野燕麥種子萌發(fā)特性及化學(xué)防除藥劑篩選

李濤 袁國(guó)徽 錢振官 曾茗欽 沈國(guó)輝

摘要

為了明確惡性雜草野燕麥的萌發(fā)特性和化學(xué)防除技術(shù)，采用培養(yǎng)皿與盆栽相結(jié)合的方法，研究溫度、光照、水勢(shì)、鹽脅迫、pH、土層深度對(duì)種子萌發(fā)的影響并評(píng)價(jià)麥田常用除草劑對(duì)野燕麥的除草活性。結(jié)果表明，野燕麥種子最適發(fā)芽溫度為15～20℃。對(duì)光周期不敏感，全黑、全光照條件下均可正常萌發(fā)。當(dāng)水勢(shì)為-0.2～0 MPa時(shí)，發(fā)芽率可達(dá)80%左右，當(dāng)水勢(shì)降低至-0.8 MPa時(shí)，不能萌發(fā)。覆蓋2～15 cm的土層均可萌發(fā)，其中2～10 cm土層中發(fā)芽率最高。適宜pH范圍較廣，在pH 5～9范圍內(nèi)，發(fā)芽率大于70%。耐鹽脅迫能力較強(qiáng)，NaCl濃度160 mmol/L時(shí)，發(fā)芽率大于50%。除草活性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，炔草酯、唑啉草酯、精噁唑禾草靈、甲基二磺隆、氟唑磺隆、啶磺草胺對(duì)4～6葉期野燕麥均有較好防效，供試藥劑防效高低排序?yàn)椋喝膊蒗?、唑啉草?精噁唑禾草靈>甲基二磺隆>氟唑磺隆、啶磺草胺>異丙隆。

關(guān)鍵詞

野燕麥； 種子萌發(fā)特性； 除草劑篩選； 化學(xué)防除技術(shù)

中圖分類號(hào)：

S 451

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2017383

Seed germination characteristics of wild oat and POSTherbicide screening

LI Tao1， YUAN Guohui1， QIAN Zhenguan1， ZENG Mingqin2， SHEN Guohui1

（1. Research Institute of EcoEnvironmental Protection， Shanghai Academy of Agricultural Sciences， Shanghai 201403， China；

2. Shanghai Vocational College of Agriculture and Forestry， Shanghai 201699， China）

Abstract

Wild oat （Avena fatua L.） is an annual weed commonly found in wheat fields. Laboratory and greenhouse experiments were carried out to determine the effects of temperature， light， water stress， salt stress， pH， and burial depth on seed germination and evaluate the response of this weed to commonly used POSTherbicides in wheat fields. The results showed that the optimum temperature for germination was 15-20℃， and light was not necessary. About 80% of seeds germinated at the water potential of -0.2-0 MPa， and the seeds were completely inhibited at the water potential of -0.8 MPa. The seeds could germinate in the soil depth of 2-15 cm， and germinated best in the soil depth of 2-10 cm. More than 70% of seeds germinated at the pH values ranging from 5 to 9. It was quite tolerant to salinity： more than 50% of seeds germinated at 160 mmol/L NaCl. Clodinafoppropargyl， pinoxaden， flucarbazonesodium， mesosulfuronmethyl， fenoxapropPethyl， and pyroxsulam provided better control effect against wild oat at 4 to 6leaf stages. Based on the control effect， the susceptibility of wild oat to 7 herbicides was in the following order： clodinafoppropargyl， pinoxaden>fenoxapropPethyl>mesosulfuronmethyl>flucarbazonesodium， pyroxsulam>isoproturon.

Key words

wild oat （Avena fatua）； seed germination characteristics； herbicide screening； chemical control technique

小麥?zhǔn)鞘澜缛蠹Z食作物之一，常年播種面積2億多hm2，總產(chǎn)近7億t，全世界35%～40%的人口以小麥為主要糧食，為世界人口提供1/5的熱量[1]。小麥也是我國(guó)三大糧食作物之一，是我國(guó)重要的商品糧和戰(zhàn)略性糧食儲(chǔ)備品種，小麥生產(chǎn)直接關(guān)系到我國(guó)的糧食安全和小麥產(chǎn)區(qū)的農(nóng)業(yè)增效與農(nóng)民增收[2]。近年來，隨著免耕等農(nóng)業(yè)耕作制度的推廣以及化學(xué)除草劑的連年使用，我國(guó)冬小麥田雜草種群和群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定的變化，野燕麥逐漸成為小麥田的主要危害雜草[34]。

