杨洪李 黄红娟 王兆振 武传志 姜晓龙 张朝贤 张连洪

摘要 本文对草甘膦喷施土壤后对作物的安全性进行了初步研究。采用室内盆栽的方法，测定了不同剂量的35%草甘膦水剂在壤土和砂土条件下对小麦 Triticum aestivum L.、玉米 Zea mays L.、大豆Glycine max （L.） Merr.、甘蓝 Brassica oleracea var. capitata L.、小白菜 Brassica pekinensis L.、番茄 Lycopersicon esculentum L. 和茄子 Solanum melongena L. 等7种作物的叶色、叶长、叶宽、植株鲜重和光合作用等生长、生理指标的影响。研究结果表明：在标签剂量（1 575 g/hm2）下施用于壤土时，草甘膦对茄子的叶长和叶宽影响显著，对其他6种作物的各测定指标未产生显著影响;在砂土条件使用时，除对小麦和茄子的叶色、番茄的叶宽、小白菜和番茄的鲜重方面有显著影响外，对玉米、大豆和甘蓝都安全。在2倍标签剂量（3 150 g/hm2）下，在壤土和砂土条件下使用时，除对茄子在叶色、叶长、叶宽和鲜重4个指标都有显著影响外，对番茄的光合效率也有显著影响，同时对其他作物的其他指标也有不同的影响，但对玉米是安全的。在4倍标签剂量（6 300 g/hm2）下，除了在壤土条件下对玉米安全外，其他作物无论在壤土还是砂土都有不同程度的影响。该研究为使用草甘膦后，安全种植作物提供了科学依據。

关键词 草甘膦; 作物; 安全性

中图分类号： S482.4

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2020703

Abstract A greenhouse study was conducted to investigate the safety of seven crops， including wheat （Triticum aestivum L.）， corn （Zea mays L.）， soybean （Glycine max （L.） Merr.）， cabbage （Brassica oleracea var. capitata L.）， Chinese cabbage （Brassica pekinesis L.）， tomato （Lycopersicon esculentum L.） and eggplant （Solanum melongena L.）， grown in two different soils after glyphosate 35% AS treatment. The impact of different doses of glyphosate on leaf color， leaf length， leaf width， plant fresh weight and photosynthesis of the seven crops were determined. When crops grown in loam soil， glyphosate at recommended dose （1 575 g/hm2） did not produce adverse effect on most of crops， except significant negative impacts on leaf length and width of eggplant. When crops grown in sandy soil treated with recommended dose of glyphosate， growth of corn， soybean and cabbage was not affected， however， significant negative impacts on leaf color of eggplant and wheat， leaf width of tomato， fresh weight of Chinese cabbage and tomato were found. At two times of recommended dose （3 150 g/hm2）， the results showed that glyphosate significantly impacted leaf color， leaf length， leaf width and fresh weight of eggplant， as well as photosynthetic efficiency of tomato， and other indexes of other crops regardless soil types tested， but it is safe for maize. At four times of recommended dose （6 300 g/hm2）， glyphosate showed varying negative impact on crops in both loam and sandy soils except corn grown in loam soil. This study provides a scientific basis for the safe cultivation of crops after using glyphosate.

Key words glyphosate; crop; safety

化学除草剂自1946年2，4-D开始使用算起，至今已有70多年的应用历史，为全球粮食生产安全和农业现代化做出了巨大贡献[1]。草甘膦[N-（膦羧基甲基）甘氨酸]于1974年面向市场，作为一种内吸传导型的广谱灭生性除草剂，具有非常强的内吸传导性和广谱的除草效果[2]，是迄今为止最为重要、应用最为广泛的优秀除草剂之一。草甘膦可防除一年生和多年生杂草，因其杀草谱广、低毒、低残留的优异特性，在世界范围内备受欢迎。我国也是草甘膦应用大国，1973年我国开始进行草甘膦药效试验，起初主要应用于果园，后来随着少耕、免耕等耕作方式的发展，草甘膦更多地被应用到前茬作物收获后田间植株的催枯或者除草，伴随着作物行间定向除草技术的发展，草甘膦的需求量和使用量与日俱增[34]。由于草甘膦能够被土壤中的无机和有机颗粒快速吸收和降解而被认为对环境安全[5]。随着草甘膦的应用范围及用量逐年递增，草甘膦对生物及环境（包括土壤、水体、大气）的影响也越来越受到科学家们的关注，但是目前的研究多集中在草甘膦在土壤中的降解、吸附以及它对土壤理化性质、土壤酶和微生物的影响[2，69]，根据这些指标来评价草甘膦使用后对环境的影响。草甘膦的土壤活性以及对后茬作物生长的影响方面的研究十分匮乏。

