不同殺菌劑在麥穗中的消解動態(tài)及對小麥赤霉病防效評估

陳宏州，韓 凱，楊紅福，吳琴燕，徐 超，繆 康，姚克兵，莊義慶

(1.江蘇丘陵地區(qū)鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇句容 212400; 2.江蘇省農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗測試中心，江蘇南京 210036; 3.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，江蘇南京 210014)

由禾谷鐮刀菌復(fù)合種(species complex)引起的小麥赤霉病(Fusarium head blight, FHB)在世界范圍內(nèi)對小麥和大麥均可造成嚴(yán)重危害。病原菌可侵染小麥苗、葉、穗等部位，使小麥植株生長受抑制或枯萎，尤以穗部危害最為嚴(yán)重，導(dǎo)致小麥產(chǎn)量損失和品質(zhì)下降。此外，因病菌浸染產(chǎn)生多種鐮刀菌毒素，包括單端孢霉烯族毒素、伏馬毒素(fumonisin)和玉米赤霉烯酮(zearalenone)，帶來威脅人畜生命健康的食品安全問題。

培育抗赤霉病品種是防治小麥赤霉病最經(jīng)濟(jì)、有效的方法，但在世界范圍內(nèi)仍缺乏有效抗赤霉病且農(nóng)藝性狀優(yōu)良的小麥品種，化學(xué)防治一直是小麥赤霉病危害及其籽粒毒素污染防治的主要措施。近年來，我國小麥赤霉病常年發(fā)病面積已超過700×10hm，并且病害呈北擴(kuò)西移態(tài)勢，常發(fā)區(qū)已擴(kuò)展到黃淮南部麥區(qū)，西北麥區(qū)病害發(fā)生也明顯加重。

小麥籽粒DON污染和赤霉病的嚴(yán)重程度密切相關(guān)，同時DON也是全世界谷物及其制品中最常見的鐮刀菌毒素，一旦進(jìn)入人或動物體內(nèi)，會引起免疫失調(diào)、厭食和體重減輕等慢性中毒以及腹瀉、嘔吐和發(fā)燒等急性中毒癥狀，嚴(yán)重危害人和動物的健康。我國《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中真菌毒素限量》(GB2761-2017)中規(guī)定了谷物及谷物制品中(包括玉米、玉米面、大麥、小麥、麥片和小麥粉)DON限量標(biāo)準(zhǔn)為1 000 μg·kg。美國食品及藥物管理局規(guī)定食品中DON安全限量是1 mg·kg，飼料用小麥及其制品中DON允許限量不得超過4 mg·kg；歐盟制定的DON限量標(biāo)準(zhǔn)較嚴(yán)，谷粉及玉米粉中允許限量≤0.75 mg·kg。鑒于當(dāng)前赤霉病及小麥籽粒DON防治的嚴(yán)峻現(xiàn)狀，急需優(yōu)化赤霉病防治藥劑，以保障小麥生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展及食品安全。

為探明不同殺菌劑對小麥赤霉病和籽粒DON的防治效果，本研究采用菌絲生長速率法分別檢測6種殺菌劑原藥對亞洲鐮刀菌的室內(nèi)毒力，分析6種單藥劑推薦劑量下施藥1次和2次在麥穗中消解動態(tài)以及對赤霉病及籽粒DON的田間防治效果，以期為小麥赤霉病及籽粒DON化學(xué)防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試赤霉病菌株：亞洲鐮刀菌()，由江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所提供。

供試培養(yǎng)基為馬鈴薯葡萄糖瓊脂(PDA)培養(yǎng)基；供試小麥品種為鎮(zhèn)麥15號，由江蘇丘陵地區(qū)鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供。

室內(nèi)試驗供試藥劑：98%氟唑菌酰羥胺(pydiflumetofen)原藥(瑞士先正達(dá)作物保護(hù)有限公司)，98%咪鮮胺(prochloraz)原藥(江蘇輝豐農(nóng)化股份有限公司)，97%戊唑醇(tebuconazole)原藥(江蘇中旗作物保護(hù)股份有限公司)，95%氰烯菌酯(phenamacril)原藥(江蘇省農(nóng)藥研究所股份有限公司)，98%吡唑醚菌酯(pyraclostrobin)原藥(江蘇寶靈化工股份有限公司)，95%嘧菌酯(azoxystrobin)原藥(利爾化學(xué)股份有限公司)。各原藥分別用適量丙酮溶解，以5%吐溫-80作乳化劑，均配制成50 000 μg·mL的母液，冷藏以備室內(nèi)毒力檢測。

