草銨膦在轉(zhuǎn)基因抗除草劑雜交稻直播栽培中的應(yīng)用效果

周 浩，楊益善，唐 俐，肖國櫻*

(1中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所/亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點實驗室，湖南長沙410125;2國家雜交水稻工程技術(shù)研究中心，湖南長沙410125)

水稻直播是指將稻種直接撒播于大田而不經(jīng)過育秧移栽過程的水稻輕型栽培技術(shù)。該技術(shù)具有勞動強度低、用工量少、種植效益高等優(yōu)勢，在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用［1，2］。然而直播稻田草相復(fù)雜且數(shù)量眾多，雜草防除難度大，阻礙了直播稻技術(shù)的發(fā)展。如何高效防除雜草是進一步推廣直播稻技術(shù)必須優(yōu)先解決的問題。為此前人做了許多研究并提出一些方法，例如加強人工除草、合理輪作和選用品種，以及“一封二殺三補”的化學(xué)防除方法等［3］。但這些方法不是費時、費工，就是效果不顯著或者技術(shù)要求高、且不穩(wěn)定。有學(xué)者提出培育轉(zhuǎn)基因抗除草劑水稻品種并應(yīng)用于直播，將是解決直播稻雜草問題更高效的途徑［3，4］。本研究首次將抗除草劑草銨膦的雜交早稻“株1S/Bar68－1”應(yīng)用于直播栽培中，并比較了施用草銨膦除草劑和常規(guī)除草劑的應(yīng)用效果。

1 材料和方法

1.1 材料

轉(zhuǎn)基因抗除草劑草銨膦的雜交早稻“株1S/Bar68－1”，由中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所培育。

1.2 試驗設(shè)計與栽培方法

1.2.1 試驗設(shè)計

試驗設(shè)草銨膦除草劑1次除草(A)和常規(guī)除草劑2次除草(B)兩個處理，3次重復(fù)，共6個小區(qū)，完全隨機排列，小區(qū)面積44.55 m2(3.3 m×13.5 m)。具體除草方案見表1。

表1 除草方案Table 1 Protocol of weed control

1.2.2 栽培方法

采用翻秋直播栽培，地點在國家雜交水稻工程技術(shù)研究中心長沙轉(zhuǎn)基因水稻試驗基地(批準文號:農(nóng)基安辦字2011－T124)。整地:兩犁一平，播種前1 d按照濕潤秧田方法整田，分小區(qū)做畦，開圍溝、畦溝。播種:500倍強氯精浸種12 h，生化培養(yǎng)箱35℃催芽至破胸，2011年7月11日分小區(qū)均勻撒播，小區(qū)用種量0.47 kg(105.5 kg/hm2)。施肥:整地前按小區(qū)面積計算施入過磷酸鈣750 kg/hm2和菜枯750 kg/hm2作基肥;7月25日追施尿素112.5 kg/hm2和復(fù)合肥300 kg/hm2。管水:播后曬田促立針，淺水灌溉促分蘗，適時曬田控群體，干濕交替促灌漿。病蟲害防治:1次螟蟲防治，1次稻瘟病和稻飛虱等的綜合防治。除草:按表1方案進行。

1.2.3 觀察記載、考種和測產(chǎn)

定期觀察記錄全程水稻生長動態(tài)。

取樣。完全成熟前2 d，在與小區(qū)長邊平行的中線上均勻取3點，以各點為中心分別框取0.25 m2面積齊兜收割混合作為一個樣品，共取6個樣品。

考種?？疾烀繕悠分?0.75 m2)的有效穗數(shù)和雜草數(shù)量，并在各樣品中隨機取10穗考察每穗總粒數(shù)、每穗實粒數(shù)。樣品全部脫粒后考察千粒重、谷總重、草重和禾重。田間測量株高。實際產(chǎn)量=每樣品總重÷0.75×10000，有效穗數(shù)=每樣品有效穗數(shù)÷0.75×10000，結(jié)實率=每穗實粒數(shù)÷每穗總粒數(shù)×100%。

分蘗數(shù)調(diào)查。在分蘗末期和始穗期按對角線在各小區(qū)取3點，分別框取0.25 m2面積考察平均分蘗數(shù)，分蘗數(shù)=平均分蘗數(shù)÷0.25×10000。

米質(zhì)檢測委托湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院稻米及制品檢測中心完成。

數(shù)據(jù)采用DPS軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同除草方式的除草效果

分蘗末期(8月12日)田間目測，處理A(此時尚未進行草銨膦除草)可見約5%(按面積計)的稗草，而處理B從冠層看未見明顯雜草，表明7月23日(3葉1心期)的常規(guī)除草起到了明顯作用。到了始穗期(8月31日)，處理A的稗草逐漸枯死，同時未見其他雜草，而處理B可見很多千金子，表現(xiàn)為千金子草害，表明8月12日(分蘗末期)施用的草銨膦除草劑很好的殺滅和控制了雜草，而第2次常規(guī)除草雖對闊葉雜草有較好的控制效果，但由于沒有加入防除千金子的除草劑而使千金子成為草害。與滅生性除草劑草銨膦相比，利用選擇性除草劑除草需要根據(jù)田間雜草優(yōu)勢種群選用不同功能的除草劑，且雜草優(yōu)勢種群在不斷變化，除草技術(shù)要求高。

