5種除草劑在溫室與田間條件下除草活性的比較

唐 偉，徐小燕，陳 杰，姚燕飛

(浙江省化工研究院有限公司，浙江杭州 310023)

雜草是與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)緊密相關(guān)且必須要面對的問題，1942年2，4-D的發(fā)現(xiàn)和利用開創(chuàng)了近代化學(xué)除草的新紀(jì)元，目前農(nóng)田化學(xué)除草已經(jīng)成為全球性現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分。傳統(tǒng)的除草劑在不斷推廣和應(yīng)用過程中面臨著雜草抗藥性等問題，在我國當(dāng)前的農(nóng)藥發(fā)展和加強(qiáng)知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)的新形勢下，創(chuàng)制新農(nóng)藥是必由之路，且創(chuàng)制工作亟需開展。創(chuàng)制新農(nóng)藥一般要經(jīng)過以下的步驟：創(chuàng)制目標(biāo)的確定→先導(dǎo)化合物的選擇→新化合物的設(shè)計與合成→生物活性篩選→有效化合物的優(yōu)化→高效化合物的選定→藥效、大田試驗及毒性的試驗→新化合物的工業(yè)化開發(fā)[1-2]。

除草劑的生物活性測定被喻為發(fā)現(xiàn)高活性除草化合物的“眼睛”，前期的生測篩選工作大多在溫室中采用盆栽試驗完成。與田間試驗相比，溫室篩選試驗主要評價藥劑在相對穩(wěn)定的溫濕度環(huán)境條件下的活性，是活性化合物進(jìn)入田間篩選試驗的依據(jù)；田間篩選試驗是在大田自然環(huán)境條件下進(jìn)行的，可以客觀地評價農(nóng)藥新品種在田間條件下的生物活性、作物的耐藥能力和使用的大致濃度[3]?；瘜W(xué)除草劑應(yīng)用到環(huán)境中后，會由于揮發(fā)、光解、徑流侵蝕、化合物自身分解、微生物降解、瀝濾、土壤有機(jī)質(zhì)吸附等多方面影響而導(dǎo)致最終被雜草靶標(biāo)吸收的有效藥液量存在差異[4-6]，從而可能出現(xiàn)與最初溫室除草活性不一致的現(xiàn)象，最終無法對藥劑的有效性和開發(fā)前景進(jìn)行準(zhǔn)確評價。因此在新化合物工業(yè)化開發(fā)前，對化合物的溫室除草活性與田間活性數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析是確定新化合物的應(yīng)用劑量和方法的重要步驟。

本研究以4種除草劑對小麥、水稻、棉花和大豆田進(jìn)行苗后莖葉處理和1種除草劑對棉花田進(jìn)行苗前土壤處理為例，于2011—2012年選取相同的靶標(biāo)雜草，采用盆栽試驗在溫室條件下測定其除草活性；并于同期用相同藥劑在全國3～4個不同省區(qū)進(jìn)行田間藥效試驗，分析5種藥劑在溫室與田間藥效表現(xiàn)的差異，以期為除草劑的應(yīng)用技術(shù)及新化合物的開發(fā)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試藥劑及供試靶標(biāo)雜草見表1。所有試驗藥劑均由浙江省化工研究院有限公司提供。先用含1%吐溫-80乳化劑的DMF溶解配制成1.0%～5.0%母液，再用蒸餾水稀釋備用。

1.2 溫室試驗方法

分別在噴霧塔(3WPSH-700E，農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所)用炔草酯對3～4葉齡的菵草、看麥娘進(jìn)行莖葉噴霧處理，噴霧劑量為0.38、0.75、1.50、3.00、 6.00、12.00、24.00 g/hm2； 用五氟磺草胺對3～4葉齡的稗草進(jìn)行莖葉噴霧處理，噴霧劑量為1.88、3.75、7.50、15.00、30.00、60.00g/hm2；用精喹禾靈對3～4葉齡的馬唐、牛筋草進(jìn)行莖葉噴霧處理，噴霧劑量為1.88、3.75、7.50、15.00、30.00、60.00g/hm2；用氟磺胺草醚對3～4葉齡的反枝莧、鱧腸進(jìn)行莖葉噴霧處理，噴霧劑量為9.8、18.8、37.5、75.0、150.0、300.0g/hm2；用二甲戊樂靈對3～4 葉齡的馬唐、牛筋草進(jìn)行苗前土壤處理，噴霧劑量為56.3、112.5、225.0、450.0、900.0、1 800.0g/hm2。

