二氯喹啉酸對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響及其經(jīng)濟(jì)閾值

鐘秋瓚,申昌優(yōu),肖先儀,劉 毅,連 海,饒文平

(1.江西省贛州市煙草科學(xué)研究所,江西 贛州 341000;2.江西省煙草公司 贛州市公司,江西 贛州 341000)

0 引言

二氯喹啉酸(Quinclorac, 3,7-二氯喹啉-8-羧酸)是由德國(guó)巴斯夫公司開(kāi)發(fā)的激素型喹啉羧酸類除草劑[1],具有用量少、殘效期長(zhǎng)、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),是我國(guó)防除水稻田稗草及其他雜草的常用稻田除草劑,廣受農(nóng)戶的歡迎。然而,由于一些農(nóng)戶對(duì)二氯喹啉酸的除草特性等缺乏足夠的認(rèn)識(shí),不科學(xué)地使用這種除草劑，致使土壤中二氯喹啉酸的殘留量增大,對(duì)后茬敏感作物煙草產(chǎn)生了不同程度的藥害[2-4]。針對(duì)煙草的二氯喹啉酸藥害問(wèn)題,許多學(xué)者進(jìn)行了藥害修復(fù)研究[5-6],但均未考慮到二氯喹啉酸的經(jīng)濟(jì)危害允許水平(economic infestation level, EIL)以及藥害修復(fù)成本等問(wèn)題。因此,研究二氯喹啉酸對(duì)烤煙產(chǎn)量、質(zhì)量的影響及其經(jīng)濟(jì)危害允許水平,對(duì)保障煙葉安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。土壤中二氯喹啉酸殘留對(duì)烤煙的經(jīng)濟(jì)性狀和品質(zhì)均會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。陳澤鵬等[2]研究顯示,受藥害新葉首先表現(xiàn)出畸形,隨著葉片著生部位的升高,頂葉變窄變厚、葉片邊緣向葉背面內(nèi)卷皺縮,嚴(yán)重時(shí)頂葉呈線狀,葉面積明顯減小,使煙葉產(chǎn)量受到嚴(yán)重影響。尹冬等[7]研究表明,藥害煙葉的烤后上等、中等煙所占比例降低,低次等煙所占比例增加;畸形煙葉嚴(yán)重影響煙葉收購(gòu)時(shí)等級(jí)的判斷,容易發(fā)生混部位、混等級(jí)的現(xiàn)象。王靜[8]研究發(fā)現(xiàn),二氯喹啉酸引起烤后煙葉內(nèi)在化學(xué)成分嚴(yán)重失調(diào),降低了煙葉的工業(yè)可用性和安全性。目前,有關(guān)不同濃度二氯喹啉酸對(duì)烤煙產(chǎn)量和質(zhì)量的影響及其經(jīng)濟(jì)危害允許水平的研究尚未見(jiàn)報(bào)道，鑒于此，筆者于2017年進(jìn)行了不同濃度二氯喹啉酸處理對(duì)烤煙產(chǎn)質(zhì)量影響的田間試驗(yàn),并采用烤煙化學(xué)成分指標(biāo)賦值方法分析了受害煙葉化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性,以期為煙葉安全生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試煙草(NicolianatabacumL.)品種:云煙87,由江西省贛州市煙草公司信豐縣分公司提供。供試藥劑:50%二氯喹啉酸可濕性粉劑,由江蘇富田農(nóng)化有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)田概況

試驗(yàn)于2017年在江西省贛州市煙草科學(xué)研究所信豐縣試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)田地勢(shì)平坦,試驗(yàn)前未施用過(guò)其他除草劑。土壤質(zhì)地為砂質(zhì)壤土,基礎(chǔ)理化性質(zhì)為: pH值5.50,有機(jī)質(zhì)17.17 g/kg,速效氮81.0 mg/kg,速效磷48.6 mg/kg,速效鉀47.0 mg/kg,綜合肥力中等。栽培措施遵從當(dāng)?shù)厣a(chǎn)操作技術(shù)規(guī)范。

1.3 試驗(yàn)方法

參考張倩等[9-10]報(bào)道的二氯喹啉酸致煙草畸形的臨界濃度2.08×10-3mg/kg(為有效成分濃度，下同),本試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理,即二氯喹啉酸施藥劑量分別為0.0025、0.01、0.05、0.10 mg/kg,并參考我國(guó)農(nóng)田20 cm耕作層每667 m2干土150 t進(jìn)行換算,即處理1～4分別用5.625、22.50、112.5、225.0 g/hm2的二氯喹啉酸進(jìn)行噴霧處理,每個(gè)處理重復(fù)3 次；另設(shè)CK(不施任何農(nóng)藥)做對(duì)照。試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)區(qū)組排列,小區(qū)面積為40 m2；煙草種植的行株距為1.2 m×0.5 m。施藥方法:在煙苗移栽前2 d,各處理按照設(shè)置的相應(yīng)藥劑用量對(duì)水稀釋,用水量均為90 mL/m2,對(duì)壟面進(jìn)行均勻噴霧,然后翻耙混勻,深度10 cm,最后蓋膜保墑。在施藥2 d后按規(guī)范化方法栽培煙株,盡量保證所有試驗(yàn)小區(qū)的操作保持一致。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

