不同地理種群鴨跖草Commelina communis L.對莠去津的耐受性

楊娟 于海燕 李香菊

摘要鴨跖草是我國常見雜草，目前已成為農(nóng)田難除雜草之一。生產(chǎn)實踐中，莠去津?qū)τ衩滋秫嗸挪莸姆佬б延兴档汀?016-2017年，為了探討鴨跖草不同地理種群對莠去津的耐受性，采用莠去津單劑量甄別方法，從黑龍江、吉林、遼寧、河北、江蘇、浙江、湖北和貴州8個省份采集46個鴨跖草種群，進(jìn)行了其對莠去津的耐受性初篩試驗。在此基礎(chǔ)上，選擇7個不同地理來源的代表性種群，研究其對莠去津的敏感性差異，結(jié)果顯示：種群JS10、HB3和HB6對莠去津敏感，GR50分別為122.21、153.27 g/hm2和158.13 g/hm2;種群JL13、HLJ2、JL7和JL1對莠去津耐受性相對較強(qiáng)，GR50分別為273.98、277.29、374.68 g/hm2和379.57 g/hm2。以上結(jié)果表明，不同地理種群鴨跖草對莠去津的耐受水平存在差異，從地理分布上呈由南向北耐受水平增加的趨勢。各地理種群對莠去津的耐受性差異可能與不同地區(qū)莠去津的使用年限、使用劑量和使用頻度相關(guān)。

關(guān)鍵詞鴨跖草;莠去津;耐受性

中圖分類號：S 482.42

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.16688/j.zwbh.2018105

鴨跖草Commelina communis L.是鴨跖草科Commelinaceae鴨跖草屬Commelina單子葉晚春性雜草，主要危害玉米、大豆、小麥、瓜類、蔬菜等作物[12]。鴨跖草起源于亞洲東北部，在我國大部分地區(qū)均有分布。近年來，隨著耕作制度的改變和除草劑的單一使用，雜草群落演替加劇，鴨跖草已成為我國東北、華北地區(qū)農(nóng)田主要惡性雜草之一，嚴(yán)重影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)。因其防治難度大，在我國北方地區(qū)，98%的農(nóng)民將其與多年生惡性雜草刺兒菜、苣荬菜并稱“三菜”[34]。鴨跖草具有兩種繁殖方式：種子繁殖和無性繁殖。鴨跖草種子量較大，一株鴨跖草可結(jié)500～1 000粒種子;其植株生長繁茂，莖節(jié)處易生根，營養(yǎng)繁殖能力也很強(qiáng)[56]。這種特殊的繁殖方式使鴨跖草具有頑強(qiáng)的生命力和對環(huán)境的適應(yīng)能力。目前，對鴨跖草的防除以化學(xué)除草劑為主要手段。

莠去津（atrazine）又稱阿特拉津，是三氮苯類除草劑，屬光合作用抑制劑，該藥與PSⅡ中質(zhì)體醌的結(jié)構(gòu)相似，在光合作用電子傳遞過程中，能夠取代質(zhì)體醌與葉綠體D1蛋白上的QB結(jié)合，從而阻斷電子從QA向QB傳遞，干擾光合作用的正常進(jìn)行，最終導(dǎo)致雜草褪綠干枯死亡。莠去津是內(nèi)吸選擇性苗前、苗后除草劑，廣譜性強(qiáng)，能夠有效防除一年生禾本科雜草和闊葉雜草，對某些多年生雜草也有一定的抑制效果[78]。