在以往的应用和研究中发现，不同类型的土壤对草甘膦的吸附机理不完全相同，土壤的理化性质对吸附的能力及过程影响十分显著[10]。对草甘膦吸附影响最大的土壤性质包括黏粒矿物质、土壤pH、有机质等。由于草甘膦施用的主要目的是灭生性除草，因此存在种植者在同一地块同一个生长季出现多次喷施，不按照推荐剂量盲目提高剂量（2～4倍推荐剂量）使用的情况。由于田间杂草并不是分布很均匀，这些高剂量的草甘膦很大一部分被喷洒到裸漏的地面，草甘膦遇到土壤会很快降解，不会对后茬作物有影响，因此，草甘膦对后茬作物的安全性影响的报道很少，尤其是对后茬作物具体生长指标的影响更是缺少研究。但关于草甘膦在农田和果园使用过程中，由于施药操作不当、器械混用以及农田湿度过大导致药剂渗透至植株根际导致桑园苗圃和棉花田药害时有报道[1112]。

同时，在使用草甘膦的过程中，也时有对后茬作物的安全性问题的反馈和抱怨，基于目前的研究和实际生产应用中遇到的种植者盲目提高剂量或者同一生长季节多次用药的情况，本文通过室内盆栽试验，研究了3种不同剂量的草甘膦处理两种类型土壤后，后茬小麦、玉米、大豆、番茄、茄子、小白菜和甘蓝7种作物在4个形态学和一个生理学指标方面的反应。根据这些形态学和生理学指标初步探讨、分析了草甘膦对后茬作物安全的影响，为农业生产中使用草甘膦后安全种植后茬作物提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试药剂

35%草甘膦水剂（AS），由先正达南通作物保护有限公司提供。

1.2 供试作物及土壤

供试作物有禾本科（玉米和小麦）、豆科（大豆）、十字花科（甘蓝和小白菜）和茄科（番茄和茄子）。小麦品种为‘济麦22’，玉米品种为‘登海605’，大豆品种为‘克山1号’，甘蓝品种为‘先甘097’，白菜品种为‘豫艺迎春’，番茄品种为‘粉宴1号’，茄子品种为‘盛圆1号’， 7种作物种子均购自山东省德州市齐河县兆军良种农药经营部。其中甘蓝、白菜、番茄、茄子4种作物提前用50孔穴盘育苗至4叶1心待用。

供试壤土采自山东省德州市齐河县宋坊良种繁殖场苹果园未施用过除草剂的区域，根据国际制土壤质地分类属于黏壤土类的黏壤土，黏粒（小于0.002 mm）占15%～25%，粉砂粒（0.02～0.002 mm）占20%～45%，砂粒（2～0.02 mm）占30%～55%。pH为7.74，有机质含量12.90 g/kg，水解性氮含量127.93 mg/kg，有效磷含量85.47 mg/kg，速效钾含量231 mg/kg，水溶性盐含量5.50 g/kg。

供试砂土采自山东省德州市齐河县胡官屯镇阴河村黄河冲积砂土地，根据国际制土壤质地分类属于壤土类的砂质壤土，黏粒（小于0.002 mm）占0～15%，粉砂粒（0.02～0.002 mm）占0～45%，砂粒（2～0.02 mm）占55%～85%。pH为8.57，有机质含量1.94 g/kg，水解性氮含量6.68 mg/kg，有效磷含量23.79 mg/kg，速效钾含量30 mg/kg，水溶性盐含量1.86 g/kg。

1.3 试验参考标准及设计

本试验参考NY/T 1155.6-2006 农药室内生物测定试验准则 除草剂 第6部分：对作物的安全性试验 土壤喷雾法进行试验设计。试验于2019年2月在先正达（中国）投资有限公司农药药效试验中心（齐河）冬暖棚内，采用盆栽法进行，棚内的湿度65%～90%，温度15～25℃，光照充足。

