水溶性氟乐灵纳米制剂对向日葵列当的毒力及田间药效

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　　摘要 向日葵列当Orobanche cumana是一种检疫性恶性寄生杂草。本研究采用透析法制备了一种水溶性氟乐灵纳米制剂（TfORCC），评价其对向日葵列当的室内毒力和田间药效。种子发芽毒力测定结果表明：在独脚金内酯类似物GR24的诱导下，用5 μg/mL TfORCC处理向日葵列当种子，7 d后表现出良好的抑制发芽活性，列当种子发芽率为28.5%，与对照相比差异显著。消解动态试验表明，TfORCC消解半衰期比48%氟乐灵乳油延长6.56 d，说明TfORCC具有一定的缓释作用。田间药效试验结果表明，滴灌施用有效成分含量为75 g/667 m2TfORCC 45 d后，向日葵列当寄生率为32.1%，寄生强度为5.3，TfORCC制剂对向日葵列当的田间防效为36.3%。该方法可为向日葵滴灌施药技术防治向日葵列当提供科学依据。
　　关键词 氟乐灵; 向日葵列当; 毒力; 消解动态; 田间药效
　　中图分类号： S 451.2
　　文献标识码： BDOI： 10.16688/j.zwbh.2018220
　　Abstract Orobanche cumana is a quarantine and malignant parasitic weed. A watersoluble trifluralin nanoparticles （TfORCC） were prepared by dialysis method to evaluate virulence and field efficacy against O.cumana. The seed germination test showed that TfORCC nanoparticles had good effect on inhibiting the germination of O.cumana seeds at 5 μg/mL.After 7 days， the germination rate of the TfORCC was 28.5%， significantly lower than that of the control. The degradation dynamic test showed that degradation rate of the halftime of TfORCC nanoparticles was 6.56 days， longer than that of trifluralin 48% EC， indicating that TfORCC has a certain sustainedrelease effect. Field trials demonstrated that parasitism rate of O.cumana was 32.1% and parasitic intensity was 5.3 after 45 days of drip irrigation with 75 g/667 m2 TfORCC nanoparticles， significantly lower than that of the control， and the efficacy of TfORCC nanoparticles against O.cumana was 36.3%. The method can provide scientific basis for controlling O.cumana by drip irrigation.
　　Key words trifluralin; Orobanche cumana; virulence; degradation dynamic; field efficacy
　　我國是向日葵 Helianthus annuus生产大国，年种植面积118万hm2[1]。向日葵在我国的主要种植区分布在内蒙古、新疆、黑龙江等地，其中新疆约占全国总产量的20%[2]。向日葵田主要杂草有中亚滨藜Atriplex centralasiatica、碱蓬Suaeda glauca、向日葵列当Orobanche cumana、反枝苋Amaranthus retroflexus、野燕麦 Avena fatua等，尤其以向日葵列当危害最为严重[3]。