各藥劑兌水量600L/hm2，每處理設(shè)4次重復(fù)，以噴施清水作為空白對照，于藥后20d調(diào)查除草活性，按以下公式計算其鮮重抑制率E：

E=(C-T)/T×100%

式中：C為對照雜草地上部分鮮重，g；T為處理雜草地上部分鮮重，g。

1.3 田間試驗方法

分別選取四川眉山、江蘇淮安、山東泰安、浙江紹興4個地區(qū)以菵草、看麥娘(含日本看麥娘)為主的小麥田進(jìn)行炔草酯的田間藥效試驗，于3葉期左右進(jìn)行一次性處理，噴霧劑量為1.88、3.75、7.50、15.00、30.00、60.00、120.00g/hm2；分別選取四川眉山、江蘇鹽城、黑龍江哈爾濱、浙江紹興4個地區(qū)以稗草為主的水稻田進(jìn)行五氟磺草胺的田間藥效試驗，于3～4葉期左右進(jìn)行一次性處理，噴霧劑量為1.88、3.75、7.50、15.00、30.00、60.00g/hm2；分別選取四川眉山、山東泰安、北京、浙江紹興4個地區(qū)的以馬唐、牛筋草為主的棉花田進(jìn)行精喹禾靈、二甲戊樂靈的田間藥效試驗，精喹禾靈在棉花的3～4葉期左右進(jìn)行一次性處理，噴霧劑量為1.88、3.75、7.50、15.00、30.00、60.00、120.00g/hm2，二甲戊樂靈進(jìn)行苗前土壤噴霧處理，噴霧劑量為56.3、112.5、225.0、450.0、900.0、1 800.0g/hm2；分別選取四川眉山、黑龍江哈爾濱、山東泰安、浙江紹興4個地區(qū)以反枝莧為主的大豆田進(jìn)行氟磺胺草醚的田間藥效試驗，精喹禾靈在3～4葉期左右進(jìn)行一次性處理，噴霧劑量為1.88、3.75、7.50、15.00、30.00、60.00、120.00g/hm2。

各田間試驗均設(shè)清水為空白對照，每處理4次重復(fù)，小區(qū)面積20m2。試驗依據(jù)GB/T17980.41—2000《農(nóng)藥 田間藥效試驗準(zhǔn)則(一)除草劑防治麥類作物地雜草》來執(zhí)行。藥效按下式計算：

鮮重防效=(CK-PT)/CK×100%

式中：PT為處理區(qū)殘存草數(shù)或鮮重，g；CK為空白對照區(qū)活草數(shù)或鮮重，g。

根據(jù)非線性回歸方程y=aln(x)+b，計算溫室及田間試驗的ED50、ED90值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

統(tǒng)計雜草鮮重抑制率時應(yīng)剪取植株地上部分進(jìn)行稱重。試驗結(jié)果運用SPSS13.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析(SSR法)，用Excel和Origin8.0軟件作圖并進(jìn)行回歸分析。

2 結(jié)果與分析

在溫室和不同田間試驗點條件下，5個除草劑對靶標(biāo)雜草的鮮重防效散點圖見圖1。結(jié)果顯示：當(dāng)溫室處理下炔草酯的最低劑量0.38g/hm2時，對菵草、看麥娘的防效分別為37.6%、23.0%，比田間試驗最低劑量1.88g/hm2的防效高；在苗后莖葉噴霧精喹禾靈對棉花田主要雜草有較理想防效，在 30g/hm2劑量條件下，除浙江外，其他試驗點對雜草的總草防效均在80%以上，在最高劑量 300g/hm2條件下對整體雜草的鮮重防效在90%以上或接近90%；田間試驗條件下，氟磺胺草醚對反枝莧進(jìn)行苗后莖葉噴霧有理想的防效，在劑量 150g/hm2條件下，各個試驗點中除了浙江試驗點，其他試驗點對雜草的總草防效均在90%以上，最高劑量60g/hm2條件下對整體雜草的鮮重防效在95%以上或接近90%，其中四川試驗點的鮮重防效為99%；用二甲戊樂靈對棉花田進(jìn)行播后苗前處理，對其主要雜草有較理想防效，在劑量 900g/hm2條件下，各個試驗點中除了浙江試驗點外，其他試驗點對雜草的總草防效均在80%左右，最高劑量 1 800g/hm2條件下對整體雜草的鮮重防效在90%以上或接近90%。

