D-草銨膦的除草活性研究

范立攀，史秀肖，唐興敏，劉立拴，王 博，田學(xué)芳，陳偉偉，楊錦蓉，劉新兆，王升春， 李志鋒，王建平，柴方堃，高永民，李立華，范朝輝，賈成國(guó)

(1.河北威遠(yuǎn)生物化工有限公司，石家莊 052165；2.河北省農(nóng)林科學(xué)院糧油作物研究所 河北省作物栽培生理與綠色生產(chǎn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，石家莊 050035)

草銨膦是20世紀(jì)80年代赫斯特公司開發(fā)的有機(jī)磷類滅生性除草劑，具有安全性高、持效期長(zhǎng)、殺草譜廣等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為全球使用量第2的除草劑。其除草機(jī)制是抑制谷氨酰胺合成酶，進(jìn)而抑制植物的光合作用，導(dǎo)致植物死亡[1-2]。草銨膦為氨基酸類似物，具有2個(gè)對(duì)映異構(gòu)體——D-草銨膦和L-草銨膦。目前市售草銨膦大多數(shù)是包含2種異構(gòu)體的外消旋混合物——D/L-草銨膦。已有文獻(xiàn)報(bào)道D-草銨膦沒有除草活性，但未見活性數(shù)據(jù)[3]。日本Takematsu等[4]報(bào)道了L-草銨膦是D/L-草銨膦活性的2倍。

根據(jù)L-草銨膦與D/L-草銨膦的大田應(yīng)用效果，筆者認(rèn)為D-草銨膦具有一定的除草活性。但是，目前未見D-草銨膦活性的相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究報(bào)道。明確D-草銨膦是否具有除草活性及具體活性大小，對(duì)D/L-草銨膦和L-草銨膦產(chǎn)品的開發(fā)具有重要意義，基于此，本文擬采用室內(nèi)生測(cè)法開展了D-草銨膦的除草活性研究。

1 材料與方法

1.1 主要儀器

LT502B分析天平(常熟市天量?jī)x器有限責(zé)任公司)；3WP-2000型行走式噴霧塔(南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所國(guó)家農(nóng)業(yè)智能裝備工程研究中心)；Agilent 1260高效液相色譜儀(安捷倫科技有限公司)。

1.2 D-草銨膦和L-草銨膦的制備提純

D-草銨膦和L-草銨膦的制備和提純參照文獻(xiàn)[5]。采用液相色譜法定量，色譜柱：SUMICHIRAL OA-5000L (5 μm) 4.6 mm×150 mm；柱溫：室溫；流動(dòng)相：0.5 g硫酸銅+3 mL乙腈；保留時(shí)間：20.0 min，流速：1.5 mL/min；波長(zhǎng)254 nm。在該色譜條件下，L-草銨膦的保留時(shí)間是13.17 min；D-草銨膦的保留時(shí)間是10.65 min。液相色譜圖如圖1所示。所得的L-草銨膦含量99.5%，所得的D-草銨膦含量99.6%。將所制備的L-草銨膦和D-草銨膦分別配制為10%草銨膦銨鹽水劑。

圖1 D/L-草銨膦(左)及制備的D-草銨膦(中)、L-草銨膦(右)液相色譜圖

1.3 室內(nèi)對(duì)小麥的抑制活性試驗(yàn)

市售 10%D/L-草銨膦銨鹽的推薦用量為0.75～1.5 kg a.i./hm2。以麥苗為D-草銨膦銨鹽活性和劑量的初步篩選作物，試驗(yàn)時(shí)D-草銨膦銨鹽的施用量為 0.225、0.45、0.90、1.80、3.00、4.50 kg a.i./hm2，L-草銨膦銨鹽施用量為0.225 kg a.i./hm2。

除草劑活性試驗(yàn)，參考農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥檢定所《農(nóng)藥室內(nèi)生物測(cè)定試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)除草劑》NY/T 1155.1—2006第4、6部分采用的室內(nèi)盆栽法[6]。采用高為8.5 cm、直徑為10 cm的盆缽，裝土至4/5處，采用底部滲灌方式，使盆缽中的土壤完全濕潤(rùn)，然后將小麥種子均勻散播于土壤表面，覆土0.5 cm后置于溫室苗床上，待培養(yǎng)至2葉時(shí)定苗，每盆定苗10株，每個(gè)處理4次重復(fù)。麥苗長(zhǎng)出第 3子葉時(shí)施藥。噴藥器械為3WP-2000型行走式噴霧塔，XR8003扇形噴頭，噴霧壓力0.3 MPa。施藥后把小麥苗置于溫室內(nèi)繼續(xù)培養(yǎng)觀察，培養(yǎng)溫度 25～30 ℃/15～20 ℃，相對(duì)濕度(65±15)%，自然光照，日常以盆缽底部滲灌方式補(bǔ)水，保持土壤濕度。施藥14 d后采用生長(zhǎng)抑制法評(píng)價(jià)D-草銨膦銨鹽對(duì)小麥的生長(zhǎng)抑制活性。稱取各處理麥苗地上部分總重，計(jì)算鮮重防效。計(jì)算公式如下：

鮮重防效(%)＝(對(duì)照鮮重-處理鮮重)/對(duì)照鮮重×100

1.4 溫室盆栽除草活性試驗(yàn)

