噻虫嗪在棉叶中残留消解动态及对棉蚜的防治效果评价

陈文静,赵 静，张金磊，鲁立良，冯丽凯

(1.新疆农垦科学院植物保护研究所，新疆石河子 832000；2.新疆农垦科学院分析测试中心，新疆石河子 832000)

0 引 言

【研究意义】2020年新疆棉区棉花种植面积占全国的78.93%，产量占87.33%，新疆棉区在全国棉区增长面积和产量比重都在逐年稳步提升，平均单产和总产均为全国第一[1-2]。棉蚜一直是危害棉花的主要害虫之一，近几年发生尤为严重[3]。因棉蚜危害而造成的棉花产量损失平均减产幅度在30～50 kg/667m2，占产量的10%～20%[4]。【前人研究进展】常用种衣剂如吡虫啉、噻虫嗪等新型烟碱类杀虫剂[5-6]。60%吡虫啉悬浮种衣剂可促进棉花出苗，对棉花苗期的棉蚜和蓟马有很好的防治效果[7]。50%噻虫嗪悬浮种衣剂12.5 g/667m2使用时，对棉花4、5叶期蚜虫的防治效果可达83.94%，防效较好[8]。杨德慧等[9]研究表明，70%噻虫嗪可分散粉剂2 000 g/100kg棉种包衣后，在发芽后30 d时，防效仍可达82.84%，而张谦等[10]试验表明，200～600 g/100kg棉种包衣，在发芽后35 d时防治效果也可达到72.3%～89.1%，姜伟丽等[11]研究表明，药剂210～420 g/100kg棉种包衣后，在发芽后30 d，防效同样可达到75.9%～92.4%。噻虫嗪种子处理后，在55 d时仍有显著防效[12]。【本研究切入点】近年来棉蚜发生严重，化学农药、多次使用棉蚜抗药性会增强，成本增加、品质降低，使用噻虫嗪进行种子处理后可有效防治苗期棉蚜，相较于喷雾防治可减少施药次数，降低成本，减轻对天敌的影响。研究噻虫嗪种衣剂在棉叶中的消解动态，评价其对棉蚜的防治效果。【拟解决的关键问题】测定棉叶中噻虫嗪的残留量，研究噻虫嗪在棉株内的消解动态，结合田间噻虫嗪种衣剂对棉蚜的防治效果，分析不同浓度、不同时间噻虫嗪种子处理对棉蚜的防治效果。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验地设在新疆农垦科学院农试场，位于天山北麓中段，准噶尔盆地南缘，平均海拔在300～500 m，是典型温带大陆性气候，日照时长2 318～2 732 h，年平均气温在7.5～8.2℃，无霜期在147～191 d，年降雨量为180～270 mL，年蒸发量达1 000～1 500 mL。表1

表1 70%噻虫嗪可分散粉剂使用浓度(100 g棉种)Table 1 70% thiamethoxam seed coating concentration(100 g cotton seed)

棉花品种为新陆早45号，棉种包衣后播种，2020年5月9日播种，15日出苗。

70%噻虫嗪可分散粉剂(锐胜，先正达(苏州)作物保护有限公司)。RDN型人工气候箱(宁波东南仪器有限公司)，噻虫嗪标准品(纯度>98%，上海源叶生物科技有限公司)。

Waters Acquity UPLC-TQ-S(美国Waters公司)，万分之一电子天平(赛多利斯科学仪器(北京)有限公司)，HYQ-3110涡旋混匀器(美国精骐有限公司)，Centrifuge 5804 R冷冻离心机(德国Eppendorf公司)；KQ3200DB型数控超声波清洗器(昆山市超声仪器有限公司)，优普超纯水制造系统(四川优普超纯科技有限公司)。

乙腈为HPLC色谱乙腈(Fisher chemical公司)，乙二胺-N-丙基硅烷(PSA)、C18固相分散剂(C18)、石墨化炭黑(GCB)(天津博纳艾杰尔科技有限公司)，甲酸、NaCl、无水MgSO4均为分析纯。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

每处理重复3次，共12个小区，每小区20 m2，采用对角线3点取样法，每点选取连续10株棉花，在棉苗发芽后5、10、20、30、40 d时分别采上部叶与下部叶各10 g，取回实验室测定棉叶中噻虫嗪的残留量；出苗后10、20、30 d调查全株棉蚜数量。

防治效果(%)=

(1)

1.2.2 样品处理

取10 g(精确至0.1 g)待测棉叶于研钵中加入液氮研磨，后转至50 mL旋盖离心管中，加入5 mL超纯水，2 000 r/min涡旋30 s，加入20 mL 0.1%甲酸酸化乙腈，2 000 r/min涡旋30 s，再加入4 g NaCl，2 000 r/min涡旋4 min，后超声30 min。超声后配平，5 000 r/min 4℃离心10 min，取2 mL上层乙腈相至15 mL旋盖离心管中，重复5次，-20℃保存5 min。

