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嘧草醚[2-(4,6-二甲氧基-2-嘧啶氧基)-6-(1-甲氧亚氨基乙基)苯甲酸甲酯]是近年来稻田应用较为广泛的专业除稗剂,本文在嘧草醚对双季稻田杂草的防除效果及后茬作物的安全性试验研究基础上,建立了嘧草醚常量和残留分析方法,研究了嘧草醚在水稻及其环境中的消解动态、最终残留和环境行为。结果如下:(1)田间防效试验结果表明,10%嘧草醚可湿性粉剂对稗草Echinochloa crusgalli有优异的防除效果,有效剂量45-120 g·hm-2处理药后45 d对早稻和晚稻田稗草的防效均在90%以上,且对水稻和后茬作物油菜、白菜、紫云英、小麦和土豆生长安全,但对阔叶类和莎草类杂草的防效较差;嘧草醚与苄嘧磺隆和五氟磺草胺混用,对早稻和晚稻田稗草、鸭舌草和异型莎草的防效均达91%以上,且对水稻生长安全;而与扑草净混用对杂草的防效略低,且对水稻会产生药害,严重影响产量。因此,对于以稗草为优势种群的水稻田,可选用嘧草醚45-60 g·hm-2进行防治;对于禾本科杂草、阔叶杂草和莎草科杂草发生均严重的水稻田,可选择嘧草醚30-45 g·hm-2与苄嘧磺隆或五氟磺草胺20-30 g·hm-2混用进行治理。(2)利用高效液相联用质谱建立了嘧草醚的常量和残留分析方法。在常量分析中,以ZORBAX Eclipse XDB-C18色谱柱进行分离,V(乙腈):V(0.1%甲酸水溶液)=70:30的混合溶液为流动相,流速0.8 m L·min-1,采用电喷雾正离子(ESI+)模式扫描,HPLC-MS检测,外标法测定嘧草醚的含量,方法的线性决定系数为0.9999,标准偏差为0.116,变异系数为1.16%,平均回收率为100.44%。在残留分析中,0.01~1 mg·L-1范围内嘧草醚的峰面积与其质量浓度间线性关系良好,在乙腈、稻田水、土壤、稻株、糙米和稻壳基质中的决定系数均大于0.99,嘧草醚在稻田水中的检出限(LOD)为0.0015 mg·L-1,定量限(LOQ)为0.005 mg·L-1,在土壤、糙米、稻壳和稻株中的LOD分别为0.003、0.015、0.015和0.003 mg·kg-1,LOQ分别为0.01、0.05、0.05和0.01mg·kg-1。在0.005、0.01和0.1 mg·L-1(或mg·kg-1)添加水平下,嘧草醚在稻田水、土壤和糙米中的平均回收率分别为95-109%、92%-106%和89%-107%,相对标准偏差(RSD)分别为3.0%-5.0%、1.1%-2.9%和3.1%-3.7%;在稻壳和稻株中的平均回收率分别为95%-102%和93%-107%,RSD分别为1.1%-3.8%和3.5%-9.9%。(3)2年4地的残留消解试验结果表明,嘧草醚在田水、土壤及稻株中的消解规律均符合一级动力学模型,在4地田水中的消解半衰期(t0.5)为1.07-3.48 d,土壤中的消解半衰期(t0.5)为3.14-5.42 d,稻株中的消解半衰期(t0.5)为4.47-8.08 d.通过对消解半衰期与土壤性质和气候条件的线性回归分析可得,嘧草醚在不同基质中的消解速率均与土壤有机质含量和平均气温呈显著相关。施用1.5倍或2倍推荐使用剂量的嘧草醚后(90或120 g a.i·hm-2),收获的稻米籽实中检测出嘧草醚的残留量均未超过日本和韩国(中国暂未制定)规定的最大残留限量(MRL)值(0.05 mg·kg-1)。通过计算得出每人每天从稻米中所摄入的嘧草醚为0.0037 mg,其风险商值(RQ)为0.0028,处于安全水平。(4)采用批量平衡法和土柱淋溶法研究了嘧草醚在河北褐土(S1)、黑龙江黑土(S2)、四川紫土(S3)、浙江水稻土(S4)、江西红壤土(S5)、山东棕壤土(S6)、湖北黄壤土(S7)和海南砖红壤(S8)8种土壤中的吸附-解吸和淋溶特性。批量平衡试验结果表明,S2和S5对嘧草醚的吸附能力最高和最低(分别为97.3%和48.5%),且在25°C下所有土壤样品的吸附-解吸等温线均通过Freundlich模型很好地拟合,吸附常数(Kads-f)在0.85(S5)和32.2(S2)之间。S3、S6和S7土壤拟合为L型等温线,而其余土壤则拟合为S型等温线。解吸常数(Kdes-f)在0.51(S5)和5.02(S2)之间。根据滞后系数(H=0.08-1.50),嘧草醚的解吸对S2为正滞后作用,S3、S5和S6为负滞后作用。土壤有机质和黏土含量是影响嘧草醚吸附-解吸的主要因素。吸附的自由能变化小于40 k J·mol-1,表明存在物理吸附。土柱淋溶试验表明,嘧草醚的浸出在S5中很容易,在S3和S6中较为容易,在S4、S7和S8中困难,在S1和S2中非常难。综上所述,嘧草醚在不同的农业土壤中均具有较高的吸附能力和较低的解吸能力,且其吸附过程是可逆的。(5)采用室内模拟试验法分别研究在好气(未灭菌)、积水厌气和灭菌条件下嘧草醚在土壤中的降解特性。试验结果表明,嘧草醚分别在5种土壤中的降解均符合一级动力学模型,在好气(未灭菌)、60%土壤饱和持水量条件下,嘧草醚在黑龙江黑土、浙江水稻土、江西红壤土、山东棕壤土和海南砖红壤中的的降解半衰期分别为58.25d、37.46d、52.10d、47.47d和55.00d,降解速率大小为水稻土>棕壤土>砖红壤>红壤土>黑土。嘧草醚在不同饱和持水量的土壤中降解速率存在一定差异,且降解速率与土壤持水量不呈现线性相关性,在所有试验土壤中,嘧草醚降解速率均为饱和持水量的60%>80%>40%。3种不同处理条件下嘧草醚的降解速率大小为好氧(未灭菌)>积水厌氧>灭菌,且3种条件下土壤类型和降解速率的关系顺序基本一致。通过嘧草醚在5种土壤中的降解半衰期与土壤理化性质进行线性回归得到的结果,可以看出嘧草醚在土壤中的降解主要受土壤p H、土壤有机质含量和土壤黏粒含量的影响。