玉米田主要雜草對煙嘧磺隆的抗性

吳翠霞,　張宏軍,　張　佳,　宋　敏,　孔繁華,　路興濤*

(1. 山東省泰安市農(nóng)業(yè)科學研究院,山東省除草劑新技術開發(fā)推廣中心, 泰安　271000; 2. 農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥檢定所, 北京　100125)

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玉米田主要雜草對煙嘧磺隆的抗性

吳翠霞1,張宏軍2,張佳2,宋敏1,孔繁華1,路興濤1*

(1. 山東省泰安市農(nóng)業(yè)科學研究院,山東省除草劑新技術開發(fā)推廣中心, 泰安271000; 2. 農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥檢定所, 北京100125)

為明確我國玉米田雜草對煙嘧磺隆的抗性水平及分布現(xiàn)狀,于2010—2011年自山東、吉林、四川、河北4省采集連續(xù)多年施用煙嘧磺隆的玉米田雜草種子樣本121個,在溫室內(nèi)采用盆栽法測定了其對煙嘧磺隆的抗性。結果顯示:4個雜草樣本對煙嘧磺隆產(chǎn)生了抗性,其中山東淄博張店區(qū)傅家鎮(zhèn)高家村的牛筋草抗性種群的GR50為25.76g/hm2,是敏感種群(1.33g/hm2)的19.37倍,已產(chǎn)生明顯的抗藥性;四川彭山縣謝家鎮(zhèn)岳油村的稗草、河北大城縣廣安鎮(zhèn)夏屯村的虎尾草和河北邯鄲的狗尾草分別產(chǎn)生了6.14、5.43和5.65倍的低水平抗性;其余雜草樣本均無明顯抗性。同一雜草不同采集地點的敏感樣本對煙嘧磺隆的敏感性存在差異。

煙嘧磺隆;玉米田雜草;抗藥性

玉米是我國三大糧食作物之一,在各地均有種植,2012年全國播種面積達3 500萬hm2[1]。影響玉米生產(chǎn)的因素很多,雜草是其中之一。盡管玉米田雜草群落受耕作方法、種植方式、播種密度、土壤肥力等因素的影響[24],但我國現(xiàn)階段各地玉米田的優(yōu)勢雜草都以牛筋草(Eleusine indica)、馬唐(Digitaria sanguinalis)、狗尾草(Setaria viridis)、稗(Echinochloa crusgalli)、反枝莧(Amaranthus retroflexus)等為主[57]。

適于玉米田苗后莖葉處理的除草劑品種較少,其中煙嘧磺隆(nicosulfuron)為日本石原產(chǎn)業(yè)株式會社開發(fā)的磺酰脲類除草劑,其通過抑制雜草體內(nèi)乙酰乳酸合成酶(acetolactatesynthase,ALS)的活性,阻礙支鏈氨基酸合成。煙嘧磺隆殺草譜廣,同時具有莖葉處理活性與土壤封殺作用,可有效防治一年生禾本科雜草、闊葉雜草及莎草,是玉米田防除禾本科雜草應用最為廣泛的除草劑品種。施用煙嘧磺隆后雜草立即停止生長,4～5d后新葉褪色、壞死,并逐步擴展到整個植株,一般條件下20～25d植株死亡[8]。1998年40g/L煙嘧磺隆可分散油懸浮劑在我國獲得正式登記,行政保護到期后國內(nèi)企業(yè)陸續(xù)登記煙嘧磺隆及其混劑產(chǎn)品,截至2015年3月4日,在我國獲得登記的煙嘧磺隆原藥、制劑產(chǎn)品數(shù)量高達426個,在我國的玉米苗后除草劑市場中已占主導地位。

