新型除草劑氟咯草酮在青海高原馬鈴薯田的應用及安全性

李 瑋

（1青海大學農(nóng)林科學院，西寧810016；2農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西寧作物有害生物科學觀測實驗站，西寧810016；3青海省農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理重點實驗室，西寧810016）

0 引言

氟略草酮是由美國原史托福石化公司于20世紀70年代開發(fā)、80年代投產(chǎn)的吡咯烷酮類除草劑[1]，主要用于冬小麥、棉花、向日葵、胡蘿卜田，防除大部分闊葉雜草，對作物安全，應用前景廣闊[2]。氟略草酮作用靶標為八氫番茄紅素脫氫酶(PDS)，其可非競爭性的抑制八氫番茄紅素脫氧酶，導致植株體內(nèi)的八氫番茄紅素和六氧番茄紅素大量積累，直接導致類胡蘿卜素的合成受阻，使葉片褪色，導致植物白化組織死亡[3-4]。中國的馬鈴薯產(chǎn)量占世界的1/4，是世界馬鈴薯總產(chǎn)最多的國家[5]。2015年中國啟動了馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略，力爭使馬鈴薯的種植面積、單產(chǎn)水平、總產(chǎn)量和主糧化產(chǎn)品提升，2016年中國馬鈴薯播種面積達到562萬hm2，總產(chǎn)量（折糧后）1947.7萬t，讓馬鈴薯逐漸成為繼水稻、小麥、玉米之后的中國第四大主糧作物[6]，旨在推進2020年將薯類雜糧種植面積達到1533.33萬hm2[7]。青海省位于黃土高原和青藏高原的交匯地帶，光熱資源豐富、氣候冷涼、降水適中，自然隔離條件好，土壤屬性與馬鈴薯生理發(fā)育規(guī)律非常吻合，是中國馬鈴薯商品薯及種薯的重要產(chǎn)區(qū)之一[8]。蘇旺等[9]采用綜合比較優(yōu)勢指數(shù)法說明了青海馬鈴薯的綜合生產(chǎn)比較優(yōu)勢非常顯著，屬于中國強優(yōu)勢生產(chǎn)區(qū)。

目前，高興祥等[10]通過室內(nèi)盆栽生測試驗驗證了氟咯草酮的除草活性及對馬鈴薯和棉花的安全性；另外，氟咯草酮及其混劑在棉花田[11-12]、大蒜田[13]的除草效果和安全性也有報道，但無關于氟咯草酮在馬鈴薯田的田間應用和安全性方面的報道。

青海省特殊的地理條件，海拔高、氣候冷涼，形成了天然的隔離帶，病蟲害發(fā)生情況較少。但馬鈴薯田雜草發(fā)生情況嚴重，田間雜草發(fā)生密度大、種類多、危害重，對馬鈴薯豐產(chǎn)構成了極大的威脅，導致馬鈴薯實際單產(chǎn)與目標產(chǎn)量產(chǎn)生差距，現(xiàn)已成為青海高原馬鈴薯生產(chǎn)中的主要危害[14-15]。且馬鈴薯是闊葉作物，闊葉作物田闊葉雜草的防除一直是除草劑開發(fā)中的難題，另外不同生態(tài)區(qū)域雜草發(fā)生密度、種類的不同為雜草的防除增加了難度。據(jù)報道目前可用于馬鈴薯田不同生育期的除草劑有25種，其中登記產(chǎn)品有14種[16-18]。青海省高原山地馬鈴薯生產(chǎn)中的雜草防除仍以土壤處理劑氟樂靈、施田補等為主。近年來，由于抗藥性問題，不僅其除草效果逐年下降，并且使用劑量不斷增加，導致藥害問題時有發(fā)生，造成絕產(chǎn)。急需引進新型高效安全的除草劑解決這一問題，本課題組通過前期工作，篩選出氟咯草酮這種高效馬鈴薯田除草劑，采用田間藥效試驗和品質測定，旨在明確其使用劑量、使用時期、使用方法和安全性的問題，為該藥劑在青海高原乃至全國馬鈴薯田的大范圍應用提供數(shù)據(jù)基礎。

