稻田除草劑水體殘留對水生植物大薸的影響

王子臣， 朱普平， 鄭建初， 盛 婧， 陳留根

(江蘇省農業科學院循環農業研究中心，江蘇南京 210014)

王子臣，朱普平，鄭建初，等. 稻田除草劑水體殘留對水生植物大薸的影響[J]. 雜草科學，2012，30(2)：15-19.

稻田除草劑水體殘留對水生植物大薸的影響

王子臣， 朱普平， 鄭建初， 盛 婧， 陳留根

(江蘇省農業科學院循環農業研究中心，江蘇南京 210014)

采用模擬方法研究了稻田3種常用除草劑丁草胺、芐嘧磺隆、2甲4氯鈉殘留水體對大薸生長的影響。結果顯示：(1)3種除草劑水體殘留對大薸植株形態影響以芐嘧磺隆處理最為明顯，殘留濃度大于0.01 mg/L可導致大薸植株大量死亡。4.25 mg/L的丁草胺和3.36 mg/L的2甲4氯鈉殘留對大薸的生長均有一定的抑制作用，但短期內不能致死。當水體除草劑殘留降低至田間常規管理施用濃度的1/8時，即丁草胺0.53 mg/L、芐嘧磺隆0.01 mg/L、2甲4氯鈉0.42 mg/L，大薸植株形態的藥害影響已經明顯減輕。(2)芐嘧磺隆水體殘留大于0.01 mg/L時大薸干物質產量顯著降低，分株生長受到嚴重抑制。丁草胺殘留濃度為0.53 mg/L時促進大薸干物質積累和分株生長，當殘留濃度大于1.06 mg/L時大薸干物質積累和分株生長受到抑制。 2甲4氯鈉殘留濃度低于3.36 mg/L對大薸的干物質產量、分株數及植株含水率影響一般。

大薸； 除草劑殘留； 水生植物； 丁草胺； 芐嘧磺隆； 2甲4氯鈉

近年來，無論是國外還是國內除草劑的生產與使用在農藥中的比重越來越大，應用的棲境已從20世紀80年代前局部生境擴展到幾乎所有生境[1]。大量除草劑投入，極大地降低了勞動強度，直接或間接地提高了生產水平。但除草劑只有部分真正發揮藥效，剩余部分通過揮發作用、吸附作用、雨水淋溶以及排灌水和地表徑流等途徑進入生態圈和自然水體中，其潛在的生態風險日益受到人們的關注[2-5]。丁草胺、芐嘧磺隆和2甲4氯鈉3種除草劑具有低毒、高效、殺草譜廣等特性，被廣泛用于水稻生產，藥效外部分除草劑及其殘體會通過農田排灌水和地表徑流等途徑進入農田周邊水體，對水生動植物的生存造成影響。賀鴻志等人檢測結果為丁草胺農田水體殘留濃度低于5 mg/L[3]，Okamoto等檢測到水田地帶周邊水系中的芐嘧磺隆濃度在0.1～2.3 mg/L范圍[4]，徐仿敏等檢測出魚塘中2甲4氯苯氧乙酸濃度在0.04～0.133 mg/L范圍[5]，已有研究表明這些除草劑對非靶標生物具有顯著的毒害作用[6-7]。

大薸(PistiastratiotesL.)又名水浮蓮、水葫蘆，是一種多年生浮水草本植物，性喜溫暖，根系發達，生長、繁殖迅速，可以吸附、轉化和降解水體中的大量營養物質，能有效減輕水體富營養化程度，修復水體自凈功能[8-12]。因此，在構建循環農業農田凈化塘控制農業面源污染及農田流失養分再利用中，大薸成為可供選擇的凈化塘水生植物配置之一[13]。但農田凈化塘水體中會有殘留的除草劑，這些殘留除草劑對大薸的生長是否產生不良影響，影響大薸在凈化塘中的攔截凈化功能，有關這方面的研究尚未見報道。本研究通過選擇稻田常用的3種除草劑，通過室內模擬試驗，研究不同殘留濃度水體對大薸生長的影響，為大薸能否適合在農藥污染農田凈化塘水生植物中配置提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2011年10—12月在江蘇省農業科學院水生植物中試基地溫室大棚內進行，試驗所用大薸取自江蘇省農業科學院2號塘，供試3種除草劑見表1。

表1 供試除草劑

1.2 試驗方法

(1)采用塑料桶種養模擬法。塑料桶的材質為PVC，大小為80 cm×60 cm×60 cm，裝池塘水140 L(池塘水TN 4.42 mg/L、TP 0.35 mg/L、DO 5.10 mg/L、pH值6.9)。(2)3種除草劑的濃度分別設置為：T1，丁草胺4.25 mg/L、芐嘧磺隆0.10 mg/L、2甲4氯 鈉3.36 mg/L，相當于此3種除草劑常規用量溶解于農田3 cm水層中的濃度。T2、T3、T4分別為T1濃度的1/2、1/4、1/8。另設空白對照T0，共13個處理，重復3次，共39個小區(塑料桶)；(3)挑選生長健壯的大薸，經沖洗后去除老葉、殘葉和腐根后，選取大小、重量相近的植株10株(190±5) g放養在供試水桶內，并予以編號。

