噻蟲嗪在棉葉中殘留消解動態及對棉蚜的防治效果評價

陳文靜,趙 靜，張金磊，魯立良，馮麗凱

(1.新疆農墾科學院植物保護研究所，新疆石河子 832000；2.新疆農墾科學院分析測試中心，新疆石河子 832000)

0 引 言

【研究意義】2020年新疆棉區棉花種植面積占全國的78.93%，產量占87.33%，新疆棉區在全國棉區增長面積和產量比重都在逐年穩步提升，平均單產和總產均為全國第一[1-2]。棉蚜一直是危害棉花的主要害蟲之一，近幾年發生尤為嚴重[3]。因棉蚜危害而造成的棉花產量損失平均減產幅度在30～50 kg/667m2，占產量的10%～20%[4]。【前人研究進展】常用種衣劑如吡蟲啉、噻蟲嗪等新型煙堿類殺蟲劑[5-6]。60%吡蟲啉懸浮種衣劑可促進棉花出苗，對棉花苗期的棉蚜和薊馬有很好的防治效果[7]。50%噻蟲嗪懸浮種衣劑12.5 g/667m2使用時，對棉花4、5葉期蚜蟲的防治效果可達83.94%，防效較好[8]。楊德慧等[9]研究表明，70%噻蟲嗪可分散粉劑2 000 g/100kg棉種包衣后，在發芽后30 d時，防效仍可達82.84%，而張謙等[10]試驗表明，200～600 g/100kg棉種包衣，在發芽后35 d時防治效果也可達到72.3%～89.1%，姜偉麗等[11]研究表明，藥劑210～420 g/100kg棉種包衣后，在發芽后30 d，防效同樣可達到75.9%～92.4%。噻蟲嗪種子處理后，在55 d時仍有顯著防效[12]。【本研究切入點】近年來棉蚜發生嚴重，化學農藥、多次使用棉蚜抗藥性會增強，成本增加、品質降低，使用噻蟲嗪進行種子處理后可有效防治苗期棉蚜，相較于噴霧防治可減少施藥次數，降低成本，減輕對天敵的影響。研究噻蟲嗪種衣劑在棉葉中的消解動態，評價其對棉蚜的防治效果。【擬解決的關鍵問題】測定棉葉中噻蟲嗪的殘留量，研究噻蟲嗪在棉株內的消解動態，結合田間噻蟲嗪種衣劑對棉蚜的防治效果，分析不同濃度、不同時間噻蟲嗪種子處理對棉蚜的防治效果。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗地設在新疆農墾科學院農試場，位于天山北麓中段，準噶爾盆地南緣，平均海拔在300～500 m，是典型溫帶大陸性氣候，日照時長2 318～2 732 h，年平均氣溫在7.5～8.2℃，無霜期在147～191 d，年降雨量為180～270 mL，年蒸發量達1 000～1 500 mL。表1

表1 70%噻蟲嗪可分散粉劑使用濃度(100 g棉種)Table 1 70% thiamethoxam seed coating concentration(100 g cotton seed)

棉花品種為新陸早45號，棉種包衣后播種，2020年5月9日播種，15日出苗。

70%噻蟲嗪可分散粉劑(銳勝，先正達(蘇州)作物保護有限公司)。RDN型人工氣候箱(寧波東南儀器有限公司)，噻蟲嗪標準品(純度>98%，上海源葉生物科技有限公司)。

Waters Acquity UPLC-TQ-S(美國Waters公司)，萬分之一電子天平(賽多利斯科學儀器(北京)有限公司)，HYQ-3110渦旋混勻器(美國精騏有限公司)，Centrifuge 5804 R冷凍離心機(德國Eppendorf公司)；KQ3200DB型數控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)，優普超純水制造系統(四川優普超純科技有限公司)。

乙腈為HPLC色譜乙腈(Fisher chemical公司)，乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)、C18固相分散劑(C18)、石墨化炭黑(GCB)(天津博納艾杰爾科技有限公司)，甲酸、NaCl、無水MgSO4均為分析純。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

每處理重復3次，共12個小區，每小區20 m2，采用對角線3點取樣法，每點選取連續10株棉花，在棉苗發芽后5、10、20、30、40 d時分別采上部葉與下部葉各10 g，取回實驗室測定棉葉中噻蟲嗪的殘留量；出苗后10、20、30 d調查全株棉蚜數量。

防治效果(%)=

(1)

1.2.2 樣品處理

取10 g(精確至0.1 g)待測棉葉于研缽中加入液氮研磨，后轉至50 mL旋蓋離心管中，加入5 mL超純水，2 000 r/min渦旋30 s，加入20 mL 0.1%甲酸酸化乙腈，2 000 r/min渦旋30 s，再加入4 g NaCl，2 000 r/min渦旋4 min，后超聲30 min。超聲后配平，5 000 r/min 4℃離心10 min，取2 mL上層乙腈相至15 mL旋蓋離心管中，重復5次，-20℃保存5 min。

