嘧菌酯在大豆中的沉積、降解規律及最低有效防控劑量研究

童 舟, 孫明娜, 褚 玥, 胡東強, 董 旭,王 梅, 高同春, 段勁生

(安徽省農業科學院 植物保護與農產品質量安全研究所/農業農村部農產品質量安全風險評估實驗室 (合肥)，合肥 230031)

大豆是中國重要的糧油類作物，其主要種植區域包括北方春大豆區、黃淮海流域夏大豆區和長江流域春夏大豆區等。大豆銹病是大豆生產中的重要病害。目前大豆銹病主要依賴于化學防治，其中甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑嘧菌酯被廣泛應用[1]，但其因不合理使用造成的農藥殘留問題會對食品安全、環境生物安全等產生巨大隱患。因此，明確嘧菌酯在大豆種植體系中的殘留分布規律，探索其在靶區的殘留量與防治效果的關系具有重要意義。

當前，大豆中有關農藥殘留的研究主要集中在殘留分析方法的建立及其降解動態規律等方面。除草劑作為大豆上登記種類最多的農藥，因施藥適期較早，其殘留分析方法報道相對較多[2-6]，而關于農藥在大豆上殘留分布、消長規律研究主要聚焦于大豆田常用殺蟲劑[7-9]，大豆上病害主要發生于大豆莖葉部分，蟲害主要發生于大豆豆莢部分，因此針對大豆不同部位探究其農藥殘留規律顯得尤為重要。目前有關嘧菌酯在大豆上的殘留動態研究較少[10]，在其不同部位的殘留水平及降解動態規律尚未見報道，其施藥劑量、防治效果及在靶區殘留量之間的關系尚未明確。鑒于此，本研究選擇中國3個主要大豆產區 (安徽省、山東省、吉林省) 作為田間試驗點，研究了嘧菌酯在推薦劑量下施用后在大豆不同部位的沉積規律和降解規律，同時明確了3個不同試驗點中嘧菌酯防治大豆銹病的最低有效防控劑量，旨在為嘧菌酯在大豆生產中的科學使用提供參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

ACQUITY UPLC Xevo TQ MS (美國Waters公司)；FA2104S電子天平 (精度0.0001 g，上海天平儀器廠)；F202A0270渦旋儀 (VELP Scientifica公司)；SC-3610低速離心機 (安徽省合肥市中科中佳科學儀器公司)；嘧菌酯 (azoxystrobin) 標準品，純度99.60% (FINT STANDARD)；250 g/L嘧菌酯懸浮劑 (英國先正達有限公司)；乙腈 (色譜純，美國Tedia 有限公司)；氯化鈉、無水乙酸鈉和無水硫酸鎂 (分析純，西隴化工股份有限公司)；PSA、C18和GCB (上海安譜實驗科技股份有限公司)。

1.2 田間試驗

試驗分別在安徽省宿州市、山東省淄博市和吉林省四平市開展。選擇當地主栽大豆品種 (安徽試驗點為中黃39，山東試驗點為齊黃34，吉林試驗點為吉育100)，土壤肥力中上等，大豆田地勢平整，灌溉條件良好，試驗區的栽培條件一致，而且與當地科學的農業實踐 (GAP) 相一致。

1.2.1 嘧菌酯在大豆中的沉積規律、降解規律研究 以250 g/L嘧菌酯懸浮劑為供試藥劑，于大豆開花初莢期以推薦劑量的高劑量 (有效成分225 g/hm2) 使用Jacto Djb-20 型背負式自動噴霧器均勻地在大豆莖葉部位噴霧1次，分別于施藥后2 h和1、3、5、7、10 d采集大豆根、莖 (地上莖0～10 cm部分和地上莖15～25 cm部分)、葉 (下部葉片、上部葉片)、果實 (豆莢) 和根際土壤 (0～10 cm深度)。每處理小區30 m2，每小區3次重復。采集的大豆植株和土壤樣品經縮分處理后，于 ?20 ℃保存。

1.2.2 嘧菌酯防治大豆銹病最低有效防控劑量研究 以250 g/L嘧菌酯懸浮劑為供試藥劑，以登記低劑量 (有效成分，下同) 150 g/hm2(設為X) 為基準，分別設置225 g/hm2(1.5X)、150 g/hm2(1.0X)、125 g/hm2(0.75X)、75 g/hm2(0.5X) 和空白對照5個處理，于大豆銹病發病初期進行莖葉噴霧處理，施藥3次，間隔期為7 d。每處理設4個重復小區，小區面積15 m2。分別于最后一次施藥后7 d和14 d調查大豆葉片銹病發病情況，采集大豆莖葉樣品經縮分處理后，于 ?20 ℃保存。