将采集到的土壤过2 mm筛后，加入适量的水，使土壤的含水量达到50%左右，然后将湿润后的土等量装入长12 cm、宽12 cm、高10 cm的聚乙烯黑方塑料盆（下有透气排水孔）内待用。参考草甘膦在大田中的标签剂量，本试验设置4个处理，清水对照、草甘膦3个剂量（1 575、3 150、6 300 g/hm2），即标签剂量、2倍标签剂量和4倍标签剂量，每个处理设4个重复，每个重复4盆。按照设定剂量配制好药液，用二氧化碳喷雾器将药液喷施到已填好盆的土层表面，每盆的喷液量在0.648 mL（450 L/hm2），喷雾压力为1.5 bar，喷头为TEEJET 9502EVS等宽扇形喷头。

施药后将花盆静置1 d，第2天将10粒冬小麦、5粒玉米、5粒大豆干种直播在已施药的花盆内，将提前育苗至4叶1心期的甘蓝、小白菜、番茄和茄子移栽至已施药处理的花盆内，每盆移栽1株。播种和移栽作物后，均匀等量浇入足量清水，以保证作物正常发芽和生长，后期按照作物长势，定量浇水和施肥。

1.4 形态、生理指标测定

在施药后60 d测定作物的形态学和生理学指标。通过分析作物形态学和生理学指标的变化来研究施用草甘膦对后茬作物安全性的影响。

叶色：用IRRI leaf color chart（国际水稻研究所的叶片比色卡）测定作物完全展开的完整叶片的叶色，叶色指数为2～5。每个重复随机选取10片健康叶片，比色卡比对读数，最后取平均值作为每个重复的数值。

叶片长度和宽度：用直尺测量作物完全展开的完整叶片的长度和宽度，每个重复测量10片完整叶片，最后取平均值作为每个重复的数值。

植株鲜重：将植株整株从花盆中取出，用流水轻轻地将根部的泥土洗掉，去除植株地上部分干枯枝叶，其余部分晾干表面水分，用精度为0.01 g的电子秤称量植株鲜重。

光合效率：在全暗无光照情形下，用手持光合效率仪EARS PPM-MLH按照用户手冊说明测定作物完全展开的完整叶片的光合效率，每个重复测量10片完整叶片，最后取平均值作为每个重复的数值。

1.5 数据统计

采用Microsoft Excel 2010进行数据处理，采用DPS统计分析软件进行数据分析，采用Duncan氏新复极差法检验不同处理数据之间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 草甘膦在不同土壤条件下对不同作物叶色的影响

壤土条件下，所有剂量的草甘膦处理后对小麦、玉米、大豆和小白菜的叶色与对照相比无显著差异;但3 150 g/hm2剂量的草甘膦处理后茄子的叶色指数与对照相比显著降低;6 300 g/hm2剂量的草甘膦处理后甘蓝、番茄和茄子的叶色指数与对照相比显著降低（图1）。

砂土条件下，所有剂量的草甘膦处理后玉米、大豆、甘蓝、番茄和小白菜的叶色与对照相比无显著差异;所有剂量的草甘膦处理后小麦和茄子的叶色指数与对照相比显著降低（图2）。

2.2 草甘膦在不同土壤条件下对不同作物叶片长度的影响

壤土条件下，所有剂量的草甘膦处理后除了茄子的叶片长度与对照相比有显著降低外，小麦、玉米、大豆、甘蓝、小白菜和番茄的叶片长度与对照相比无显著差异 （图3）。

砂土条件下，1 575 g/hm2草甘膦处理后7种作物的叶长与对照相比无显著差异，3 150 g/hm2和6 300 g/hm2剂量的草甘膦处理后小麦、大豆、玉米和番茄的叶片长度与对照比也无显著差异。但3 150 g/hm2剂量的草甘膦处理后小白菜和茄子的叶片长度与对照相比显著降低;6 300 g/hm2剂量的草甘膦处理后甘蓝、小白菜、茄子的叶片长度与对照相比显著降低（图4）。

2.3 草甘膦在不同土壤条件下对不同作物叶片宽度的影响

壤土条件下，所有剂量的草甘膦处理后茄子的叶片宽度与对照相比显著降低，甘蓝在6 300 g/hm2剂量下与对照和1 575 g/hm2相比也显著降低。小麦、玉米、大豆、小白菜、番茄的叶片宽度与对照相比无显著差异（图5）。