大田試驗用藥劑：200 g·L氟唑菌酰羥胺SC(瑞士先正達(dá)作物保護(hù)有限公司)，50%咪鮮胺WP(江蘇省綠盾植保農(nóng)藥實驗有限公司)，430 g·L戊唑醇SC[拜耳作物科學(xué)(中國)有限公司]，25%氰烯菌酯SC(江蘇省農(nóng)藥研究所股份有限公司)，250 g·L吡唑醚菌酯EC(江蘇耘農(nóng)化工有限公司)，250 g·L嘧菌酯SC(江陰蘇利化學(xué)股份有限公司)。丙酮(分析純，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)，甲醇和乙腈(色譜純，美國默克公司)，HPLC級乙酸銨(德國CNW公司)，DON標(biāo)準(zhǔn)品(濃度為100 mg·mL，美國Romer國際貿(mào)易有限公司)。99%水楊肟酸(salicylhydroxamic acid, SHAM)(美國Acros Organics公司)，用適量甲醇溶解，配制成50 000 μg·mL的母液冷藏備用。

1.2 不同殺菌劑對亞洲鐮刀菌的室內(nèi)毒力檢測

采用菌絲生長速率法，在預(yù)試驗基礎(chǔ)上設(shè)計殺菌劑的系列濃度，氟唑菌酰羥胺、咪鮮胺、戊唑醇和氰烯菌酯的系列濃度均設(shè)為2、1、0.5、0.25、0.125、0.062 5和0.031 25 μg·mL，吡唑醚菌酯和嘧菌酯濃度均設(shè)為50、25、12.5、6.25、 3.125、1.562 5和0.781 25 μg·mL。按此濃度配置含藥PDA培養(yǎng)基，以無菌水PDA培養(yǎng)基作空白對照，吡唑醚菌酯和嘧菌酯處理與對照中均加入100 μg·mL的旁路氧化酶抑制劑SHAM，各處理重復(fù)4次。采用DPSv 7.05數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，分別計算6種殺菌劑對亞洲鐮刀菌菌絲生長抑制的毒力回歸方程、相關(guān)系數(shù)()、EC和EC及95%置信限。

1.3 不同殺菌劑在麥穗中的消解動態(tài)試驗

于2021年4—5月，在江蘇丘陵地區(qū)鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所試驗田(E119.304°，N31.964°，海拔21 m)進(jìn)行6種殺菌劑在麥穗中消解動態(tài)試驗。試驗田土壤為下蜀馬肝土，有機(jī)質(zhì)含量中等，小麥生育期內(nèi)肥水及蟲、草害管理同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)田。試驗設(shè)13個處理，包括200 g·L氟唑菌酰羥胺SC 750 mL·hm、50%咪鮮胺WP 450 g·hm、430 g·L戊唑醇SC 375 mL·hm、25%氰烯菌酯SC 1 500 mL·hm、250 g·L吡唑醚菌酯EC 600 mL·hm和250 g·L嘧菌酯SC 600 mL·hm共6種殺菌劑及相應(yīng)劑量分別噴施1次和2次的處理，噴施清水作空白對照。各殺菌劑施藥劑量均為廠家推薦劑量，每個處理重復(fù)3次，共39個小區(qū)，小區(qū)面積為30 m，小區(qū)設(shè)保護(hù)行，隨機(jī)區(qū)組排列。小麥揚花約5%(2021年4月14日)時使用鄭州綠帝農(nóng)用機(jī)械有限公司生產(chǎn)的WBD-16型電動噴霧器第1次均勻噴霧施藥，第二次施藥在第一次施藥后7 d進(jìn)行，噴液量均為600 L·hm，空白對照區(qū)噴施等量清水，施藥后至試驗結(jié)束，不噴施其他任何藥劑。分別于第一次和第二次施藥后 2 h、1 d、2 d、4 d、6 d、10 d、15 d和20 d，每小區(qū)隨機(jī)剪取麥穗500 g，切碎混勻后留正、副樣各200 g，所有樣品用塑料自封袋封裝、編號，-20 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

采用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法(UPLC-MS/MS)測定以及外標(biāo)法定量，分別檢測、分析6種殺菌劑施藥1次和2次在麥穗中消解動態(tài)。不同殺菌劑殘留外標(biāo)法定量后，殺菌劑殘留量以殺菌劑殘留量/麥穗干重(μg·g)表述。

