张 倩，郭 伟，宋 超，管志坤，王金亮，牟 山，王 刚，李义强*

（1.中国农业科学院烟草研究所，国家烟草专卖局病虫害监控与综防重点实验室，青岛 266101；2.吉林烟草工业有限责任公司，吉林 延吉 133000；3.山东青岛烟草有限公司，青岛 266000；4.青岛市农业委员会，青岛 266000；5.中国烟叶公司，北京 100055）

二氯喹啉酸（quinclorac）是德国 BASF公司1984年开发的一种激素型喹啉羧酸类除草剂，主要用于防治农田及草坪中稗草、马唐等单子叶杂草，对部分阔叶杂草也具有一定抑制作用。二氯喹啉酸药效好，价格便宜，是我国防除水稻田大龄稗草及其他杂草的特效除草剂，在生产中使用较普遍[1-3]。随着二氯喹啉酸的广泛使用，二氯喹啉酸药害给农业生产带来了一系列环境污染等问题。最直接危害是导致作物产生药害，特别是土壤中残留的二氯喹啉酸对后茬双子叶作物烟草[4-6]、番茄[7-8]、黄瓜[9]等造成药害，且发生区域和危害程度呈加重趋势。尤其是我国南方烟稻轮作模式的普及，严重影响烟叶产质量，给烟草生产带来严重的经济损失，已引起烟草学界的高度关注[10-12]。通过研究二氯喹啉酸在不同土壤环境中的残留降解规律，探讨不同环境因子（温度、湿度、pH等）对其降解的影响，以便采取有效措施，消除二氯喹啉酸对后茬作物的危害和降低农药对环境的污染，为进一步评价其在土壤生态环境中的持效性和污染治理提供依据，对农业生产持续稳定发展具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验土壤及理化性质

试验于2012年在中国农业科学院烟草研究所进行，供试土壤样品为取自不同烟叶产区的植烟土壤，包括湖南浏阳的河潮土、四川西昌的水稻土、云南腾冲的红壤和山东即墨的棕壤等4种类型，土壤取样深度为0～15 cm耕层，取样后去除石块、植物根和其他植株残体等杂物，室温风干，研磨后过2 mm筛。土壤样品的高效液相色谱检测结果显示，4种土壤中都不含有二氯喹啉酸。供试土壤部分理化性状数据见表1。

表1 供试土壤基本性状Table1 Chemical and physical properties of soils tested

1.2 仪器与试剂

1.2.1 主要仪器 Waters 2695液相色谱仪-紫外检测器（HPLC-UV，美国 Waters公司）；Advantage系列旋转蒸发仪（德国Heidolph公司），BLUD PARD WSZ-200A回旋式振荡器（上海一恒科技有限公司）；TD5A-WS多管架自动平衡离心机（上海卢湘仪离心机仪器有限公司）；RSQ-60 AS超声波震荡机（宁波荣顺科技仪器厂）；RXZ-380B人工培养箱（江南宁波仪器厂）。

1.2.2 试剂 50%二氯喹啉酸可湿性粉剂，江苏富田农化有限公司生产。二氯喹啉酸标准品（纯度98.1%）由德国Dr.Ehrenstorfer GmbH公司购买。甲醇为色谱纯，其余试剂均为分析纯。

1.3 试验方法

1.3.1 土壤类型对二氯喹啉酸降解的影响试验 分别称取山东、湖南、四川、云南 4种土壤10 kg，称取50%二氯喹啉酸可湿性粉剂10 g，加适量水稀释后，用AGROLEX HD400型喷雾器在土壤表面均匀喷施，混合均匀，土壤中农药原始添加浓度约为0.5 mg/kg，调节土壤相对含水量为25%左右，装入陶瓷盆内，盆口覆盖塑料薄膜以保持土壤含水量，在薄膜上用针刺适量小洞，以便透气。置于温度为 25 ℃的人工气候箱中培养，间隔 5 d加适量水以保持土壤湿度基本恒定。分别于1 h及1、3、5、7、14、21、28、35、42、60 d 取土样，每次取样200 g，检测土壤中二氯喹啉酸残留量，重复3次。

1.3.2 土壤pH对二氯喹啉酸降解的影响试验 称取10 kg山东棕壤3份，分别向其中添加适量硫酸溶液或氢氧化钠溶液调节土壤pH[13]，使pH分别为5.0、7.0、9.0，放于阴凉处，连续3 d用酸度计检测并修正到所需pH。其他操作同1.3.1。

1.3.3 土壤含水量对二氯喹啉酸降解的影响试验称取10 kg山东棕壤3份，按照土壤浓度0.5 mg/kg添加适量二氯喹啉酸，添加后检测并计算实际含量，用去离子水调节土壤相对含水量分别约为20%、40%、80%。其他同1.3.1。