磺酰脲類除草劑的作用位點單一,長期大面積高頻應用后雜草易對其產(chǎn)生抗藥性,已成為抗性最嚴重的一類除草劑[910],目前在33個國家已出現(xiàn)了129個抗性種群(www.weedscience.com)。近年來,我國部分地區(qū)已出現(xiàn)玉米田內(nèi)施用煙嘧磺隆防效下降的現(xiàn)象,但國內(nèi)外關于玉米田雜草對煙嘧磺隆抗性的研究報道相對較少,僅見張宏軍等[11]關于馬唐對煙嘧磺隆產(chǎn)生抗性的報道。為明確我國玉米田雜草對煙嘧磺隆的抗性發(fā)生情況,本研究于2010-2011年,在玉米種植面積較大的山東、吉林、四川、河北4省,采集疑似抗性雜草種子及從未施用過煙嘧磺隆的敏感雜草種子樣本,開展玉米田雜草對煙嘧磺隆的室內(nèi)抗性檢測,并根據(jù)抗性發(fā)生發(fā)展情況提出抗性雜草治理的初步策略,為玉米田雜草的治理和除草劑的選擇提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料

供試雜草:2010年于山東、四川、吉林和河北4省采集15種雜草72個樣本,其中山東省牛筋草6個、稗2個、狗尾草2個、馬唐2個、反枝莧6個、馬齒莧(Portulaca oleracea)2個;四川省牛筋草3個、稗2個、鬼針草(Bidens pilosa)3個、蛇床(Cnidium monnieri )2個;河北省牛筋草1個、狗尾草6個、馬唐8個、反枝莧2個、藜(Chenopodium album)2個、虎尾草(Chloris virgata)4個;吉林省狗尾草2個、蒼耳(Xanthium sibiricum)6個、藜3個、金色狗尾草(Setaria glauca)2個、小藜(Chenopodium serotinum)2個、苘麻(Abutilon theophrasti)2個、酸模葉蓼(Polygonum lapathifolium)2個。2011年從上述4省共采集9種雜草的49個種子樣本,其中山東省反枝莧4個、馬唐2個;河北省虎尾草6個、狗尾草7個、反枝莧4個、馬唐6個;四川省反枝莧2個、牛筋草2個、鬼針草2個、稗2個、馬唐4個;吉林省狗尾草2個、稗2個、藜2個、苘麻2個。

藥劑:40g/L煙嘧磺隆可分散油懸浮劑,日本石原產(chǎn)業(yè)株式會社生產(chǎn)。

施藥器械:ASS-3型農(nóng)藥室內(nèi)噴灑系統(tǒng)、DG8003噴頭,國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術研究中心研制。

1.2方法

1.2.1室內(nèi)雜草培養(yǎng)

種子采集次年的4月份,選擇各供試雜草飽滿度一致的種子,采取變溫處理、外力打破種皮、流水浸泡等方式打破休眠后,置于滅菌培養(yǎng)皿中催芽,培養(yǎng)溫度為20～25℃。將催芽露白的雜草種子20粒均勻點播于直徑12cm的塑料盆中,覆土0.5～1.0cm后置于溫室內(nèi)培養(yǎng),室內(nèi)溫度20～26℃、相對濕度(65±15)%、自然光照。以盆缽底部滲灌方式補水,保持土壤濕度。

1.2.2雜草抗性水平測定

參照行業(yè)標準(NY/T1154.182006),對供試樣本進行室內(nèi)抗性水平測定。雜草1～2葉期間苗,每盆保留10株,3～4葉期施藥,噴霧壓力2.75MPa,噴液量400L/hm2。疑似抗性種群和敏感種群分別設40g/L煙嘧磺隆可分散油懸浮劑0.4、4、40、400、800g/hm2(有效成分,下同)共5個劑量處理,另設不施藥空白對照,每處理4盆,重復4次。藥液自然風干后置于溫室內(nèi)培養(yǎng),觀察藥害癥狀,藥后14d稱量各處理雜草地上部分鮮重,計算鮮重防效。鮮重防效(%)=(空白對照鮮重-處理鮮重)/空白對照鮮重×100。