該藥1952年由瑞士Ciba Geigy公司開發(fā)，1959年在美國商業(yè)化生產(chǎn)并推廣使用，至今已有60多年的使用歷史[9]。文獻(xiàn)報道，在長期連續(xù)使用莠去津的選擇壓力下，對其具有抗性或耐受性雜草生物型出現(xiàn)的速度加快。長芒莧、早熟禾等雜草均已對莠去津產(chǎn)生不同程度的抗性[1011]。狼尾草、蘆葦、菖蒲等植物對莠去津具有不同水平的耐受性。其中，將20粒狼尾草種子播種于含20 mg/L莠去津的土壤中，發(fā)現(xiàn)狼尾草對20 mg/L的莠去津具有較強(qiáng)耐受性，且隨著葉齡的增加，對莠去津的耐受性增強(qiáng)[1213];王慶海等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用含≤8 mg/L莠去津的水培養(yǎng)蘆葦一周，蘆葦植株相對生長率受到抑制，但能夠存活，說明蘆葦對莠去津具有一定的耐受能力[14];2 mg/L的莠去津水溶液培養(yǎng)菖蒲5周后，菖蒲的丙二醛含量、葉綠素含量、最大光能轉(zhuǎn)化效率（Fv/Fw）恢復(fù)至未用藥對照組水平，說明菖蒲能夠忍耐2 mg/L莠去津的脅迫[15]。近年來，在生產(chǎn)實踐中，莠去津?qū)嗸挪莸姆佬э@著下降，農(nóng)藥標(biāo)簽推薦劑量已不能有效控制鴨跖草的危害，但目前還未見關(guān)于鴨跖草對莠去津耐受性的相關(guān)報道。

為此，本試驗從我國不同省份采集鴨跖草種群，采用整株生物測定法研究鴨跖草不同地理種群對莠去津的耐受性，以期為鴨跖草的區(qū)域性治理及莠去津減量使用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試鴨跖草種群

2016年，分別從黑龍江、吉林、遼寧、河北、江蘇、浙江、湖北、貴州省采集了46個鴨跖草種群植株營養(yǎng)體，單株移栽至溫室盆缽中，當(dāng)年秋季單株收取種子。為了保證試驗材料的一致性，利用2016年單株收取的種子形成的純合種群，于2017年進(jìn)行上述種群對莠去津的耐受性測定。樣品采集地點詳見表1。

1.2供試藥劑及施藥設(shè)備

50%莠去津懸浮劑，山東濱農(nóng)科技有限公司生產(chǎn)。ASS4型行走式噴霧塔（配備Tee Jet 8002扇形噴頭，噴霧壓力為0.275 MPa），國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心研制。

1.3鴨跖草種群幼苗培養(yǎng)

將KlasmannDeilmann泥炭土TS1（德國KlasmannDeilmann公司生產(chǎn)）定量裝入10.5 cm×9 cm盆缽中，從缽底部灌水至飽和，備用。選用解除休眠的鴨跖草種子，無菌水沖洗3次，置于水瓊脂培養(yǎng)基，催芽96 h后挑選長勢整齊一致的幼苗移栽至上述裝有泥炭土的盆缽中，保持晝夜溫度20～25℃。當(dāng)鴨跖草長至3～4葉期，置噴霧塔進(jìn)行藥劑處理。

1.4處理及調(diào)查方法

1.4.1不同地理來源鴨跖草種群對莠去津耐受性初篩

采用莠去津單劑量甄別的方法對不同地理種群鴨跖草的耐受水平進(jìn)行初篩。50%莠去津SC處理劑量為637.50 g/hm2（農(nóng)藥標(biāo)簽推薦劑量一半），噴液量為450 L/hm2。按1.3所述方法培養(yǎng)鴨跖草幼苗，每個種群選擇長勢基本一致的鴨跖草植株，置ASS4型行走式噴霧塔進(jìn)行莖葉噴霧。每處理4次重復(fù)。施藥后14 d統(tǒng)計各種群鴨跖草存活株數(shù)，計算存活率。

S=SP/TP×100%，式中，S表示施藥后鴨跖草存活率;SP表示施藥后鴨跖草存活株數(shù);TP表示施藥前鴨跖草總株數(shù)。

1.4.2鴨跖草對莠去津的耐受水平測定

采用整株測定法進(jìn)行劑量反應(yīng)曲線研究。在試驗1.4.1結(jié)果的基礎(chǔ)上，選取對莠去津反應(yīng)差異較大的7個代表性種群JS10、HB3、HB6、JL13、HLJ2、JL7和JL1，按照1.3方法培養(yǎng)鴨跖草幼苗，每盆保留3株進(jìn)行莠去津處理。50%莠去津SC施藥劑量為0.00、79.69、159.38、318.75、637.50、1 275.00 g/hm2，每個處理5次重復(fù)。施藥方法同1.4.1。

