26種除草劑對斜生柵藻的生長抑制活性

張燕寧，張 蘭，毛連綱，陳 星，周杰敏，蔣紅云

(中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所，農(nóng)業(yè)部作物有害生物綜合治理綜合性重點實驗室，北京 100193)

?

26種除草劑對斜生柵藻的生長抑制活性

張燕寧，張 蘭，毛連綱，陳 星，周杰敏，蔣紅云*

(中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所，農(nóng)業(yè)部作物有害生物綜合治理綜合性重點實驗室，北京 100193)

[目的]明確不同種類除草劑對藻類植物的生態(tài)毒性等級。[方法]采用吸光度法測定26種常用除草劑對斜生柵藻(Scenedesmusobliquus)的生長抑制活性。[結(jié)果]26種除草劑中有9種對斜生柵藻為低毒，7種為中毒，10種為高毒，中高毒品種占65.4%。[結(jié)論]除草劑對藻類存在較大的生態(tài)毒性，應慎重選擇使用。

除草劑；斜生柵藻；生長抑制

化學除草劑因其成本低、效果好、效率高在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟中發(fā)揮了重要作用，以黑龍江省為例，黑龍江農(nóng)藥使用以除草劑為主，占農(nóng)藥量的85%以上。2012年除草劑使用商品量59 504 t，有效量28 693 t，可用面積3 575萬hm2次[1]。但化學除草劑的使用和管理現(xiàn)狀并不規(guī)范，對環(huán)境造成了嚴重危害，例如長殘效除草劑在土壤中的殘留時間一般為2～3年，有的長達4年，對生態(tài)環(huán)境、糧食作物產(chǎn)量、食品安全和人類生存環(huán)境帶來巨大危害[2-3]。藻類是水生生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)者，其多樣性和初級生產(chǎn)量直接影響水生生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能[4]。因此，綠藻是研究水體遭受環(huán)境污染程度較為理想的生態(tài)毒理研究材料[5]。而除草劑的大量使用損傷藻類的抗氧化系統(tǒng)、抑制藻類光合作用[6-8]，有些除草劑還可引發(fā)藻類細胞核改變和細胞壁異常[9]，其對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響不容忽視。筆者在實驗室條件下研究了26種常用化學除草劑對斜生柵藻的生長抑制活性，探討了化學除草劑對藻類群落和水生生態(tài)系統(tǒng)的潛在風險，以期為建立經(jīng)濟、合理使用除草劑的標準體系，限制和減少長殘留除草劑的生產(chǎn)和使用，推廣應用安全、高效的除草劑品種提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料

1.1.1供試藥劑。供試除草劑共計26種(表1)，均由中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所農(nóng)藥毒理及天然產(chǎn)物化學組提供。26種除草劑均為單劑，包括12種劑型。

1.1.2供試藻種及培養(yǎng)基。斜生柵藻，從農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥檢定所引種，無菌操作條件下將試驗藻接種到裝有培養(yǎng)基的三角瓶內(nèi)，在人工氣候箱中培養(yǎng)。每隔96 h接種1次，反復接種2～3次，使藻基本達到同步生長階段，以此作為試驗用藻。斜生柵藻培養(yǎng)及試驗采用水生4號培養(yǎng)基。

1.2試驗方法將供試除草劑按一定比例配成5～7個濃度，作為2倍試驗藥液。在無菌條件下，移取藻原液置于三角瓶中，加入蒸餾水和水生4號培養(yǎng)基，充分搖勻，使斜生柵藻細胞濃度約為1×104個/mL，作為2倍藻原液。將2倍藻原液50 mL與2倍試驗藥液50 mL充分混勻。同時設(shè)置空白對照組，處理組和對照組均設(shè)3次重復。將三角瓶封口置于人工氣候箱中培養(yǎng)72 h每天充分搖勻6次以上。試驗水溫21～24 ℃，光暗時間16∶8 h，光強4 440～8 880 Lx。于培養(yǎng)24、48、72 h時分別取樣10 mL，分3次用分光光度計測定每個處理藻液的吸光度。

1.3數(shù)據(jù)處理將吸光度按照繪制的藻細胞濃度-吸光度標準曲線換算成細胞數(shù)，計算抑制率，用DPS13.01數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)計算供試除草劑對斜生柵藻24、48、72 h的生物量抑制半數(shù)效應濃度(EyC50)和95%置信限。

1.4毒性等級劃分參考國家標準《化學農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準則》[10]，依據(jù)72 h除草劑對斜生柵藻的EyC50值劃分毒性等級：EyC50>3.0 mg a.i./L為低毒；0.3 mg a.i./L

2　結(jié)果與分析

由表2可知，26種除草劑中，2甲4氯鈉、氰氟草酯等9種除草劑為低毒；苯磺隆、二甲戊靈等7種除草劑為中毒；百草枯、莠去津等10種除草劑為高毒。其中，煙嘧磺隆、砜嘧磺隆、苯磺隆、吡嘧磺隆同屬于磺酰脲類除草劑，氰氟草酯和炔草酯同屬于芳氧基苯氧丙酸類除草劑，但對斜生柵藻的毒性等級不同，說明同一類除草劑毒性并不相似。草甘膦、草銨膦和百草枯都屬于滅生性除草劑，但毒性差別較大，草