1.3.4 温度对二氯喹啉酸降解的影响试验 称取10 kg山东棕壤3份，按照土壤浓度0.5 mg/kg添加二氯喹啉酸，添加后检测并计算实际含量，分别置于15、25、35 ℃的人工气候箱中，整个试验过程保持土壤相对含水量为25%左右。其他同1.3.1。

1.4 二氯喹啉酸检测

1.4.1 提取 准确称取20.0 g土壤样品，置于磨口三角瓶中，加60 mL甲醇/0.01%磷酸水溶液（3∶1，V/V），回旋式振荡器提取1 h后，将提取液转移至50 mL离心管中，4000 r/min离心5 min，滤纸过滤，取上清液30 mL，过0.22 μm滤膜，待测定。

1.4.2 检测 仪器条件：高效液相色谱仪-紫外检测器（HPLC-UV），色谱柱：Waters Sun FireTM-C18，5.0 μm，4.6 mm×250 mm。流动相：甲醇/0.01%磷酸水溶液（3∶1，V/V），流速0.6 mL/min进样量10 μL，柱温30 ℃，检测波长为240 nm。二氯喹啉酸特征峰响应时间6.07 min。

2 结 果

2.1 检测方法标准曲线和精确度试验

用二氯喹啉酸标准品配成100 mg/L的二氯喹啉酸母液，用甲醇逐级稀释为5个浓度梯度：0.05、0.1、0.5、1.0、5.0、10.0 mg/L。按照本试验确定的检测方法，测定峰面积。横坐标代表进样量，纵坐标代表峰面积，绘制残留量标准曲线，残留回归方程：Y＝125676X－2813.4，R2＝0.9999，其中 Y为峰面积，X为农药残留量（mg/kg）。

在空白土壤样品中，添加3个浓度（0.01、0.1、1 mg/L）的二氯喹啉酸，按照上述方法进行添加回收率试验，每浓度5个重复。表2结果显示，3个浓度水平的平均添加回收率分别为 89.86%、93.76%、95.64%，相对标准偏差均小于4%，本试验采用的检测方法符合农药残留检测要求。二氯喹啉酸的色谱图见图1。

表2 二氯喹啉酸在土壤中的添加回收率Table2 Average recovery of quinclorac in soil samples added at different levels

图1 二氯喹啉酸液相色谱图Fig.1 Typical HPLC chromatograms of quinclorac

2.2 二氯喹啉酸在不同土壤类型中的降解

二氯喹啉酸在不同土壤中的消解动态结果见表3。山东、湖南、四川、云南4地土壤中添加二氯喹啉酸的原始添加浓度相差不大，分别为0.475、0.469、0.466、0.489 mg/kg；21 d时，除四川土壤外，其他3地土壤消解率均超过50%。通过土壤降解动力学方程，计算出二氯喹啉酸在山东、湖南、四川和云南4种土壤中半衰期分别为26.8、23.9、35.6、32.4 d。

2.3 土壤pH对二氯喹啉酸降解的影响

由图2可见，二氯喹啉酸在土壤中降解较缓慢。动力学方程结果（表 4）表明，土壤中二氯喹啉酸的降解符合一级动力学特征。pH为 5、7、9的土壤中，二氯喹啉酸的半衰期分别为 30.9、22.7、16.6 d；21 d时二氯喹啉酸的降解率分别为47.44%、60.49%、68.55%；二氯喹啉酸在碱性土壤中降解快于酸性土壤。用 SAS统计软件将二氯喹啉酸在 3种不同土壤pH下的半衰期值与土壤pH进行回归分析，得回归方程为 y＝-3.575x＋48.425，R2＝0.9929。土壤pH与半衰期的数值呈明显负相关。

2.4 土壤含水量对二氯喹啉酸降解的影响

从图3和表5的测定结果可以看出，在不同土壤相对含水量试验中，二氯喹啉酸的降解速率因土壤相对湿度不同表现出较大差异，降解速率与含水量呈正相关，随着含水量增加，半衰期明显缩短。两者的回归方程为y＝-0.2329x＋34.1，R2＝0.8038。相对含水量为20%、40%、80%土壤中，21 d时二氯喹啉酸的降解率分别为41.27%、53.06%、62.96%；60 d时，土壤相对含水量为80%的二氯喹啉酸降解率超过90%。

表3 二氯喹啉酸在土壤中的残留消解动态Table3 Residue dynamics of quinclorac in soil

图2 不同pH土壤对二氯喹啉酸的残留动态Fig.2 Residue dynamics of quinclorac in various soil pHs

表4 不同pH土壤中二氯喹啉酸的降解参数Table4 Dissipation parameters of quinclorac in various soil pHs