施藥后觀察鴨跖草對莠去津的反應(yīng)癥狀，21 d后剪取所有處理的鴨跖草植株地上部，烘干72 h，計算各處理組相對于對照組的干重比。按照以下公式計算干重抑制中量GR50。

Y=YX/Y0×100%;Y=C+（D-C）/[1+（X/GR50）b]

式中，X為莠去津使用劑量;YX為施用劑量為X時鴨跖草地上部干重;Y0為不用藥對照組鴨跖草地上部干重;Y為莠去津施用劑量為X時鴨跖草地上部干重占對照干重的比率;C為莠去津使用劑量反應(yīng)下限，D為莠去津使用劑量反應(yīng)上限;GR50為鴨跖草生長抑制中量;b為斜率。

1.5統(tǒng)計分析

采用SigmaPlot 12.0軟件的雙邏輯非線性回歸模型對1.4.2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1莠去津單劑量處理不同鴨跖草種群的存活率

施用50%莠去津SC 637.50 g/hm2 14 d后，鴨跖草不同種群的存活率存在較大差異（表2）。種群JS10、HB3和HB6的存活率均低于10.00%，其中，種群JS10存活率僅為2.50%，對莠去津最敏感，HB3和HB6次之，存活率均為5.00%;種群JL13、HLJ2、JL7和JL1存活率相對較高，均大于50%，其中種群JL1的存活率最高，為5500%;其他種群的存活率在20.00%～50.00%之間。

2.2不同鴨跖草種群對莠去津的耐受水平

施藥后21 d，7個不同鴨跖草種群對莠去津的癥狀反應(yīng)見圖1。

從圖中可以看出，不同地理來源的鴨跖草種群對莠去津的反應(yīng)存在差異。50%莠去津SC供試劑量79.69 g/hm2即可顯著抑制種群JS10的生長，表現(xiàn)為植株矮小;該劑量下種群HB6葉片邊緣開始干枯，但株高降低不如JS10明顯，上述劑量對其他種群的生長影響不大。劑量為159.38 g/hm2時，種群HB6株高明顯降低，HB3葉片邊緣黃化干枯，而種群HLJ2、JL1、JL7和JL13植株無明顯受害癥狀。施用劑量為318.75 g/hm2時，種群JS10、HB3、HB6植株葉片大部分失綠、干枯，并開始死亡;種群HLJ2、JL7和JL13葉片邊緣出現(xiàn)輕微發(fā)黃干枯癥狀，植株生長受到抑制，而種群JL1在該劑量下僅株高稍有降低，葉片無明顯受害癥狀;施用劑量為637.50 g/hm2時，種群HLJ2、JL1、JL7和JL13植株葉片枯萎，生長受到明顯抑制。

整株測定法結(jié)果表明：在供試劑量范圍內(nèi)，隨著莠去津處理劑量的增加，各種群鴨跖草的生物量降低。不同種群鴨跖草對莠去津的劑量反應(yīng)曲線見圖2。

采用雙邏輯非線性回歸模型擬合，計算出莠去津?qū)嗸挪莞鞣N群的GR50（表3）。由此看出，JS10、HB3和HB6的GR50較低，分別為122.21、153.27 g/hm2和158.13 g/hm2，表明JS10對莠去津最為敏感，另外兩個種群次之;種群JL13、HLJ2、JL7和JL1的GR50分別為273.98、277.29、374.68 g/hm2和379.57 g/hm2，表明上述4個種群對莠去津耐受水平相對較高，其中種群JL1對莠去津的耐受水平最高。

3結(jié)論與討論

近幾年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中，一直有莠去津?qū)嗸挪萏镩g防效不佳的實例，但不同地理種群鴨跖草對莠去津敏感性差異未見報道。本研究發(fā)現(xiàn)，不同鴨跖草種群對莠去津的耐受水平存在差異：采自吉林、黑龍江和遼寧3省的鴨跖草種群對莠去津的耐受水平相對較高;河北、湖北、浙江和貴州4省的鴨跖草種群耐受性次之，采自江蘇省的鴨跖草種群對莠去津的耐受性最低。