1 材料和方法

1.1 材料

氟咯草酮原藥由上海泰禾集團有限公司提供，對照藥劑48%氟樂靈EC和33%施田補均由農(nóng)藥公司購置。馬鈴薯(Solanum tuberosumL.)（‘青薯9號’）種子均由青海省農(nóng)林科學院提供。

1.2 試驗地概況

試驗地點設置在青海省西寧市二十里鋪鎮(zhèn)荃灣村，海拔約2230 m，年均溫6.2℃，年降水量366.8 mm，無霜期147天。年蒸發(fā)量1683.1 mm。土壤為栗鈣土，有機質含量約10 g/kg，pH 8.0。試驗地地勢平整，肥力均勻，播前每公頃撒施有機肥37.5 m3、磷酸二銨150 kg，尿素150 kg，前茬為春油菜，試驗于2019年4月—2019年11月進行。

1.3 試驗方法

1.3.1 氟咯草酮使用劑量田間藥效試驗 設25%氟咯草酮 EC 含 量 200.00、350.00、500.00、650.00、800.00、900.00 g a.i./hm26個濃度梯度，對照藥48%氟樂靈EC 1440 g a.i./hm2和33%施田補990 g a.i./hm2，另設人工除草區(qū)和不施藥不除草的空白對照。共10個處理，重復4次，計40個小區(qū)。小區(qū)面積5 m×4 m。隨機區(qū)組排列。于馬鈴薯播后苗前土壤封閉處理，采用利農(nóng)牌背負式手動噴霧器每公頃按300 kg對水噴霧。雜草苗期和后期各調查一次，收獲期單打單收測產(chǎn)，采用SPSS統(tǒng)計軟件測定各處理間防治效果的差異顯著性。

1.3.2 氟咯草酮使用方式和使用時期田間藥效試驗 設25%氟咯草酮EC含量500.00 g a.i./hm2，對照藥48%氟樂靈EC 1440 g a.i./hm2。設3種使用方式：土壤封閉處理、混土處理和莖葉噴霧處理。莖葉噴霧處理于馬鈴薯4～6片復葉，一年生闊葉雜草2～8葉期施藥（表1）。

表1 不同施藥方式

1.3.3 氟咯草酮對馬鈴薯品質測定 干物質測定：采用烘干前后稱重法，將塊莖樣品放入干燥鋁盒中，稱重后，105℃烘箱內(nèi)殺青30 min，70℃烘干至恒重，計算干物質含量[19]。

粗淀粉含量測定[20]：將馬鈴薯塊莖烘干樣粉碎過60目篩，四分法準確稱取1 g樣品（精確至0.0001 g）。

加入無水乙醇濕潤樣品，再加入60 mL氯化鈣-乙酸溶液和正辛醇進行水解，于(119±1)℃油浴鍋內(nèi)分散30 min，冷卻后轉移至容量瓶中；加入1 mL 30%硫酸鋅溶液、1 mL 15%亞鐵氰化鉀溶液進行提取，搖勻、定容、過濾，在20℃條件下，旋光儀測定濾液旋光值，計算塊莖中粗淀粉含量[20]。

Vc含量測定：維生素C含量測定采用2,6-二氯靛酚法[21]。

還原糖含量測定：3,5-二硝基水楊酸(DNS)比色法[22]。

2 結果與分析

2.1 氟咯草酮使用劑量田間藥效試驗結果

采用播后苗前土壤封閉處理，馬鈴薯出苗后觀察植株的葉片顏色、厚度、形狀及株高等生理形態(tài)指標，在有效劑量800 g/hm2以上處理區(qū)，出現(xiàn)部分葉片失綠白化的現(xiàn)象，隨藥劑劑量增大，藥害癥狀相對加重，15～20天左右恢復。從表1可知，氟咯草酮各濃度處理對闊葉葉雜草均有較好的防除效果，低劑量200ga.i./hm2處理區(qū)除草效果明顯高于對照藥劑，說明氟咯草酮對馬鈴薯田闊葉葉雜草防效好。收獲期產(chǎn)量數(shù)據(jù)表明，在供試劑量超過650 g a.i./hm2使用時，對產(chǎn)量有所影響。所以，結合收獲期產(chǎn)量、前期藥害、綜合防效和經(jīng)濟投入比等相關因素考量，氟咯草酮在馬鈴薯田的使用劑量應在500～650 g a.i./hm2這一范圍內(nèi)選擇，雜草綜合防效可達到85%以上，但對禾本科雜草防除效果較差。

