噻嗪酮在水稻中的消解动态数学模型研究

摘要：采用ＧＣ－ＥＣＤ法测定噻嗪酮在水稻（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．）中的残留水平，建立Ｒａｙｌｅｉｇｈ动态模型、双室降解模型、阻滞动力学模型、指数负增长函数模型和灰色预测ＧＭ（１，１）模型等不同类型的数学模型，然后对其进行拟合度检验。结果表明，Ｒａｙｌｅｉｇｈ动态模型的拟合度最高，噻嗪酮在生态环境中的降解过程典型地受农药本身的化学分子结构、环境、施药次数和施药浓度等诸多因素的共同影响，应用Ｒａｙｌｅｉｇｈ 动态模型可以很好地模拟噻嗪酮在水稻中的残留消解动态。

关键词：噻嗪酮；水稻（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．）；消解；数学模型

中图分类号：Ｓ４８２．３＋９ 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８114（２０12）18－4101-03

Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ Ｍｏｄｅｌs ｏｆ Ｄｉｓｐｅｌｌｉｎｇ Ｄｙｎａｍｉｃ ｏｆ Ｂｕｐｒｏｆｅｚｉｎ ｉｎ Ｒｉｃｅ

ＬＩ Ｘｉａｎ－ｂｏ１，２，ＣＨＥＮ Ｈａｏ２，ＳＨＥＮ Ｊｉｎｇ１

（１． Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Qｕａｌｉｔｙ Sｔａｎｄａｒｄｓ ａｎｄ Iｎｓｐｅｃｔｉｏｎ Tｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Rｅｓｅａｒｃｈ Iｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｈｕｂｅｉ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｗｕｈａｎ ４３００６４，Ｃｈｉｎａ；２． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７０， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ， ｓｕｃｈ ａｓ Ｒａｙｌｅｉｇｈ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ， ｔｗｏ－ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔａｌ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ， ｋｉｎｅｔｉｃ ｍｏｄｅｌ， ｔｈｅ ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｇｒｏｗｔｈ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｇｒｅｙ ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ ＧＭ （１，１） ｍｏｄｅｌ was ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｐｒｏｆｅｚｉｎ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｒｉｃｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｂｙ ＧＣ－ＥＣＤ; ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｔｎｅｓｓ ｔｏ ｍｏｄｅｌ was ｔｅｓｔｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｉｔｎｅｓｓ ｏｆ Ｒａｙｌｅｉｇｈ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｔｈｅ ｂｅｓｔ. The ｄｉｓｐｅｌｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｂｕｐｒｏｆｅｚｉｎ ｉｎ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｗａｓ ｔｙｐｉｃａｌｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｅｓｔｉｃｉｄｅ， ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， ｔｉｍｅｓ ｏｆ ｓｐｒａｙ ａｎｄ ｓｐｒａｙ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ． Ｔｈｅ Ｒａｙｌｅｉｇｈ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ ｃｏｕｌｄ ｂｅｔｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｄｉｓｐｅｌｌｉｎｇ ｄｙｎａｍｉｃ ｏｆ ｂｕｐｒｏｆｅｚｉｎ ｉｎ ｒｉｃｅ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｂｕｐｒｏｆｅｚｉｎ； ｒｉｃｅ（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．）； ｄｉｓｐｅｌｌｉｎｇ； ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ

在研究农药的降解规律中，选用适当的数学模型模拟农药残留的动态过程，对分析和预测农药残留量有着重要意义［１］。目前，国际上普遍认为农药在土壤中和植物上的消解犹如放射性物质衰变，在某一时刻农药残留量只与施药后的时间有关。在二嗪类昆虫生长调节剂中，噻嗪酮以其高活性、高选择性、长残效期等特点在农业有害生物的控制中发挥了重要作用［２，３］。目前，关于模拟噻嗪酮残留的模型还未见报道，为了明确噻嗪酮在生态环境中的消解动态规律，可采用ＧＣ－ＥＣＤ测定噻嗪酮在水稻（Ｏｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ Ｌ．）中的残留量，利用数学模型模拟噻嗪酮的动态消解过程。本研究将经典的指数负增长函数模型、Ｒａｙｌｅｉｇｈ动态模型、双室降解模型、灰色预测ＧＭ（１，１）消解模型以及阻滞动力学模型应用于水稻中噻嗪酮的消解动态分析，以期为噻嗪酮的分析和预测提供理论支持。

１ 材料与方法

１．１ 材料

水稻样品来源于水稻农残试验田，噻嗪酮购于德国Ｄｒ． Ｅｈｒｅｎｓｔｏｒｆｅｒ试剂公司。

１．２ 方法

１．２．１ 提取 称取１０．０ ｇ样品于２５０ ｍＬ具塞三角瓶中，加入２５ ｍＬ去离子水和５０ ｍＬ乙腈，于摇床上高速振荡１ ｈ，溶液过滤后加入已盛有１０ ｇ氯化钠的１００ ｍＬ具塞量筒中，剧烈振荡２ ｍｉｎ，静置３０ ｍｉｎ待净化。

１．２．２ 净化与检测 准确吸取上层溶液１０ ｍＬ于１００ ｍＬ小烧杯中，７０ ℃水浴蒸至近干。ＰＣ／ＮＨ２柱经４ ｍＬ乙腈＋甲苯（３＋１体积比，下同）活化，用２ ｍＬ乙腈＋甲苯（３＋１）３次洗涤小烧杯，并将洗涤液移入柱中。用２５ ｍＬ乙腈＋甲苯（３＋１）洗涤ＰＣ／ＮＨ２柱，收集所有流出物于鸡心瓶中，５０ ℃水浴中旋转浓缩至约０．５ ｍＬ，每次加入５ ｍＬ正己烷进行溶剂交换两次，浓缩至干。２ ｍＬ正己烷定容，旋涡１ ｍｉｎ，过０．２ μｍ滤膜后，采用GC-ECD法分析。

１．３ 降解动态数学模型的建立

把噻嗪酮在水稻中的残留量看作只与变量时间有关，即残留量（Ｃ）是施药后时间（ｔ）的函数，设噻嗪酮在水稻中的残留降解函数为Ｃ＝ｆ（ｔ），选择不同类型的数学模型，计算有关参数，建立相应的噻嗪酮残留降解动态模型。

２ 结果与分析

在未施用噻嗪酮的水稻上采集空白水稻样品，分别添加０．０１、０．０５、０．５0 ｍｇ／ｋｇ ３个水平，每个水平５次重复，添加样品中噻嗪酮加标回收率为 ９７．６％～１０４.0％，相对标准偏差（ＲＳＤ）在７．０％～１６．０％范围。噻嗪酮在水稻中的最小检测浓度为０．０１ ｍｇ／ｋｇ。回收率、相对标准偏差和最小检测浓度均能满足农药登记残留试验的要求。在田间分别采集施药后２ ｈ、１ ｄ、３ ｄ、７ ｄ、１４ ｄ、２１ ｄ的实际样品进行ＧＣ－ＥＣＤ分析， 每个实际样品重复３次并取其平均值，可得噻嗪酮在水稻中的残留降解数据，见表１。