1.3 樣品定量分析

1.3.1 樣品前處理 準確稱取5.0 g大豆樣品 (植株、豆莢、根系及土壤)，加入3.0 mL純水，混勻，加入20.0 mL乙腈，渦旋提取2 min；加入2.5 g除水填料 (m(無水乙酸鈉) :m(無水硫酸鎂) =1 : 4)，振蕩1 min后于3 500 r/min下離心5 min；取5.0 mL上清液于裝有1.25 g凈化填料 (m(PSA) :m(C18) :m(GCB) :m(無水硫酸鎂) = 1 : 1 : 0.2 : 3)的15 mL離心管中，振蕩1 min后于3 500 r/min下離心5 min；取2.5 mL上清液于玻璃試管中，于40 ℃水浴下氮吹至近干；用乙腈定容至2.0 mL，過0.22 μm有機濾膜，待檢測。

1.3.2 儀器分析條件

色譜條件：Waters ACQUITY UPLC BEH C18色譜柱 (2.1 mm × 100 mm，1.7 μm)；流動相A為V(水) :V(甲醇) = 98 : 2 + 0.05%甲酸水溶液，流動相B為甲醇 + 0.05%甲酸水溶液；梯度洗脫程序：0 min 95%A～5%B，7.35 min100%B，8.51 min 95%A～5%B保持到10 min；流速0.3 mL/min；柱溫40 ℃；進樣量3 μL。

質譜條件：離子源類型為ESI；正離子掃描；多反應監測；毛細管電壓3.0 kV；反吹氣流量50 L/h；脫溶劑氣流量900 L/h；脫溶劑氣溫度500 ℃；碰撞氣流量0.15 mL/min；離子源溫度150 ℃。嘧菌酯定量、定性離子對分別為404/372和404/329，碰撞能分別為15 eV和30 eV；錐孔電壓均為17 V；駐留時間均為17 ms。

1.3.3 標準曲線的制作 準確稱取100 mg嘧菌酯標準品，用乙腈溶解配成996 mg/L的嘧菌酯標準儲備液。分別用乙腈及空白樣品待測液將嘧菌酯標準儲備液逐級稀釋成質量濃度為0.001、0.005、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2和0.5 mg/L的標準工作溶液，采用1.3.2節的條件檢測。以嘧菌酯質量濃度為橫坐標，以其對應的峰面積為縱坐標繪制不同基質中嘧菌酯的標準曲線。

分別用空白基質待測液繪制一系列標準曲線，按公式(1)計算基質效應(Me)。

(1)式中：kCK為空白基質待測液匹配標準曲線斜率；kS為純溶劑匹配標準曲線斜率。當Me的絕對值小于20%時為弱基質效應，在20%～50% 之間時為中等基質效應，大于50%時為強基質效應[11]。

1.3.4 添加回收試驗 在空白處理組的大豆試驗田中分別采集大豆植株、豆莢、根系及土壤樣品，按照1.3.1節的前處理方法進行添加回收試驗。分別設置0.005、0.05及0.5 mg/kg 3個添加水平，每個水平重復5次，按1.3.2節條件檢測，計算添加回收率及相對標準偏差 (RSD)。

2 結果與分析

2.1 分析方法驗證

2.1.1 線性關系與基質效應 采用UPLC-MS/MS分析時，基質效應的存在會干擾定量分析的準確性，因此，本研究中針對大豆種植體系中4種基質 (植株、豆莢、根系及土壤) 進行基質效應測定。結果 (表1) 表明，嘧菌酯在4種基質中的基質效應Me值分別為 ?41%、?32%、?28%和 ?14%，表明除土壤基質外，其余基質均存在中等基質效應。為準確定量，本研究對4種基質均采用了空白基質匹配標準溶液進行外標法定量。

嘧菌酯在4種基質中的線性范圍均在0.001～0.5 mg/L之間，決定系數在0.998 9～0.999 5之間(表1)，嘧菌酯質量濃度與其對應的峰面積間具有良好的線性關系，表明本分析方法可用于嘧菌酯在4種基質中的定量。

表1 嘧菌酯的標準曲線和基質效應Table 1 Standard curve and matrix effect of azoxystrobin

2.1.2 準確度與精密度 以平均添加回收率及相對標準偏差分別表征分析方法的準確度與精密度。結果(表2)表明，在0.005、0.05、0.5 mg/kg 3個添加水平下，嘧菌酯在大豆植株、豆莢、根系及土壤中的平均回收率分別為79%～86%、104%～111%、88%～107%及83%～91%，RSD分別為2.9%～9.1%、1.6%～4.7%、0.9%～2.8%及1.1%～9.2%，定量限為0.005 mg/kg。該方法的準確度與精密度符合農藥殘留檢測的要求[10]。

表2 嘧菌酯在4種基質中的添加回收率和相對標準偏差Table 2 Recoveries and RSDs of azoxystrobin in four kinds of soybean matrixes