2.2 氟咯草酮在馬鈴薯田使用方式和使用時期

為了明確氟咯草酮的最佳使用方式和使用時期，設置氟咯草酮500 g a.i./hm2的混土、封閉和莖葉噴霧處理3種使用方式，莖葉處理施藥后20天后調查，田間主要雜草野燕麥4～5葉期，闊葉雜草1葉～8葉期。從圖1可知，與空白對照區(qū)相比莖葉噴霧處理導致產(chǎn)量降低21.70%，施藥后1～3天馬鈴薯葉片褪綠白化，部分嫩莖變黑褐色，15～30天著藥量較多的葉片枯死，有新葉片長出。雖雜草防除效果好，但馬鈴薯藥害嚴重，結合產(chǎn)量損失數(shù)據(jù)，得出氟咯草酮不適宜在馬鈴薯田采用莖葉噴霧施藥方式。比較混土、封閉處理兩種施藥方式，封閉處理除草效果明顯高于混土處理方式，株防效分別為84.24%、60.17%；鮮重防效為85.64%、63.78%。產(chǎn)量結果表明封閉處理高于混土處理區(qū)，相對空白對照區(qū)增產(chǎn)17.58%、10.17%。綜合施藥后馬鈴薯藥害癥狀調查、除草效果比較和增產(chǎn)率結果得出：氟咯草酮最佳使用方式為土壤封閉處理，最佳使用時期為馬鈴薯播種后15～20天，雜草防除效果可達到80%以上，增產(chǎn)比例20%左右。

圖1 25%氟咯草酮EC不同處理方式除草效果

2.3 氟咯草酮對馬鈴薯田主要雜草防除效果

所選試驗地田間主要雜草有藜(ChenopodiumalbumLinn.)、密花香薷(Elsholtzia densaBenth.)、冬葵(Malva verticillataL.)、野燕麥(Avena fatuaL.)、遏藍菜(Thalaspi arvenseL.)、節(jié)裂角茴香(HypecoumleptocarpumHook.F.et Thoms.)、澤 漆(Euphorbia helioscopiaLinn.)等雜草，發(fā)生密度較大，分布較均勻，雜草發(fā)生種類基本代表了青海高原高山馬鈴薯種植區(qū)主要雜草類型。選取主要危害優(yōu)勢雜草種群進行防除效果調查發(fā)現(xiàn)，氟咯草酮對以野燕麥和旱雀麥等禾本科雜草表現(xiàn)差。對主要的難防闊葉雜草在株防效和鮮重防效方面均表現(xiàn)較好，尤其對于唇形科難防雜草密花香薷防除效果明顯，在劑量為650 g a.i./hm2時，株防效為79.32%，鮮重防效為88.14%。在劑量為500 g a.i./hm2時，對馬鈴薯田發(fā)生較大的危害種群藜的防除效果達到82.61%以上。從表2可以看出，氟咯草酮對馬鈴薯田主要雜草的防除效果均高于2種對照藥劑。所以，氟咯草酮在馬鈴薯田主要雜草防效方面明顯優(yōu)于現(xiàn)主要應用除草劑（對照藥劑），后期使用可根據(jù)具體地塊的雜草發(fā)生種類進行劑量選擇。

表2 25%氟咯草酮EC對馬鈴薯田雜草防除效果

2.4 氟咯草酮對馬鈴薯品質的影響

收獲期，采集新鮮馬鈴薯塊莖，選擇馬鈴薯品質中重要的參數(shù)指標粗淀粉含量、Vc含量、還原糖含量和干物質重，評價氟咯草酮施用后馬鈴薯品質的影響，從表4結果可以看出，氟咯草酮在本研究最佳劑量500 g a.i./hm2和650 g a.i./hm2處理區(qū)采集的馬鈴薯塊莖，在品質上與對照藥、人工除草和空白對照處理區(qū)基本一致，無顯著性差異，表明氟咯草酮按本研究最佳使用劑量使用后對馬鈴薯品質無影響。

