水稻種子丸粒化技術(shù)防除田間雜草初探

朱永東， 黃 華， 馮 夏， 徐漢虹

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)天然農(nóng)藥與化學(xué)生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510642；2. 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/廣東省植物保護(hù)新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東廣州 510640)

移栽與直播是目前我國東北水稻生產(chǎn)上應(yīng)用面積最廣的2種種植方式。近年來，水資源的枯竭、勞動力的短缺和勞動力成本的上升，已經(jīng)威脅到水稻移植制度的可持續(xù)性和生產(chǎn)力，傳統(tǒng)的水稻移植制度已不再適應(yīng)我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1-2]。水稻直播栽培是將水稻種子直接播種，不需要繁育秧苗再移栽，可以節(jié)約水資源，降低勞動力投入，減少化肥施用量，是一種輕簡化、高效益、生態(tài)、環(huán)保的種植模式[3-4]。但與移栽水稻相比，直播稻田內(nèi)干濕交替，雜草發(fā)生條件優(yōu)越，而雜草與水稻爭肥、爭光，擠占了水稻秧苗的生長空間，嚴(yán)重影響了水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，限制了直播田的發(fā)展[5]。因此，為了提高防效，農(nóng)戶不斷加大藥量和增加用藥次數(shù)，導(dǎo)致部分雜草的抗藥性越來越強(qiáng)，少數(shù)地區(qū)草害甚至已經(jīng)到了無藥可控的局面，草害已嚴(yán)重限制了直播稻的推廣發(fā)展[6-7]。

種子丸?；菫楦纳品N子形狀不規(guī)則、重量較輕等缺點(diǎn)而采用機(jī)械手段使其形狀規(guī)則、重量增加以適應(yīng)機(jī)械播種要求的方法，同時(shí)為植株生長提供藥、肥等保障，增強(qiáng)抗逆性[8]。種子丸粒化技術(shù)研究，始于20世紀(jì)40年代的美國，20年后傳至日本、歐洲[9]。在20世紀(jì)90年代，歐洲西北部的甜菜種子、英國的萵苣種子基本上達(dá)到了丸粒化的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。我國于20世紀(jì)80年代開始對種子丸?；夹g(shù)進(jìn)行試驗(yàn)研究，21世紀(jì)以來相繼在棉花、番茄、胡麻、高粱等小粒種子和楊柴、花棒等大粒種子中研究應(yīng)用并表現(xiàn)出良好的效果[10-14]。Mei 等發(fā)現(xiàn)在淹水條件下，在水稻種子丸?；屑尤攵趸}會使水稻直播田的種子出芽率顯著提高[15]。熊騰飛等發(fā)現(xiàn)菜心種子丸?；驴蛇_(dá)到緩釋氟啶蟲胺腈效果，能有效延長氟啶蟲胺腈的持效期[16]。

除草劑種子丸粒化處理是將除草劑集中在種子和根部，在保證農(nóng)藥利用率和持效期的同時(shí)，可以避免農(nóng)藥與非靶標(biāo)生物接觸，減少流失。目前，這是一項(xiàng)概念驗(yàn)證研究，旨在測試除草劑丸?；浞綄λ境雒绾吞镩g主要雜草的影響，為后期大面積推廣提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試藥劑 所用除草劑共8種，均為常見的水稻直播田除草劑(表1)。

表1 供試除草劑及其用量Table 1 The type and dosage of tested herbicides

1.1.2 供試雜草和水稻 稗屬雜草(EchinochloaBeauv.)、異形莎草(CyperusdifformisL.)、千金子[Leptochloachinensis(L.) Nees ]，均采自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地。水稻品種為19香，由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供。

1.1.3 供試包衣機(jī)器和材料 RH-325型種子包衣丸粒機(jī)(青島潤華農(nóng)業(yè)科技有限公司)、高嶺土(大同金源高嶺土責(zé)任有限公司)、凹凸棒粉(常州鼎邦礦產(chǎn)品科技有限公司)、硅膠粉(山西諾泰生物科技有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 種子丸?；?參考種子丸?；墨I(xiàn)進(jìn)行包衣處理[16]。分別取10%嘧草醚粉劑7.50、5.00、3.75、2.50 g，選取250 g水稻種子和高嶺土、凹凸粉(重量比2：1)組成的包衣材料，稱量后混合均勻。將種子和包衣粉(重量比1 ∶1)加入包衣機(jī)不同位置中進(jìn)行包衣，總包衣時(shí)間約 20 min，機(jī)器轉(zhuǎn)速度為120 r/min，水泵進(jìn)水速度為 15 mL/min。包衣完成后，將丸?；姆N子過20目篩，去除未丸?；臍堄喾蹌┡c丸?；缓细竦姆N子，得到丸粒化種子，置于烘干機(jī)中，80 ℃烘干40 min后封裝保存。最終依次得到藥種比(原藥總重量/種子總重量)為3 ∶1 000、2.5 ∶1 000、1.5 ∶1 000、1 ∶1 000 的10%嘧草醚粉劑丸?；路N子。芐嘧磺隆粉劑、吡嘧磺隆粉劑、撲草凈粉劑的包衣方法與嘧草醚粉劑相同。

