全 文 ：农 药
AGROCHEMICALS
第51卷第10期
2012年10月
Vol. 51, No. 10
Oct. 2012
不同作用机制除草剂对斜生栅藻的急性毒性评价
张敏敏，慕 卫，刘 峰
(山东农业大学 植物保护学院 山东省农药毒理与应用技术实验室， 山东 泰安 271018)
摘要：[目的]室内采用吸光度法比较测定了不同作用机制除草剂对斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)的急性毒性，
为药剂的合理使用提供依据。 [结果]56% 2甲4氯粉剂等10种药剂对斜生栅藻96 h的急性毒性为低毒；88%苯噻
酰草胺可湿性粉剂等6种药剂为高毒；24%烯草酮乳油和200 g/L百草枯水剂为中等毒性。 [结论]不同作用机制除
草剂对斜生栅藻的毒性存在明显差异。 在水田及靠近水源使用除草剂时，应选择对水生生物毒性较低的品种，
以减少对水体环境造成危害。
关键词：斜生栅藻；除草剂；作用机制；急性毒性
中图分类号：TQ450.2 文献标志码：A 文章编号：1006-0413(2012)10-0745-03
Evaluation on Acute Toxicity of Different Mechanisms of Herbicides to
Scenedesmus obliquus
ZHANG Min-min, MU Wei, LIU Feng
(College of Plant Protection, Shandong Agricultural University, Shandong Key Laboratory of Pesticide Toxicology and
Application Technique, Taian 271018, Shandong, China)
Abstract: [Aims] To evaluate environmental toxicity and provide data for registration and appropriate application of
herbicides, the acute toxicities of different mechanisms of herbicides to Scenedesmus obliquus were evaluated in the
laboratory conditions, using the method of light absorption. [Results] Results indicated that the 96 h-EC50 values of MCPA
56% DP and other ten kinds of herbicides were classifi ed as low-level toxicity. Mefenace 88% WP and other six kinds of
herbicides belong to high toxicity grade. Clethodim 24% EC and paraquat 200 g/L AS belong to moderate toxicity grade.
[Conclusions] In summary, the toxicities of different mechanisms herbicides to S. obliquus were signifi cant different.
Therefore, when herbicides are applied in or close to water, low toxic herbicides to aquatic organism should be selected to
reduce the harm to the aquatic environment.
Key words: Scenedesmus obliquus; herbicides; mechanism of action; acute toxicity
我国除草剂的使用呈上升态势，虽然农民对化学除草
认识明显提高，但对化学除草使用技术尚处于较低水平[1]，
且由于除草剂作用机制的特殊性，其对动物的毒性相对较