對溫室與田間試驗的鮮重防效數(shù)據(jù)進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，一般來說在溫室條件下測得的同一雜草的鮮重防效在低劑量條件下相當(dāng)于或者高于田間試驗數(shù)據(jù)，但高劑量處理下溫室與田間處理的鮮重防效接近或相當(dāng)。

將5個除草劑的溫室生測試驗數(shù)據(jù)與田間數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸方程的擬合，計算其ED50、ED90，結(jié)果見表2。結(jié)果顯示，與溫室試驗相比，除氟磺胺草醚的部分試驗點外，各田間試驗點中除草劑對靶標(biāo)雜草鮮重防效的ED50、ED90值均高于溫室試驗。炔草酯、五氟磺草胺、精喹禾靈、氟磺胺草醚、二甲戊樂靈田間試驗的ED90/溫室試驗的ED90范圍分別為3.2～6.9、16.2～103.9、1.6～3.1、0.8～3.1、1.8～3.4。

表2 炔草酯、五氟磺草胺、精喹禾靈、氟磺胺草醚和二甲戊樂靈田間試驗和溫室試驗的ED50及ED90值比較

3 結(jié)論與討論

除草劑要發(fā)揮除草活性，必須滿足3個條件：(1)藥劑必須與雜草靶標(biāo)有效接觸(如根部、嫩芽、葉面等)；(2)藥劑必須在所接觸的雜草部位吸附足夠時間以滲入植株組織或被植株吸收；(3)藥劑有效成分能到達(dá)其作用位點[7-8]。但是實際上在除草劑被噴施到雜草表面到其最終發(fā)揮除草效果的過程中，會受到多種因素的綜合影響而導(dǎo)致防效存在差異，這些影響因素包括環(huán)境因子及非環(huán)境因子。

影響除草劑田間藥效的環(huán)境因子主要有土壤因素，包括土壤中的有機(jī)質(zhì)含量、土壤質(zhì)地、pH值、濕度等；氣候因素主要包括溫度、空氣濕度、光照強(qiáng)度等，它們均可影響藥劑的吸收和在植株組織內(nèi)的轉(zhuǎn)移[9]。Bouma等發(fā)現(xiàn)，在適宜的環(huán)境條件下，使它隆與治草醚/Z-[(4-氯-鄰用苯基)氧]丙酸混劑僅需要常規(guī)劑量的1/4即可達(dá)到良好的除草效果[10]。施藥過程中的一些人為因素也會影響除草效果，如使用噴霧裝置的噴頭孔徑[11]、噴霧用水的pH值[12]等，甚至田間作物殘茬也會對土壤中除草劑藥效形成影響[13]。除草劑溫室活性測定過程中，雜草靶標(biāo)以營養(yǎng)土或土壤與營養(yǎng)土混合基質(zhì)進(jìn)行培養(yǎng)，試驗通常采用蒸餾水為介質(zhì)，在噴霧塔中進(jìn)行噴藥處理，在溫室中進(jìn)行培養(yǎng)和觀察，整個試驗環(huán)境相對穩(wěn)定，可能導(dǎo)致其雜草防效相對田間要高。

影響除草劑田間藥效的還包含一些生物因素，例如田間雜草發(fā)生種類、密度以及雜草自身敏感程度的差異也可能導(dǎo)致藥效出現(xiàn)差異[14]。尤其是化學(xué)除草劑的大規(guī)模推廣和使用，某些地區(qū)或田塊中同一種藥劑或相同作用類別的除草劑長期使用后，其雜草種群對該類藥劑的敏感程度會發(fā)生變化，甚至產(chǎn)生耐性或抗藥性[15]，這也會對田間試驗的藥效評價造成影響。但在進(jìn)行除草劑活性溫室評價時，通常采用的是從未使用化學(xué)除草劑的荒地采集的雜草種子作為試驗材料，它們相對田間雜草較為敏感。因此相同雜草的不同生物型也可能是引起除草劑溫室和田間防效差異的因素。