收割時的雜草數(shù)量統(tǒng)計結(jié)果表明(表2)，與常規(guī)除草相比，草銨膦除草(處理A)使田間雜草減少85.3%，其中處理B的千金子數(shù)量是處理A的6.97倍，差異達到顯著水平，而且處理B的雜草干重是處理A的9.67倍，差異達到極顯著水平。

表2 收獲時不同除草方式的田間雜草比較Table 2 Comparison of weeds in different ways of weed control

2.2 不同除草方式對水稻分蘗的影響

調(diào)查結(jié)果表明(表3)，草銨膦除草田(處理A)分蘗期雜草與水稻相互競爭，水稻的分蘗基數(shù)不大，在分蘗末期的分蘗數(shù)顯著少于常規(guī)除草田(處理B);而在始穗期則相反，草銨膦除草田的分蘗數(shù)顯著多于常規(guī)除草田。比較分蘗末期和始穗期的分蘗數(shù)發(fā)現(xiàn)，處理A始穗期分蘗數(shù)僅比分蘗末期減少4.6%，而處理B則減少了29.0%。表明草銨膦除草田無效分蘗少、成穗率高，常規(guī)除草田由于分蘗期后千金子迅速生長，增加了無效分蘗，降低了成穗率。

表3 不同除草方式的分蘗數(shù)(×104/hm2)比較Table 3 Comparison of tillers in different ways of weed control

2.3 不同除草方式對水稻產(chǎn)量和米質(zhì)的影響

由表4和表5可知，與常規(guī)除草方式(處理B)相比，草銨膦除草(處理A)顯著增加了有效穗數(shù)和千粒重，增幅分別為22.6%和9.0%，實際產(chǎn)量增加49.5%，同時顯著增加了直鏈淀粉含量(增加2.07個百分點)，其他農(nóng)藝性狀和米質(zhì)指標則沒有顯著影響。表明草銨膦除草劑的施用對株1S/Bar68－1的主要株葉形態(tài)沒有產(chǎn)生顯著影響，增產(chǎn)主要來自有效穗數(shù)和千粒重的增加。

表4 不同除草方式的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量比較Table 4 Comparison of agronomic traits in different ways of weed control

表5 不同除草方式的稻米品質(zhì)比較Table 5 Comparison of grain quality in different ways of weed control

2.4 不同除草方式的成本比較及增產(chǎn)效益分析

與常規(guī)除草方式相比，草銨膦除草由于少施用了一次除草劑，節(jié)約了施用除草劑的勞動力成本50%，如按噴施1次除草劑人工費300元/hm2計算，可節(jié)約人工費300元;除草劑成本方面，雖然草銨膦除草劑市場價比常規(guī)水稻田除草劑高，但處理B施用了兩種常規(guī)除草劑，按用量折算后比較，草銨膦成本225元/hm2，常規(guī)除草劑成本240元/hm2。綜合來看，本研究中草銨膦除草比常規(guī)除草方式節(jié)約成本37.5%，即每公頃可節(jié)約315元。同時，由于常規(guī)除草區(qū)發(fā)生千金子草害，使得其產(chǎn)量較低，而草銨膦除草區(qū)未受草害影響，產(chǎn)量正常，與常規(guī)除草方式相比，草銨膦除草可減少產(chǎn)量損失33.1%，每公頃減少產(chǎn)量損失約2.1 t(表4)，相當于每公頃增收5 460元(按每千克稻谷2.6元計算)。