1.2.3數(shù)據(jù)分析

用DPS7.05軟件對藥劑劑量的對數(shù)值與鮮重防效的概率值進行回歸分析,得出毒力回歸方程、抑制雜草生長50%的除草劑劑量GR50(50%reductioningrowth)及相關系數(shù)。根據(jù)公式計算供試雜草樣本抗性種群的相對抗性倍數(shù),即抗性種群GR50/敏感種群GR50(resistance/susceptibility,R/S)?？剐运脚卸藴蕝⒄瘴墨I[12]。敏感種群:1≤R/S<5;低抗性種群:5≤R/S<10;中抗性種群:10≤R/S<50;高抗性種群:R/S≥50。

2　結果與分析

2.12010年雜草樣本對煙嘧磺隆的抗性水平

第三，心理矛盾左右為難。一方面，企業(yè)沒有效益收入下降，另一方面又習慣了“老婆孩子熱炕頭”式的生活，不愿意走出去。

2.1.1牛筋草的抗性水平

山東淄博、沂南、泰安,四川青神、遂寧,及河北隆堯的牛筋草對煙嘧磺隆的抗性水平存在較大差異(表1)。山東淄博張店區(qū)傅家鎮(zhèn)高家村的牛筋草,抗性種群的GR50為25.76g/hm2,敏感種群為1.33g/hm2,抗性倍數(shù)達19.37,已產(chǎn)生明顯的抗藥性;山東沂南、泰安、及四川青神牛筋草疑似抗性樣本的抗性倍數(shù)均較低,僅為2.22、1.20和2.22,尚未產(chǎn)生抗藥性。

2.1.2稗草的抗性水平

四川彭山、山東泰安的稗草對煙嘧磺隆的抗性水平差異較大(表1)。四川彭山縣謝家鎮(zhèn)岳油村的稗草抗性種群的GR50為43.81g/hm2,敏感種群GR50為7.13g/hm2,抗性倍數(shù)為6.14,已對煙嘧磺隆產(chǎn)生一定的抗藥性;山東泰安的稗草疑似抗性樣本、敏感樣本的GR50分別為10.24g/hm2和8.88g/hm2,兩者對煙嘧磺隆的敏感性無明顯差異,抗性倍數(shù)較低,僅為1.15。

2.1.3狗尾草的抗性水平

山東、吉林、河北3省的6個狗尾草樣本對煙嘧磺隆的抗性水平無明顯差異(表1),山東沂南的狗尾草抗性樣本抗性倍數(shù)最高,為2.31,其余狗尾草抗性樣本抗性倍數(shù)均低于2.00,尚未產(chǎn)生抗藥性。

2.1.4馬唐等其他雜草的抗性水平

河北、山東、吉林、四川4省的馬唐、反枝莧、蒼耳等25個疑似抗性種群對煙嘧磺隆的抗性水平差異不大(表1),抗性倍數(shù)分布在1.01～4.35之間,大部分疑似抗性種群對煙嘧磺隆的耐受程度與敏感種群相近,9個疑似抗性樣本抗性倍數(shù)大于2,14個樣本抗性倍數(shù)低于2,均未對煙嘧磺隆產(chǎn)生抗藥性。

2.22011年雜草樣本對煙嘧磺隆的抗性水平

2011年玉米田雜草對煙嘧磺隆的抗性水平與2010年相似(表2),僅有2個雜草樣本抗性倍數(shù)大于5.00,已產(chǎn)生低水平抗藥性,其他雜草樣本抗性倍數(shù)低于5.00,未產(chǎn)生抗藥性。

表1　2010年采集的玉米田雜草對煙嘧磺隆的室內(nèi)抗性測定結果1)

續(xù)表1Table1(Continued)