在煙株成熟期,按照《YC/T 142─2010煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法》進(jìn)行煙株腰葉的葉長(zhǎng)度、寬度、株高、葉片數(shù)、莖圍和節(jié)距等主要農(nóng)藝性狀的調(diào)查記載。對(duì)小區(qū)煙株全部烘烤、分級(jí)、稱重,計(jì)算產(chǎn)量和等級(jí)質(zhì)量。

各處理煙葉烘烤后取B2F、C3F用于品質(zhì)分析。化學(xué)品質(zhì)測(cè)試指標(biāo)包括煙堿、還原糖、總氮、鉀、氯、還原糖/煙堿比、總氮/煙堿比、鉀/氯比。參考《中國(guó)煙草種植區(qū)劃》中烤煙化學(xué)成分指標(biāo)賦值方法,設(shè)置煙堿、總氮、還原糖、鉀、糖堿比值、氮堿比值、鉀氯比值的權(quán)重分別為0.18、0.10、0.15、0.09、0.27、0.12、0.10,以指數(shù)和法計(jì)算各處理煙葉化學(xué)成分的總分；各指標(biāo)均以公認(rèn)的最適范圍為100分,高于或低于該最適范圍時(shí)依次降低分值[11]。

1.5 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2003和DPS 7.05軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,應(yīng)用鄧肯氏新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 二氯喹啉酸對(duì)烤煙生長(zhǎng)的影響

由表1可以看出：不同濃度的二氯喹啉酸處理對(duì)成熟期煙株株高、葉片數(shù)、莖圍和節(jié)距的影響差異不顯著;隨著二氯喹啉酸施用量的增加,葉長(zhǎng)、葉寬出現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì);當(dāng)二氯喹啉酸濃度為0.10 mg/kg時(shí),煙葉葉長(zhǎng)、葉寬與其它處理均表現(xiàn)出顯著差異性。說(shuō)明二氯喹啉酸主要抑制了葉片的生長(zhǎng)發(fā)育;殘留量越大,二氯喹啉酸對(duì)葉片的生長(zhǎng)發(fā)育抑制作用越明顯。

表1 二氯喹啉酸對(duì)烤煙生長(zhǎng)的影響

注:同列數(shù)據(jù)后附不同小寫(xiě)字母表示差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。下同。

2.2 二氯喹啉酸對(duì)烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

由表2可以看出：無(wú)二氯喹啉酸殘留的CK,其煙葉產(chǎn)值、產(chǎn)量中等,上等煙比例較高(44.08%),低次等煙比例僅占14.79%;二氯喹啉酸殘留量為0.0025、0.01、0.05 mg/kg處理的煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、中等煙比例、低次等煙比例表現(xiàn)中等,與CK無(wú)顯著差異,但上等煙比例與CK差異顯著;二氯喹啉酸殘留量為0.10 mg/kg處理的煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值均最低,與其他處理均表現(xiàn)出顯著差異性,上等煙比例僅與CK存在顯著差異性,中等煙比例、低次等煙比例與其他處理均未表現(xiàn)出顯著差異性。說(shuō)明低殘留二氯喹啉酸對(duì)烤后煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值的影響較小,高殘留二氯喹啉酸對(duì)產(chǎn)量、產(chǎn)值的影響顯著,但高、低殘留二氯喹啉酸均顯著影響烤后煙葉的上等煙比例。

表2 二氯喹啉酸對(duì)烤后煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

2.3 二氯喹啉酸對(duì)烤煙經(jīng)濟(jì)危害允許水平的確定

經(jīng)濟(jì)危害允許水平EIL通常使用煙葉產(chǎn)量(Y)、煙葉價(jià)格(P)、解毒效果(E)、防治成本(CC)進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算公式為EIL(%)=[CC/(Y×P×E)]×100。信豐縣當(dāng)?shù)責(zé)熑~產(chǎn)量Y=142.31 kg/667 m2,煙葉均價(jià)P=24.56元/kg,E=60%(按當(dāng)前解毒劑的平均緩解效果計(jì)算),CC=90元/667 m2(藥劑費(fèi)20元/667 m2,用工費(fèi)25元/667 m2,用藥2次),計(jì)算得出經(jīng)濟(jì)危害允許水平EIL=4.29%。根據(jù)二氯喹啉酸的經(jīng)濟(jì)危害允許水平,由擬合的施藥劑量-產(chǎn)量損失率關(guān)系模型y=9279.2x2-559x-3.7753得出二氯喹啉酸的經(jīng)濟(jì)閾值為0.055 mg/kg，即當(dāng)土壤中二氯喹啉酸的殘留量達(dá)到0.055 mg/kg時(shí),在煙株移栽前必須進(jìn)行土壤處理,以減少烤煙的經(jīng)濟(jì)損失。