低，因此，过去对除草剂的安全性研究，主要集中在其对作
物的药害方面。 然而，除草剂易随农田的排水进入水体，通
过食物链的累积放大，导致大量水生动物死亡，对水生生
态系统的稳定构成危害[2]。
藻类作为水生态系统的初级生产者，其种类的多样性
和初级生产量直接影响水生态系统的结构功能[3]，且藻类对
于外来物质的刺激反应十分敏感，环境变化会出现藻类种
群结构及生物多样性的变化，从而引起水质的相应变化[4]，
因而藻类成为监测评价水环境质量的重要指标。 单细胞藻
类对毒物敏感、易获得、个体小、繁殖快[5-6]，在较短时间内可
得到化学物质对其许多世代及种群水平的影响评价[7-8]，如
斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)是水环境中的常见藻类[9]，
是我国环境毒理评价最常用的一种测试生物。
许多国家在化学品风险测试中选用藻类进行生物测
试，并建立了多个藻类生物测试标准方法[10-13]，而吸光度法
是国际标准组织[14]标准藻类生长抑制的试验方法。 本文采
用该方法测定了二甲戊灵、乙氧氟草醚等18种农药制剂对
斜生栅藻种群急性毒性，为18种农药的环境毒性评价及合
理使用提供依据。
1 材料与方法
1.1 供试藻种及培养基
斜生栅藻(S. obliquus )，引种于中国科学院水生生物
研究所淡水藻种库，使用水生4号培养基，实验室转接扩
大培养，转接栅藻3次后基本达到同步生长。 转接后培养
72~96 h的栅藻用于试验。
水生4号培养基配方：(NH4)2SO4 2.00 g，Ca(H2PO4)2·H2O·
(CaSO 4·H 2O)饱和液10.0 mL，MgSO 4·7H 2O 0.80 g，
NaHCO3 1.00 g，KCl 0.25 g，1% FeCl3溶液1.50 mL，土壤
浸出液5.0 mL，蒸馏水1 000 mL。 使用时用灭菌水稀释
10倍。
收稿日期：2012-05-29，修返日期：2012-07-18
作者简介：张敏敏(1987—)，女，硕士研究生，研究方向：农药残留与环境毒理。 E-mail：minminyaoshuo@163.com。
通讯作者：刘峰(1970—)，男，副教授，理学博士，硕士生导师，主要研究方向为农药毒理与使用技术。 Tel：0538-8242611，E-mail：fliu@sdau.edu.cn。
·毒性与残留·
746 第51卷农 药 AGROCHEMICALS
1.2 供试药剂
33%二甲戊灵EC，240 g/L乙氧氟草醚EC，250 g/L氟
磺胺草醚AS，88%苯噻酰草胺WP，900 g/L乙草胺EC，
900 g/L异丙草胺EC，56% 2甲4氯DP，87.5% 2,4-滴异辛
酯EC，57% 2,4-滴丁酯EC，40 g/L烟嘧磺隆SC，25%砜嘧
磺隆WG，80%草甘膦SG，15%硝磺草酮SC，24%烯草酮EC，
10.8%精喹禾灵EW，108 g/L高效氟吡甲禾灵EC，200 g/L百
草枯AS，480 g/L灭草松AS。 以上药剂由山东农业大学环
境毒理评价中心提供。
1.3 试验方法
参考国家环保部《农药化学安全评价试验准则》[15](以
下简称《准则》)和OECD藻类受抑制测试标准方法[16]在预
试验明确药剂有效质量浓度范围的基础上，设置5个试验
所需质量浓度(试验中若供试药剂达100 mg/L时抑制率仍
未达到50%，则不再继续进行试验)，用水生4号培养基将
储备液稀释得到2倍所需质量浓度的药液。 取上述配制好
的药液各50 mL，分别加入50 mL藻液(所使用的藻细胞浓
度达到2×104~2×105个/mL)，得到系列质量浓度的染毒藻
液，并设空白对照，每处理设3次重复。 然后将各处理藻液
放入昼夜比为16 h∶8 h，光照强度为4 800 lx，温度25 ℃的
恒温光照培养箱中培养96 h，每天定时人工振荡5次。 在培
养24、48、72、96 h取样10 mL，用蒸馏水作为参比，测定样
品在650 nm处的吸光度。
1.4 毒性判断标准
依据《准则》，农药对斜生栅藻急性接触毒性按EC50值
大小划分为3个等级：EC50>3.0 mg a.i./L为低毒，0.3 mg a.i./L<