将冷藏好的离心管取出，依次加入200 mg无水MgSO4、50 mg PSA、50 mg C18和10 mg GCB，立即摇匀，避免结块。2 000 r/min涡旋4 min，后超声30 min。超声后配平，5 000 r/min 4℃离心10 min。用1 mL一次性注射器取上清液1 mL过0.22 μm有机滤膜后注入1.5 mL进样瓶，4℃保存，待测。

1.2.3 仪器测定条件

色谱条件：色谱柱Acquity UPLC BEH C18色谱柱(1.7 μm，2.1×100 mm)，进样量1 μL，柱温25 ℃。洗脱程序：时间0～3 min，流速0.4 ml/min，A相0.1 %甲酸超纯水60 %，B相乙腈40%。

质谱条件：电喷雾离子源，正离子模式(ESI+)，扫描方式为多反应监测(MRM)，干燥气流速5 L/min，干燥气温度325 ℃，雾化器压力45 psi，鞘气温度250 ℃，毛细管电压2 500 V。质谱检测参数：母离子292 m/z，子离子211/181 m/z，驻留时间200/200 ms，碰撞电压5/20 V，保留时间0.72 min。

1.2.4 标准曲线的绘制

标准工作溶液：准确称取10 mg(精确到0.000 1 g)噻虫嗪标准品用10 mL乙腈定容，得到质量浓度为1 000 mg/L的噻虫嗪标准母液。采用梯度稀释法，用乙腈分别配制0.01、0.02、0.05、0.07、0.10、0.20、0.50 mg/L质量浓度的噻虫嗪标准工作溶液。采用外标法定量，在1.2.2节仪器测定条件下测定，并用响应值-质量浓度绘制标准曲线，即溶剂标准曲线。

基质空白标准溶液：以不含噻虫嗪的棉叶作为样品，利用1.2.1节的前处理方法制备棉叶的基质空白溶液。采用梯度稀释的方法，用基质空白溶液分别配制0.01、0.02、0.05、0.07、0.10、0.20、0.50 mg/L质量浓度的噻虫嗪基质空白标准溶液。采用外标法定量，并用响应值-质量浓度绘制标准曲线，即基质标准曲线。

1.2.5 添加回收

准确称取不含噻虫嗪的棉叶空白样品10 g(精确到0.1 g)，分别以0.01、0.20、0.50 mg/L，3个添加水平进行添加回收试验，设置5个平行，计算添加回收率和相对标准偏差(RSD)。

1.2.6 基质效应

基质效应是指除待测组分外，样品中其它组分对定性、定量检测的结果有促进或抑制的影响。

计算基质效应的公式：

(2)

ME为正值，就表明基质效应增强；反之，则减弱。一般当基质效应超过±10%，即基质对检测结果有增强或抑制效果，则认为基质效应对定量检测的结果有显著影响，不能忽略，需进行校正[13]。

1.3 数据处理

数据通过Microsoft Excel软件处理，采用SPSS16.0统计软件对数据方差分析，根据最小显著极差法中新复极差测验法(SSR测验)进行差异显著性测定，并使用origin7.5软件进行绘图。

2 结果与分析

2.1 标准曲线与线性范围

研究表明，得溶剂标准曲线为y=22 122x+ 248 067，相关系数r=0.996；基质标准曲线为y=4 626.3x+ 26 763，相关系数r=0.999。在0.01～0.50 mg/L范围内线性关系良好。图1

图1 A：0.01～0.50 mg/L噻虫嗪基质标准曲线；B：0.01～0.50 mg/L噻虫嗪溶剂标准曲线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 基质效应与检测限

研究表明，ME=-79.09%，棉叶基质对噻虫嗪有强烈的抑制效果，通过基质空白标准溶液为基准进行校正，消除基质效应。

3倍信噪比时所测得噻虫嗪的最低浓度，即其检测限为0.001 mg/kg。

2.3 加标回收率与精密度

研究表明,在0.01～0.50 mg/L添加水平范围内，噻虫嗪平均回收率在93.4%～119.71%；相对标准偏差为0.34%～5.18%，符合农药残留检测中RSD<20%的要求。表2

表2 噻虫嗪的平均回收率及相对标准偏差RSD(n=5)Table 2 Average spiked recoveries and relative standard deviations(RSD)of thiamethoxam(n=5)

2.4 噻虫嗪在棉叶中的消解动态

研究表明，噻虫嗪在棉叶中的消解动态符合一级动力学方程，对300、450和600 g/100kg浓度70%噻虫嗪消解时间t后的残留量Ct回归分析，得其消解曲线分别为Ct=20.686e-0.172t，r=0.894；Ct=56.313e-0.18t，r=0.972，Ct=68.336e-0.179t，r=0.970；半衰期分别4.03、3.85、3.87 d。40 d时浓度由低到高处理的棉叶中噻虫嗪浓度分别降至0.036、0.064、0.084 mg/kg。表3，表4