雜草Weed地點Site種群Population回歸方程Regressionequation相關系數(shù)CorrelationcoefficientGR50/g·hm-2抗性倍數(shù)R/Sratio馬唐Digitariasanguinalis河北邯鄲Handan,HebeiRy=0.2887x+4.54400.987637.982.21Sy=0.3722x+4.54050.981417.161河北昌黎Changli,HebeiRy=0.4311x+4.32460.985736.892.36Sy=0.4322x+4.48420.989515.611河北大城Dacheng,HebeiRy=0.3853x+4.48130.966122.201.28Sy=0.3872x+4.52050.962017.311山東淄博Zibo,ShandongRy=0.5114x+4.32420.995720.971.28Sy=0.5116x+4.37790.994916.441河北定州Dingzhou,HebeiRy=0.4003x+4.39410.963332.641.11Sy=0.4093x+4.39910.964229.391反枝莧Amaranthusretroflexus山東沂南Yinan,ShandongRy=0.4305x+4.18310.982378.974.35Sy=0.5078x+4.36050.981318.171山東淄博Zibo,ShandongRy=0.4326x+4.33000.995335.382.16Sy=0.4294x+4.47870.979616.381山東滕州Tengzhou,ShandongRy=0.2451x+4.65770.996424.931.49Sy=0.2423x+4.70370.990616.711河北定州Dingzhou,HebeiRy=0.4408x+4.36370.986827.791.95Sy=0.4166x+4.51950.983814.231蒼耳Xanthiumsibiricum吉林松原Songyuan,JilinRy=0.1900x+4.65600.987964.642.33Sy=0.2948x+4.57470.915627.711吉林公主嶺Gongzhuling,Ji-linRy=0.2294x+4.61690.965746.771.81Sy=0.3134x+4.55720.952325.891吉林長春Changchun,JilinRy=0.2656x+4.59840.922332.521.74Sy=0.3327x+4.57700.974718.681藜Chenopodiumalbum吉林白山Baishan,JilinRy=0.5478x+4.30210.961818.793.39Sy=0.4628x+4.65600.99695.541河北昌黎Changli,HebeiRy=0.3149x+4.64020.981713.901.40Sy=0.3172x+4.68350.99399.951吉林松原Songyuan,JilinRy=0.4750x+4.57820.99847.731虎尾草Chlorisvirgata河北大城Dacheng,HebeiRy=0.3292x+4.76900.98765.031.01Sy=0.3491x+4.75730.98714.961河北邯鄲Handan,HebeiRy=0.4342x+4.38550.988426.011.30Sy=0.4429x+4.42420.988719.951鬼針草Bidenspilosa四川彭山Pengshan,SichuanRy=0.5249x+4.69800.99633.761.27Sy=0.5878x+4.72350.98292.951四川綿陽Mianyang,SichuanRy=0.6077x+4.65190.96523.74-金色狗尾草Setariaglauca吉林松原Songyuan,JilinRy=0.1872x+4.81240.980010.053.72Sy=0.2420x+4.89560.97892.701蛇床Cnidiummonnieri四川彭山Pengshan,SichuanRy=0.7096x+3.65220.976479.322.80Sy=0.6032x+4.12410.975928.331小藜Chenopodiumserotinum吉林樺甸Huadian,JilinRy=0.3346x+4.38100.948170.762.23Sy=0.3357x+4.49560.958931.791苘麻Abutilontheophrasti吉林公主嶺Gongzhuling,Ji-linRy=0.3248x+4.42620.959458.421.32Sy=0.3247x+4.46500.957044.421馬齒莧Portulacaoleracea山東滕州Tengzhou,ShandongRy=0.4467x+4.11350.951496.551.24Sy=0.4504x+4.14790.955477.991酸模葉蓼Polygonumlapathifolium吉林長春Changchun,JilinRy=0.4664x+4.11690.995078.211.13Sy=0.4822x+4.11320.996669.051

1)R為潛在抗性種群,S為敏感種群; “-”表示未計算抗性倍數(shù)。下同。

RrepresentsforthepotentialresistantpopulationandSrepresentsforthesusceptiblepopulation; “-”representsfortheabsenceofR/Sratio.Thesamebelow.