砂土条件下，所有剂量的草甘膦处理后小麦、玉米、大豆和小白菜的叶片宽度与对照相比无显著差异;1 575 g/hm2剂量的草甘膦处理后番茄叶片宽度与对照相比显著降低;3 150 g/hm2剂量的草甘膦处理后番茄和茄子的叶片宽度与对照相比显著降低;6 300 g/hm2剂量的草甘膦处理后甘蓝、番茄和茄子的叶片宽度显著低于对照（图6）。

2.4 草甘膦在不同土壤条件下对不同作物植株鲜重的影响

壤土条件下，1 575 g/hm2剂量的草甘膦处理后7种作物的植株鲜重与对照相比无显著差异; 3 150 g/hm2 剂量的草甘膦处理后甘蓝、番茄和茄子的植株鲜重与对照相比显著降低;6 300 g/hm2剂量的草甘膦处理后小麦、甘蓝、小白菜、番茄和茄子的植株鲜重显著低于对照（图7）。

砂土条件下，1 575 g/hm2剂量的草甘膦处理后小麦、玉米、大豆、甘蓝和茄子的植株鲜重与对照相比无显著差异，小白菜和番茄的植株鲜重显著降低;3 150 g/hm2剂量的草甘膦处理后小白菜、番茄和茄子的植株鲜重与对照相比显著降低;6 300 g/hm2剂量的草甘膦处理后除了对大豆的植株鲜重无显著影响外，小麦、玉米、甘蓝、小白菜、番茄和茄子的植株鲜重与对照相比均显著降低（图8）。

2.5 草甘膦在不同土壤条件下对不同作物光合效率的影响

壤土条件下，所有剂量的草甘膦处理后的小麦、玉米、甘蓝、小白菜和茄子的光合效率与对照相比无显著差异;3 150 g/hm2和6 300 g/hm2剂量的草甘膦处理后大豆的光合效率显著降低，3 150 g/hm2剂量的草甘膦处理后番茄的光合效率显著降低，但更高的浓度反而没有降低（图9）。

砂土条件下，所有剂量的草甘膦处理后小麦、玉米、大豆和茄子的光合效率与对照无显著差异;3 150 g/hm2剂量的草甘膦处理后番茄的光合效率显著降低;6 300 g/hm2剂量的草甘膦处理后甘蓝、小白菜和番茄的光合效率显著降低（图10）。

3 结论与讨论

草甘膦在实际使用过程中，主要喷施于植株的茎叶，通过植物茎叶吸收，并经木质部和韧皮部迅速输导到包括根部的整个植株，因此它不仅能够杀死绿色植物的地上部分，而且能够除根[14]。由于草甘膦的广谱、高效、良好的安全性，除了应用于非农田杂草防治，例如铁路、荒地、森林等，也被大量的应用于果园、农田杂草的防除，主要通过行间保护性喷雾防除农作物行间杂草，还广泛用于农作物播种前的系统性灭草或者净化田园等等。草甘膦在桑园的使用过程中，药害的产生主要是由于施药操作不当、施药器械混用以及桑苗圃湿度过大导致草甘膦在定向除草过程中药剂渗透至桑苗根际通过根系的吸收而引起[11]。草甘膦在土壤中的降解是一个复杂的过程，降解的途径和速率受到各种因素的影响，降解速率与土壤的物理性能如吸附作用、有机碳的含量及土壤中微生物等有关[13]。

在种植者的日常管理中，在同一个田块同一个作物的生长季节内，也大量存在草甘膦滥用、多次重复施用以及盲目加高剂量的问题，这些高剂量的草甘膦除了一部分真正喷洒到杂草上，很大一部分会直接散落在土壤表面。这些散落在土壤表面的高剂量的草甘膦对后茬作物的安全性如何，也是值得商榷和试验探索的，而且除草剂对后茬作物的安全性是除草剂环境安全性评估的主要指标之一。

基于本试验的研究结果，草甘膦按照标签推荐剂量（1 575 g/hm2）在壤土条件下使用时，除显著影响茄子叶长和叶宽两个指标外，对其他6种作物影响不显著。在砂土条件使用时，除对小麦和茄子叶色、番茄的叶宽、小白菜和番茄的鲜重方面有显著影响外，对玉米、大豆和甘蓝影响不显著。草甘膦按照2倍标签剂量（3 150 g/hm2）在壤土和砂土条件下使用时对玉米无显著影响，但对茄子叶色、叶长、叶宽和鲜重4个指标都有显著影响。在壤土条件下对番茄鲜重和光合效率影响显著，对甘蓝鲜重也有显著影响。在砂土条件下，对番茄的叶宽、鮮重和光合效率都有显著影响，对小白菜叶长也有显著影响。草甘膦按照4倍标签剂量（6 300 g/hm2）使用时，除在壤土条件下对玉米无显著影响外，对其他作物都有不同程度的影响，尤其是茄子无论在壤土还是砂土条件下在叶色、叶长、叶宽和鲜重方面都影响显著，甘蓝在砂土条件下则对除叶色外的指标都有显著影响，对其他作物则有不同的影响。