表3 噻虫嗪在棉叶中消解动态Table 3 Degradation dynamics of thiamethoxam in cotton leaves

表4 不同时间棉叶中噻虫嗪含量Table 4 The content of thiamethoxam in cotton leaves at different times(mg/kg)

2.5 田间噻虫嗪种衣剂对棉蚜的防治效果

研究表明，噻虫嗪浓度越高，对棉蚜的防治效果也越好。出苗后10 d，3个处理对棉蚜的防效均可达80%以上，600 g/100kg处理防效高达95.32%。出苗后30 d时，600 g/100kg处理防效仍有87.90%，而300 g/100kg与450 g/100kg处理对棉蚜的防效下降到60.70%与77.12%。表5

表5 不同噻虫嗪种衣剂下棉蚜防治效果变化Table 5 Control effect of thiamethoxam seed coating agent on Aphis gossypii Glover

2.6 出苗后30 d时噻虫嗪在棉株体内的含量及分布

研究表明，种子处理后，浓度由低到高处理的下部叶片中噻虫嗪含量分别为0.13、0.29和0.31 mg/kg，占各处理总体浓度的59.42%、76.39%、66.89%，噻虫嗪主要分布在下部叶片。图2

图2 30 d时噻虫嗪在棉株内分布情况Fig.2 Distribution ofthiamethoxam in cotton plants at 30 days

3 讨 论

噻虫嗪是第2代新烟碱类杀虫剂，具有广谱、高效、低毒的特点。良好的内吸活性同时兼有胃毒和触杀作用，因而施用噻虫嗪后，可很快被植株吸收并运转至全株，对蚜虫、飞虱、叶蝉等刺吸式口器害虫起到很好的防治作用。使用噻虫嗪种子处理能够有效的防治棉花苗期虫害的发生，发芽后30～35 d防效仍可达70%以上[9-11]。赵鸣等[14]研究发现，300 g/100kg浓度70%噻虫嗪可分散粉剂种子处理后，在35 d时，防效达83.47%，喷雾防治按照当地施药习惯在7 d进行1次的情况下防效达90%以上，防治效果相当，但种子处理防治方法减少了多次施药的工费，也可将杀菌剂、抗低温剂、微量元素等成分选择性添加到种衣剂中，提高发芽率，培育壮苗，减少苗期损失[15,16]。且种子处理减少了喷雾施药过程中对其他非靶标昆虫的影响，保育天敌，便于中后期利用天敌防治棉蚜。

噻虫嗪半衰期较短，喷施噻虫嗪在棉叶中的消解半衰期为1.4～1.9 d，在土壤中的消解半衰期为2.9～5.9 d；噻虫嗪在鲜茶叶中的消解半衰期为3.1 d，在土壤中的消解半衰期为5.5 d，与实验结果一致，噻虫嗪属易降解农药[17,18]。张丽萍[19]试验结果表明，噻虫嗪与吡虫啉主要分布在下部叶片中，李成名等[20]利用同位素示踪技术深刻分析了同为新烟碱类杀虫剂吡虫啉在油菜中的吸收、运转与分布特性，结果显示，吡虫啉通过种子处理的方式易于向地上部分运转，其分配规律为叶>茎>根，且下部叶中吡虫啉含量显著高于其他叶片，试验中噻虫嗪随棉株生长运转至整株，经噻虫嗪同样集中在下部叶片，针对噻虫嗪在棉株内的具体分布以及运转规律有待进一步的研究。

4 结 论

建立棉叶中噻虫嗪农药测定的方法。噻虫嗪在棉叶中的消解动态符合一级动力学方程，消解方程分别为Ct=20.686e-0.172t，r=0.894；Ct=56.313e-0.18t，r=0.972，Ct=68.336e-0.179t，r=0.970；半衰期分别4.03、3.85、3.87 d。下部叶中噻虫嗪含量分别占各处理总体浓度的59.42%、76.39%、66.89%，噻虫嗪主要分布在下部叶片。后期600 g/100kg处理防效显著优于其余2处理，30 d时防效仍可达87.90%。噻虫嗪种子处理在30 d时噻虫嗪的含量为0.110、0.192和0.230 mg/kg，对棉蚜有较好的防治效果。在苗期进行噻虫嗪种子处理可很好的防治苗期蚜虫，持效期达30 d左右。噻虫嗪种子处理防效的高低与不同地区棉蚜对噻虫嗪的敏感性有关，对不同地区棉蚜的防治效果和持效期都有所不同。