一种模拟除草剂在土层中横向分布的检测方法

摘要

本发明公开了一种模拟除草剂在土层中横向分布的检测方法。本发明以氟磺胺草醚为例，通过模拟自然降雨检测分析其在土层中的分布，本发明为检测除草剂残留药害问题提供了一条切实可行的方法，为有效保护环境的同时减少农作物损失，降低同等功效除草剂的生产成本，减轻农民负担，增加农民收入，具有显著的社会效益。而且，检测土壤中残留农药对绿色食品生产有极其重要的意义。

说明书

技术领域

本发明涉及一种模拟除草剂在土层中分布的检测方法，具体涉及模拟除草剂在土层中横向分布的检测方法。

背景技术

随着农作物的大面积种植，除草剂的应用面积也不断增加，一些长残留、不易降解和代谢的除草剂对后茬作物的药害问题日渐明显，预防和解决非环境友好型的除草剂一直受到各国科学工作者的关注。如何通过更加简单易行的方法明确除草剂在土壤中的环境行为问题，是科学家需要面对、亟待解决的重要课题。

氟磺胺草醚(fomesafen)，又名虎威，是由英国捷利康公司开发的一种二苯醚类除草剂，由于其杀草谱宽、除草效果好、对大豆安全性高等优点被广泛应用于大豆田防除阔叶杂草。随着氟磺胺草醚在大豆田中使用频率和剂量日益增加，且大豆主产区冬季气候寒冷干燥，不利于氟磺胺草醚的降解和代谢，从而使氟磺胺草醚在土壤中的积累量加大，限制了其广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种模拟除草剂在土层中横向分布的检测方法，本发明的检测方法简单易行，能够通过模拟自然降雨检测除草剂如氟磺胺草醚在土层中的横向分布情况。

本发明所提供的模拟除草剂在土层中横向分布的检测方法，包括如下步骤：

1)向土壤中添加除草剂，得到土样；

2)将所述土样和所述土壤装填于降雨模拟装置的土样盛放容器中，且所述土样位于所述土壤的上层，所述降雨模拟装置包括水盛放容器和所述土样盛放容器，所述水盛放容器和所述土样盛放容器相连通，所述相连通的管线上设有控制阀，所述土样放容器的底部设有若干个孔洞A，所述土样盛放容器的侧壁上开设一窗口；

3)通过所述水盛放容器向所述土样盛放容器中的所述土样上滴加水，利用取样柄通过所述窗口取出至少3种所述土样盛放容器中同一水平面上不同位置的所述样品，经液相色谱检测得到所述样品的峰面积；

所述取样柄包括一四棱柱，所述四棱柱的一个底面为开口设置，另一个底面密封设置，密封设置的所述底面上连接一手柄，所述四棱柱的侧面上设有若干个孔洞B，利用所述手柄将所述四棱柱通过所述窗口伸入至所述土样盛放容器中实现取样；

4)配制至少3种所述除草剂的标准溶液，于步骤3)中所述液相色谱检测的条件下检测所述除草剂的标准溶液，得到所述除草剂的标准溶液的峰面积，以所述除草剂的标准溶液的浓度为横坐标，以所述除草剂的标准溶液的峰面积为纵坐标，得到所述除草剂的标准溶液的浓度与峰面积之间的标准曲线；

5)根据步骤3)得到的所述峰面积以及步骤4)得到的标准曲线，即得到所述土样盛放容器中同一水平面上不同位置的所述土样或所述土壤中的所述除草剂浓度，至此实现了模拟除草剂在土层中的横向分布的检测。

上述的检测方法中，步骤2)中，所述土样盛放容器中所述土样的装填高度为5cm。

上述的检测方法中，所述土样盛放容器中所述土样和所述土壤总的装填高度为5cm～25cm；

在所述土样的下部装填所述土壤实现对总装量高度的控制，如依次在所述土样的下部装填5cm的所述土壤，得到10cm、15cm、20cm和25cm高度的样品，最后在所述土样上覆盖一层滤纸，滤纸上加一层石英砂，防止滴加水时对所述土样产生冲击，进而影响水在所述土样中的流速不均匀；

