智能機械減量施用苯磺隆對播娘蒿防治效果及對小麥安全性

張錦偉 王松林 趙學觀

摘要 通過在田間條件下進行兩因素裂區(qū)試驗，研究了3種不同施藥機——智能防飄、智能普通和常規(guī)施藥機在推薦劑量和減量20%條件下施用苯磺隆對冬小麥田間雜草播娘蒿的防治效果和對小麥的安全性。結(jié)果表明：施藥機種類和施藥劑量及其二者的交互作用均未對播娘蒿的防治效果和對小麥的營養(yǎng)生長產(chǎn)生顯著影響；施藥機種類因素對小麥產(chǎn)量產(chǎn)生了顯著影響，智能機械施藥處理小麥產(chǎn)量顯著高于常規(guī)施藥機處理；而除草劑劑量因素對小麥產(chǎn)量的影響并不顯著?？梢姡悄苁┧帣C在降低20%的除草劑使用量條件下可以達到與常規(guī)施藥機相當?shù)某菪Ч?，而且對小麥的增產(chǎn)效果更優(yōu)。該研究結(jié)果有助于推動我國農(nóng)田雜草化學防治中智能機械在除草劑減量使用中的大規(guī)模應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 冬小麥； 播娘蒿； 苯磺??； 減量施藥； 機械施藥

中圖分類號： S 491

文獻標識碼： B

DOI： 10.16688/j.zwbh.2017422

Abstract Field experiment with two-factorial split plots design was conducted to detect the efficacy on Descurainia sophia （L.） and winter wheat safety of tribenuron-methyl applied by three different application machines at reduced dose，including intelligent anti-drift machine， the intelligent traditional machine， and the traditional machine. The results indicated that the factor of application machine， herbicide， and their interaction had no significant effect on the control efficacy againstD. sophia and on winter wheat growth. The factor of application machine had a significant effect on wheat yield， and the wheat yield under two intelligent machine treatments was significantly higher than under the traditional machine treatment. The factor of herbicide dose had no significant on winter wheat yield. These results showed that the application of tribenuron-methyl by intelligent machine at reduced dose could achieve a similar weed control efficacy and higher crop yield compared with the application by the traditional machine. The study is helpful for boosting the mechanical herbicide application at reduced dose in agriculture.

Key words winter wheat； Descurainia sophia； tribenuron-methyl； dose reduction； mechanical herbicide application

農(nóng)藥在保證我國的糧食安全方面作出了杰出貢獻，自2007年開始我國農(nóng)藥產(chǎn)量與使用量已居全球第一[1]。隨著農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廣泛使用，雖然農(nóng)藥使用量逐年增大，但受保護作物的產(chǎn)量損失并未顯著降低[2]，而且農(nóng)藥用量大、施藥次數(shù)多、操作使用不合理導(dǎo)致作物藥害、農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)藥殘留超標、環(huán)境污染加劇等一系列負面問題越來越嚴重。其中一個重要原因是我國施藥設(shè)備與技術(shù)落后，農(nóng)藥有效利用率不足30%[3-4]。為推進農(nóng)業(yè)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，有效控制農(nóng)藥使用量，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境安全，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，農(nóng)業(yè)部制定了《到2020年農(nóng)藥使用量零增長行動方案》，以切實解決我國目前存在的化學農(nóng)藥使用量大、有效利用率低、盲目用藥和濫用農(nóng)藥的突出問題，改變食品安全和環(huán)境安全問題面臨的嚴峻局面[5]。

作為最主要的三大農(nóng)藥類別之一，除草劑近年來的增長率遠高于殺蟲劑和殺菌劑，在農(nóng)藥產(chǎn)品中所占比例呈現(xiàn)加大趨勢，已經(jīng)成為產(chǎn)量和使用量最高的農(nóng)藥類別，而且隨著農(nóng)業(yè)規(guī)?；图s化的發(fā)展，未來除草劑有望占到農(nóng)藥市場70%以上的份額[6]。大量施用化學除草劑帶來了諸如環(huán)境污染、除草劑不合理使用引起的嚴重作物藥害、單一除草劑品種長期大規(guī)模使用引起的雜草抗性發(fā)展等一系列問題[7-8]。因此，除草劑的減量使用是實現(xiàn)農(nóng)藥使用量零增長目標的重要研究內(nèi)容。要滿足用更少的除草劑解決生產(chǎn)和生活中雜草防控的需求，提高除草劑使用效率是一條重要途徑。因此，基于除草劑高效使用的雜草精準防治是當前雜草科學領(lǐng)域研究的熱點[9-10]。