1.4 不同殺菌劑對小麥赤霉病及籽粒DON污染的田間防控試驗

田間試驗設(shè)計及施藥處理同1.3，試驗田塊為1.3相鄰田塊，近年來試驗田塊赤霉病均發(fā)生較重。

試驗田塊赤霉病發(fā)生穩(wěn)定后(2021年5月14日)調(diào)查發(fā)病情況，采用對角線五點取樣，每處理調(diào)查500穗，以發(fā)病小穗占全穗的百分率分級，計算病情指數(shù)及其防效。病情指數(shù)和防效計算公式分別為：病情指數(shù)=[∑(各級病穗數(shù)×相應(yīng)病級值)/調(diào)查總穗數(shù)×最高病級值]×100；病指防效=[(對照病情指數(shù)-處理病情指數(shù))/對照病情指數(shù)]×100%。

小麥成熟后(2021年5月30日)，所有處理的每個小區(qū)對角線五點取樣，每點剪取0.25 m所有麥穗，人工脫粒并曬干混勻，將各處理籽粒樣品用高速粉碎機(jī)粉碎，過20目篩，嚴(yán)格清理以免相互污染，收集各處理樣品以備DON檢測。使用嘔吐毒素ELISA檢測試劑盒(江蘇維賽科技生物發(fā)展有限公司)檢測樣品中的DON含量，稱取5 g樣品置于50 mL離心管中，加入25 mL去離子水后于140 r·min震蕩30 min；4 000 r·min離心5 min，取上清液100 μL加入到700 μL去離子水中并充分混勻；取50 μL稀釋液待測。DON標(biāo)樣濃度設(shè)為0、5、15、45和 135 ng·mL，檢測步驟按照試劑盒說明書進(jìn)行。DON含量按DON測定值與小麥粉干重的比值(ng·g)表述，并計算不同殺菌劑對籽粒DON污染的防效。DON防效=(對照DON 含量-處理DON含量)/對照DON含量×100%。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用DPS 7.05對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，應(yīng)用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗；采用Excel對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同殺菌劑對亞洲鐮刀菌的室內(nèi)毒力

室內(nèi)檢測結(jié)果(表1)表明，6種殺菌劑對亞洲鐮刀菌的室內(nèi)毒力表現(xiàn)為咪鮮胺>戊唑醇>氰烯菌酯>氟唑菌酰羥胺>吡唑醚菌酯>嘧菌酯，其抑制菌絲生長的EC值分別為0.024 9、 0.030 2、0.076 4、0.094 5、5.670 2和19.867 4 μg·mL，EC值分別為0.106 0、0.284 9、 0.648 0、2.738 4、1 205.425 7和2 777.109 8 μg·mL。這說明咪鮮胺、戊唑醇、氰烯菌酯和氟唑菌酰羥胺對亞洲鐮刀菌菌絲生長抑制作用較強，其中咪鮮胺抑制作用最強；吡唑醚菌酯和嘧菌酯對菌絲生長抑制作用相對較低。

表1 不同殺菌劑對亞洲鐮刀菌的室內(nèi)毒力Table 1 Indoor toxicity of different fungicides on F.asiaticum

2.2 不同殺菌劑在麥穗中的消解動態(tài)

6種殺菌劑在麥穗中消解動態(tài)見表2。50%咪鮮胺WP、430 g·L戊唑醇SC 375 mL·hm、25%氰烯菌酯SC 1 500 mL·hm、200 g·L氟唑菌酰羥胺SC 750 mL·hm、250 g·L吡唑醚菌酯EC 600 mL·hm和250 g·L嘧菌酯SC 600 mL·hm以600 L·hm的噴液量分別噴施1次和2次后，在麥穗中的殘留量均隨時間的延長而逐漸降低，殘留消解動態(tài)均符合一級動力學(xué)方程式。50%咪鮮胺WP、430 g·L戊唑醇SC、25%氰烯菌酯SC、200 g·L氟唑菌酰羥胺SC 、250 g·L吡唑醚菌酯EC和250 g·L嘧菌酯SC施藥有效濃度分別為375.00、268.75、625.00、250.00、 250.00和250.00 μg·mL；噴施1次在麥穗中的原始沉積量分別為5.230 2、6.542 1、6.175 8、 42.684 6、6.815 9和5.542 2 μg·g，消解半衰期分別為2.081 5、3.094 4、2.365 7、 3.026 8、 3.209 0和3.136 4 d；噴施2次在麥穗中的原始沉積量分別為6.436 5、7.237 4、6.752 8、 47.606 6、 7.332 2和 5.978 2 μg·g，消解半衰期分別為2.044 7、3.332 4、2.529 7、3.397 8、3.300 7和3.179 6 d。