表3 25%氟咯草酮EC對馬鈴薯田主要雜草種群的防除效果

表4 25%氟咯草酮EC對馬鈴薯品質的影響

續(xù)表4

3 討論

本研究所得出的結果和以往研究的結果比較，均得出氟咯草酮對馬鈴薯田多種雜草有較好的防除效果，但所采用的田間小區(qū)試驗方法相比室內(nèi)盆栽生測的方法，可更真實的反映出氟咯草酮的田間應用效果，對于其在馬鈴薯田的合理使用具有實際指導作用。實驗過程中發(fā)現(xiàn)氟咯草酮的藥效不受光解作用影響，與傳統(tǒng)應用藥劑氟樂靈混土相比，簡化了農(nóng)業(yè)種植程序，省時、省工，適宜大面積規(guī)?；N植需求。由于青海高原馬鈴薯種植模式為一年一季，施藥和后茬播種間隔期約為1年，所以對后茬常規(guī)輪作作物無影響，后續(xù)關于后茬特色經(jīng)濟作物的安全性需進一步研究。隨著農(nóng)藥研制能力的發(fā)展日趨的不斷提升，未來農(nóng)藥正朝著高效、低毒、低殘留、無安全風險、無環(huán)境風險、無使用風險方向發(fā)展。安全，高效是農(nóng)藥的立足之根本，未來農(nóng)藥朝著專一性和多元化方向發(fā)展，多元化發(fā)展一次施藥大部分有害生物靶標都有防效[2]。氟咯草酮雖對青海馬鈴薯田大部分闊葉雜草均有較好防效，但后期如在西北乃至全國馬鈴薯田大面積使用，由于各地雜草發(fā)生群落的差異性，其殺草譜及環(huán)境適應性等需進一步探索，另外，其在添加復配混劑提高實際防效和擴大殺草譜等方面還有很大的潛力。

4 結論

青海省馬鈴薯田間雜草發(fā)生種類有13科15種，分別為唇形科、錦葵科、藜科、禾本科、木賊科、茜草科、菊科、石竹科、十字花科、大戟科、蓼科、罌粟科、藍雪科[23-24]。本研究在不同區(qū)域的平行實驗調查結果顯示，氟咯草酮主要危害闊葉雜草藜科雜草藜、菊科雜草苣荬菜、十字花科雜草薺菜和唇形科雜草密花香薷等具有較好的防效，在推薦劑量條件下，綜合防效可達到80%以上。對禾本科雜草野燕麥、木賊科的問津和錦葵科的冬葵效果較差，對菊科的大刺兒菜柱防效一般，但鮮重防效較好。

氟咯草酮在馬鈴薯田的應用，最主要的是使用時期、使用方式和使用劑量等[25]。本研究按田間藥效準則要求安排田間試驗，同時根據(jù)青海省馬鈴薯種植具有立體農(nóng)業(yè)的特征，由于溫度、海拔高度等自然因素，耕作措施、防除手段等人為因素的影響，雜草發(fā)生種群的不同，設置平行試驗地。根據(jù)施藥后藥害調查、雜草發(fā)生情況調查、收獲期產(chǎn)量分析和馬鈴薯品質影響等方面得出：氟咯草酮在馬鈴薯田劑量應為350～650 g a.i./hm2，對苗期田間雜草株防效為78.25%～90.42%，對后期田間雜草鮮重防效為70.68%～88.66%；最佳使用時期為播后苗前，一般在馬鈴薯播種后15～20天；最優(yōu)使用方式為土壤封閉處理。氟咯草酮在安全性方面，通過產(chǎn)量和品質分析發(fā)現(xiàn)，在合理的推薦劑量范圍內(nèi)，馬鈴薯增產(chǎn)明顯，與空白對照相比增產(chǎn)10.15%以上，且馬鈴薯塊莖大小、均勻度、顏色和形狀等方面均無差異。通過粗淀粉含量、維生素C含量、還原糖含量和干物質量測定結果，氟咯草酮施用后對馬鈴薯品質無影響，但不可超過劑量650 g a.i./hm2使用，否則對馬鈴薯塊莖大小和產(chǎn)量等有較大影響。