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辣椒作为重要的经济作物,在蔬菜生产中占据重要地位,但辣椒在种植过程中容易遭受病虫害的威胁,三唑类杀菌剂苯醚甲环唑是防治辣椒炭疽病等真菌性病害的主要农药品种之一,应用广泛且用量较大,然而我国的农药利用率普遍较低。因此,辣椒种植体系中苯醚甲环唑沉积规律、消解特征及其施药限量研究对提高农药利用率、降低农药使用量具有重要科学与现实意义。本文以典型杀菌剂苯醚甲环唑为目标农药,以露地辣椒-土壤生态系统为研究对象,并以大棚辣椒-土壤生态系统作为对照,通过研究不同施药剂量、施药频率及种植模式下苯醚甲环唑在辣椒种植体系中的原始沉积量、残留消解动态、代谢途径、土壤吸附行为及其持留性与田间防效,阐明了苯醚甲环唑在辣椒种植体系中的沉积规律、消解特征及其代谢机制,重点探明了最低有效控害剂量、环境与食品安全最大允许施药量,提出了苯醚甲环唑在辣椒种植体系中的施用限量,为农药施用限量标准草案的制定提供科学依据。主要研究结果如下:
五种施药剂量下(37.5、56.25、75、112.5、125g a.i./hm2),苯醚甲环唑在辣椒种植体系中的原始沉积量均随着施药剂量的增加而逐步上升,不同施药剂量下露地和大棚辣椒种植体系中苯醚甲环唑原始沉积量大小均为辣椒上部叶>辣椒下部叶>辣椒上部茎>辣椒下部茎>种植土壤>辣椒果实,同一施药剂量下大棚辣椒种植体系中苯醚甲环唑原始沉积量略高于露地辣椒种植体系,并且第二次施药高于第一次施药。苯醚甲环唑在辣椒植株各部位及种植土壤中的消解呈现先快后慢的趋势,均符合一级动力学方程,半衰期分别为1.7-9.9d和3.6-7.8d(露地一次施药)、4.7-14.0d和8.6-13.8d(露地二次施药)、4.3-12.1d和4.5-7.4d(大棚一次施药)、8.6-15.3d和5.3-14.0d(大棚二次施药)。露地和大棚中苯醚甲环唑的消解速率均为辣椒叶>辣椒茎>种植土壤>辣椒果实>辣椒根。二次施药相比于一次施药,大棚辣椒种植体系相比于露地辣椒种植体系,苯醚甲环唑在辣椒植株各部位及种植土壤中的半衰期均显著延长。由于具有内吸性,苯醚甲环唑在辣椒根中的残留浓度先上升后下降。不同施药剂量及施药频率下苯醚甲环唑在露地和大棚辣椒植株各部位及种植土壤中的持留率均呈现逐步下降的趋势。
苯醚甲环唑在辣椒植株及种植土壤中的代谢途径不同:辣椒植株中主要经过1-甲基-2,4-二氧环戊烷的醚键断裂开环、加氢还原(或羟基化)反应生成代谢产物Ⅰ(C16H13Cl2N3O2);种植土壤中不仅生成代谢产物Ⅰ,而且经过联苯醚的醚键断裂和加氢还原(或羟基化)反应生成代谢产物Ⅱ(C13H14ClN3O3)。此外,辣椒产区五种供试土壤对苯醚甲环唑的吸附能力大小为海口粘土>杭州轻壤土>宁波砂壤土>北京壤土>合肥粘土,有机质含量是影响苯醚甲环唑吸附的主要因子。
五种剂量苯醚甲环唑施药一次后7d对露地辣椒炭疽病的田间防效分别为70.1%、81.5%、82.2%、83.8%、84.6%,二次施药后相应的防效分别为74.5%、85.1%、87.1%、87.6%、89.8%;大棚中相应的防效分别为71.9%、81.2%、83.4%、85.5%、88.9%(一次施药),74.0%、85.8%、86.1%、87.6%、89.8%(二次施药)。37.5g a.i./hm2剂量苯醚甲环唑两次施药后对辣椒炭疽病的防效较差,均低于80%,而56.25、75、112.5、125g a.i./hm2四个施药剂量对辣椒炭疽病的防效均较高,其中以56.25g a.i./hm2(0.75X)剂量施药一次即可达到防效高于80%的要求。通过施药剂量、辣椒植株靶区沉积量、田间防效之间的内在关系推出苯醚甲环唑施药一次对露地和大棚辣椒炭疽病的最低有效控害剂量分别为52.9和54.0g a.i./hm2。通过环境与食品安全风险评估模型推出,苯醚甲环唑在辣椒种植体系中的环境与食品安全最大允许施药量分别为153.0和3449.5ga.i./hm2,综合考虑,建议露地和大棚辣椒种植体系中苯醚甲环唑对辣椒炭疽病的施药限量分别为52.9-153.0g a.i./hm2和54.0-153.0g a.i./hm2。