在本试验中，随着草甘膦剂量的升高，其对后茬作物的影响也逐渐提高，表明了草甘膦对后茬作物的种植是有潜在风险的。同时，由于草甘膦是按照不同的剂量直接在土壤表面喷施的，到达土壤表面的剂量要比实际使用时到达土壤表面的剂量高。在此条件下，本试验中草甘膦在壤土条件下按照标签剂量使用对后茬的小麦、玉米、番茄、大豆、甘蓝和小白菜都是相对安全的。茄子和番茄虽然同属于茄科，但两者對药剂的敏感度有很大不同，茄子相对更加敏感。在沙土条件下，草甘膦按照标签剂量使用，对后茬主要大田作物安全，但对蔬菜作物安全性相对较差。这种不同土壤类型后茬作物安全性的差异，可能与不同土壤类型对草甘膦吸附能力及草甘膦在不同土壤类型中的降解速率不同相关。因本试验中大田作物栽培模式是直播，其萌发并与土壤中残留的草甘膦直接接触需要一段时间，而移栽作物在移栽后直接接触土壤中残留的草甘膦，因此在相同土壤类型（砂土），不同作物间安全性的差异，可能是不同作物的敏感性及与草甘膦接触间隔期长短共同作用的结果。

本研究是在草甘膦施药后一天就进行作物直播或移栽条件下进行的，对于施药后不同间隔期对后茬作物安全性的影响以及施药后对土壤微生物群落及其变化的影响还需继续研究。同时，对于在大田条件下草甘膦对后茬作物的影响也需要进一步探究。

参考文献

[1] POWLES S B. Evolution in action： plants resistance to herbicides [J]. Annual Review of Plant Biology， 2010， 61：317347.

[2] DUKE S O， POWLES S B. Glyphosate： a once-in-a-century herbicide [J]. Pest Management Science， 2008， 64（4）： 319325.

[3] 陈景超，张朝贤，黄红娟，等.抗草甘膦杂草及其检测方法发展现状[J].植物保护， 2011，37（6）： 4754.

[4] 刘延，崔海兰，黄红娟，等.抗草甘膦杂草及其抗性机制研究进展[J].农药学学报，2008，10（1）：1014.

[5] HANELY R L， SENSEMAN S A， HONS F M， et al. Effect of glyphosate on soil microbial activity and biomass [J].Weed Science， 2000， 48（1）： 8993.

[6] 黄少文，柳春红.草甘膦的毒性作用及暴露风险评估[J].食品安全质量检测学报， 2015， 6（3）： 880885.

[7] 毛美红，俞婷婷，傅柳方，等.草甘膦对毛竹笋用林土壤理化性质的影响分析[J].竹子研究汇刊，2011，30（3）： 2932.

[8] 呼蕾，和文祥，王旭东， 等.草甘膦的土壤酶效应研究[J].农业环境科学学报，2009，28（4）：680685.

[9] 王玉军，周东美，孙瑞娟，等.土壤中草甘膦与镉的交互作用对3 种土壤酶活性的影响[J].生态毒理学报，2006， 1（1）：5863.

[10]张伟，王进军，高立明， 等.草甘膦在水土壤系统中的环境行为及研究进展[J].农药， 2006， 45（10）：649654.

[11]曾秀丽，陈力，任杰群，等.桑园草甘膦药害及杂草综合防治[J].南方农业，2017， 11（31）：5154.

[12]姚忠武，黄小勇，邓家喜.浅谈草甘膦对棉花药害[J].江西植保，2008（3）：143144.

[13]WEBER J B， WILKERSON G G， REINHARDT C E. Calculating pesticide sorption coefficients （Kd） using selected soil properties [J]. Chemosphere， 2004， 55：157166.

[14]苏少泉，草甘膦述评[J]. 农药，2005，44（4）：145149.

（责任编辑：田 喆）