農(nóng)藥、施藥技術(shù)和藥械是保證有害生物防控效果的三大主要構(gòu)成因素，施藥是個系統(tǒng)工程問題[3]?，F(xiàn)有有關(guān)農(nóng)作物植保方面的研究大都集中在農(nóng)藥制劑對有害生物的作用效果和對作物安全性方面，而對農(nóng)藥使用技術(shù)和施藥機具方面的研究較少，這是我國農(nóng)藥利用率不高的一個主要因素[11]。20世紀50年代以來，國際上農(nóng)藥使用技術(shù)不斷改進、完善，大量使用低容量、超低容量、控滴噴霧、循環(huán)噴霧、反飄噴霧等一系列新技術(shù)、新機具，施藥量大大降低，農(nóng)藥的利用率和工效大幅提高[1]。但我國至今仍沿用市場占有率達80%的手動噴霧機，采用大容量噴霧的方法，技術(shù)水平至少落后于發(fā)達國家20～30年[12]。雖然近年來，國內(nèi)的科研單位、企業(yè)和高校研究和采用了一系列新型施藥技術(shù)，包括高地隙底盤、航空施藥、精準變量施藥和靜電噴霧等，但由于我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，農(nóng)民經(jīng)濟收入較低等因素，國產(chǎn)大型高地隙自走式噴桿噴霧機僅在部分大型農(nóng)場小范圍使用。

國家農(nóng)業(yè)智能裝備技術(shù)研究中心采用電子集成控制技術(shù)，研制了綜合運用GPS定位系統(tǒng)、電子液壓控制系統(tǒng)，集成壓力傳感器、流量傳感器、車輛行走速度傳感系統(tǒng)的智能變量施藥機。通過變量施藥系統(tǒng)自動采集各路傳感器信號，經(jīng)信息融合實現(xiàn)化學農(nóng)藥的變量噴灑。本研究針對華北平原冬小麥田常見雜草播娘蒿的化學防治，運用上述智能變量施藥機減量施用常見除草劑苯磺隆，旨在評估該智能變量施藥機在除草劑減量使用防治麥田常見雜草的可行性和實用性，為推動該智能機械在除草劑減量使用領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點位于河北省石家莊市趙縣趙州鎮(zhèn)南姚家莊村光輝農(nóng)業(yè)機械服務(wù)專業(yè)合作社（37°43.358′N，114°48.643′E）。土壤養(yǎng)分和理化性質(zhì)等由中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院檢測，其pH 8.17，速效P 19.45 mg/kg，速效K 180 mg/kg，全N 14.97 g/kg。土壤機械組成參考國際制土壤質(zhì)地分類標準，數(shù)據(jù)由中國農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院提供，其中黏粒占3.0%，粉粒占25.5%，沙粒占71.5%。

1.2 試驗材料

10%苯磺隆可濕性粉劑，由張家口長城農(nóng)藥有限公司提供，推薦使用有效劑量（下同）為28.125 g/hm.2；小麥品種為‘石新828，播種日期為2016年10月2日，播種量為187.5 kg/hm.2。施藥時小麥處于越冬后返青期；播娘蒿為優(yōu)勢雜草（占95%以上），8～12葉期，發(fā)生密度約為112～136株/m.2；偶見少量薺菜和雀麥。

1.3 試驗方法

采用兩因素裂區(qū)試驗設(shè)計，主區(qū)為不同施藥機械，副區(qū)為除草劑劑量，重復(fù)4次。施藥機1為自走式高地隙精準變量噴藥機，加防飄裝置，以下簡稱智能防飄，噴頭類型為AI11003vs，藍色；施藥機2為自走式高地隙精準變量噴藥機，無防飄裝置，以下簡稱智能普通，噴頭類型為LECHLER110-03，藍色；施藥機3為3WX-280型自走式旱田作物噴桿噴霧機，以下簡稱普通機，噴頭類型為HYPROF110-02（黃色）+F110-03（藍色）+F110-04（紅色）。施藥機1和2均由國家農(nóng)業(yè)智能裝備工程技術(shù)研究中心研制，施藥機3由河北農(nóng)哈哈機械集團有限公司生產(chǎn)。智能施藥機兌水量為200 L/hm.2（其中減量施藥組調(diào)整噴霧量為180 L/hm.2），噴頭離地高度為80 cm；普通施藥機為350 L/hm.2（減量施藥處理兌水量也為350 L/hm.2），噴頭離地高度為50 cm。施藥時間為2017年3月12日上午10：00-11：30，無定向風速約5 m/s（圖1）。

