咪唑乙烟酸残留对后茬小麦生理指标的影响

李新安+李广领+谢兰芬+谷珊山+晁雪庭+陈锡岭

摘要：为探讨长残效除草剂咪唑乙烟酸在土壤中的残留对后茬作物生理指标的影响，采用大田试验，以后茬作物小麦为研究对象，测定了不同土壤残留浓度下小麦的株高、叶绿素、丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性的变化。研究结果表明，不同咪唑乙烟酸田间浓度的残留对小麦的生长均有胁迫作用，且随着残留量增加，胁迫逐渐明显，表现为对株高有抑制作用；叶片中抗氧化酶发生变化，其中SOD、CAT活性降低，POD活性升高；同时降低叶片中叶绿素的含量，增加MDA的含量。说明咪唑乙烟酸的土壤残留会对后茬作物小麦产生严重的影响，生产中应注意严格控制咪唑乙烟酸的使用量和安全间隔期。

关键词：咪唑乙烟酸；土壤残留；小麦；生理指标

中图分类号： TQ450.2 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）09-0492-03

咪唑乙烟酸（imazethapyr）是1984年由美国氰胺公司研发的一种咪唑啉酮类除草剂，为内吸传导型选择性芽前及早期苗后除草剂[1]。其作用机制是通过抑制乙酰乳酸合成酶（ALS）的活性，导致蛋白质合成的混乱，从而干扰杂草体内DNA的合成和细胞的生长，从而杀死植物[2]。咪唑乙烟酸广泛应用于花生、大豆等其他豆科植物[3]。此类除草剂在土壤中残留时间长，易对后茬作物产生药害[4]。在我国种植花生的区域多采用花生—小麦的种植模式，花生田除草剂的残留积累，将会影响到后茬作物小麦的生长，对我国粮食安全产生造成巨大的影响。

目前，有关咪唑乙烟酸除草剂残留对后茬作物影响的研究，多集中在土壤中的残留动态[5]、残留危害剂量[6]、生物测定评价方法[7-8]以及对后茬作物危害[9-10]、安全性[11-14]等方面。苏旺苍等报道了甲咪唑烟酸在土壤中的残留对后茬小麦幼苗生长和光合作用的影响[15]，但咪唑乙烟酸土壤残留对后茬作物小麦的安全性，特别是对其生理指标的影响尚未见报道。本研究采用大田试验，以小麦为研究对象，测定了不同咪唑乙烟酸土壤残留浓度下小麦的株高、叶绿素、丙二醛（MDA）含量以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性的变化，以期为咪唑乙烟酸田间残留对后茬农作物的影响提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 药品、试剂和仪器

咪唑乙烟酸标准样品（99.7%）由中国计量科学研究院提供；50 g/L咪唑乙烟酸水剂由德国巴斯夫公司生产；供试小麦品种为百农矮抗58；L-蛋氨酸、氮蓝四唑（NBT）、EDTA-Na2、核黄素、30% H2O2、Tris-HCl、三氯醋酸（TCA）、硫代巴比妥酸（TBA）、丙酮、愈创木酚、蔗糖、浓硫酸、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、冰乙酸、氯化钠和色谱级乙腈、甲醇。

Agilent-1260型HPLC，美国Agilent公司；TDL-5000B型大容量冷冻离心机，上海安亭科技仪器厂；TG16型高速离心机，长沙英泰仪器有限责任公司；KH19小型医用离心机，湖南凯达科技有限公司；UV-2601型紫外分光光度计，北京北分瑞利分析仪器有限责任公司。

1.2 田间药剂处理

试验地选择在河南省新乡市古固寨镇河南科技学院试验田，土壤类型为潮土，前茬无咪唑乙烟酸残留。土壤基本理化指标为有机质9.63 g/kg、全氮0.99 g/kg、全钾13.58 g/kg、全磷1.58 g/kg，pH值为8.17。

根据咪唑乙烟酸田间推荐使用剂量高剂量100 g/hm2，设置6个处理组，分别为田间推荐高剂量的0.5、1、2、4、8、16倍。田间小区划分见图1，每个小区20 m2，各小区之间设1 m隔离带，按照小区所示剂量喷施药剂，喷药后第2天种植后茬作物小麦。播种后定期进行样品采集，然后测定土壤中除草剂残留量和小麦生理指标。