步骤3)中，采用呈十字交叉的部件将同一水平面的所述土样或所述土壤分成四等份，然后通过所述取样柄取出每等份的所述样品。

上述的检测方法中，所述除草剂可为氟磺胺草醚；

所述土样中所述除草剂的浓度可为100mg/kg所述土壤；

所述土样的质量含水率可为10％。

上述的检测方法中，步骤3)中，所述水的滴加速度可为23～25滴/分钟，每滴水的体积为0.08mL。

上述的检测方法中，步骤3)中，对所述样品进行所述液相色谱检测之前，所述方法包括对所述样品进行如下处理的步骤：

将所述样品润湿，然后加入乙腈进行浸泡，经振荡和静置后得上清液；向所述上清液中加入氯化钠，经振荡和离心后得到位于上层的乙腈相，所述乙腈相进行所述液相色谱检测；

所述浸泡的时间可为1小时；

所述乙腈的用量可为1mL/g所述样品；

所述氯化钠与所述样品的质量比可为1：4。

上述的检测方法中，步骤3)和步骤4)中，所述液相色谱检测的条件如下：

流动相为乙腈与水的混合物，所述乙腈与所述水的体积比为60：40；

流速为1.0mL·min^-1；

柱温为30℃；

进样量为20μL；

检测波长为295nm。

上述的检测方法中，步骤4)中，利用乙腈配制8种所述除草剂的标准溶液，所述除草剂的标准溶液的浓度依次为1mg/kg、2mg/kg、5mg/kg、10mg/kg、20mg/kg、50mg/kg、100mg/kg和200mg/kg。

本发明利用所述降雨模拟装置和所述取样柄实现了模拟除草剂在土层中横向分布的检测。

本发明以氟磺胺草醚为例，通过模拟自然降雨检测分析其在土层中的分布，本发明为检测除草剂残留药害问题提供了一条切实可行的方法，为有效保护环境的同时减少农作物损失，降低同等功效除草剂的生产成本，减轻农民负担，增加农民收入，具有显著的社会效益。而且，检测土壤中残留农药对绿色食品生产有极其重要的意义。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明将模拟自然降雨装置应用于除草剂土层分布检测的试验方法，在农业领域中尚属首创。

(2)通过呈十字交叉的部件将同层土壤平均分成四等份，利用取样柄取样每等份用以检测除草剂在土壤中的分布，这种方法在检测土层中除草剂横向分布首次应用。

附图说明

图1为检测除草剂在土层深度的分布所使用的降雨模拟装置的结构示意图。

图2为本发明降雨模拟装置的结构示意图。

图3为本发明取样柄的结构示意图。

图4为氟磺胺草醚的浓度与峰面积之间的标准曲线。

图5为本发明实施例1中土样回收率的测定结果示意图。

图6为本发明氟磺胺草醚在土层深度的检测结果。

图7为本发明实施例1中氟磺胺草醚在土层中横向分布的测定结果。

图中各标记如下：

1，1’有机玻璃柱、2，2’，2”孔洞、3，3’有机玻璃瓶、4窗口、5四棱柱、6手柄。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

以下实施例中的方法均设置三次重复试验，取平均值。所用氟磺胺草醚浓度为100mg/kg，氟磺胺草醚标准品浓度98％，氟磺胺草醚水剂浓度为250克/升，使用时稀释到预期浓度，浓度以有效剂量计。

下述实施例中水样前处理的方法如下：

准确量取水样20mL于250mL具塞锥形瓶中，准确用定量加样器加入乙腈20mL，超声或振荡提取30min，将锥形瓶中的液体转移至盛有5gNaCl的50mL离心管中，振摇5min后，以5000r/min的速度离心5min后，取上层乙腈相直接上机待测。

下述实施例中土壤样品前处理的方法如下：

称取土壤样品20g于250mL具塞锥形瓶中，加入去离子水20mL湿润土壤，再准确加入乙腈(分析纯)20mL于250mL具塞锥形瓶中，浸泡1小时后，振荡30min，静置5min后，将上清液转移至盛有5gNaCl的50mL离心管中，振摇5min后，以5000r/min的速度离心5min后，取上层乙腈相直接上机待测。

下述实施例中液相色谱检测的条件如下：

流动相：乙腈/水(5％磷酸)＝60/40(V/V)；流速：1.0mL·min^-1；柱温：30℃；检测波长：295nm；进样量：20μL。

氟磺胺草醚药土层深度的检测：

(1)氟磺胺草醚标准曲线制作：将氟磺胺草醚标准溶液用乙腈稀释配制成浓度为1mg/kg、2mg/kg、5mg/kg、10mg/kg、20mg/kg、50mg/kg、100mg/kg和200mg/kg系列标准溶液，经水样前处理后进行高效液相色谱测定，以氟磺胺草醚的浓度x为横坐标，峰面积y为纵坐标作图，所得到的标准曲线如图4所示。

试验结果：标样线性方程为y＝27602x+17923，相关系数为：R²＝0.99909，在试验的浓度范围内，本发明所使用仪器对氟磺胺草醚有较好的线性相关性，水样回收率：标样浓度20～200mg/kg时回收率均能达到90％以上，试验结果说明氟磺胺草醚水样的前处理方法、仪器检测条件是可行的。