野燕麥Avena fatua L.，英文名wild oat，又名燕麥草、鈴鐺麥，為燕麥屬禾本科雜草，是我國(guó)麥田主要危害雜草，遍布各地麥區(qū)。野燕麥形態(tài)與小麥極為相似，難以辨認(rèn)，其分蘗力強(qiáng)，長(zhǎng)勢(shì)旺盛，嚴(yán)重影響小麥產(chǎn)量和品質(zhì)[5]。全國(guó)統(tǒng)計(jì)危害面積達(dá)500萬hm2，損失糧食17.5億kg，近年在一些省份仍在蔓延，成為麥田危害最嚴(yán)重的惡性雜草之一[6]。

溫度、水分、光照、土壤酸堿度、鹽濃度等環(huán)境因子均可影響雜草種子的萌發(fā)，開展野燕麥種子適宜萌發(fā)條件研究，有利于掌握野燕麥的分布和危害。野燕麥的化學(xué)防除主要集中在新燕靈、野燕畏、燕麥敵、野燕枯、燕麥酯、磺?；锹〉壤铣輨┢贩N上[6]，上述產(chǎn)品大部分已停止生產(chǎn)，市場(chǎng)上很難購(gòu)得。隨著除草劑工業(yè)的發(fā)展，新除草劑品種層出不窮，如甲基二磺隆、唑啉草酯、啶磺草胺、炔草酯、氟唑磺隆等，對(duì)這些除草劑防除野燕麥的研究較少。

1.1 供試種子

野燕麥種子，2016 年4月采于上海市崇明區(qū)長(zhǎng)江農(nóng)場(chǎng)小麥田，室內(nèi)晾干后，裝袋，置于4℃冰箱內(nèi)保存，備用。2017年3月選取籽粒飽滿、大小均一的野燕麥種子進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。

1.2 供試藥劑

選擇當(dāng)前小麥田常用的對(duì)禾本科雜草防效較好的除草劑品種開展評(píng)價(jià)試驗(yàn)。15%炔草酯可濕性粉劑（WP）、5%唑啉草酯乳油（EC），瑞士先正達(dá)作物保護(hù)有限公司生產(chǎn)；70%氟唑磺隆水分散粒劑（WG），愛利思達(dá)生物化學(xué)品北美有限公司生產(chǎn)；30 g/L甲基二磺隆可分散油懸浮劑（OD）+專用助劑BIOPOWER，德國(guó)拜耳作物科學(xué)公司生產(chǎn)；69 g/L精噁唑禾草靈懸浮劑（SC），拜耳作物科學(xué)（中國(guó)）有限公司生產(chǎn)；50%異丙隆可濕性粉劑（WP），江蘇快達(dá)農(nóng)化股份有限公司生產(chǎn)；4%啶磺草胺可分散油懸浮劑（OD）+專用助劑，美國(guó)陶氏益農(nóng)公司生產(chǎn)。除草劑均從市場(chǎng)購(gòu)得。

1.3 種子萌發(fā)特性研究

1.3.1 溫度對(duì)種子萌發(fā)的影響

選取直徑10 cm的黑色塑料盆缽，內(nèi)置消毒土，每盆接種野燕麥種子15粒，覆土0.5～1 cm，分別置于5、10、15、20、25、30、35、40、45℃的智能人工氣候箱（SANYO MLR352H）中培養(yǎng)，光周期L∥D=12 h∥12 h，相對(duì)濕度75%，從底部補(bǔ)充種子萌發(fā)所需的水分，重復(fù)4次，14 d后調(diào)查種子發(fā)芽數(shù)，計(jì)算發(fā)芽率，并量取發(fā)芽植株的株高和地上部鮮重，計(jì)算平均值。

1.3.2 土層深度對(duì)種子萌發(fā)的影響

采用透明一次性杯子（口徑10 cm，高30 cm，底部打孔），裝入5 cm深消毒土，每個(gè)杯子播種15粒種子，分別覆蓋0、2、4、6、8、10、11、12、13、14、15、20 cm消毒土，置于智能人工氣候箱中培養(yǎng)（恒溫20℃，相對(duì)濕度75%，光周期L∥D=12 h∥12 h），每處理重復(fù)4次，每天從底部補(bǔ)充種子發(fā)芽所需的水分，14 d后記錄野燕麥發(fā)芽數(shù)，以種子頂出土面為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算發(fā)芽率。

