茚嗪氟草胺及其代謝物在柑橘和土壤中的殘留及消解動態

劉金勝 湛優 蔡志敏 李治軍 劉祥英

摘要 ：為明確茚嗪氟草胺及其代謝物indaziflamdiaminotriazine （INDD），indaziflamcarboxylic acid （INDC），indaziflamtriazineindanone （INDT），indaziflamhydroxyethyl （INDH），indaziflamolefin （INDO）在柑橘和土壤中的殘留消解動態及最終殘留，樣品采用乙腈提取，二氯甲烷凈化，液相色譜串聯質譜法（LCMS/MS）檢測。茚嗪氟草胺，INDC，INDT，INDH和 INDO在柑橘（果皮、果肉、全果）和土壤中的最低檢測濃度（LOQ）為0.01 mg/kg，INDD 的LOQ為0.02 mg/kg。殘留消解動態試驗結果表明，茚嗪氟草胺在柑橘園土壤中的半衰期為15.07～16.12 d，在柑橘中的殘留量低于LOQ，其代謝物在柑橘和土壤中的殘留量皆低于LOQ。最終殘留試驗結果表明，500 g/L茚嗪氟草胺懸浮劑分別按有效成分用量100 g/hm2和150 g/hm2于雜草出苗前定向封閉施藥1次，柑橘收獲期（藥后86 d）茚嗪氟草胺及其代謝物在柑橘和土壤中的殘留量皆低于LOQ。

關鍵詞 ：茚嗪氟草胺; 殘留; 消解動態; 柑橘

中圖分類號： S 481.8

文獻標識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2019540

Residues and dissipation dynamic of indaziflam and its metabolites in orange and soil

LIU Jinsheng2#， ZHAN You1#， CAI Zhimin2， LI Zhijun2， LIU Xiangying1*

（1. College of Plant Protection， Hunan Agricultural University， Changsha 410128， China;

2. Hunan Rongcheng Agricultural Technology Co. LTD， Changsha 410016， China）

Abstract ：In order to determine the dissipation dynamic and final residues of indaziflam 500 g/L SC and its metabolites， including indaziflamdiaminotriazine （INDD），indaziflamcarboxylic acid （INDC）， indaziflamtriazineindanone （INDT），indaziflamhydroxyethyl （INDH） and indaziflamolefin （INDO）， in orange （peel， flesh， whole fruit） and soil， the samples were extracted by acetonitrile， purified by dichloromethane， and detected by liquid chromatographymass spectrometry （LCMS/MS）. The limits of quantitation （LOQs） of indaziflam， INDC， INDT， INDH and INDO in the peel， flesh， whole fruit of orange and soil were 0.01 mg/kg and that of INDD was 0.02 mg/kg. Digestion dynamic analysis showed that the halflife of indaziflam in soil was 15.07-16.12 d. However， the residues of indaziflams metabolites in the peel， flesh， whole fruit and soil were below their corresponding LOQs. Under the application of indaziflam at 100 g/hm2 and 150 g/hm2in the soil at the weed preemergence period， the final residues of indaziflam and its metabolites in orange and soil were below their corresponding LOQs when the orange was ripe and harvested （86 d after treatment）.

Key words ：indaziflam; residue; dissipation dynamics; orange

茚嗪氟草胺（indaziflam）又名三嗪茚草胺（結構式見圖1），是德國拜爾公司開發的一種新型滅生性芽前除草劑，其作用機理是通過抑制纖維素的生物合成，并作用于分生細胞生長來有效防除雜草[12]。該除草劑具有防治譜廣、藥效高、持效期長、用量低等優點，廣泛用于草坪、水果（如柑橘、葡萄、梨等）、甘蔗等作物田防除一年生禾本科雜草與闊葉雜草[34]。茚嗪氟草胺常見的代謝物有indaziflamdiaminotriazine （INDD），indaziflamcarboxylic acid （INDC），indaziflamtriazineindanone （INDT），indaziflamhydroxyethyl （INDH）和indaziflamolefin （INDO），在土壤、蔬菜和水果中常被檢出[56]，對生態環境和食品安全存在潛在的風險[7]。該除草劑及其代謝物常用的殘留分析方法有液相色譜串聯質譜法（LCMS/MS），超高效液相串聯質譜（UPLCMS/MS）， 高效液相色譜（HPLC）等[56]。本研究通過田間施用500 g/L茚嗪氟草胺懸浮劑，采用LCMS/MS法研究其在柑橘園土壤及柑橘果實中的殘留消解和最終殘留水平，旨在為該除草劑的合理使用和殘留監管提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