3 討論

3.1 應(yīng)用草銨膦的安全性及其經(jīng)濟效益

草銨膦作為一種廣譜滅生性除草劑，具有活性高、低毒、環(huán)境兼容性好等特點，是全球第二大轉(zhuǎn)基因作物耐受除草劑［5］，其長期使用的環(huán)境(生態(tài))安全性得到了肯定［6］?，F(xiàn)在需要關(guān)注的是施用草銨膦后對轉(zhuǎn)基因抗性水稻有無不利影響。本研究結(jié)果表明，與施用常規(guī)除草劑相比，草銨瞵除草劑(有效成分450 g/hm2)在水稻分蘗末期噴施后，除顯著提高了有效穗數(shù)、千粒重和直鏈淀粉含量外，對轉(zhuǎn)基因抗除草劑雜交稻組合株1S/Bar68－1的株葉形態(tài)和其他經(jīng)濟及米質(zhì)性狀等均無顯著影響。我們推測千粒重和直鏈淀粉含量在兩處理之間的差異是由于常規(guī)除草劑處理組的千金子草害所致。試驗數(shù)據(jù)表明，常規(guī)除草劑處理組的千金子數(shù)量是水稻有效穗的24.7%，目測發(fā)現(xiàn)千金子在田間均勻分布，高過穗層，對水稻有“遮蔭”效果，從而影響水稻的光合作用和灌漿，引起千粒重和直鏈淀粉含量下降。鐘旭華、任萬軍等［7，8］也曾有過類似報道。已有研究表明，抗草銨膦轉(zhuǎn)基因水稻99－1于4～8葉期在高劑量(1 995 g/hm2)草銨膦處理下其生物量積累不受影響［9］，但更高濃度草銨膦除草劑的施用是否對株1S/Bar68－1產(chǎn)生不利影響需要進一步研究。從本試驗的結(jié)果看，轉(zhuǎn)基因抗除草劑水稻直播栽培田在分蘗末期應(yīng)用草銨膦1次性除草可以很好的控制雜草，并且節(jié)約直接成本37.5%，減少因草害帶來的產(chǎn)量損失33.1%，合計相當于每公頃增收5 775元，經(jīng)濟效益十分顯著。

3.2 應(yīng)用抗草銨膦雜交稻解決水稻直播栽培草害問題的可行性

我國直播稻栽培開始于20世紀50～60年代，發(fā)展于80年代，2000年以來直播稻面積迅速擴大，尤其是在江浙一帶［1，10］。盡管與拋秧、機插等栽培方式相比直播稻具有較高的種植效益［2］，但由于尚未形成簡單且行之有效的栽培管理技術(shù)體系，而不能保證穩(wěn)產(chǎn)，近年來一些地方政府逐步加大了控制直播稻面積的宣傳。雜草防除是阻礙直播稻高效栽培技術(shù)推廣的最大障礙。一般水稻常規(guī)除草劑只能針對一種或一類雜草起作用，而直播稻田草相復(fù)雜，除草過程中往往是“按下葫蘆浮起瓢”，大大加大了直播稻雜草防除的技術(shù)要求和難度。轉(zhuǎn)基因抗除草劑水稻的應(yīng)用為水稻直播栽培提供了高效的雜草防除途徑［4］。本研究結(jié)果表明，將轉(zhuǎn)Bar基因抗除草劑雜交稻應(yīng)用于直播栽培，采用草銨膦除草劑1次噴施除草技術(shù)，能有效的殺滅和控制直播田雜草，而對水稻生長無其他不良影響。因此，該技術(shù)的應(yīng)用可完全解決直播稻的雜草防除問題。其主要技術(shù)要點:草銨膦有效成分0.6 g/L，每公頃用量720～960 L(有效成分劑量432～576 g/hm2)，于分蘗末期緊挨冠層均勻噴霧，冒頭雜草重點噴施。

［1］ 鄒應(yīng)斌，李克勤，任澤民.水稻的直播與免耕直播栽培研究進展［J］.作物研究，2003，(1):52－59.

［2］ 周林杰，羅兵前.江蘇省直播稻技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與對策［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，(3):16－19.

［3］ 金千瑜，歐陽由男，陸永良，等.我國南方直播稻若干問題及其技術(shù)對策研究［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2001，17(5):44－48.

［4］ 侯海軍，周 浩，曾 翔，等.轉(zhuǎn)基因抗除草劑兩系雜交早稻新組合高產(chǎn)栽培試驗初報［J］.湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，(3):21－23.

［5］ 華乃震，華 純.非選擇性除草劑的進展和應(yīng)用(下)［J］.現(xiàn)代農(nóng)藥，2011，10(3):7－11.

［6］ 張宏軍，倪漢文，周志強，等.抗草銨膦轉(zhuǎn)基因作物及其生物安全性研究進展［J］.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002，7(5):54－60.

［7］ 鐘旭華，李太貴.不同結(jié)實溫度下稻米直鏈淀粉含量與千粒重的相關(guān)性研究［J］.中國水稻科學(xué)，1994，8(2):126－128.

［8］ 任萬軍，楊文鈺，徐精文，等.弱光對水稻籽粒生長及品質(zhì)的影響［J］.作物學(xué)報，2003，29(5):785－790.

［9］ 張宏軍，倪漢文，周志強，等.抗草銨膦轉(zhuǎn)基因水稻品種99－1對該除草劑抗性的評價［J］.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002，7(5):61－64.

［10］ 卞同洋，陳益樓，吳昌庚，等.江蘇沿海稻區(qū)水稻直播栽培的存在問題與關(guān)鍵技術(shù)［J］.安徽農(nóng)學(xué)通報，2007，13(16):133－134.

［11］ 何禮健，陳明才，蒙學(xué)全，等.晚稻免耕拋秧化學(xué)除草劑篩選及使用方法探討［J］.雜交水稻，2006，21(S1):33－35.