1.3.3 水勢(shì)對(duì)種子萌發(fā)的影響

采用培養(yǎng)皿法進(jìn)行試驗(yàn)，用分子量為6 000的聚乙二醇（PEG）配制成質(zhì)量濃度分別為41.2、67.2、105.6、161.3、241.0、354.4 g/L的溶液，與之相對(duì)應(yīng)的溶液水勢(shì)為-0.05、-0.1、-0.2、-0.4、-0.8和-1.6 MPa[7]。在鋪有雙層濾紙直徑9 cm的培養(yǎng)皿中加入8 mL待測(cè)液，每個(gè)培養(yǎng)皿播種野燕麥種子15粒，用保鮮膜封口，然后置于智能人工氣候箱中培養(yǎng)，以去離子水為對(duì)照，重復(fù)4次。培養(yǎng)條件和調(diào)查方法同1.3.2。

1.3.4 pH對(duì)種子萌發(fā)的影響

將野燕麥種子置于pH為4、6、8、10的緩沖液中，以去離子水（pH 7.06）為對(duì)照，重復(fù)4次。用1 mol/L的HCl配制 pH為4的 2 mmol/L鄰苯二甲酸氫鉀（potassium hydrogen phthalate）緩沖液；用1 mol/L的NaOH配制 pH 為6的 2 mmol/L 2（N嗎啉代）乙基磺酸（MES）緩沖液；使用1 mol/L的NaOH配制pH 為8的2 mmol/L N2羥乙基哌嗪基N2乙基磺酸（HEPES）緩沖液；用1 mol/L的NaOH配制 pH 為10的2 mmol/L N[Tris（羥甲基）甲基]甘氨酸（tricine）緩沖液。培養(yǎng)條件和調(diào)查方法同1.3.2。

1.3.5 鹽脅迫對(duì)種子萌發(fā)的影響

將種子置于NaCl濃度為10、20、40、80、160和320 mmol/L的待測(cè)液中，以去離子水為對(duì)照。培養(yǎng)條件和調(diào)查方法同1.3.2。

1.3.6 光照對(duì)種子萌發(fā)的影響

將種子置于0 h∥24 h、12 h∥12 h、24 h∥0 h（光照∥黑暗）的智能人工氣候箱中培養(yǎng)，其他培養(yǎng)條件和調(diào)查方法同1.3.2。

1.4 麥田常用除草劑對(duì)野燕麥的除草活性測(cè)定

采用溫室盆栽法開展評(píng)價(jià)試驗(yàn)[8]。在口徑9 cm的黑色塑料盆缽內(nèi)裝入5 cm深的消毒土，然后放入裝有水的搪瓷盤中，讓水逐漸滲入，每盆播種野燕麥15粒，覆土0.5～1 cm，置于溫室內(nèi)培養(yǎng)，溫度15～20℃，相對(duì)濕度65%～85%，待野燕麥長(zhǎng)至4～5葉期，間去弱小苗，每缽定苗至10株，進(jìn)行莖葉噴霧處理。噴藥工具為北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心生產(chǎn)的ASS4 型自動(dòng)控制噴霧臺(tái)，扇形噴頭，流量為800 mL/min，噴霧壓力0.4 kPa，噴液量450 L/hm2，將待處理的野燕麥均勻排列在噴霧臺(tái)上，調(diào)整噴頭距離雜草頂端50 cm，按照供試藥劑及劑量均勻噴霧處理，試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1，每處理重復(fù)4次。噴藥后詳細(xì)記錄野燕麥的受害癥狀，如生長(zhǎng)抑制、失綠、畸形等。藥后15、30 d調(diào)查殘存野燕麥株數(shù)，計(jì)算株防效，藥后30 d調(diào)查殘存野燕麥株數(shù)的同時(shí)測(cè)定殘存野燕麥地上部分鮮重，計(jì)算鮮重防效。

1.5 數(shù)據(jù)處理方法

試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)采用SPSS 11.5 for windows軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，應(yīng)用Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行0.05水平差異顯著性分析。發(fā)芽率、株防效和鮮重防效按照如下公式計(jì)算：

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對(duì)種子萌發(fā)的影響

溫度是調(diào)節(jié)雜草發(fā)生消長(zhǎng)的主要因素。野燕麥種子在10～35℃的條件下均可萌發(fā)，其中以15～20℃時(shí)的發(fā)芽率最高，為75%～85%，低于15℃或高于20℃時(shí)，發(fā)芽率顯著下降，10、25和30℃的發(fā)芽率分別為47.5%、55%和47.5%，35℃僅有零星的野燕麥種子可以發(fā)芽，發(fā)芽率為2.5%，低于5℃或高于40℃時(shí)，野燕麥種子不能萌發(fā)（圖1）。株高和地上部分鮮重測(cè)定結(jié)果表明，雖然野燕麥在15～20℃時(shí)具有最高的發(fā)芽率，但野燕麥出苗后，在25～30℃條件下，植株長(zhǎng)得更高、更壯，說明野燕麥對(duì)環(huán)境具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力（圖2～3）。