表5 二氯喹啉酸在不同土壤含水量中的降解参数Table5 Dissipation parameters of quinclorac in soils with various soil moisture

图3 不同含水量土壤中二氯喹啉酸的残留动态Fig.3 Residue dynamics of quinclorac in soils with various soil moisture

2.5 温度对二氯喹啉酸降解的影响

图4 二氯喹啉酸在不同温度中的残留动态Fig.4 Residue dynamics of quinclorac in soils with different temperatures

表6 二氯喹啉酸在不同温度中的降解参数Table6 Dissipation parameters of quinclorac in different temperature

从图4和表6的试验结果可以看出，温度和二氯喹啉酸降解呈正相关，随着温度升高，不同处理土壤中二氯喹啉酸的降解速率也明显增加。在15、25、35 ℃时，二氯喹啉酸在土壤中的降解速率常数分别为0.016、0.0264、0.0329。二氯喹啉酸在3种不同温度下的半衰期值与温度的回归方程为 y＝-1.11x+57.983，R2＝0.9139。即温度越高，二氯喹啉酸在土壤中的降解半衰期越短，降解越快。

3 讨 论

二氯喹啉酸在中性土壤（山东）中的半衰期明显短于偏酸土壤（四川和云南）。二氯喹啉酸在湖南土中降解最快，这与土壤环境有密切相关。陈泽鹏等[14]研究二氯喹啉酸在烟区土壤中的半衰期为22.04～23.30 d，也有学者[15-16]研究认为二氯喹啉酸在稻田土中降解较快，半衰期只有几天。这与除草剂降解过程中的土壤性状、温湿度等环境条件有关。本研究是在室内模拟条件下开展的，在温湿度可控条件下，降解半衰期的差异主要来自于土壤本身，土壤pH和有机质含量决定了微生物的生长和繁殖状况，而微生物是农药在土壤中降解的主要因素。陈莉等[17]，朱九生等[18]研究结果都证明了农药在土壤的降解过程中，微生物参与的生物降解起了主要作用，对土壤中农药降解速度有显著影响。

二氯喹啉酸在土壤中的降解速率随土壤含水量的增加而加快。王静等[19]研究结果二氯喹啉酸在烟草水培液中的降解较在土壤中降解稍快，说明含水量高，二氯喹啉酸降解快。一方面由于含水量影响微生物生命活力和代谢作用，土壤高含水量可显著减弱土壤对农药的吸附作用，稀释土壤中农药含量，提高生物活性和生物利用率[20]。另一方面，土壤含水量大小影响土壤中的氧化还原电位和土壤透气性[21]，从而对农药化学降解速率产生较大影响。

二氯喹啉酸在降解过程中，由于温度升高促进水解，农药降解加快。同时土壤微生物参与了酶催化的生化反应，在一定温度条件下，温度越高，土壤中农药残留微生物降解酶的生理活性越强，温度为酶促反应提供了充分的环境条件，从而对农药残留降解转化起到了关键调控作用。Walker A等[22]研究表明，温度每变动 10 ℃，降解速率相应变动2.2倍。在温度为0～50 ℃时，温度提高10 ℃，水解速率常数k值将提高2.5倍[23-24]。

如果按照二氯喹啉酸田间推荐的剂量225～375 g a.i./hm2施用，在土壤0～5 cm表土层形成药剂处理层，根据植烟土壤容重1.2 g/cm3计算[25]，土壤中原始沉积量为0.375～0.625 mg/kg。按照上述半衰期计算，经过 180～301 d，山东棕壤、湖南河潮土、四川水稻土、云南红壤等4土壤中的二氯喹啉酸残留量基本可以降解到对烟草生长无致畸影响的0.002 mg/kg水平[26]，与农业部农药登记建议的施用过二氯喹啉酸的田里一年后才能种植烟草的结论基本相符。由于二氯喹啉酸在土壤中的降解与土壤和气候环境密切相关，在烟叶生产中，应根据前茬作物种植情况，计算施用二氯喹啉酸后种植烟草的安全间隔期，防止土壤中残留的二氯喹啉酸对烟草产生药害，影响烟草生长发育。

4 结 论

二氯喹啉酸在山东棕壤、湖南河潮土、四川水稻土、云南红壤等4种不同类型土壤中的降解半衰期分别为26.8、23.9、35.6、32.4 d，在土壤中降解较慢。二氯喹啉酸在土壤中的降解与土壤类型、酸碱度、含水量、温度等条件有关，土壤 pH、水分含量和温度与二氯喹啉酸降解呈正相关。在烟叶生产中，可采用调整土壤墒情，改变土壤pH和调整移栽期改变土壤温度等措施，适当改变烟草生长环境，降低二氯喹啉酸在土壤中的残留，减轻对作物和环境的影响。

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