圖1 不同殺菌劑在麥穗中的消解動態(tài)

表2 不同殺菌劑在麥穗中的殘留消解一級動力學(xué)方程及其他統(tǒng)計參數(shù)Table 2 First-order kinetic equations and other statistical parameters for different fungicides dissipation in wheat spikes

2.3 不同殺菌劑對小麥赤霉病及籽粒DON的防效

從表3來看，清水對照區(qū)赤霉病病情指數(shù)為5.27，籽粒DON含量為2 268.55 ng·g，約為國家限量標(biāo)準(zhǔn)(1 000 μg·kg)的2.3倍。200 g·L氟唑菌酰羥胺SC 750 mL·hm、430 g·L戊唑醇SC 375 mL·hm、25%氰烯菌酯SC 1 500 mL·hm、50%咪鮮胺WP 450 g·hm、250 g·L吡唑醚菌酯EC 600 mL·hm和250 g·L嘧菌酯SC 600 mL·hm施藥1次對赤霉病病指防效分別為85.96%、73.62%、68.69%、61.48%、63.76%和50.47%，對籽粒DON防效分別為81.43%、 69.70%、66.06%、53.88%、41.03%和 -28.95%；施藥2次病指防效分別為94.88%、 86.15%、 83.87%、75.33%、79.51%和61.10%，對籽粒DON防效分別為88.91%、79.45%、 78.89%、 60.09%、52.75%和-18.08%。結(jié)果表明，6種殺菌劑對小麥赤霉病及籽粒DON的防效表現(xiàn)為200 g·L氟唑菌酰羥胺SC >430 g·L戊唑醇SC > 25%氰烯菌酯SC >50%咪鮮胺WP >250 g·L吡唑醚菌酯 EC > 250 g·L嘧菌酯SC。200 g·L氟唑菌酰羥胺SC對赤霉病及籽粒DON防效最佳，施藥1次對赤霉病及籽粒DON具良好防效。430 g·L戊唑醇SC和25%氰烯菌酯SC施藥1次對赤霉病及DON防效一般，施藥2次防效良好；50%咪鮮胺WP施藥1次對赤霉病及DON防效較差，施藥2次防效一般。250 g·L吡唑醚菌酯EC和250 g·L嘧菌酯SC均屬于甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑，對赤霉病防效不突出，并且對籽粒DON防效低于病指防效，嘧菌酯還增加DON污染。

表3 不同殺菌劑對小麥赤霉病及籽粒DON毒素的田間防效Table 3 Field control efficacy of different fungicides onFusarium head blight and DON in wheat grain

3 討 論

目前，在江蘇、安徽等赤霉病頻發(fā)以及多菌靈抗藥性頻率較高的長江中下游冬麥區(qū)，赤霉病防治常用藥劑為戊唑醇、咪鮮胺以及氰烯菌酯的單劑與復(fù)配劑，新型藥劑較少，如：2019年正式登記的丙硫菌唑單劑與復(fù)配劑以及2020年正式登記的氟唑菌酰羥胺，葉菌唑還處于登記與示范推廣階段，與防治其他作物重大病害的藥劑相比，防治赤霉病登記藥劑的有效成分種類依舊顯得不足。氟唑菌酰羥胺是一種琥珀酸脫氫酶抑制劑類殺菌劑(SDHIs)，對赤霉病菌抑菌活性高，與多菌靈和氰烯菌酯均無交互抗性，對赤霉病田間防效優(yōu)良。本研究中，氟唑菌酰羥胺推薦劑量下對赤霉病及籽粒DON污染防效優(yōu)異，可作為我國赤霉病防治藥劑的補充。