在本研究中，筆者以炔草酯、五氟磺草胺、精喹禾靈、氟磺胺草醚和二甲戊樂靈為例，在雜草靶標(biāo)和葉齡基本一致的條件下，各除草劑在小麥、水稻、棉花和大豆等不同田間環(huán)境噴藥時所需劑量要高于溫室條件，且不同地區(qū)的田間試驗數(shù)據(jù)差異明顯。一方面可能是由于不同地區(qū)間的氣候環(huán)境存在差異，另一方面可能是因為各地的田間試驗存在諸多不可控因素，如噴霧器械、噴霧用水、噴霧操作等，另一個極可能的原因是各地田間雜草靶標(biāo)本身的多樣性以及各地不同的用藥歷史或引發(fā)了雜草的抗性，從而導(dǎo)致了本研究中5種除草劑溫室與田間藥效的差異。

綜合試驗結(jié)果，除草劑在溫室生測試驗與田間藥效試驗的實施過程中，由于施藥方式、環(huán)境條件等存在差異，導(dǎo)致了除草劑活性表現(xiàn)出差異，即在相同劑量下的防效差異。因此在新除草化合物藥效評價試驗中應(yīng)盡可能規(guī)范操作，避免試驗過程中引入人為誤差；另一方面要充分考慮試驗靶標(biāo)及試驗地的選取，制定適宜的田間應(yīng)用劑量，在出現(xiàn)差異時應(yīng)分析各地的具體情況，找出主要的影響因子，以確保試驗精確可靠運行。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉長令. 淺談新農(nóng)藥與新農(nóng)藥創(chuàng)制[J]. 精細(xì)與專用化學(xué)品，1998(24)：1-2.

[2]朱增城，汪耀兵. 國外農(nóng)藥創(chuàng)制模式及其對我國的啟示[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，51(11)：2372-2374.

[3]張宗儉. 新農(nóng)藥創(chuàng)制及其生物活性篩選研究進(jìn)展[J]. 農(nóng)藥，2004，43(2)：49-52.

[4]Coupland D. Influence of environmental factors on the performance of sethoxydim againstElymusrepens(L.)[J]. Weed Research，1987，27(5)：329-336.

[5]惠洪者. 旱田化學(xué)除草劑藥效和藥害的影響因素及防治措施[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，2007(10)：12-13.

[6]侍愛邦，蔡長庚，李霞銀，等. 直播稻田化學(xué)除草藥效影響因素及藥害產(chǎn)生原因[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011(1)：216-216.

[7]Rüegg W T，Quadranti M，Zoschke A. Herbicide research and development：challenges and opportunities[J]. Weed Research，2007，47(4)：271-275.

[8]陳鐵保，黃春艷，王 宇，等. 除草劑藥害診斷及防治[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.

[9]Coupland D. Influence of light，temperature and humidity on the translocation and activity of glyphosate inElymusrepens(=Agropyron repens)[J]. Weed Research，1983，23(6)：347-355.

[10]Bouma E，van der Weide R Y，F(xiàn)loot H W G. Influence of weather parameters on efficacy of reduced dosages of herbicides in winter wheat[J]. EPPO Bulletin，1996，26(3/4)：651-657.

[11]Knoche M. Effect of droplet size and carrier volume on performance of foliage-applied herbicides[J]. Crop Protection，1994，13(3)：163-178.

[12]McMullan P M. Grass herbicide efficacy as influenced by adjuvant，spray solution pH，and ultraviolet light[J]. Weed Technology，1996，10(1)：72-77.

[13]Lovely W G，Erbach D C. Effect of plant residue on herbicide performance in no-tillage corn[J]. Weed Science，1975，23(6)：512-515.

[14]Kieloch R，Kucharski M. Weed species response to two formulations of iodosulfuron methyl sodium and amidosulfuron mixture applied at various environmental conditions[J]. Polish Journal of Agronomy，2012，8：15-19.

[15]Jutsum A R，Preston C，Bryan I B，et al. Herbicide resistance：impact and management[J]. Advances in Agronomy，1997，58：57-93.