　　向日葵列当是一种一年生全寄生杂草，又称毒根草、兔子拐棍，属双子叶草本植物，列当科列当属[4]。其寄主专化性较强，依靠摄取寄主向日葵的养分而生存，受害严重的地块，寄生率高达75%以上[5]。生长早期被向日葵列当寄生的植株生长缓慢、茎秆低矮纤弱，花盘不能发育完全;后期被寄生则籽粒瘪小、含油率下降，严重的全株枯死[6]。因此2007年向日葵列当己被我国国家质量监督检验检疫总局列为检疫性恶性寄生杂草[78]。
　　目前用于防治向日葵列当的农药主要有48%地乐胺乳油、48%氟乐灵乳油、5%精喹禾灵乳油、72% 2，4D丁酯乳油、10%草甘膦乳油等，但由于传统的土表喷雾施药存在缺陷，例如地乐胺、氟乐灵等原药水溶性差，难以加工成环境友好的水剂;农药不能有效进入向日葵根部发挥其药效，对向日葵列当的防治效果较为有限。传统剂型中含有大量的甲苯、二甲苯等有机溶剂，易造成土壤结块;施用72% 2，4D丁酯乳油、38%莠去津悬浮剂易使向日葵产生药害等。为此，本文选用八氢视黄酸羧甲基壳聚糖聚合物作为除草剂氟乐灵的载体，制备水溶性TfORCC制剂，以期借助膜下滴灌施药的方式，将TfORCC与灌溉水混匀、精准滴灌至向日葵根部，为滴灌施药防治向日葵列当提供科学依据。
　　1 材料与方法
　　1.1 仪器与试剂
　　Agilent 1200高效液相色谱（紫外检测器）、PSX208H恒温恒湿培养箱、DF101S集热式恒温加热磁力搅拌器。 　　97%氟乐灵原药（Tf），深圳诺普信农化股份有限公司;48%氟乐灵乳油，河北华灵农药有限公司;98%独脚金内酯类似物GR24，上海翊圣生物科技有限公司;八氢视黄酸羧甲基壳聚糖（ORCC）聚合物由本实验室自制。
　　供试材料向日葵列当种子采自福海县喀拉玛盖镇食用向日葵种植户的田块中，供试向日葵品种为‘KD2511’。
　　1.2 纳米氟乐灵的制备
　　采用简单透析法制备八氢视黄酸羧甲基壳聚糖聚合物：用纯水溶解聚合物粉末，超声2 min，将氟乐灵原药用二甲基亚砜溶解，缓慢滴加入ORCC溶液中，室温下搅拌12 h。反应液转入透析袋用超纯水透析2 d （每8 h更换1次透析液），10 000×g离心30 min，-80℃低温冰箱过夜，冷冻干燥即制得粉末状水溶性的TfORCC制剂（载药率为49.1%）。
　　1.3 向日葵列当发芽率的测定
　　用1% NaClO溶液对向日葵列当种子浸泡10 min消毒，再用75%乙醇溶液消毒30 s，无菌水冲洗多次，置于超净工作台内的滤纸上晾干。在垫有无菌滤纸的培养皿（d=9 cm）内加入6 mL无菌水，皿内平整铺满玻璃纤维滤纸（d=5 mm），每一滤纸上撒播约30粒向日葵列当种子，将培养皿置于25℃恒温培养箱内预培养10 d。
　　经预培养后，在培养皿内每张玻璃纤维滤纸上加入20 μL 1 μg/mL GR24刺激其种子发芽，再分别加入20 μL 5 μg/mL氟乐灵、TfORCC作为药物处理，有效成分含量保持一致，无菌水作为对照，每个处理3个重复，分别在第3、7、10、14天统计向日葵列当的发芽率。
　　1.4 田间试验设计
　　试验地位于福海县喀拉玛盖镇（46°40′38″N、87°46′1″E），在2016年4月29日进行播种，行距1 m、株距60 cm、地膜宽度40 cm，膜上点播，膜内铺设滴灌带，田间各时期水肥量均保持一致。
　　试验设3个处理：于5月20日每667 m2先滴800 kg清水，再进行48%氟乐灵乳油[有效成分含量（下同） 75 g/667 m2]和水溶性TfORCC （75 g/667 m2）滴灌施药处理，以清水作为对照。每处理3个重复，每个重复小区面积222.3 m2，共9个小区。
　　1.5 氟乐灵在土壤中消解半衰期的测定
　　在滴灌施药后0、1、3、7、14、21、28、35、42、60 d在小区内随机选择区域采集土样，每个时间点3个重复，采样深度0～10 cm，剔除碎石等杂质混匀，四分法留样200 g，-20℃保存。称取土样20 g于250 mL三角瓶中，加入100 mL正己烷振荡提取1 h，抽滤，滤液转入含NaCl的具塞量筒中振荡盐析，用电动移液枪吸取50 mL上清液于250 mL茄形瓶中，浓缩至近干，2 mL甲醇溶解残余物备用。用9 mL甲醇水（10∶90）活化SPE小柱，将样品溶液转入SPE小柱中，5 mL甲醇淋洗，收集洗脱液，N2吹干，2 mL甲醇定容，待HPLC检测。C18 （250 mm×4.60 mm，5 μm）色谱柱，流动相为甲醇水（70∶30），流速0.8 mL/min，柱温35℃，λ=274 nm，进样量10 μL。
　　1.6 向日葵列当田间防效调查方法
　　2 結果与分析
　　2.1 纳米氟乐灵对向日葵列当种子发芽率的影响