將冷藏好的離心管取出，依次加入200 mg無水MgSO4、50 mg PSA、50 mg C18和10 mg GCB，立即搖勻，避免結塊。2 000 r/min渦旋4 min，后超聲30 min。超聲后配平，5 000 r/min 4℃離心10 min。用1 mL一次性注射器取上清液1 mL過0.22 μm有機濾膜后注入1.5 mL進樣瓶，4℃保存，待測。

1.2.3 儀器測定條件

色譜條件：色譜柱Acquity UPLC BEH C18色譜柱(1.7 μm，2.1×100 mm)，進樣量1 μL，柱溫25 ℃。洗脫程序：時間0～3 min，流速0.4 ml/min，A相0.1 %甲酸超純水60 %，B相乙腈40%。

質譜條件：電噴霧離子源，正離子模式(ESI+)，掃描方式為多反應監測(MRM)，干燥氣流速5 L/min，干燥氣溫度325 ℃，霧化器壓力45 psi，鞘氣溫度250 ℃，毛細管電壓2 500 V。質譜檢測參數：母離子292 m/z，子離子211/181 m/z，駐留時間200/200 ms，碰撞電壓5/20 V，保留時間0.72 min。

1.2.4 標準曲線的繪制

標準工作溶液：準確稱取10 mg(精確到0.000 1 g)噻蟲嗪標準品用10 mL乙腈定容，得到質量濃度為1 000 mg/L的噻蟲嗪標準母液。采用梯度稀釋法，用乙腈分別配制0.01、0.02、0.05、0.07、0.10、0.20、0.50 mg/L質量濃度的噻蟲嗪標準工作溶液。采用外標法定量，在1.2.2節儀器測定條件下測定，并用響應值-質量濃度繪制標準曲線，即溶劑標準曲線。

基質空白標準溶液：以不含噻蟲嗪的棉葉作為樣品，利用1.2.1節的前處理方法制備棉葉的基質空白溶液。采用梯度稀釋的方法，用基質空白溶液分別配制0.01、0.02、0.05、0.07、0.10、0.20、0.50 mg/L質量濃度的噻蟲嗪基質空白標準溶液。采用外標法定量，并用響應值-質量濃度繪制標準曲線，即基質標準曲線。

1.2.5 添加回收

準確稱取不含噻蟲嗪的棉葉空白樣品10 g(精確到0.1 g)，分別以0.01、0.20、0.50 mg/L，3個添加水平進行添加回收試驗，設置5個平行，計算添加回收率和相對標準偏差(RSD)。

1.2.6 基質效應

基質效應是指除待測組分外，樣品中其它組分對定性、定量檢測的結果有促進或抑制的影響。

計算基質效應的公式：

(2)

ME為正值，就表明基質效應增強；反之，則減弱。一般當基質效應超過±10%，即基質對檢測結果有增強或抑制效果，則認為基質效應對定量檢測的結果有顯著影響，不能忽略，需進行校正[13]。

1.3 數據處理

數據通過Microsoft Excel軟件處理，采用SPSS16.0統計軟件對數據方差分析，根據最小顯著極差法中新復極差測驗法(SSR測驗)進行差異顯著性測定，并使用origin7.5軟件進行繪圖。

2 結果與分析

2.1 標準曲線與線性范圍

研究表明，得溶劑標準曲線為y=22 122x+ 248 067，相關系數r=0.996；基質標準曲線為y=4 626.3x+ 26 763，相關系數r=0.999。在0.01～0.50 mg/L范圍內線性關系良好。圖1

圖1 A：0.01～0.50 mg/L噻蟲嗪基質標準曲線；B：0.01～0.50 mg/L噻蟲嗪溶劑標準曲線Fig.1 A：0.01-0.50 mg/L Thiamethoxam matrix standard curveB：0.01-0.50 mg/L Thiamethoxam solvent standard curve

2.2 基質效應與檢測限

研究表明，ME=-79.09%，棉葉基質對噻蟲嗪有強烈的抑制效果，通過基質空白標準溶液為基準進行校正，消除基質效應。

3倍信噪比時所測得噻蟲嗪的最低濃度，即其檢測限為0.001 mg/kg。

2.3 加標回收率與精密度

研究表明,在0.01～0.50 mg/L添加水平范圍內，噻蟲嗪平均回收率在93.4%～119.71%；相對標準偏差為0.34%～5.18%，符合農藥殘留檢測中RSD<20%的要求。表2

表2 噻蟲嗪的平均回收率及相對標準偏差RSD(n=5)Table 2 Average spiked recoveries and relative standard deviations(RSD)of thiamethoxam(n=5)

2.4 噻蟲嗪在棉葉中的消解動態

研究表明，噻蟲嗪在棉葉中的消解動態符合一級動力學方程，對300、450和600 g/100kg濃度70%噻蟲嗪消解時間t后的殘留量Ct回歸分析，得其消解曲線分別為Ct=20.686e-0.172t，r=0.894；Ct=56.313e-0.18t，r=0.972，Ct=68.336e-0.179t，r=0.970；半衰期分別4.03、3.85、3.87 d。40 d時濃度由低到高處理的棉葉中噻蟲嗪濃度分別降至0.036、0.064、0.084 mg/kg。表3，表4