表2　2011年采集的玉米田雜草對煙嘧磺隆的室內(nèi)抗性測定結果

2.2.1狗尾草的抗性水平

河北隆堯、邯鄲、大城及吉林白山采集的狗尾草對煙嘧磺隆的抗性水平有一定差異,邯鄲狗尾草抗性種群相對敏感種群的抗性倍數(shù)為5.65,已對煙嘧磺隆產(chǎn)生抗藥性,但抗性倍數(shù)較低,為低抗群體;其余狗尾草樣本的抗性倍數(shù)均較低,未產(chǎn)生抗藥性。

2.2.2虎尾草的抗性水平

河北采集的3個虎尾草樣本中,大城縣廣安鎮(zhèn)夏屯村的虎尾草抗性樣本GR50值為18.80g/hm2,敏感樣本為3.46g/hm2,抗性倍數(shù)為5.43,已對煙嘧磺隆產(chǎn)生低水平抗性,為低抗群體;其余虎尾草的抗性倍數(shù)均較低,未產(chǎn)生明顯抗藥性。

2.2.3馬唐等其他雜草的抗性水平

山東、河北、四川采集的6個馬唐疑似抗性種群樣本,抗性倍數(shù)在1.16～2.06之間,5個反枝莧疑似抗性種群樣本,抗性倍數(shù)在1.20～2.52之間;吉林省白山市渾江區(qū)六道江鎮(zhèn)的苘麻、四川省彭山縣公義鎮(zhèn)馬道村的鬼針草及四川青神縣植保站的牛筋草抗性倍數(shù)分別為1.45、1.12和3.32,均較低,未產(chǎn)生明顯抗藥性。

3　討論

雜草抗藥性的發(fā)生與除草劑使用頻率、年限等密切相關,在同一地塊內(nèi)連續(xù)多年使用一種或作用機制相同的除草劑,容易造成抗藥性雜草的出現(xiàn)。本研究中4省玉米田雜草對煙嘧磺隆的抗藥性程度存在差異,這與當?shù)責熰谆锹∈┯玫臅r間及劑量等有關。吉林大部分地區(qū)將煙嘧磺隆作為土壤封閉處理后的補救藥劑,施藥量較少,尚未發(fā)現(xiàn)雜草對其產(chǎn)生抗藥性;室內(nèi)抗性水平測定結果表明,從吉林采集的雜草除藜有低水平抗性外,狗尾草、蒼耳、金狗尾草、小藜、稗草、苘麻以及酸模葉蓼等雜草,疑似抗性種群對煙嘧磺隆耐受程度與敏感種群相近,尚未產(chǎn)生抗藥性,與調(diào)查結果一致。前期調(diào)查發(fā)現(xiàn)山東連續(xù)多年普遍施用煙嘧磺隆,用藥量逐步增大,2000-2005年平均用藥量為60g/hm2,2006-2008年增加到了68g/hm2,田間雜草有可能對煙嘧磺隆產(chǎn)生抗性。本研究中山東張店區(qū)傅家鎮(zhèn)高家村玉米田,自2000年后每年使用40g/L煙嘧磺隆可分散油懸浮劑1次,用藥量72g/hm2,牛筋草抗性種群相對于敏感種群的抗性倍數(shù)為19.37,已產(chǎn)生明顯的抗藥性。河北的調(diào)查情況與2010年盆栽結果一致,采集的雜草尚無抗性產(chǎn)生,但2011年在邯鄲采集的狗尾草和大城采集的虎尾草已產(chǎn)生了低水平抗性,抗性倍數(shù)分別為5.65和5.43,說明河北省玉米田雜草對煙嘧磺隆的抗性呈現(xiàn)出發(fā)展的態(tài)勢。四川省煙嘧磺隆推廣應用時間較短,且大多混用,但用藥量增加可能導致雜草抗性產(chǎn)生,其中彭山縣謝家鎮(zhèn)岳油村玉米田使用煙嘧磺隆7～10年,每次施用劑量為40.5～60g/hm2,每年施藥1次,此地的稗草已產(chǎn)生抗藥性,抗性倍數(shù)為6.14。