　　经过10 d的预培养，观察向日葵列当种子在1 μg/mL GR24的刺激下，第3、7、10、14天的发芽率（图1）。结果表明：经GR24处理后，向日葵列当的种子均可以发芽。用5 μg/mL氟乐灵和TfORCC处理列当种子3 d后，两者都表现出良好的抑制种子发芽活性。7 d后，两组药剂处理的发芽率保持在较低水平，发芽率分别为28.1%和28.5%，与对照相比差异显著。14 d后的结果与10 d类似，发芽情况逐渐趋于稳定。说明氟乐灵和TfORCC对向日葵列当种子的萌发具有一定的抑制作用，TfORCC制剂可以随滴灌水施用于向日葵田。
　　2.2 氟乐灵在土壤中的消解半衰期
　　为了明确滴灌施用48%氟乐灵乳油、TfORCC制剂后有效成分氟乐灵在土壤里的残留消解动态，对不同时间土壤中氟乐灵的残留量进行测定（表1）。结果表明：滴灌施用两种制剂后，氟乐灵在土壤中的消解速率较慢，拟合回归方程得到的消解曲线均呈现负指数函数变化趋势，相关系数>098，符合一级反应动力学。水溶性TfORCC制剂消解半衰期为33.64 d，大于48%氟乐灵乳油的27.08 d，说明环境友好型水溶性TfORCC制剂具有一定的缓释作用，有效成分氟乐灵在载体聚合物ORCC的包被下，逐步释放出来，有效延缓了氟乐灵在土壤中的降解速率。
　　2.3 纳米氟乐灵对向日葵列当的田间防效
　　采用五点取样法调查滴灌施药后30、45 d各小区向日葵列当的寄生情况和田间防效（表2）。结果表明：施药30 d后，48%氟乐灵乳油和TfORCC制剂两组处理的向日葵列当寄生率分别为23.2%和20.8%，与对照组相比差异不显著。施药45 d后，两组处理的向日葵列当寄生率分别为40.0%和32.1%，寄生强度分别为5.4和5.3，与对照组相比差异显著。田间试验结果表明TfORCC制剂对向日葵列当的田间防效为36.3%，高于48%氟乐灵乳油的田间防效（20.6%）。
　　3 结论与讨论
　　氟乐灵主要通过杂草的胚芽鞘与胚轴吸收，对已出土杂草无效，适用于棉花Gossypium spp.、大豆Glycine max、油菜Brassica campestris、小麦Triticum aestivum、向日葵等经济作物田防除单子叶杂草和部分一年生小粒种子阔叶杂草，但其易挥发、易光解、水溶性极小[910]，施用后需要随即混土以延长药效期。目前商品化的仅有24%、48%氟乐灵乳油，5%、50%氟乐灵颗粒剂等两种剂型，尚不能有效解决氟乐灵利用率低的问题。为了改善氟乐灵制剂的水溶性、延缓氟乐灵的降解速率，本实验室前期制备了一种水溶性的TfORCC制剂，在PBS缓冲溶液（pH 7.0）中表现出良好的缓释性能，为本文后续开展对向日葵列当的室内毒力测定和田间药效试验奠定了研究基础。
　　寄主植物的根部分泌物是刺激向日葵列当发芽的重要物质[1115]，为了缩短试验周期，本文选用独脚金内酯类似物GR24诱导刺激向日葵列当种子的萌发。在室内毒力测定中，氟乐灵和TfORCC制剂均可以抑制向日葵列当种子的萌发，TfORCC没有表现出明显优势。董淑琦研究发现用1 mg/L独脚金醇处理向日葵列当种子，处理12 d后种子会进入二次休眠，发芽率普遍降低[8]。这可能是导致氟乐灵和TfORCC两组处理差异不显著的原因，建议今后改用盆栽向日葵苗对比氟乐灵和TfORCC对列当种子发芽率的抑制活性。
　　向日葵田喷施氟乐灵一般在施药混土后立即进行播种，已有研究表明向日葵列当出土时间距离向日葵播种的时间恒定在44～50 d[16]，为了缩短施药与列当出土之间的时间间隔，本文改用滴灌施药的方式，将TfORCC制剂施用的时间推迟20 d。在田间药效试验中，虽然TfORCC制剂能够延缓氟乐灵在土壤中的消解半衰期，同时对向日葵列当的田间防效比48%氟乐灵乳油高15.7百分点，但仍有一部分氟乐灵在向日葵列当出土前就消解了，与期望的理想防治效果仍有较大差距。施用TfORCC制剂的最佳施药量、施药时间、施药次数还需进一步优化，对向日葵产量和环境安全的影响仍需更系统深入的研究。
　　参考文献
　　[1] 王汉中，殷艳.我国油料产业形势分析与发展对策建议[J].中国油料作物学报，2014，36（3）：414421.
　　[2] 白全江，云晓鹏，高占明，等.内蒙古向日葵列当发生危害及其防治技术措施[J].内蒙古农业科技，2013（1）：7576.
　　[3] 黄长权.向日葵列当寄生机理的研究[D].哈尔滨：东北农业大学，2012.
　　[4] 郎明，马永清，董淑琦，等.苗期棉花对向日葵列当种子萌发诱导作用初探[J].生态环境学报，2011，20（1）：7983.
　　[5] 郝智强.鱼腥草浸提液刺激列当种子萌发的研究[D].杨凌：西北农林科技大学，2013.
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