施藥后40 d每個試驗小區(qū)平均分成4段作為取樣區(qū)，在每個取樣區(qū)隨機選取5個0.25 m.2樣方，剪取樣方內(nèi)雜草地上部分稱量鮮重；隨機選取10株小麥測量株高。同時觀察施藥后小麥有無葉片變色、萎蔫等藥害癥狀。于小麥收獲期（2017年6月7日）采用如上的取樣方法在每個取樣區(qū)隨機選取10個0.25 m.2樣方，收集樣方內(nèi)所有小麥穗，計數(shù)穗數(shù)、隨機計數(shù)10穗麥穗的穗粒數(shù)，隨機計數(shù)1 000粒麥粒稱重，記錄千粒重，最后稱量所有麥粒的總重量，推算產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

不同藥劑和施藥機處理對播娘蒿的防除效果采用雜草地上部分鮮重作為統(tǒng)計指標。采用SPSS 22.0兩因素方差分析方法比較不同處理對播娘蒿的防除效果和對小麥產(chǎn)量的影響，為保證數(shù)據(jù)的正態(tài)性，百分數(shù)數(shù)據(jù)進行必要的平方根反正弦轉(zhuǎn)換，多重比較采用LSD方法，顯著水平為α=0.05。

鮮重防效=FWCK-FW處理FWCK×100%，

式中，F(xiàn)WCK和FW處理分別指清水對照和處理小區(qū)播娘蒿地上部分的鮮重。

2 結(jié)果與分析

2.1 智能施藥機減量施用苯磺隆對播娘蒿的防治效果

兩因素方差分析結(jié)果表明，施藥后40 d，不同施藥機械和不同施藥劑量及其二者的交互作用對播娘蒿的防除效果均無顯著差異（在α=0.05顯著水平下P值分別為0.113， 0.768和0.954）。無論是推薦劑量組還是減量施藥組，三種施藥機施藥對播娘蒿的防效均在90%以上，智能普通機施藥相較于其他兩種施藥機處理防效略低（93.06%），智能防飄機處理的防效最高，達到98.82%。苯磺隆的使用劑量降低20%，三種施藥機施藥后防效均無顯著降低（表1）?？梢姡悄軝C械可以達到與普通施藥機相當甚至更優(yōu)的除草效果，而且在機械施藥中除草劑使用量降低20%并不會對防效產(chǎn)生顯著影響。

2.2 智能施藥機減量施用苯磺隆對小麥的安全性

施藥后40 d，通過測量小麥植株高度來評價不同施藥處理對小麥營養(yǎng)生長的影響。兩因素方差分析結(jié)果表明：不同施藥機械和不同施藥劑量及其二者的交互作用對小麥株高的影響均不顯著（在α=0.05顯著水平下P值分別為0.081，0.262和0.967），苯磺隆無論是使用推薦劑量還是減量20%，三種施藥機施藥對小麥株高均無顯著影響，且與清水對照和人工除草處理的差異也不顯著（表2）。

試驗于小麥收獲期調(diào)查了不同處理區(qū)的小麥產(chǎn)量及單位面積穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重。兩因素方差分析結(jié)果表明：施藥機因素對小麥產(chǎn)量等4項指標的影響達到了顯著水平（P<0.05），而除草劑劑量因素及其與施藥機因素間的互作效應(yīng)影響均不顯著（表3）。

通過比較不同施藥機處理對小麥產(chǎn)量及其構(gòu)成指標的影響，結(jié)果表明：智能防飄和智能普通施藥機處理小麥千粒重和產(chǎn)量均顯著高于普通施藥機處理，而其兩者之間的差異并不顯著（表4）?？梢姡悄軝C施藥處理小麥產(chǎn)量顯著高于普通施藥機處理，且苯磺隆使用劑量降低20%仍可達到與推薦劑量相當?shù)男←溤霎a(chǎn)效果。