1290液相色譜6460三重四極桿質譜聯用儀，美國安捷倫公司;N1100 型旋轉蒸發儀，東京理化器械株式會社;IKAT25 勻漿機，德國IKA 公司;VORTEX5旋渦混合器，海門市其林貝爾儀器制造有限公司;BSA124S電子天平，賽多利斯科學儀器有限公司;SHZB型調速多用振蕩器，上海博訊實業醫療設備廠。

茚嗪氟草胺（純度99.3%）及其代謝物INDD（純度92.5%）、INDC（純度96.3%）、INDT（純度97.5%）、INDH（純度98.6%）、INDO（純度94.8%）和500 g/L 茚嗪氟草胺懸浮劑（推薦有效劑量為50～100 g/hm2）均為德國拜耳作物科學公司產品;甲醇（色譜純），美國Tedia有限公司;乙腈、氯化鈉、二氯甲烷、無水硫酸鈉均為分析純，國藥集團化學試劑有限公司;試驗用水均為二次去離子水。

1.2 田間試驗

試驗在湖南省長沙縣樃梨鎮柑橘園進行，柑橘品種為‘早熟宮川，試驗地土壤為紅土，pH 5.4，有機質含量2.2%。按照《農作物中農藥殘留試驗準則》[8]和《農藥登記殘留田間試驗標準操作規程》[9]中要求設計消解動態試驗區、低劑量處理區、高劑量處理區和空白對照區。

1.2.1 消解動態試驗

將500 g/L茚嗪氟草胺懸浮劑于雜草出苗前定向封閉噴霧處理1次，施藥有效劑量為150 g/hm2（推薦劑量上限的1.5倍），每處理重復3次，小區面積50 m2，每小區不少于2株果樹。另設清水空白對照，處理間設保護間隔區。分別于施藥后2 h、1、3、7、14、21、30、45 d采集柑橘樣品，施藥后2 h、1、3、7、14、21、30、45、60 d采集土壤樣品。柑橘果實樣品：在小區內按隨機取樣方法在每株柑橘的不同方向（東、南、西、北、中）及上、中、下、里、外等不同部位采集2 kg以上生長正常、無病害的柑橘果實，將果實切成4～8瓣，取不相鄰的2～4瓣，勻漿后裝入自封塑料袋中，于-20℃冰柜中保存待測。土壤樣品：采用專用取土工具分別在試驗小區中隨機選擇12個采集點，取土深度0～10 cm，每小區采樣量不少于2 kg，在不銹鋼盆中除去雜物后混合均勻，用四分法取500 g裝入自封塑料袋中，于-20℃冰柜中保存待測。

1.2.2 最終殘留試驗

設低劑量100 g/hm2（推薦劑量上限）和高劑量150 g/hm2（推薦劑量上限的1.5倍）兩個施藥劑量，每個劑量于雜草出苗前定向封閉噴霧處理1次，每處理重復3 次，小區面積50 m2，每小區不少于2 株果樹。另設清水空白對照，處理間設保護間隔區，于柑橘成熟期（施藥后86 d）隨機采集柑橘果實及土壤樣品，保存于-20℃冰柜中待測，樣品的采集和處理方法按1.2.1進行。

1.3 分析方法

1.3.1 樣品的提取與凈化

采用乙腈提取，二氯甲烷凈化，液相色譜串聯質譜法（LCMS/MS）檢測殘留量，外標法定量。具體步驟為：分別稱取10 g果皮或果肉或全果或土壤樣品，置于250 mL的離心瓶中，加入50 mL乙腈，振蕩30 min，取上清液2 mL于125 mL分液漏斗中，加40 mL 5% NaCl水溶液，用50 mL二氯甲烷萃取2次，有機相通過無水硫酸鈉收集到250 mL圓底燒瓶中，于45℃水浴真空除去溶劑，2 mL甲醇定容，過0.22 μm有機相濾膜至進樣瓶中，待LCMS/MS檢測。

1.3.2 LCMS/MS檢測條件

液相色譜條件：不銹鋼色譜柱Agilent SBC18（50 mm×2.1 mm，1.8 μm）;柱溫35℃，進樣量10 μL;流速0.3 mL/min;流動相為水和100%甲醇，采用梯度洗脫，條件見表1。

質譜條件：電噴霧電離（electron spray ionization，ESI）離子源，正離子掃描，監測方式為多反應監測模式，離子噴霧電壓為3 500 V，霧化氣壓力為40 psi，干燥氣溫度為350℃，干燥氣流速為9 L/min，根據茚嗪氟草胺及其5個代謝物的相對分子質量，確定其母離子，進行母離子全掃描。每個母離子選擇2個子離子進行定性，一個響應較強的子離子進行定量。每種目標化合物選擇2個響應信號較穩定的子離子，子離子響應信號最強時的碰撞能量作為質譜條件。茚嗪氟草胺及代謝物的LCMS/MS 檢測參數見表2，典型色譜圖見圖2。