表1　供試除草劑

表2　26種除草劑對斜生柵藻生長抑制試驗結(jié)果

甘膦和草銨膦對斜生柵藻毒性為低毒，而百草枯對斜生柵藻為高毒。莎稗磷、雙草醚和莠去津?qū)π鄙鷸旁宓亩拘暂^高。

3　結(jié)論與討論

斜生柵藻是一種常見的淡水藻，屬綠藻門綠球藻目柵藻科柵藻屬。該試驗結(jié)果表明，26種常用化學除草劑中，對斜生柵藻毒性為中高毒的除草劑占65.4%，表明除草劑對藻類存在較高的生態(tài)毒性。同一類除草劑對斜生柵藻的毒性不同，在防治雜草時應盡量選擇低毒的除草劑。莎稗磷、雙草醚對斜生柵藻的生長抑制毒性較高，且2種藥劑均登記于水稻田，對自然水體存在潛在風險，應慎重選擇使用。

化學除草劑在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中發(fā)揮著重要作用，但使用和管理不規(guī)范的危害也日益顯著，為減少化學除草劑危害，應加強化學除草劑的使用和管理，加快生物除草劑的研發(fā)，利用自然界生物中具有生物活性的代謝產(chǎn)物，開發(fā)新生物源型除草劑。生物除草劑具有定向性、研制周期短、研發(fā)費用相對低廉的特點[11-15]，同時能夠降低其環(huán)境殘留[16]，應加大這一領(lǐng)域研究成果的開發(fā)和利用。

[1] 胡凡，樸英，王洪武，等.黑龍江省除草劑使用情況的調(diào)查研究[J].農(nóng)學學報，2015(1)：25-31.

[2] 王險峰，關(guān)成宏，辛明遠.我國長殘效除草劑使用概況、問題及對策[J].農(nóng)藥市場信息，2003，42(23)：5-10.

[3] 張?zhí)﹦拢T莉，田興山，等.丁草胺和芐嘧磺隆對2種沉水植物的生物毒性[J].農(nóng)藥，2014，53(9)：660-663.

[4] 葉丹，陳潔，袁琳，等.除草劑對3種綠藻的毒性測試研究[J].人民長江，2014，45(18)：82-86.

[5] 王長賓，瞿唯鋼，袁善奎.10種除草劑對斜生柵藻的生長抑制活性研究[J].農(nóng)藥科學與管理，2010，31(9)：49-51.

[6] 倪妍，王毛蘭，賴勁虎，等.除草劑對藻類的生態(tài)毒理學研究述評[J].江西農(nóng)業(yè)大學學報，2014，36(3)：536-541.

[7] 秦孟楠，宋春磊，林志芬，等.基于分子對接的取代脲類除草劑對羊角月牙藻的毒性大于銅綠微囊藻的機理初探[J].環(huán)境化學，2016，35(1)：75-81.

[8] MOFEED J，MOSLEH Y Y.Toxic responses and antioxidative enzymes activity ofScenedesmusobliquusexposed to fenhexamid and atrazine，alone and in mixture[J].Ecotoxicology & environmental safety，2013，95(1)：234-240.

[9] DEB T，SILVESTRE J，COSTE M，et al.Herbicide effects on freshwater benthic diatoms：Induction of nucleus alterations and silica cell wall abnormalities[J].Aquatic toxicology，2008，88：88-94.

[10] 農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥檢定所，環(huán)保部南京環(huán)境科學研究所.化學農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準則第14部分：藻類生長抑制試驗：GB/T 31270.14—2014[S].北京：中國標準出版社，2014.

[11] CHEN S G，YIN C Y，QIANG S，et al.Chloroplastic oxidative burst induced by tenuazonic acid，a natural photosynthesis inhibitor，triggers cell necrosis inEupatoriumadenophorumSpreng[J].Biochim Biophys Acta-Bioenergetics，2010，1797：391-405.

[12] CHEN S G，XU X M，DAI X B，et al.Identification of tenuazonicacid as a novel type of natural photosystem II inhibitor binding in Q(B)-site ofChlamydomonasreinhardtii[J].Biochimica et biophysica acta-bioenergetics，2007，1767：306-318.

[13] DUKE S O，DAYAN F E，RIMANDO A M，et al.Chemicals from nature for weed management[J].Weed science，2002，50：138-151.

[14] DUKE S O，BAERSON S R，DAYAN F E，et al.United states department of agriculture-agricultural research service research on natural products for pest management[J].Pest management science，2003，59：708-717.

[15] SAXENA S，PANDEY A K.Microbial metabolites as eco-friendly agrochemicals for the next millennium[J].Applied microbiology and biotechnology，2001，55：395-403.

[16] 向梅梅，李華平，姜子德.微生物除草劑研究現(xiàn)狀與展望[J].仲愷農(nóng)業(yè)技術(shù)學院學報，2005，18(4)：64-69.

Inhibitory Activity of 26 Herbicides against the Growth ofScenedesmusobliquus

ZHANG Yan-ning, ZHANG Lan, MAO Lian-gang, JIANG Hong-yun*et al

(Key Laboratory of Comprehensive Treatment of Integrated Pest Management, Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193)

[Objective] To determine the inhibitory activities of 26 kinds of herbicides against the growth ofScenedesmusoblique. [Method] Absorption spectrophotometry method was used to detect the inhibitory activities of 26 kinds of herbicides against the growth ofS.oblique. [Result] Among the 26 kinds of herbicides, nine herbicides were low toxicity toS.oblique, seven were moderate toxicity, and ten were highly toxicity. Herbicides with high and moderate toxicity accounted for 65.4%. [Conclusion] Herbicides have relatively great ecotoxicity to algae, which should be used carefully.

Herbicides;Scenedesmusoblique; Growth inhibition

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科技專項(201503107)。

張燕寧(1979- )，女，北京人，助理研究員，從事農(nóng)藥環(huán)境毒理研究。*通訊作者，研究員，博士，從事農(nóng)藥環(huán)境毒理及天然產(chǎn)物化學研究。

2016-07-11

S 482.4

A

0517-6611(2016)23-132-02