1.3 測定內容

試驗周期設為28 d，處理后7、14、21、28 d連續觀察植株的顏色、形狀變化，記錄植株的葉片數、分株數，測定最終的生物產量、植株含水率。

1.4 數據處理與統計分析

試驗數據采用Excel軟件處理，應用SPSS 13.0軟件的Duncan法進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 大薸植株形態變化

僅對本研究中最高濃度T1和最低濃度T4處理的大薸植株形態進行了表述(圖1、表2)。3種除草劑水體殘留對大薸植株形態影響以芐嘧磺隆處理最為明顯，可導致大薸植株大量死亡。殘留濃度4.25 mg/L 的丁草胺T1處理和殘留濃度3.36 mg/L的2甲4氯鈉T1處理對大薸的生長均有一定的抑制作用，但短期內都不能致死。當水體除草劑殘留濃度降至田間常規管理施用除草劑濃度的1/8時，T4處理(丁草胺0.53 mg/L、芐嘧磺隆0.01 mg/L、2甲4氯 鈉0.42 mg/L)，除草劑對大薸植株形態的影響已經明顯減輕，除芐嘧磺隆0.01 mg/L(T4)處理外大薸可持續生長。

2.2 水體除草劑殘留對大薸干物質產量的影響

水體除草劑殘留對生長在其中的大薸干物質產量有一定的影響，除丁草胺T3和T4處理略高于對照T0處理外，其余處理均表現為干物質產量降低，因除草劑種類及水體殘留濃度的不同大薸干物質產量降低程度也各有差異(圖2)。各處理總體比較顯示：丁草胺T4處理干物質產量最高，達29.35 g/株；芐嘧磺隆T1處理干物質產量最低，為13.83 g/株。除丁草胺處理和2甲4氯鈉T4處理外，其他處理與對照T0處理間差異均達顯著水平。同一處理不同除草劑種類間大薸干物質產量不同，均表現為丁草胺處理干物質產量最高，2甲4氯鈉處理次之，芐嘧磺隆處理干物質產量最低，處理間差異達顯著水平。

表2 大薸植株形態變化

同一除草劑不同處理間大薸干物質產量均呈T4>T3>T2>T1的趨勢，丁草胺T3和T4處理大于空白對照T0處理，其余處理均小于對照T0處理。

可見，水體芐嘧磺隆殘留對大薸的抑制作用最大，其次是2甲4氯鈉殘留，丁草胺水體殘留濃度低于1.06 mg/L(T3)時促進大薸的干物質積累，高于1.06 mg/L時抑制大薸的干物質積累。

2.3 水體除草劑殘留對大薸分株數量的影響

大薸分株數量受水體除草劑種類及除草劑殘留濃度的影響，除丁草胺T4處理外均表現為不同程度的下降(圖3)。各處理總體比較顯示，丁草胺T4處理分株數量最高，達42.7株；芐嘧磺隆T1處理分株數量最低，為15.7株；除丁草胺T4處理外，其余處理與對照T0處理間差異均達顯著水平。同一處理不同除草劑種類間大薸分株數量不同，均表現為丁草胺處理大薸分株數量最高，2甲4氯鈉處理次之，芐嘧磺隆處理最低，處理間差異達顯著水平。同一除草劑不同處理間大薸分株數量整體上呈T4>T3>T2>T1的趨勢，除丁草胺T4處理外，其余各處理均顯著低于對照T0處理。

可見，大薸分株的生長明顯受到除草劑水體殘留的影響，芐嘧磺隆對大薸分株生長抑制作用最強；丁草胺殘留濃度低于0.53 mg/L(T4)促進分株生長，當濃度大于0.53 mg/L時抑制分株生長；2甲4氯鈉對分株生長的抑制作用隨水體殘留濃度的增大而增加。

2.4 水體除草劑殘留對大薸植株含水率的影響

隨除草劑種類及水體殘留濃度的不同，大薸植株含水率也各有差異(圖4)。各處理總體比較顯示，空白對照T0處理大薸植株含水率最高，達94.11%，芐嘧磺隆T4處理最低，為89.91%。同一處理不同除草劑種類間大薸植株含水率不同，T1處理中芐嘧磺隆植株含水率最高，丁草胺、芐嘧磺隆、2甲4氯鈉植株含水率分別為93.06%、93.25%、92.49%，T2、T3處理中植株含水率呈現2甲4氯鈉>丁草胺>芐嘧磺隆，T4處理中丁草胺和2甲4氯鈉顯著高于芐嘧磺隆處理。同一除草劑不同處理間大薸植株含水率亦不同，丁草胺處理植株含水率呈T0>T4>T1>T3>T2的趨勢，芐嘧磺隆處理植株含水率為T0>T1>T2>T3>T4，2甲4氯鈉處理植株含水率呈T0>T2>T3>T4>T1的趨勢。