2.4 二氯喹啉酸對(duì)烤后煙葉B2F和C3F化學(xué)成分協(xié)調(diào)性的影響

煙葉化學(xué)成分是決定烤煙煙氣特性和評(píng)吸質(zhì)量的內(nèi)在因素。一般認(rèn)為,優(yōu)質(zhì)烤煙化學(xué)成分的適宜質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為:總煙堿1.5%～3.5%,總氮1.5%～3.5%,還原糖16%～25%,鉀離子>2.0%,氯離子0.3%～0.8%,氮堿比≤1,糖堿比8～12,鉀氯比≥4。從表3、表4可以看出,二氯喹啉酸殘留引起烤后煙葉B2F、C3F內(nèi)的煙堿含量上升,還原糖含量下降,糖堿比、氮堿比、氯鉀比下降,化學(xué)成分協(xié)調(diào)性的評(píng)價(jià)分值降低。說(shuō)明二氯喹啉酸殘留嚴(yán)重影響了烤后煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性,從而降低了煙葉的工業(yè)可用性和安全性。

表3 不同二氯喹啉酸處理下煙葉B2F化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性分析

表4 不同二氯喹啉酸處理下煙葉C3F化學(xué)成分的協(xié)調(diào)性分析

3 討論

二氯喹啉酸是激素型喹啉羧酸類除草劑,對(duì)稻田稗草特效,對(duì)水稻較安全。陳澤鵬等[10]研究表明,二氯喹啉酸在煙區(qū)土壤中不易降解,殘留時(shí)間較長(zhǎng),易對(duì)煙草等敏感作物產(chǎn)生藥害。本研究結(jié)果表明,二氯喹啉酸主要影響烤煙葉片的生長(zhǎng)發(fā)育,隨著施用量的增加,二氯喹啉酸對(duì)葉片的生長(zhǎng)發(fā)育抑制作用越明顯。分析其原因,二氯喹啉酸主要干擾植物體內(nèi)激素調(diào)節(jié)酶的活性,使生物體生長(zhǎng)、代謝不能正常進(jìn)行,致使葉形扭曲、葉子變小、葉片顏色加深、生物量減少[12]。本文進(jìn)一步研究表明,低殘留二氯喹啉酸對(duì)烤后煙葉的產(chǎn)量、產(chǎn)值的影響較小,高殘留二氯喹啉酸對(duì)烤煙產(chǎn)量、產(chǎn)值的影響顯著,但兩者均嚴(yán)重影響烤后煙葉的上等煙比例。考慮到二氯喹啉酸藥害修復(fù)成本等因素,引進(jìn)經(jīng)濟(jì)閾值概念,經(jīng)分析得出二氯喹啉酸的經(jīng)濟(jì)危害允許水平EIL為4.29%,經(jīng)濟(jì)閾值為0.055 mg/kg。對(duì)烤后煙葉內(nèi)在化學(xué)成分的分析表明,二氯喹啉酸殘留引起烤后煙葉B2F、C3F內(nèi)的煙堿含量上升,還原糖含量下降,內(nèi)在化學(xué)成分不協(xié)調(diào),降低了煙葉的工業(yè)可用性和安全性。綜合考慮,雖然得出二氯喹啉酸的經(jīng)濟(jì)危害允許水平為4.29%,經(jīng)濟(jì)閾值為0.055 mg/kg,但其嚴(yán)重影響了烤后煙葉的工業(yè)可用性和安全性,說(shuō)明殘留有二氯喹啉酸的田塊不適宜種植煙草。

二氯喹啉酸影響葉片的生長(zhǎng)發(fā)育,從而也影響烤后煙葉的香氣物質(zhì),關(guān)于這部分內(nèi)容本文沒(méi)有深入研究。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，殘留有二氯喹啉酸的田塊不適宜種植煙草。針對(duì)目前缺乏有效的二氯喹啉酸藥害解毒劑的現(xiàn)狀,建議稻-煙輪作區(qū)前茬水稻田盡量避免使用含有二氯喹啉酸成分的除草劑。