3 結(jié)論與討論

隨著我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和信息化的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已由粗放式低水平向精準化高科技化方向發(fā)展，自走式高地隙智能施藥機就是為適應(yīng)現(xiàn)代化精準農(nóng)業(yè)發(fā)展起來的一種新型植保機械。為了更好地服務(wù)于中國農(nóng)業(yè)，開發(fā)出更加符合中國市場的植保機械產(chǎn)品，國內(nèi)外的科研單位、企業(yè)和高校等都加快了生產(chǎn)自走式植保機械的步伐[13]，但到目前為止，受我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小，農(nóng)民經(jīng)濟收入較低等因素限制，該植保機械產(chǎn)品在農(nóng)藥施用尤其是除草劑施用方面的應(yīng)用還很少。高地隙智能施藥機主要用于玉米、高粱等高稈作物的農(nóng)藥噴灑進行害蟲防治，離地間隙一般可以達到2 m，解決了生產(chǎn)中噴桿噴霧機離地間隙小導(dǎo)致機械施藥無法開展的缺陷。本研究中所使用的自走式高地隙精準變量噴藥機底盤離地高度為1.8 m，噴頭離地垂直距離為1 m，而且與傳統(tǒng)普通施藥機相比，智能施藥機采用電子集成控制技術(shù)，通過綜合運用GPS定位系統(tǒng)、電子液壓控制系統(tǒng)，集成壓力傳感器、流量傳感器、車輛行走速度傳感系統(tǒng)等，將施藥機行走速度與噴霧流量完美匹配，可以實現(xiàn)目標施藥量的精準實現(xiàn)。從本試驗對播娘蒿的防治效果來看，兩種智能機處理的防效均達到了90%以上，可達到與普通施藥機相當?shù)某菪ЧＳ捎谑┧庍^程中的兌水量降低（人工背負式噴藥兌水量至少為450 L/hm.2，而本研究智能機施藥兌水量為180～200 L/hm.2），智能機施藥更節(jié)水、更高效。此外，兩種智能施藥機處理中，在智能普通施藥機基礎(chǔ)上，智能防飄機處理進一步改變了噴頭類型并且加裝了霧滴防漂移裝置，但二者施藥后的除草效果差異并不顯著。這與本地施藥過程中環(huán)境風速較低，防漂移裝置和噴頭的優(yōu)勢并未得以體現(xiàn)有關(guān)。因此，對智能防飄機的施藥優(yōu)勢還有待于進一步在不同環(huán)境風速條件下繼續(xù)驗證。

除草劑減量使用是農(nóng)藥減量使用研究的重要組成部分，國外關(guān)于除草劑減量使用方面的研究已有接近30年的歷史[14-16]。除草劑的減量使用對提高除草劑使用效率、提高對主栽作物和農(nóng)產(chǎn)品以及環(huán)境安全性方面具有重要的研究意義，但在一些氣候條件較為不利或者雜草耐藥性更強的地區(qū)，減量施藥可能面臨較大的風險。苯磺隆是由美國杜邦公司開發(fā)的一種磺酰脲類選擇性內(nèi)吸傳導(dǎo)型的ALS抑制劑，自1988年在我國取得登記以來其市場占有率已超過其他小麥闊葉除草劑的總和，成為我國小麥田防除闊葉雜草的主導(dǎo)產(chǎn)品，在我國已有約30年的使用歷史[17-18]。播娘蒿是我國黃淮海平原和華北平原麥區(qū)的一種主要闊葉雜草[19]，隨著苯磺隆在冬小麥田的長期、大規(guī)模使用，播娘蒿已對其表現(xiàn)出明顯的抗藥性[20-25]。為了穩(wěn)定或者提高對播娘蒿的防治效果，各地普遍在推薦劑量的基礎(chǔ)上盲目隨意加大該藥的使用劑量，這更加促進了播娘蒿抗藥性的發(fā)展。本研究在苯磺隆的推薦使用劑量范圍內(nèi)采用智能機械精準施藥，結(jié)果表明即使降低20%的使用劑量仍可保持對播娘蒿的優(yōu)異防除效果。這說明本地區(qū)播娘蒿生物型尚未對苯磺隆產(chǎn)生明顯抗性，在推薦使用劑量范圍內(nèi)采用智能機械精準施藥仍可達到優(yōu)異的防除效果。

除草劑的不當使用危害主栽作物的生長最終造成作物產(chǎn)量損失是除草劑使用負效應(yīng)的一個重要方面，而且主栽作物的不同品種對同一除草劑敏感性也不同[26]。本研究不同的施藥處理對小麥抽穗后株高并無顯著影響，而收獲后產(chǎn)量測定結(jié)果表明普通施藥機處理小麥產(chǎn)量低于智能施藥機處理（表4）。在施藥劑量相同的情況下普通施藥機施藥雖對小麥的營養(yǎng)生長無顯著影響，但其兌水量更高，這對小麥后期生長的隱性藥害可能更為嚴重（如普通施藥機處理小麥的千粒重更低）。此外，除草劑劑量因素對小麥產(chǎn)量各項構(gòu)成指標的影響并不顯著，表明無論使用普通施藥機還是使用智能施藥機施藥，在降低20%除草劑使用量的條件下小麥產(chǎn)量均可達到與推薦劑量施藥相當?shù)乃健？梢姡谥辽俳档?0%苯磺隆使用劑量的條件下應(yīng)用智能施藥機施藥防除本地區(qū)麥田雜草播娘蒿的做法切實可行。該研究結(jié)果將為該高地隙智能施藥機進行除草劑減量使用防除麥田雜草播娘蒿工作的大范圍推廣應(yīng)用提供重要的參考依據(jù)。

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（責任編輯：楊明麗）