1.3.3 制作標準曲線

分別稱取一定量茚嗪氟草胺和5個代謝物的標準品，用質譜純甲醇溶解定容配制成500 ng/mL的母液，再用稀釋法配制成1、5、10、 50、100 ng/mL的標準溶液，在上述色譜條件下進行測定，以峰面積進樣濃度做標準曲線。

1.3.4 添加回收率試驗

分別稱取柑橘全果、果肉、果皮和土壤空白樣本，添加不同濃度的茚嗪氟草胺及5個代謝物的標準品，茚嗪氟草胺和代謝物INDC、INDT、INDH、INDO的添加水平為0.01、0.05、0.50、1.00 mg/kg，代謝物INDD的添加水平為0.02、0.05、0.50、1.00 mg/kg，每個濃度重復5次，按上述分析方法經提取、凈化和LCMS/MS測定，計算添加回收率及相對標準偏差（RSD）。

2 結果與分析

2.1 檢測方法的線性關系、準確度及精密度

茚嗪氟草胺和5個代謝物在1～100 ng/mL范圍內，其濃度（x）與峰面積（y）呈良好的線性關系，標準曲線與相關系數見表3。

在上述色譜測定條件下，以3倍信噪比計，茚嗪氟草胺及其5 個代謝物的最小檢出量（LOD）均為0.01 ng， 以10倍信噪比計，待測物在樣品中的最低含量作為定量限（LOQ），茚嗪氟草胺及代謝物INDC、INDT、INDH、INDO在柑橘果皮、果肉、全果和土壤中的LOQ為0.01 mg/kg;代謝物INDD在柑橘果皮、果肉、全果和土壤中的LOQ為0.02 mg/kg。茚嗪氟草胺及其代謝物在柑橘果皮、果肉、全果及土壤中的添加回收率及RSD見表4，當添加水平在0.01～1.00 mg/kg時，茚嗪氟草胺及代謝物INDC、INDT、INDH、INDO在柑橘果皮、果肉、全果中及土壤中的回收率分別為71.6%～102.5%、73.2%～109.0%、73.0%～108.1%、74.3%～109.0%，RSD分別為2.3%～10.7%、0.9%～11.8%、2.2%～9.6%、1.1%～7.8%。當添加水平在0.02～1.00 mg/kg時，代謝物INDD在柑橘果皮、果肉、全果以及土壤中的平均回收率分別為71.4%～82.6%、73.0%～105.7%、74.2%～94.1%、73.7%～103.2%，RSD分別為1.3%～11.6%、1.6%～10.7%、1.9%～5.1%、3.5%～7.5%。滿足農藥殘留分析的要求[8]。

2.2 茚嗪氟草胺及其代謝物在土壤和柑橘中的消解動態

茚嗪氟草胺在土壤中的消解符合一級反應動力學方程，消解動態見表5。2017年和2018年茚嗪氟草胺在土壤中的原始沉積量分別為0.296 mg/kg和0.322 mg/kg，半衰期分別為16.12 d和15.07 d。藥后60 d， 茚嗪氟草胺在土壤和柑橘全果上的殘留量均低于最小檢出量 0.01 mg/kg。代謝物在柑橘果皮、果肉、全果和土壤中的殘留量均低于最小檢出量，即INDC、INDT、INDH、INDO的殘留量皆低于LOQ（0.01 mg/kg），INDD的殘留量低于其LOQ（0.02 mg/kg）。

2.3 最終殘留

以低劑量100 g/hm2和高劑量150 g/hm2于雜草出苗前定向封閉噴霧處理1次，收獲期采樣（藥后86 d）測定茚嗪氟草胺及5種代謝物在柑橘果皮、果肉、全果及土壤中殘留。結果表明，茚嗪氟草胺及5種代謝物在柑橘果皮、果肉、全果及土壤中的殘留量皆低于LOQ。

3 討論

采用乙腈為提取劑，二氯甲烷和無水硫酸鎂為分散凈化劑，外標法定量，利用LCMS/MS在選擇多反應監測模式下對柑橘及土壤中的茚嗪氟草胺及代謝物進行了定性定量分析，方法的線性關系、準確度及精密度均可滿足農藥殘留分析的要求[8]。