EC50≤3.0 mg a.i./L为中毒，EC50≤0.3 mg a.i./L为高毒。
1.5 数据处理
根据斜生栅藻细胞浓度与光密度的标准曲线计算出
藻细胞数，再用SPSS16.0统计软件处理，计算18种药剂对
斜生栅藻的96 h的半数效应浓度(EC50)值、95%置信限和相
应的回归方程。
2 结果
2.1 斜生栅藻细胞浓度与光密度的线性关系
斜生栅藻细胞浓度与光密度的线性关系在不同质量
浓度药液作用下，藻细胞浓度(y )与在波长650 nm下测定
的吸光度值(x)之间的线性回归方程为y=773.74x-4.309 3，
相关系数r 2=0.999 6，说明在本试验体系下，斜生栅藻细胞
浓度与藻液的吸光度值之间有较好的相关性。
2.2 各除草剂对斜生栅藻的急性毒性
从表1可见干扰激素平衡的苯氧羧酸类除草剂56%
2甲4氯DP、87.5% 2,4-滴异辛酯EC、57% 2,4-滴丁酯EC对
斜生栅藻96 h的EC50值分别为14.130、53.460、7.362 mg/L，为
低毒。
表1 苯氧羧酸类除草剂对斜生栅藻急性毒性
　供试药剂 回归方程 r 2 EC50值/ 95%置信限/ 毒性
(y=) (mg·L-1) (mg·L-1) 等级
56% 2甲4氯DP -7.441+6.469x 0.993 14.130 13.583~14.645 低
87.5% 2,4-滴异辛酯EC -1.921+1.112x 0.952 53.460 6.795~146.463 低
57% 2,4-滴丁酯EC -1.959+2.259x 0.993 7.362 4.915~9.530 低
从表2可见抑制氨基酸、核酸、蛋白质合成的酰胺类
除草剂88%苯噻酰草胺WP、900 g/L乙草胺EC和900 g/L异
丙草胺EC，对斜生栅藻96 h的EC50值分别为0.177、0.010、
0.013 mg/L，属于高毒；磺酰脲类的40 g/L烟嘧磺隆SC、
25%砜嘧磺隆WG对斜生栅藻96 h的EC50值分别为18.437、
7.872 mg/L，属于低毒；有机磷类的80%草甘膦SG对斜生栅
藻96 h的EC50值为56.422 mg/L，属于低毒。
表2 抑制氨基酸、核酸、蛋白质合成的除草剂
对斜生栅藻急性毒性
　供试药剂 回归方程 r 2 EC50值/ 95%置信限/ 毒性
(y=) (mg·L-1) (mg·L-1) 等级
88%苯噻酰草胺WP 2.684+3.572x 0.976 0.177 0.141~0.21 高
900 g/L乙草胺EC 6.382+3.177x 0.985 0.010 0.003~0.016 高
900 g/L异丙草胺EC 15.570+8.207x 0.986 0.013 0.01~0.014 高
40 g/L烟嘧磺隆SC -9.254+7.311x 0.952 18.437 15.374~20.210 低
25%砜嘧磺隆水WG -2.121+2.367x 0.974 7.872 6.929~9.239 低
80%草甘膦SG -1.503+0.858x 0.946 56.422 0.000~223.442 低
从表3可见抑制植物色素合成的除草剂二苯醚类的
240 g/L乙氧氟草醚EC和250 g/L氟磺胺草醚AS对斜生栅
藻96 h的EC50分别为6.929×10-4、0.006 mg/L，其毒性均为
高等毒性。 三酮类的15%硝磺草酮SC对斜生栅藻96 h的
EC50值为9.458 mg/L，为低毒。
表3 抑制植物色素合成的除草剂对斜生栅藻急性毒性
供试药剂 回归方程 r 2 EC50值/ 95%置信限/ 毒性
(y=) (mg·L-1) (mg·L-1) 等级
240 g/L乙氧 -2.605+3.098x 0.992 6.929×10-4 4.144×10-4~9.916×10-4 高
氟草醚EC
250 g/L氟磺 4.955+2.242x 0.953 0.006 0.002~0.012 高
胺草醚AS
15%硝磺草 -4.008+4.108x 0.997 9.458 8.662~10.161 低
酮SC
表4 抑制脂类合成的除草剂对斜生栅藻急性毒性
供试药剂 回归方程 r2 EC50值/ 95%置信限/ 毒性
(y=) (mg·L-1) (mg·L-1) 等级