2.2 土層深度對(duì)種子萌發(fā)的影響

野燕麥種子具有較強(qiáng)的頂土能力，覆蓋2～15 cm的土層，野燕麥種子均能萌發(fā)，覆蓋2～10 cm土層的發(fā)芽率最高，覆土深度大于10 cm，隨著覆土深度的增加，野燕麥種子發(fā)芽率逐漸降低，當(dāng)覆土達(dá)到20 cm時(shí)，雖有極少數(shù)的野燕麥種子發(fā)芽，但是無法長(zhǎng)出土面，多扭曲死于土中，不能出苗，撒于土表的野燕麥種子不能萌發(fā)（圖4）。

2.3 水勢(shì)對(duì)野燕麥種子發(fā)芽的影響

野燕麥種子發(fā)芽率隨著水勢(shì)的降低而降低。當(dāng)水勢(shì)為-0.05 MPa和-0.1 MPa時(shí)，野燕麥種子發(fā)芽率大于80%，與對(duì)照發(fā)芽率（84.44%）無顯著差異，之后隨著水勢(shì)降低，野燕麥種子發(fā)芽率逐漸下降，當(dāng)水勢(shì)降低至-0.8 MPa時(shí)，野燕麥種子不能萌發(fā)（圖5）。

2.4 pH對(duì)野燕麥種子萌發(fā)的影響

野燕麥種子萌發(fā)受pH影響不大，在pH 4～10的范圍內(nèi)均可以萌發(fā)。當(dāng)pH為5、6、7、8、9時(shí)，發(fā)芽率均大于70%，與去離子水處理（pH為7.06）之間沒有顯著差異。說明野燕麥種子對(duì)土壤酸堿度具有廣泛的適應(yīng)性，pH并不是影響野燕麥種子萌發(fā)的限制性因素。當(dāng)pH為4或10時(shí)，野燕麥種子發(fā)芽率降低，說明過酸或過堿的條件也會(huì)影響野燕麥種子的發(fā)芽（圖6）。

2.5 鹽脅迫對(duì)野燕麥種子萌發(fā)的影響

當(dāng)NaCl濃度為10、20、40 mmol/L時(shí)，野燕麥種子的發(fā)芽率為80%左右，與對(duì)照去離子水處理無顯著差異。當(dāng)鹽濃度大于80 mmol/L時(shí)，隨著鹽濃度的增加，野燕麥種子發(fā)芽率顯著降低，當(dāng)鹽濃度達(dá)到320 mmol/L時(shí)，野燕麥種子不能萌發(fā)（圖7）。

2.7 麥田常用除草劑對(duì)野燕麥的除草活性

除草活性測(cè)定結(jié)果表明，除50%異丙隆WP外，各供試藥劑及劑量對(duì)4～6葉期野燕麥均有較好的防效。藥后15 d調(diào)查，15%炔草酯WP 33.75 g/hm2和5%唑啉草酯EC 45 g/hm2對(duì)野燕麥的防效最好，株防效均為100%，69 g/L精噁唑禾草靈SC 51.75 g/hm2的株防效可達(dá)90%，30 g/L甲基二磺隆OD 9 g/hm2+專用助劑BIOPOWER處理的株防效為75%左右，70%氟唑磺隆WG31.5 g/hm2和4%啶磺草胺OD 12 g/hm2+專用助劑處理作用速度相對(duì)較慢，此時(shí)株防效僅70%左右。藥后30 d調(diào)查，炔草酯和唑啉草酯處理對(duì)野燕麥的防效依然優(yōu)秀，株防效和鮮重防效均為100%，其他藥劑處理對(duì)野燕麥的防效有所提高，精噁唑禾草靈處理對(duì)野燕麥的株防效和鮮重防效均大于90%，甲基二磺隆處理對(duì)野燕麥的株防效接近80%，鮮重防效大于90%，氟唑磺隆和啶磺草胺處理對(duì)野燕麥的株防效均大于70%，鮮重防效大于80%（表2）。