五种施药剂量下(37.5、56.25、75、112.5、125g a.i./hm2),苯醚甲环唑在辣椒种植体系中的原始沉积量均随着施药剂量的增加而逐步上升,不同施药剂量下露地和大棚辣椒种植体系中苯醚甲环唑原始沉积量大小均为辣椒上部叶>辣椒下部叶>辣椒上部茎>辣椒下部茎>种植土壤>辣椒果实,同一施药剂量下大棚辣椒种植体系中苯醚甲环唑原始沉积量略高于露地辣椒种植体系,并且第二次施药高于第一次施药。苯醚甲环唑在辣椒植株各部位及种植土壤中的消解呈现先快后慢的趋势,均符合一级动力学方程,半衰期分别为1.7-9.9d和3.6-7.8d(露地一次施药)、4.7-14.0d和8.6-13.8d(露地二次施药)、4.3-12.1d和4.5-7.4d(大棚一次施药)、8.6-15.3d和5.3-14.0d(大棚二次施药)。露地和大棚中苯醚甲环唑的消解速率均为辣椒叶>辣椒茎>种植土壤>辣椒果实>辣椒根。二次施药相比于一次施药,大棚辣椒种植体系相比于露地辣椒种植体系,苯醚甲环唑在辣椒植株各部位及种植土壤中的半衰期均显著延长。由于具有内吸性,苯醚甲环唑在辣椒根中的残留浓度先上升后下降。不同施药剂量及施药频率下苯醚甲环唑在露地和大棚辣椒植株各部位及种植土壤中的持留率均呈现逐步下降的趋势。
苯醚甲环唑在辣椒植株及种植土壤中的代谢途径不同:辣椒植株中主要经过1-甲基-2,4-二氧环戊烷的醚键断裂开环、加氢还原(或羟基化)反应生成代谢产物Ⅰ(C16H13Cl2N3O2);种植土壤中不仅生成代谢产物Ⅰ,而且经过联苯醚的醚键断裂和加氢还原(或羟基化)反应生成代谢产物Ⅱ(C13H14ClN3O3)。此外,辣椒产区五种供试土壤对苯醚甲环唑的吸附能力大小为海口粘土>杭州轻壤土>宁波砂壤土>北京壤土>合肥粘土,有机质含量是影响苯醚甲环唑吸附的主要因子。
五种剂量苯醚甲环唑施药一次后7d对露地辣椒炭疽病的田间防效分别为70.1%、81.5%、82.2%、83.8%、84.6%,二次施药后相应的防效分别为74.5%、85.1%、87.1%、87.6%、89.8%;大棚中相应的防效分别为71.9%、81.2%、83.4%、85.5%、88.9%(一次施药),74.0%、85.8%、86.1%、87.6%、89.8%(二次施药)。37.5g a.i./hm2剂量苯醚甲环唑两次施药后对辣椒炭疽病的防效较差,均低于80%,而56.25、75、112.5、125g a.i./hm2四个施药剂量对辣椒炭疽病的防效均较高,其中以56.25g a.i./hm2(0.75X)剂量施药一次即可达到防效高于80%的要求。通过施药剂量、辣椒植株靶区沉积量、田间防效之间的内在关系推出苯醚甲环唑施药一次对露地和大棚辣椒炭疽病的最低有效控害剂量分别为52.9和54.0g a.i./hm2。通过环境与食品安全风险评估模型推出,苯醚甲环唑在辣椒种植体系中的环境与食品安全最大允许施药量分别为153.0和3449.5ga.i./hm2,综合考虑,建议露地和大棚辣椒种植体系中苯醚甲环唑对辣椒炭疽病的施药限量分别为52.9-153.0g a.i./hm2和54.0-153.0g a.i./hm2。