表3 噻蟲嗪在棉葉中消解動態Table 3 Degradation dynamics of thiamethoxam in cotton leaves

表4 不同時間棉葉中噻蟲嗪含量Table 4 The content of thiamethoxam in cotton leaves at different times(mg/kg)

2.5 田間噻蟲嗪種衣劑對棉蚜的防治效果

研究表明，噻蟲嗪濃度越高，對棉蚜的防治效果也越好。出苗后10 d，3個處理對棉蚜的防效均可達80%以上，600 g/100kg處理防效高達95.32%。出苗后30 d時，600 g/100kg處理防效仍有87.90%，而300 g/100kg與450 g/100kg處理對棉蚜的防效下降到60.70%與77.12%。表5

表5 不同噻蟲嗪種衣劑下棉蚜防治效果變化Table 5 Control effect of thiamethoxam seed coating agent on Aphis gossypii Glover

2.6 出苗后30 d時噻蟲嗪在棉株體內的含量及分布

研究表明，種子處理后，濃度由低到高處理的下部葉片中噻蟲嗪含量分別為0.13、0.29和0.31 mg/kg，占各處理總體濃度的59.42%、76.39%、66.89%，噻蟲嗪主要分布在下部葉片。圖2

圖2 30 d時噻蟲嗪在棉株內分布情況Fig.2 Distribution ofthiamethoxam in cotton plants at 30 days

3 討 論

噻蟲嗪是第2代新煙堿類殺蟲劑，具有廣譜、高效、低毒的特點。良好的內吸活性同時兼有胃毒和觸殺作用，因而施用噻蟲嗪后，可很快被植株吸收并運轉至全株，對蚜蟲、飛虱、葉蟬等刺吸式口器害蟲起到很好的防治作用。使用噻蟲嗪種子處理能夠有效的防治棉花苗期蟲害的發生，發芽后30～35 d防效仍可達70%以上[9-11]。趙鳴等[14]研究發現，300 g/100kg濃度70%噻蟲嗪可分散粉劑種子處理后，在35 d時，防效達83.47%，噴霧防治按照當地施藥習慣在7 d進行1次的情況下防效達90%以上，防治效果相當，但種子處理防治方法減少了多次施藥的工費，也可將殺菌劑、抗低溫劑、微量元素等成分選擇性添加到種衣劑中，提高發芽率，培育壯苗，減少苗期損失[15,16]。且種子處理減少了噴霧施藥過程中對其他非靶標昆蟲的影響，保育天敵，便于中后期利用天敵防治棉蚜。

噻蟲嗪半衰期較短，噴施噻蟲嗪在棉葉中的消解半衰期為1.4～1.9 d，在土壤中的消解半衰期為2.9～5.9 d；噻蟲嗪在鮮茶葉中的消解半衰期為3.1 d，在土壤中的消解半衰期為5.5 d，與實驗結果一致，噻蟲嗪屬易降解農藥[17,18]。張麗萍[19]試驗結果表明，噻蟲嗪與吡蟲啉主要分布在下部葉片中，李成名等[20]利用同位素示蹤技術深刻分析了同為新煙堿類殺蟲劑吡蟲啉在油菜中的吸收、運轉與分布特性，結果顯示，吡蟲啉通過種子處理的方式易于向地上部分運轉，其分配規律為葉>莖>根，且下部葉中吡蟲啉含量顯著高于其他葉片，試驗中噻蟲嗪隨棉株生長運轉至整株，經噻蟲嗪同樣集中在下部葉片，針對噻蟲嗪在棉株內的具體分布以及運轉規律有待進一步的研究。

4 結 論

建立棉葉中噻蟲嗪農藥測定的方法。噻蟲嗪在棉葉中的消解動態符合一級動力學方程，消解方程分別為Ct=20.686e-0.172t，r=0.894；Ct=56.313e-0.18t，r=0.972，Ct=68.336e-0.179t，r=0.970；半衰期分別4.03、3.85、3.87 d。下部葉中噻蟲嗪含量分別占各處理總體濃度的59.42%、76.39%、66.89%，噻蟲嗪主要分布在下部葉片。后期600 g/100kg處理防效顯著優于其余2處理，30 d時防效仍可達87.90%。噻蟲嗪種子處理在30 d時噻蟲嗪的含量為0.110、0.192和0.230 mg/kg，對棉蚜有較好的防治效果。在苗期進行噻蟲嗪種子處理可很好的防治苗期蚜蟲，持效期達30 d左右。噻蟲嗪種子處理防效的高低與不同地區棉蚜對噻蟲嗪的敏感性有關，對不同地區棉蚜的防治效果和持效期都有所不同。