探明赤霉病防治藥劑適期施藥后在麥穗中殘留消解動態(tài)，對科學(xué)合理施藥及農(nóng)藥減施增效技術(shù)等諸多方面具有重要意義。目前，國內(nèi)學(xué)者關(guān)于赤霉病防治藥劑在小麥上殘留及消解動態(tài)研究大多聚焦于藥劑在小麥中的殘留風(fēng)險以及農(nóng)藥殘留相關(guān)的糧食安全方面，如：吳琴燕等報道，氟唑菌酰羥胺在麥穗中消解速率較快，屬于易降解農(nóng)藥(T1/2<30 d)，收獲后麥粒殘留量約為0.12 μg·g，低于美國規(guī)定的氟唑菌酰羥胺在小麥上的最大殘留限量(0.3 μg·g)。刁春友等在小麥抽穗揚花期噴施2次多菌靈、戊唑醇和氟環(huán)唑等11種藥劑，收獲期小麥籽粒中僅發(fā)現(xiàn)多菌靈、氟環(huán)唑和甲基硫菌靈，其他藥劑均未檢測到。吳 麗等報道，多菌靈、氰烯菌酯、咪鮮胺和甲基硫菌靈等4種殺菌劑在小麥籽粒中的殘留量均隨施藥次數(shù)的增加而增加，其中多菌靈的殘留量最大，當(dāng)施藥4次后殘留量超過國家糧食安全限量水平，而其余三種農(nóng)藥殘留量較低，均在安全限量范圍內(nèi)。本研究中，6種殺菌劑分別施藥1次和2次后在麥穗中殘留消解動態(tài)均符合一級動力學(xué)方程式，根據(jù)化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準(zhǔn)則，均屬易降解農(nóng)藥。氟唑菌酰羥胺施藥1次和2次后在麥穗中的原始沉積量最高，表明其具有較強的內(nèi)吸傳導(dǎo)性，能迅速被小麥植株吸收，揚花初期施藥1次后間隔7 d再次施藥，可在小麥抽穗期持續(xù)有效抑制赤霉病菌的侵染與擴(kuò)展，最終呈現(xiàn)對赤霉病高防效。咪鮮胺、戊唑醇和氰烯菌酯等3種藥劑，對赤霉病菌抑菌活性均較高，施藥2次麥穗中的原始沉積量差異不大，揚花初期施藥2次后也可不同程度地抑制赤霉病菌的侵染與擴(kuò)展。

近年來，氣候條件變化、秸稈還田以及多菌靈抗性頻率較高等多種因素導(dǎo)致赤霉病在江蘇和安徽等區(qū)域呈間歇性暴發(fā)態(tài)勢，不僅導(dǎo)致小麥產(chǎn)量損失嚴(yán)重，還因病菌產(chǎn)生DON等真菌毒素而對食品安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，因此急需既能有效防治赤霉病又能有效控制小麥籽粒DON污染的化學(xué)藥劑。張海艷等報道，氰烯菌酯、戊唑醇、丙硫菌唑等殺菌劑及其復(fù)配劑均能有效控制赤霉病的危害，并能有效降低小麥籽粒DON含量；吡唑醚菌酯單劑及其復(fù)配劑雖然對赤霉病的病指防效也較高，但控制籽粒DON含量效果相對較差。孫海艷等報道，氟唑菌酰羥胺對赤霉病有優(yōu)異防效，同時對小麥葉銹病也有一定的防效。本研究中，氟唑菌酰羥胺施藥1次對赤霉病及籽粒DON具良好防效，戊唑醇和氰烯菌酯施藥2次后對赤霉病和籽粒DON防效良好，咪鮮胺施藥2次對赤霉病和籽粒DON防效偏低。吡唑醚菌酯和嘧菌酯，均為甲氧基丙烯酸酯類殺菌劑，對赤霉病防效不突出且對籽粒DON防效均低于病指防效，嘧菌酯還增加DON污染，因此在赤霉病防治中需慎用吡唑醚菌酯和嘧菌酯的單劑及復(fù)配劑。

一般來說，大量的侵染菌源、適宜浸染發(fā)病的環(huán)境條件和寄主是赤霉病大流行的必要條件，在赤霉病防治中即使噴施氟唑菌酰羥胺等防效優(yōu)異的殺菌劑也不能完全有效地防治赤霉病和籽粒DON污染。因此，在當(dāng)前病害流行及危害現(xiàn)狀中，需在優(yōu)化作物秸稈還田技術(shù)、小麥播期、播種密度、施肥水平以及適當(dāng)引入作物輪作等栽培措施的基礎(chǔ)上，科學(xué)合理施用殺菌劑，才能減藥增效，保障小麥生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展以及糧食安全。