農藥在土壤中的消解與其本身的理化特性、土壤類型、土壤溫濕度及光照等因素密切相關，張曉慷等報道茚嗪氟草胺及其代謝物在土壤中很容易降解，在田間半衰期為10～80 d[3]。Guerra等研究發現土壤對茚嗪氟草胺及其代謝物有較強的吸附性，土壤的理化性質影響茚嗪氟草胺及其代謝物的生物有效性[10]，Alonso等研究發現茚嗪氟草胺及其代謝產物在土壤中的吸附能力與土壤有機碳含量成正相關，且隨著時間的推移，吸附能力增強[6，11]。本研究表明，將茚嗪氟草胺按照推薦最高劑量100 g/hm2的1.5倍于柑橘園雜草出苗前施藥1次，在土壤中的半衰期為15.07～16.12 d，最終殘留結果表明，按低劑量100 g/hm2和高劑量150 g/hm2各施藥1次，收獲期采樣時距藥后86 d，在果皮、果肉和全果中皆未檢出茚嗪氟草胺及其代謝物，這可能因為茚嗪氟草胺是一種芽前除草劑，定向噴施于土壤防治柑橘園雜草，絕大部分茚嗪氟草胺進入土壤，由于茚嗪氟草胺及其代謝物在土壤中容易降解，使柑橘樹在土壤中吸收茚嗪氟草胺的量少，導致茚嗪氟草胺在柑橘果皮、果肉、全果中的殘留量皆低于LOQ，故未得到茚嗪氟草胺在柑橘全果中消解動態方程與半衰期。

茚嗪氟草胺已經在美國、加拿大、墨西哥、阿根廷、印度尼西亞、馬來西亞、越南、菲律賓和澳大利亞登記上市[3]。目前尚未在中國登記，我國也尚未制定茚嗪氟草胺在柑橘中的最大殘留限量，但隨著滅生性除草劑百草枯水劑在中國被禁用，草甘膦和草銨膦抗藥性的發生和發展，茚嗪氟草胺勢必成為一種新型的優良替代產品。本試驗開展了500 g/L茚嗪氟草胺懸浮劑在柑橘上的殘留動態及最終殘留水平的一地兩年殘留試驗，旨在初步了解茚嗪氟草胺在我國柑橘及柑橘園土壤中的殘留情況，根據美國和歐盟已制定茚嗪氟草胺在柑橘中的最大殘留限量為0.01 mg/kg。本研究中茚嗪氟草胺在柑橘的殘留量低于美國和歐盟的最大殘留限量標準，說明500 g/L茚嗪氟草胺懸浮劑在試驗條件下按推薦劑量使用，用于防治柑橘園雜草是安全的。

參考文獻

[1] BRABHAM C， LEI Lei， GU Ying， et al. Indaziflam herbicidal action： a potent cellulose biosynthesis inhibitor [J]. Plant Physiology， 2014， 166（3）： 11771185.

[2] SEBASTIAN D J， FLEMING M B， PATTERSON E L， et al. Indaziflam： a new cellulosebiosynthesisinhibiting herbicide provides longterm control of invasive winter annual grasses [J]. Pest Management Science， 2017， 73（10）： 21492162.

[3] 張曉慷， 張新剛， 王海利. 新型除草劑——三嗪茚草胺[J]. 今日農藥， 2016（7）： 4647.

[4] SEBASTIAN D J， NISSEN S J， SEBASTIAN J R， et al. Preemergence control of nine invasive weeds with aminocyclopyrachlor， aminopyralid， and indaziflam [J]. Invasive Plant Science and Management， 2017， 10（1）： 99109.

[5] HU Mingfeng， QIU Jingsi， ZHANG Hui， et al. Method development and validation of indaziflam and its five metabolites in soil， water， and fruits by modified QuEChERS and UHPLCMS/MS [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2018， 66（39）： 1030010308.

[6] ALONSO D G， OLIVEIRA Jr R S， HALL K E， et al. Changes in sorption of indaziflam and three transformation products in soil with aging [J]. Geoderma， 2015， 239/240： 250256.

[7] QU Han， MA Ruixue， LIU Donghui， et al. Environmental behavior of the chiral insecticide fipronil： Enantioselective toxicity， distribution and transformation in aquatic ecosystem [J]. Water Research， 2016， 105： 138146.

[8] 中華人民共和國農業農村部.農作物中農藥殘留試驗準則：NY/T 7882018 [S]. 北京： 中國農業出版社， 2018.

[9] 王運浩. 農藥登記殘留田間試驗標準操作規程[M]. 北京： 中國標準出版社， 2007.

[10]GUERRA N， OLIVEIRA JUNIOR R S， CONSTANTIN J， et al. Persistence of biological activity and leaching potential of herbicides aminocyclopyrachlor and indaziflam in soils with different textures1 [J]. Planta Daninha， 2016， 34（2）： 345356.

[11]ALONSO D G， KOSKINEN W C， OLIVEIRA Jr R S， et al. Sorptiondesorption of indaziflam in selected agricultural soils [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2011， 59（24）： 1309613101.

（責任編輯：楊明麗）