1.3 咪唑乙烟酸的田间残留测定

土壤中咪唑乙烟酸的残留测定参照李广领等的方法[16]。

1.4 各项生理指标的测定

株高采用测量法测定；叶片中SOD活性测定采用氮蓝四唑（NBT）光还原法[17]；CAT活性测定采用紫外吸收法[17]；POD活性测定采用愈创木酚法[18]；MDA含量测定采用硫代巴比妥酸法[17]；叶绿素含量测定采用丙酮提取法[19]。

2 结果与分析

2.1 土壤中咪唑乙烟酸残留量

咪唑乙烟酸推荐高剂量的0.5、1、2、4、8、16倍在田间原始沉积量分别为0.126 8、0.201 1、0.317 4、0.581 0、1.256 9、1.854 4 mg/kg。其降解动态曲线见图2，后茬作物处理52 d后，测定咪唑乙烟酸在土壤中的残留量分别为0.086 3、0.111 1、0.114 2、0.156 3、0.168 1、0.235 4 mg/kg，降解率分别为31.93%、44.77%、64.02%、73.10%、86.63%、87.31%。结果表明咪唑乙烟酸田间残留量随着时间的推移而不断降解，高倍剂量的降解速率大于低倍剂量；处理52 d后，本试验中的最低（0.5倍）施用推荐高剂量的田间残留降解率为31.93%，仍未达到50%，这说明咪唑乙烟酸在土壤中属于难降解农药。

2.2 对小麦株高的影响

从图3可以看出，不同剂量的咪唑乙烟酸田间残留对小麦株高有一定的抑制作用。小麦播种10 d后，处理组株高均低于对照水平，且随着施药剂量倍数的增加抑制作用逐渐明显；处理38 d后，施用推荐高剂量的8倍对小麦株高的抑制率为33.36%；处理52 d后，施用推荐高剂量的4、8、16倍对小麦株高的抑制率分别为1.13%、11.02%和20.76%。

2.3 对小麦叶片中叶绿素含量的影响

咪唑乙烟酸残留药害导致小麦叶片中叶绿素含量发生变化（图4）。小麦播种10 d后，叶绿素含量低于对照水平，并随着施药剂量倍数增加叶绿素含量逐渐减少。施用推荐高剂量的16倍处理小麦52 d后，处理组叶绿素含量减少37.98%。

2.4 对小麦叶片抗氧化酶活性的影响

从图5、图6、图7可以看出，不同浓度的咪唑乙烟酸田间残留使小麦叶片中抗氧化酶发生变化。处理10 d后，处理组SOD、CAT活性均低于对照水平，POD活性高于对照水平，且随着时间的延长与施药剂量的增加逐渐明显；施用推荐高剂量的8倍处理38 d后，SOD活性降低了13.11%；施用推荐高剂量的4倍对小麦处理24 d后，CAT活性降低了30.51%；施用推荐高剂量的8倍处理小麦52 d后，其POD活性升高了40.01%。

2.5 对小麦叶片中MDA含量的影响

咪唑乙烟酸残留药害导致小麦叶片中MDA含量发生变化，均高于对照水平（图8）。处理10 d后，与对照相比MDA含量明显增加；38 d后，施用推荐高剂量的0.5、1、2倍与对照组相比MDA含量增加了186.34%、194.41%和177.02%。

3 结论

长残效除草剂的过量使用，给作物带来了不适宜的生长环境[20-21]，许多研究表明，在逆境胁迫下， 植物体内超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）等保护酶活性和丙二醛（MDA）、叶绿素含量会发生相应变化，这些变化量目前已作为评价逆境伤害程度和植物适应性的指标而被广泛应用[22-25]。本研究结论得出，长残效除草剂咪唑乙烟酸田间残留对后茬作物小麦的生长均有胁迫作用，且随着残留量增加，胁迫作用逐渐明显，表现为对株高有抑制作用；使叶片中抗氧化酶发生变化，其中SOD、CAT活性降低，POD活性升高；同时降低叶片中叶绿素含量，增加MDA的含量。以上结果说明，长残效除草剂咪唑乙烟酸的土壤残留会对后茬作物小麦的安全生产造成严重的影响，生产中应注意严格控制咪唑乙烟酸使用量和安全间隔期。

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