顯然，水體芐嘧磺隆殘留對大薸植株含水率影響比較大，因生長受脅迫葉片失水后導致含水率下降，但隨水體殘留濃度的增加，葉片失水后死亡腐爛，植株含水率也明顯增加。

3 討論

農田凈化塘可以有效截留、吸附和降解周邊地表徑流和灌排水中的各種農業污染物(N、P和農藥)，從而有效控制農業非點源污染，對維持和改善河流水環境具有重要作用，通過凈化塘中水生植物的資源化利用又可實現農田流失養分的循環再利用。有研究表明，3種除草劑水體殘留對不同微藻的毒性存在很大差異[1，3，6，15]。除草劑可能對藻類的很多關鍵代謝活動產生不同的影響，藻類對除草劑的敏感性差異可能與藻的種類、除草劑的類型及化學方式不同有關[14]。王秀紅等研究表明，2甲4氯對固氮藍藻的生長有促進作用，而丁草胺在低濃度(8 mg/L以下)表現為促進，當濃度為16 mg/L時，則顯著抑制其生長[15]。岳霞麗等研究表明芐嘧磺隆對水華魚腥藻的生長有明顯抑制作用，且抑制作用隨藥劑用量增大而明顯增強[6]。本研究表明3種除草劑對大薸的生長均有不同程度的抑制作用，整體呈高濃度殘留對大薸生長影響大，低濃度殘留影響小。而丁草胺殘留濃度低于0.53 mg/L時促進大薸干物質積累和分株生長。大薸對低濃度的水體殘留除草劑也有一定的凈化作用。凈化塘水體除草劑殘留濃度受農田施用除草劑的量以及農田灌排水的影響比較大，本模擬試驗上限濃度僅采用除草劑常規用量溶于農田3cm水層的濃度，與凈化塘除草劑殘留濃度是否一致還需進一步的研究[3-5]。

4 結論

3種除草劑水體殘留對大薸植株形態影響以芐嘧磺隆處理最為明顯，殘留濃度大于0.01 mg/L可導致大薸植株大量死亡；4.25 mg/L的丁草胺和3.36 mg/L的2甲4氯鈉殘留對大薸的生長均有一定的抑制作用，但短期內不能致死。當水體除草劑殘留降低至田間常規管理施用濃度的1/8時，即丁草胺0.53 mg/L、芐嘧磺隆0.01 mg/L、2甲4氯鈉0.42 mg/L，大薸植株形態的藥害影響已經明顯減輕。

芐嘧磺隆水體殘留大于0.01 mg/L時大薸干物質產量顯著降低，分株生長受到嚴重的抑制，丁草胺殘留濃度為0.53 mg/L時促進大薸干物質積累和分株生長，當殘留濃度大于1.06 mg/L時大薸干物質積累和分株生長受到抑制；2甲4氯鈉殘留濃度低于3.36 mg/L對大薸的干物質產量、分株數及植株含水率影響一般。

因此，構建農田養分循環體系，農田凈化塘水生植物配置中可搭配選用大薸，但需要控制稻田施用除草劑期間的灌排水。

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Effects of Herbicide Residues in Paddy Field Water on Growth of the Aquatic PlantPistiastratiotes

WANG Zi-chen, ZHU Pu-ping, ZHENG Jian-chu, SHENG Jing, CHEN Liu-gen

(Circular Agriculture Research Center, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences,Nanjing 210014,China)

Effects of three herbicide (butachlor, bensulfuron-methyl and MCPA-Na) residues in the paddy field water on growth of the aquatic plantPistiastratioteswere studied by a simulation method. The results showed that: (1)among three herbicides,bensulfuron-methyl residues presented obvious effect on the morphological characters ofPistiastratiotes,and it can lead toPistiastratioteslarge number of death while its concentration reached more than 0.01 mg/L. Both 4.25 mg/L butachlor and 3.36 mg/L MCPA-Na had a certain degree inhibition on the growth ofPistiastratiotes, but can’t lead to death during the short period of time. When the concentration of herbicide residues in water reduced to 1/8 of the conventional concentration level applied in the field i.e. 0.53 mg/L butachlor,0.01 mg/L bensulfuron-methyl,0.42 mg/L MCPA-Na,the influence of herbicide residues on plant morphology ofPistiastratiotesreduced significantly. (2)When the concentration of bensulfuron-methyl residues in water was higher than 0.01 mg/L, the dry matter yield ofPistiastratiotesreduced significantly and the ramets growth was inhibited seriously. Dry matter yield and ramets growth were promoted when butachlor residues concentration was lower than 0.53 mg/L,but were inhibited while butachlor residues concentration was higher than 1.06 mg/L. The influences of lower than 3.36 mg/L MCPA-Na treatments on dry matter yield, the number of ramets and plant moisture content were not serious.

PistiastratiotesL.; herbicide residue; aquatic plant; butachlor; bensulfuron-methyl; MCPA-Na

S143.1

A

1003-935X(2012)02-0015-05

2012-04-27

國家科技支撐計劃(編號：2012BAD14B12)。

王子臣(1986—)，男，安徽亳州人，碩士，主要從事農業生態和水環境治理研究。E-mail：wzc20101@sina.com。

鄭建初，研究員。E-mail： zjc@jaas.ac.cn。