10.8%精喹禾灵EW -1.385+1.713x 0.950 6.440 3.351~9.755 低
108 g/L高效氟吡甲禾灵EC -3.947+6.477x 0.962 4.068 3.710~4.346 低
24%烯草酮EC -2.102+4.415x 0.998 2.993 2.752~3.204 中
从表4可见抑制脂类合成的芳氧苯氧基丙酸酯类除草
剂10.8%精喹禾灵EW和108 g/L高效氟吡甲禾灵EC，对斜
生栅藻96 h的EC50值分别为6.440、4.068 mg/L，属于低毒；
环己烯酮类除草剂24%烯草酮EC对斜生栅藻96 h的EC50值
为2.993 mg/L，为中毒。
从表5可见抑制微管和组织发育的33%二甲戊灵EC
(96 h)
(96 h)
(96 h)
(96 h)
第10期 747
对斜生栅藻96 h的EC50值为0.030 mg/L，为高毒；抑制光
合作用的联吡啶类200 g/L百草枯AS对斜生栅藻96 h的
表5 其他作用机制的除草剂对斜生栅藻急性毒性
供试药剂 作用机制 回归方程(y=) r 2 EC50值/(mg·L-1) 95%置信限/(mg·L-1) 毒性等级
33%二甲戊灵EC 抑制微管和组织发育 9.511+6.248x 0.979 0.030 0.009~0.039 高
200 g/L百草枯AS 抑制光合作用 0.126+2.118x 0.989 0.872 0.138~1.640 中
480 g/L灭草松AS - -4.378+2.004x 0.964 >100 - 低
3 讨论
苯氧羧酸类的56% 2甲4氯DP、87.5% 2,4-滴异辛
酯EC、57% 2,4-滴丁酯EC通过干扰激素平衡发挥作用，
而斜生栅藻每个细胞内只有1个周生色素体和1个蛋白核，
没有该类除草剂相对应的作用位点，所以96 h时该类药剂
对斜生栅藻的急性毒性为低毒，该结果与邓朝辉等[17]报道
的同类除草剂其他品种一致。
88%苯噻酰草胺WP、900 g/L乙草胺EC和900 g/L异丙
草胺EC主要通过抑制发芽种子a-淀粉酶及蛋白酶的活性
起作用，40 g/L烟嘧磺隆SC和25%砜嘧磺隆WG及80%草甘
膦SG通过抑制氨基酸合成发挥作用。 这6个药剂毒性等级
不同，前3者属高毒，后3者属低毒，表明斜生栅藻体内可能没
有相应的氨基酸合成途径；此外，从结果能看出，各药剂化
学结构差异也会影响其对斜生栅藻96 h的急性毒性大小。
240 g/L乙氧氟草醚WP和250 g/L氟磺胺草醚AS通
过抑制叶绿素合成起作用，斜生栅藻属绿藻，每个细胞内
有1个周生色素体，含大量的叶绿素，所以对这2种药剂较
为敏感，与其他试验药剂相比其EC50值较小。 15%硝磺草
酮SC通过抑制类胡萝卜素的生物合成素合成起作用，其
毒性较低，说明斜生栅藻体内没有或者有很少抑制类胡萝
卜素合成的作用位点。
芳氧苯氧基丙酸酯类除草剂10.8%精喹禾灵EW、
108 g/L高效氟吡甲禾灵EC和环己烯酮类除草剂24%烯草
酮EC均是通过抑制脂类合成起作用，但2类除草剂结构完
全不同，其毒性不同，可能是因为结构上的差异造成的，且
各药剂所加的不同助剂也会影响其对斜生栅藻96 h的急
性毒性大小。
本试验中发现480 g/L灭草松AS在低于3 mg/L的质量
浓度下不但不会抑制栅藻的生长，反而对其生长起到一定
促进作用。 这可能是因为在较低质量浓度范围的灭草松
促进了栅藻的代谢，激活了藻类色素合成的相关酶类，色
素合成增多，含量上升，所测得的吸光值较大，表现为促进
栅藻生长，当灭草松质量浓度较高时其对藻细胞产生不可
逆转的影响，表现为抑制其生长。
综上所述，不同作用机制除草剂对斜生栅藻的毒性具
有明显差异，因此，在水田及靠近水源使用除草剂时，应采取
适宜的措施或使用对水生生物毒性较低的农药品种，以免
对水体环境造成危害。 上述药剂对斜生栅藻可能造成的长
期毒性效应及产生毒性的详细机制还有待于进一步研究。
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责任编辑：李新
(96 h)
EC50值为0.872 mg/L，为中毒；480 g/L灭草松AS对斜生栅
藻96 h的急性毒性很低，其EC50值大于100 mg/L。
张敏敏，等：不同作用机制除草剂对斜生栅藻的急性毒性评价