(2)氟磺胺草醚药土层深度的检测：500g风干土样分别添加100mg/kg氟磺胺草醚水剂作为土壤处理对象，土壤含水量10％，利用图1所示的降雨模拟装置实现对土层深度的检测，该降雨模拟装置包括一内径为10cm的有机玻璃柱1，底部设有多个均匀的孔洞2，一有机玻璃瓶3倒挂在支架上，瓶底开直径0.5cm的小孔用来注水，用医用针管连接有机玻璃瓶3和有机玻璃柱1，针管的控制阀用来调节降雨速度。

取7个上述降雨模拟装置，其中有机玻璃柱1的高度分别为5cm、10cm、15cm、20cm、25cm、30cm和35cm，高度为5cm的有机玻璃柱1中刚好装填500g土样，其余6个有机玻璃珠是按照下述方式装填的：在500g土样的下部依次装填500g土壤得到10cm、15cm、20cm、25cm、30cm和35cm高度的样品，在土样上覆盖一层滤纸，滤纸上加一层石英砂，模拟降雨速度控制23～25滴/分钟，每滴的体积为0.08mL，5cm～35cm土柱分别加水300ml、400ml、500ml、600ml、700ml、800ml和900ml水模拟降雨过程，模拟降雨液经过水样前处理后进行高效液相色谱检测。

试验结果：如图6所示，土层5cm时氟磺胺草醚检测的浓度为96.34mg/kg，土层25cm时氟磺胺草醚检测的浓度为6.91mg/kg，土层超过30cm时氟磺胺草醚检测的浓度为0，即未检测到氟磺胺草醚。根据上述试验结果，选取土层深度5～20cm进行横向分布的检测。

实施例1、模拟氟磺胺草醚药在土层中横向分布的检测

土样回收率的检测：向空白土壤中添加氟磺胺草醚标准溶液，使土样中添加浓度分别为0、1、5、10、50、100、150mg·kg^-1，经过土壤前处理后进行高效液相色谱检测，结果如图5所示。

试验结果：药液浓度10～150mg·kg^-1时平均回收率均能达到90％以上，试验结果说明本发明采用的氟磺胺草醚土样前处理方法是可行的。

取1份500g风干土样添加100mg/kg氟磺胺草醚水剂作为土壤处理对象，土壤含水量10％，利用图2所示的降雨模拟装置和图3所示的取样柄实现对药剂在土层中横向分布的检测，该降雨模拟装置包括一内径为10cm的有机玻璃柱1’作为土样盛放容器，其底部设有多个均匀的孔洞2’，其侧壁上设有20×8cm的窗口4，一有机玻璃瓶3’倒挂在支架上，瓶底开直径0.5cm的小孔用来注水，用医用针管连接有机玻璃瓶3’和有机玻璃柱1’，针管的控制阀用来调节降雨速度。取样柄包括一个四棱柱5，该四棱柱5的一个底面为开口设置，另一个底面为密封设置，且密封设置的底面连接一个手柄6，在四棱柱5的一个侧面上设有2个孔洞2”，取样时，利用手柄6将四棱柱5通过窗口4伸入至有机玻璃柱1’中实现取样，其中设置于四棱柱5的侧面上的孔洞2”的作用是取样时保证有机玻璃柱1’内外压的平衡，以能顺利取到土样。

取上述降雨模拟装置，高度为5cm的有机玻璃柱1’中刚好装填500g土样，然后在500g土样的下部装填500g土壤得到20cm高度的样品，最好在土样上覆盖一层滤纸，滤纸上加一层石英砂，降雨量1000ml，模拟降雨速度控制23～25滴/分钟模拟降雨过程，每滴的体积为0.08mL。模拟降雨结束后在5cm、10cm、15cm和20cm土层用图3所示取样柄取样，首先利用呈十字交叉的部件将每层土样分成四等份，然后利用手柄6将四棱柱5通过窗口4伸入至机玻璃柱1’中依次取出每等份，通过土样前处理后进行高效液相色谱检测100mg/kg氟磺胺草醚水剂在土层中的分布情况。

试验结果：如图7所示，5～20cm土层取样A、B、C和D四等份，5cm、10cm、15cm和20cm土层中，经液相色谱检测每层4等份土样残留浓度，计算每层土样浓度方差分别为10.6、3.1、1.1和0.03，方差越小差异性就越小，所以上述结果证明随着土层深度的增加氟磺胺草醚浓度越低，同层土样氟磺胺草醚的横向分布越均匀，差异性越小。