解半衰期分别为2.044 7、3.332 4、2.529 7、3.397 8、3.300 7和3.179 6 d。

图1 不同杀菌剂在麦穗中的消解动态

表2 不同杀菌剂在麦穗中的残留消解一级动力学方程及其他统计参数Table 2 First-order kinetic equations and other statistical parameters for different fungicides dissipation in wheat spikes

2.3 不同杀菌剂对小麦赤霉病及籽粒DON的防效

从表3来看，清水对照区赤霉病病情指数为5.27，籽粒DON含量为2 268.55 ng·g，约为国家限量标准(1 000 μg·kg)的2.3倍。200 g·L氟唑菌酰羟胺SC 750 mL·hm、430 g·L戊唑醇SC 375 mL·hm、25%氰烯菌酯SC 1 500 mL·hm、50%咪鲜胺WP 450 g·hm、250 g·L吡唑醚菌酯EC 600 mL·hm和250 g·L嘧菌酯SC 600 mL·hm施药1次对赤霉病病指防效分别为85.96%、73.62%、68.69%、61.48%、63.76%和50.47%，对籽粒DON防效分别为81.43%、 69.70%、66.06%、53.88%、41.03%和 -28.95%；施药2次病指防效分别为94.88%、 86.15%、 83.87%、75.33%、79.51%和61.10%，对籽粒DON防效分别为88.91%、79.45%、 78.89%、 60.09%、52.75%和-18.08%。结果表明，6种杀菌剂对小麦赤霉病及籽粒DON的防效表现为200 g·L氟唑菌酰羟胺SC >430 g·L戊唑醇SC > 25%氰烯菌酯SC >50%咪鲜胺WP >250 g·L吡唑醚菌酯 EC > 250 g·L嘧菌酯SC。200 g·L氟唑菌酰羟胺SC对赤霉病及籽粒DON防效最佳，施药1次对赤霉病及籽粒DON具良好防效。430 g·L戊唑醇SC和25%氰烯菌酯SC施药1次对赤霉病及DON防效一般，施药2次防效良好；50%咪鲜胺WP施药1次对赤霉病及DON防效较差，施药2次防效一般。250 g·L吡唑醚菌酯EC和250 g·L嘧菌酯SC均属于甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂，对赤霉病防效不突出，并且对籽粒DON防效低于病指防效，嘧菌酯还增加DON污染。

表3 不同杀菌剂对小麦赤霉病及籽粒DON毒素的田间防效Table 3 Field control efficacy of different fungicides onFusarium head blight and DON in wheat grain

3 讨 论

目前，在江苏、安徽等赤霉病频发以及多菌灵抗药性频率较高的长江中下游冬麦区，赤霉病防治常用药剂为戊唑醇、咪鲜胺以及氰烯菌酯的单剂与复配剂，新型药剂较少，如：2019年正式登记的丙硫菌唑单剂与复配剂以及2020年正式登记的氟唑菌酰羟胺，叶菌唑还处于登记与示范推广阶段，与防治其他作物重大病害的药剂相比，防治赤霉病登记药剂的有效成分种类依旧显得不足。氟唑菌酰羟胺是一种琥珀酸脱氢酶抑制剂类杀菌剂(SDHIs)，对赤霉病菌抑菌活性高，与多菌灵和氰烯菌酯均无交互抗性，对赤霉病田间防效优良。本研究中，氟唑菌酰羟胺推荐剂量下对赤霉病及籽粒DON污染防效优异，可作为我国赤霉病防治药剂的补充。

探明赤霉病防治药剂适期施药后在麦穗中残留消解动态，对科学合理施药及农药减施增效技术等诸多方面具有重要意义。目前，国内学者关于赤霉病防治药剂在小麦上残留及消解动态研究大多聚焦于药剂在小麦中的残留风险以及农药残留相关的粮食安全方面，如：吴琴燕等报道，氟唑菌酰羟胺在麦穗中消解速率较快，属于易降解农药(T1/2<30 d)，收获后麦粒残留量约为0.12 μg·g，低于美国规定的氟唑菌酰羟胺在小麦上的最大残留限量(0.3 μg·g)。刁春友等在小麦抽穗扬花期喷施2次多菌灵、戊唑醇和氟环唑等11种药剂，收获期小麦籽粒中仅发现多菌灵、氟环唑和甲基硫菌灵，其他药剂均未检测到。吴 丽等报道，多菌灵、氰烯菌酯、咪鲜胺和甲基硫菌灵等4种杀菌剂在小麦籽粒中的残留量均随施药次数的增加而增加，其中多菌灵的残留量最大，当施药4次后残留量超过国家粮食安全限量水平，而其余三种农药残留量较低，均在安全限量范围内。本研究中，6种杀菌剂分别施药1次和2次后在麦穗中残留消解动态均符合一级动力学方程式，根据化学农药环境安全评价试验准则，均属易降解农药。氟唑菌酰羟胺施药1次和2次后在麦穗中的原始沉积量最高，表明其具有较强的内吸传导性，能迅速被小麦植株吸收，扬花初期施药1次后间隔7 d再次施药，可在小麦抽穗期持续有效抑制赤霉病菌的侵染与扩展，最终呈现对赤霉病高防效。咪鲜胺、戊唑醇和氰烯菌酯等3种药剂，对赤霉病菌抑菌活性均较高，施药2次麦穗中的原始沉积量差异不大，扬花初期施药2次后也可不同程度地抑制赤霉病菌的侵染与扩展。

近年来，气候条件变化、秸秆还田以及多菌灵抗性频率较高等多种因素导致赤霉病在江苏和安徽等区域呈间歇性暴发态势，不仅导致小麦产量损失严重，还因病菌产生DON等真菌毒素而对食品安全构成严重威胁，因此急需既能有效防治赤霉病又能有效控制小麦籽粒DON污染的化学药剂。张海艳等报道，氰烯菌酯、戊唑醇、丙硫菌唑等杀菌剂及其复配剂均能有效控制赤霉病的危害，并能有效降低小麦籽粒DON含量；吡唑醚菌酯单剂及其复配剂虽然对赤霉病的病指防效也较高，但控制籽粒DON含量效果相对较差。孙海艳等报道，氟唑菌酰羟胺对赤霉病有优异防效，同时对小麦叶锈病也有一定的防效。本研究中，氟唑菌酰羟胺施药1次对赤霉病及籽粒DON具良好防效，戊唑醇和氰烯菌酯施药2次后对赤霉病和籽粒DON防效良好，咪鲜胺施药2次对赤霉病和籽粒DON防效偏低。吡唑醚菌酯和嘧菌酯，均为甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂，对赤霉病防效不突出且对籽粒DON防效均低于病指防效，嘧菌酯还增加DON污染，因此在赤霉病防治中需慎用吡唑醚菌酯和嘧菌酯的单剂及复配剂。

一般来说，大量的侵染菌源、适宜浸染发病的环境条件和寄主是赤霉病大流行的必要条件，在赤霉病防治中即使喷施氟唑菌酰羟胺等防效优异的杀菌剂也不能完全有效地防治赤霉病和籽粒DON污染。因此，在当前病害流行及危害现状中，需在优化作物秸秆还田技术、小麦播期、播种密度、施肥水平以及适当引入作物轮作等栽培措施的基础上，科学合理施用杀菌剂，才能减药增效，保障小麦生产持续稳定发展以及粮食安全。