與其他雜草種相比，鴨跖草對莠去津具較高耐受性。鴨跖草獨特的器官組織結(jié)構(gòu)可能是其對多種除草劑存在耐受性的原因之一。一方面，鴨跖草根系發(fā)達(dá)、水肥吸收能力強(qiáng)，具有較強(qiáng)的抗逆性[16];另一方面，鴨跖草葉片表面光滑，蠟質(zhì)層較厚，阻礙了其對除草劑的吸收;其枝繁葉茂盛，再生能力強(qiáng)，致使其不易被除草劑殺死。馬紅等研究發(fā)現(xiàn)，鴨跖草噴施咪唑乙煙酸后，葉片氣孔密度降低，表皮厚度增加[17];Santiago等報道，草甘膦低劑量對鴨跖草防效差，只有當(dāng)其使用劑量達(dá)13.44 kg/hm2（16×）時，才能殺死鴨跖草植株[18]。

從地理分布上看，鴨跖草種群對莠去津耐受水平呈由南向北增加的趨勢：東北地區(qū)>華北地區(qū)>黃淮海地區(qū)>長江流域地區(qū)。分析不同地理種群鴨跖草對莠去津的耐受水平差異原因，可能有以下幾個方面：首先，可能與不同地區(qū)莠去津的使用年限和使用劑量相關(guān)。東北地區(qū)是莠去津應(yīng)用較早的地區(qū)，1965年開始大面積應(yīng)用，且使用劑量逐年增加，如吉林省目前單位面積用量為1 795.5～2 241.0 g/hm2，有些地區(qū)用量甚至更高。華北地區(qū)也是莠去津使用相對較早的地區(qū)。目前，東北地區(qū)和華北地區(qū)莠去津使用量占全國使用量的80%[1920]。由于莠去津的長期單一使用，導(dǎo)致該區(qū)域鴨跖草種群多為對莠去津耐受水平較高的生物型。如試驗中，采自吉林省四平市的種群JL1和遼源市的種群JL7對莠去津的耐受性最強(qiáng)，GR50分別為379.57 g/hm2和374.68 g/hm2。而未使用過莠去津的江蘇省南京市種群JS10的GR50僅為122.21 g/hm2，與前者GR50相差3倍以上。其次，耕作制度可能是導(dǎo)致鴨跖草對莠去津耐受性差異的另一因素。東北地區(qū)是我國玉米的主產(chǎn)區(qū)，一年一熟制，多地采用玉米連作;華北地區(qū)通常采用小麥玉米一年兩熟的種植模式;而長江流域及其他地區(qū)種植模式復(fù)雜，一年兩熟制，玉米與花生、大豆、水稻等作物輪作，作物輪作導(dǎo)致了除草劑的輪換使用，長江流域莠去津使用頻率相對較低，因此，鴨跖草對莠去津較為敏感。

雜草對除草劑的耐受性機(jī)制目前成為各國雜草防除工作者研究的熱點。1972年美國馬里蘭州首次發(fā)現(xiàn)綠穗莧Amaranthus hybridus L.對莠去津產(chǎn)生抗性，目前全球發(fā)現(xiàn)對莠去津有耐受性的雜草生物型73個，從數(shù)量上僅次于乙酰乳酸合成酶（ALS）抑制劑類除草劑[21]。雜草對莠去津產(chǎn)生抗藥性主要是由于編碼葉綠體D1蛋白的psbA基因790位堿基發(fā)生點突變，由A突變?yōu)镚，致使D1蛋白的264位氨基酸由絲氨酸（Ser）突變?yōu)楦拾彼幔℅ly），導(dǎo)致莠去津與雜草結(jié)合位點的親和力降低[22]。但是，上述大部分雜草生物型耐受莠去津的機(jī)制缺少試驗數(shù)據(jù)。因此，有必要進(jìn)一步研究鴨跖草不同地理種群對莠去津的耐受機(jī)理。

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（責(zé)任編輯：楊明麗）