選擇馬唐(Digitaria sanguinalis)、牛筋草(Eleusineindica)、反枝莧(Amaranthus retroflexus)、苘麻(Abutilon theophrasti) 4種雜草，在預(yù)備試驗(yàn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)施藥量為L(zhǎng)-草銨膦銨鹽0.075、0.15、0.30、0.45、0.60 kg a.i./hm2，D-草銨膦銨鹽 0.45、0.60、1.20、2.40、4.80 kg a.i./hm2和空白對(duì)照組。每個(gè)施藥量設(shè)置4個(gè)平行組。

雜草培養(yǎng)和施藥方法與麥苗抑制活性實(shí)驗(yàn)一致。待雜草培養(yǎng)至1～2葉期定苗，馬唐每盆定苗6株、牛筋草每盆定苗5株、反枝莧和苘麻每盆定苗4株，每個(gè)處理4次重復(fù)。雜草培養(yǎng)至3～4葉期施藥。施藥后5 d目測(cè)觀察雜草生長(zhǎng)情況，分析藥劑速效性。施藥14 d后采用生長(zhǎng)抑制法調(diào)查評(píng)價(jià)藥劑的除草活性。稱取各處理雜草地上部分總重，計(jì)算鮮重防效。采用DPS及GraphPad Prism軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并求出L-草銨膦銨鹽和D-草銨膦銨鹽對(duì)雜草的抑制中濃度(IC50)。

2 結(jié)果與分析

2.1 D-草銨膦室內(nèi)對(duì)小麥的抑制活性評(píng)價(jià)

D-草銨膦銨鹽對(duì)麥苗生長(zhǎng)的抑制活性以鮮重防效表示(表1)。

表1 D-草銨膦銨鹽對(duì)麥苗生長(zhǎng)的抑制活性

由表1可知，D-草銨膦銨鹽對(duì)麥苗生長(zhǎng)具有一定的抑制活性。在施用量為4.50 kg a.i./hm2時(shí)，麥苗全部死亡。D-草銨膦銨鹽施用量為0.675 kg a.i./hm2時(shí)與L-草銨膦銨鹽施用量為0.225 kg a.i./hm2時(shí)鮮重防效基本一致，D-草銨膦銨鹽對(duì)麥苗活性是L-草銨膦銨鹽的0.3倍。因此，有必要進(jìn)一步確定D-草銨膦銨鹽對(duì)雜草的活性。

2.2 D-草銨膦銨鹽的溫室盆栽除草活性評(píng)價(jià)

藥后5 d目測(cè)觀察到，10%D-草銨膦銨鹽水劑4.80 kg a.i./hm2處理后馬唐、牛筋草、苘麻、反枝莧葉片干枯，部分植株接近死亡。10%L-草銨膦銨鹽水劑0.30 kg a.i./hm2及以上劑量處理后馬唐、牛筋草、苘麻死亡，而所有劑量處理的反枝莧全部死亡。

藥后14 d雜草的鮮重防效如表2所示?？梢钥闯?，D-草銨膦銨鹽對(duì)馬唐具有相對(duì)較高的除草活性，施用量大于0.45 kg a.i./hm2時(shí)，對(duì)馬唐的鮮重防效可達(dá)78%以上。施用量大于1.20 kg a.i./hm2時(shí)，對(duì)馬唐、牛筋草和苘麻的鮮重防效可達(dá)80%以上。D-草銨膦銨鹽對(duì)反枝莧的除草活性較低，施用量在4.80 kg a.i./hm2時(shí)對(duì)反枝莧鮮重防效僅為49%。L-草銨膦銨鹽施用量大于0.30 kg a.i./hm2時(shí)，對(duì)馬唐、牛筋草和反枝莧的鮮重防效均高于90%，各處理間無顯著差異。L-草銨膦銨鹽施用量小于0.15 kg a.i./hm2時(shí)，對(duì)馬唐、牛筋草及苘麻的鮮重防效顯著降低，防效低于75%。

表2 D-草銨膦銨鹽對(duì)4種雜草的溫室盆栽除草活性

續(xù)表2

利用DPS及GraphPad Prism軟件對(duì)L-草銨膦銨鹽及D-草銨膦銨鹽對(duì)雜草的抑制中濃度(IC50)進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果如表3所示。由表3可見，D-草銨膦銨鹽對(duì)馬唐、牛筋草、反枝莧、苘麻的IC50分別為 0.415、0.720、29.748、0.725 kg a.i./hm2。L-草銨膦銨鹽與D-草銨膦銨鹽的IC50比值為0.33、0.09、0.001、0.10，D-草銨膦的總體活性約為L(zhǎng)-草銨膦的10%。

表3 D-草銨膦銨鹽與L-草銨膦銨鹽對(duì)雜草的IC50

3 結(jié) 論

D-草銨膦對(duì)雜草的除草效果因雜草種類而異，其除草活性從大到小的順序依次為馬唐＞牛筋草＞苘麻＞反枝莧，分別是L-草銨膦的0.33、0.09、0.10、0.001倍。通過除草活性實(shí)驗(yàn)證實(shí)，D-草銨膦對(duì)多數(shù)雜草有一定的除草活性，尤其對(duì)禾本科雜草活性相對(duì)較高。D-草銨膦的總體活性約為L(zhǎng)-草銨膦的10%。因此，通過開發(fā)光學(xué)純L-草銨膦產(chǎn)品可以提高藥效，降低使用量。