本研究中同一雜草不同采集地的敏感樣本對煙嘧磺隆的敏感性存在差異:2010年采集于四川青神縣的牛筋草GR50是山東淄博的21.70倍,吉林白山的狗尾草GR50是山東沂南的4.88倍,采自河北定州的馬唐是河北昌黎的1.88倍;2011年采集的虎尾草GR50最小值為3.46g/hm2,最大值則為76.69g/hm2,兩者相差22.16倍,造成這種差異的原因可能與當?shù)氐牡乩硖卣鳌⒏髂Ｊ健㈦s草的生物學特性等有關[1314]。在計算抗性倍數(shù)時,如若不采用當?shù)孛舾蟹N群GR50,而用各雜草中GR50最低值,雜草的抗藥性水平將會有很大差異。

盡管本研究中山東、河北、吉林、四川各地室內(nèi)盆栽篩選結果表明大部分雜草尚未對煙嘧磺隆產(chǎn)生明顯抗性,但抗性雜草在田間具有一定的適合度和競爭力,在高濃度藥劑的定向選擇下,抗性群體將會逐漸擴大,抗性水平也會逐漸提高,將給煙嘧磺隆防除玉米田雜草帶來一定的風險。因此要通過選擇最佳施藥時期,限制煙嘧磺隆使用劑量,控制施藥次數(shù),采取科學的混配用藥及輪換用藥等措施來延緩雜草對煙嘧磺隆抗性的發(fā)展,同時明確抗性雜草的發(fā)生機制,避免潛在的環(huán)境污染及糧食安全問題。

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(責任編輯：楊明麗)

ResistanceofweedstonicosulfuronincornfieldsinChina

WuCuixia1,ZhangHongjun2,ZhangJia2,SongMin1,KongFanhua1,LuXingtao1

(1.Tai’anAcademyofAgriculturalSciences,DevelopmentandPromotionCenterofNewHerbicideTechnologyofShandongProvince,Tai’an271000,China; 2.InstitutefortheControlofAgrochemicals,MinistryofAgriculture,Beijing100125,China)

ToinvestigatetheresistancelevelanddistributionofweedspeciestonicosulfuronincornfieldsinChina,atotalof121populationsofweedinnicosulfuroncontinuouslyusedfieldswerecollectedfromShandong,Jilin,SichuanandHebeiprovincesfrom2010to2011.Theresistancewasdetectedinthegreenhousebywholeplantpotmethod.Theresultsshowedthatfourpopulationsofweedswereresistanttonicosulfuron.Amongthem,theGR50valueofaresistantEleusine indicapopulationcollectedfromGaojiavillage,FujiaTown,ZhangdianDistrict,Zibo,ShandongProvincewas25.76g/hm2,whichwas19.37-foldhigherthanthecorrespondingsusceptiblepopulation(GR50=1.33g/hm2).TheEchinochloa crusgallifromPengshan,SichuanProvince, Chloris virgatafromDacheng,andSetaria viridisfromHandan,HebeiProvinceshowedlowlevelresistancetonicosulfuronwithresistanceratiosof6.14, 5.43and5.65,respectively.Therestsampleswereallsusceptibletothenicosulfuron.

nicosulfuron;weedspeciesincornfields;resistance

20150514

20150706

農(nóng)業(yè)部財政項目(2010-2011年度)

E-mail:xingtaolu@163.com

S451.222

ADOI：10.3969/j.issn.05291542.2016.03.037

致謝：山東省、河北省、吉林省、四川省農(nóng)藥檢定所惠贈供試雜草種子,特此致謝。