2.2 嘧菌酯在大豆上的沉積規律

在安徽、山東和吉林3個試驗點采用250 g/L嘧菌酯懸浮劑在有效成分225 g/hm2(最高推薦劑量) 下莖葉噴霧施用后，嘧菌酯在大豆上葉、上莖、下葉、下莖、豆莢、根系及土壤中的沉積量見表3。從中可以看出，3個試驗點大豆各部位中以在葉片部分嘧菌酯的沉積量最高。結合大豆種植體系中各部位生物量數據 (分別由3個試驗點大豆試驗田中采集植株各部位質量測算，土壤按每株大豆周邊10 cm2，深度10 cm的土壤質量計算)，可以得到嘧菌酯在大豆上沉積量分布及占比規律。如圖1所示，在3個試驗點中，嘧菌酯在大豆上葉、上莖、下葉、下莖、豆莢、根系及土壤中的殘留量占比分別為32.9%～42.3%、27.2%～46.2%、1.0%～1.9%、0.5%～5.5%、0.2%～1.0%、0.1%～0.8%及16.9%～31.1%，表明在大豆上施用250 g/L嘧菌酯懸浮劑后，其主要沉積在大豆葉片及大豆田土壤中。從試驗點的地理位置上看，嘧菌酯在大豆上的沉積量由北向南呈下降趨勢，該差異可能與當地大豆種植品種、種植密度等因素有關。

2.3 嘧菌酯在大豆上的降解規律

嘧菌酯在大豆上的降解規律以250 g/L嘧菌酯懸浮劑在最高推薦劑量 (有效成分225 g/hm2) 下莖葉噴霧施藥后，嘧菌酯在大豆上葉、上莖、下葉、下莖、豆莢、根系及土壤中的降解半衰期結果見表4。從中可以看出，嘧菌酯在大豆上部莖葉中的降解速率較下部莖葉更快，這可能是由于大豆正常生長后導致上部莖葉藥劑的濃度被稀釋。不同地區間嘧菌酯在大豆上的降解速率差異并不明顯。

表4 嘧菌酯在大豆種植體系中的降解規律Table 4 Degradation of azoxystrobin in soybean

2.4 嘧菌酯對大豆銹病的最低有效防控劑量

3個試驗點嘧菌酯對大豆銹病的防治效果見表5。可見：250 g/L嘧菌酯懸浮劑各處理對大豆葉銹病的防治效果在29.67%～86.05%之間，且各處理的防治效果隨施藥劑量的增加而增加，其中，以有效劑量225 g/hm2施用后的防治效果最好，達80.54%～86.05%。同時，由表5數據可見，嘧菌酯在大豆靶區的殘留量隨施藥劑量的升高而升高，當防治效果達80%時，殘留量在3.22～7.05 mg/kg之間。一般認為，當殺菌劑對靶標的田間防效在80%時的施藥劑量可定為最低有害防控劑量[12]。本研究結果表明，在安徽、山東和吉林3個試驗點，250 g/L嘧菌酯懸浮劑對大豆銹病的最低有效防控劑量均為225 g/hm2，而此時嘧菌酯在豆莢中的殘留量為0.17～0.3 mg/kg，低于中國國家標準GB 2763—2019中規定的嘧菌酯在大豆中的最大殘留限量(MRL)值0.5 mg/kg[13]。250 g/L嘧菌酯懸浮劑登記用于防治大豆銹病的推薦劑量為150～225 g/hm2(源于制劑標簽)，因此本文提出的最低有效防控劑量在該農藥使用標簽規定的范圍之內。

表5 250 g/L嘧菌酯懸浮劑對大豆銹病的防治效果與殘留量的關系Table 5 Relationship between the control efficacy of 250 g/L azoxystrobin SC on soybean rust and its residue

3 結論與討論

有報道顯示，嘧菌酯在大豆植株[10]和水稻稻殼[12]中的半衰期分別為0.8～3.6 d和3.45～5.92 d。本文探明了安徽、山東和吉林3個試驗點嘧菌酯在大豆不同部位的沉積與降解規律，發現嘧菌酯在施用后主要沉積在大豆葉片中，且在上部葉片中降解速率較快。嘧菌酯在大豆上沉積與降解規律的構建對深入掌握嘧菌酯殘留的時間及空間分布規律具有指導性意義。

合理用藥是實現農藥減量的重要途徑，明確農藥防效與殘留量關系可以得到其最低有效防控劑量。研究表明，阿維菌素、螺蟲乙酯、吡蟲啉等殺蟲劑在靶區的有效沉積有利于提高其殺蟲效率[14]。本文比較了不同劑量下嘧菌酯對大豆銹病防效與殘留量之間的關系，在兼顧防效與安全的前提下得到了嘧菌酯的最低有效防控劑量為225 g/hm2。嘧菌酯在大豆上最低有效防控劑量的獲得對指導其科學合理使用具有重要意義。