3 討論

水分、溫度、氧氣、光照是種子萌發(fā)的重要外部環(huán)境條件[9]，研究溫度、水勢(shì)、pH、鹽脅迫、光照等外部條件對(duì)野燕麥種子萌發(fā)的影響，可為野燕麥的農(nóng)業(yè)防除措施提供理論依據(jù)。本研究結(jié)果表明，野燕麥種子在10～35℃的條件下均可萌發(fā)，最適發(fā)芽溫度為15～20℃，野燕麥種子發(fā)芽后，其在25～30℃條件下，植株長(zhǎng)得更高、更壯。說明野燕麥能適應(yīng)的溫度范圍較廣，這也是野燕麥在全世界都能造成危害的重要原因[1011]。

野燕麥種子對(duì)水勢(shì)較為敏感，當(dāng)水勢(shì)為-0.05和-0.1 MPa時(shí)，發(fā)芽率大于80%，當(dāng)水勢(shì)降低至-0.8 MPa時(shí)，野燕麥種子不再萌發(fā)。種子大小決定了其頂土能力，雜草種子越小，貯藏的能量越小，越難從較深的土層中出苗[12]。

野燕麥種子相對(duì)于菵草、看麥娘、硬草、棒頭草等麥田雜草而言，體型要大得多，因此也決定了野燕麥具有較強(qiáng)的頂土能力。覆蓋2～15 cm的土層，野燕麥種子均可以萌發(fā)，其中2～10 cm土層中發(fā)芽率最高。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，播于土表的野燕麥種子不萌發(fā)，與涂鶴齡等[11]的研究結(jié)果一致。這可能是由于野燕麥種子外面包裹著穎殼，使得播于土表的種子無法從土壤中吸收到足夠的水分。

大量文獻(xiàn)資料表明，雜草種子對(duì)pH的適應(yīng)范圍較寬，在土壤pH 4～10時(shí)均可萌發(fā)[13]。本研究結(jié)果表明，在pH 5～9時(shí)，野燕麥發(fā)芽率均大于70%，與去離子水處理（pH 7.06）沒有顯著差異。但當(dāng)野燕麥處于過酸（pH<4）或過堿（pH>10）的環(huán)境時(shí)，發(fā)芽率會(huì)降低。我國(guó)大多數(shù)土壤pH在5～8之間[14]，說明pH并不是限制野燕麥發(fā)生的主要因素。

大部分的雜草種子在鹽濃度大于80 mmol/L時(shí)不能萌發(fā)[15]。本試驗(yàn)中，野燕麥種子在鹽濃度為10、20、40 mmol/L時(shí)，發(fā)芽率不受影響，當(dāng)鹽濃度在80～160 mmol/L時(shí)，發(fā)芽率雖會(huì)降低，但仍有50%以上的發(fā)芽率，當(dāng)鹽濃度達(dá)到320 mmol/L時(shí)，野燕麥種子不能萌發(fā)。說明野燕麥具有較強(qiáng)的抗鹽脅迫特性。野燕麥種子對(duì)光周期不敏感，全黑、全光照條件下均可萌發(fā)。

除草活性測(cè)定結(jié)果表明，除異丙隆外，炔草酯、唑啉草酯、精噁唑禾草靈、甲基二磺隆、氟唑磺隆、啶磺草胺對(duì)4～6葉期的野燕麥均有較好的效果，防效高低排序?yàn)椋喝膊蒗?、唑啉草?精噁唑禾草靈>甲基二磺隆>氟唑磺隆、啶磺草胺。除草劑的長(zhǎng)期、單一、大量使用，容易使雜草產(chǎn)生抗藥性。呂曉輝等研究了野燕麥對(duì)高效氟吡甲禾靈的抗藥性，郭峰研究了野燕麥對(duì)精噁唑禾草靈和炔草酸的抗藥性，陳保樺研究了野燕麥對(duì)炔草酯的抗藥性[1618]。為了延緩野燕麥抗性種群的產(chǎn)生，不同類型的除草劑品種需交替使用，本文中除草活性測(cè)定結(jié)果，為小麥田野燕麥化學(xué)防除以及不同類型除草劑的合理交替使用提供了理論依據(jù)。本除草劑活性測(cè)定試驗(yàn)中，各供試除草劑只設(shè)置了一個(gè)常規(guī)推薦劑量，氟唑磺隆、啶磺草胺提高使用劑量對(duì)野燕麥的效果需要進(jìn)一步的試驗(yàn)。本文主要評(píng)價(jià)了莖葉處理藥劑對(duì)野燕麥的除草活性，土壤封閉處理藥劑對(duì)野燕麥的防除效果需要進(jìn)一步的試驗(yàn)。

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（責(zé)任編輯：田 喆）