氰氟草酯乳油、丁草胺乳油、乙草胺懸浮劑、五氟磺草胺懸浮劑的包衣處理方法相同，以25 g/L五氟磺草胺懸浮劑為例進(jìn)行說明，量取200 mL懸浮劑，加入50 g 100目硅膠粉，攪拌均勻配成10%粉劑并晾干后備用。后期包衣方法同10%嘧草醚粉劑包衣方式。

1.2.2 盆栽試驗(yàn) 盆栽試驗(yàn)于2021年4—6月在廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所進(jìn)行。以清水包衣種子為對照，每組處理5次重復(fù)。試驗(yàn)在30 cm×20 cm×8.5 cm周轉(zhuǎn)箱中進(jìn)行，每箱播20 粒丸粒化種子，條播成2行，每行10粒。同時(shí)播種稗屬草、異形莎草、千金子種子各50粒。置于室內(nèi)30 ℃恒溫箱，每天光照12 h進(jìn)行培養(yǎng)，保持水層2 cm，12～24 h內(nèi)排干表層水，12 d后加水淹沒雜草。于14、21、28 d時(shí)分別調(diào)查水稻的發(fā)芽率、株高、根長、干重以及雜草抑制率。

水稻種子發(fā)芽率=發(fā)芽水稻種子粒數(shù)/供試水稻種子粒數(shù)×100%；

雜草種子抑制率=未發(fā)芽雜草種子粒數(shù)/供試雜草種子粒數(shù)×100%。

1.2.3 田間試驗(yàn) 于2021年6月2日至10月22日在廣東省韶關(guān)市武江區(qū)龍歸鎮(zhèn)涂屋村試驗(yàn)地(113°59′15.44″E，24°80′13.22″N)進(jìn)行防效調(diào)查。土壤為半粉沙質(zhì)，有機(jī)質(zhì)含量3.7%，pH值6.8。播種方法如下：每穴播種3粒水稻種子，株間距為25 cm×13 cm。每個(gè)小區(qū)面積為5 m×5 m=25 m2，共6個(gè)試驗(yàn)小區(qū)。調(diào)查方法為隨機(jī)取樣，每處理小區(qū)取樣3點(diǎn)，每處理小區(qū)取樣面積為1 m2。保持水層2 cm，12～24 h內(nèi)排干表層水，12 d后加水淹沒雜草。播種后15、25、35 d調(diào)查記錄各處理小區(qū)的雜草株數(shù)，計(jì)算雜草株防效或鮮重防效。水稻產(chǎn)量測定：調(diào)查方法為隨機(jī)取樣，每處理小區(qū)取樣3點(diǎn)，每處理小區(qū)取樣面積為1 m2，計(jì)算理論產(chǎn)量。

雜草株防效=(空白對照區(qū)殘存雜草株數(shù)-處理區(qū)殘存雜草株數(shù))/空白對照區(qū)殘存雜草株數(shù)×100%。

雜草鮮重防效=(空白對照區(qū)殘存雜草鮮重-處理區(qū)殘存雜草鮮重)/空白對照區(qū)殘存雜草鮮重×100%。

理論產(chǎn)量(kg/hm2)=單位面積有效穗數(shù)(穗/m2)×穗粒數(shù)(粒)×結(jié)實(shí)率(%)×千粒重(g)×10-2。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，應(yīng)用Duncan’s新復(fù)極差法檢驗(yàn)不同處理間的顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 對水稻安全性和雜草抑制效果

除草劑種子丸粒化包衣的用量參考8種除草劑有效成分用量范圍值，以不高于有效成分用量最大值為原則，除草劑用量依次遞減。每種除草劑選用4種配方進(jìn)行包衣如表2所示。

表2 不同除草劑不同藥種比處理Table 2 Different herbicides with different seed ratio treatment

由表3可知，不同處理組包衣對水稻種子發(fā)芽率的影響存在差異。處理組水稻發(fā)芽率和雜草抑制率都在80%以上的共有5種不同丸?；呐浞剑謩e是C3、C4、F4、G3、G4處理。清水包衣對照組的水稻發(fā)芽率為86.67%。8種除草劑除D處理組(氰氟草酯)是莖葉處理劑外，其他除草劑均為芽前除草劑。D4的發(fā)芽率為85.33%，對水稻安全，但是除草效果僅為21.00%。高藥種比的處理D1的抑制率為58.33%，但發(fā)芽率為66.00%，不適宜用于種子丸?；?。

表3 不同處理對水稻安全性和雜草種子抑制效果調(diào)查Table 3 Investigation on control effect of different treatments on weeds seeds and their selectivity to rice

將5種除草劑配方對水稻的株高、根長、干重進(jìn)行對比，篩出對水稻安全的配方用于田間試驗(yàn)如表4所示。就水稻株高、根長方面而言，只有G3處理組與其他處理有極顯著差異，水稻平均株高、根長分別為8.17、10.20 cm，因此G3處理不適合進(jìn)一步研究；可將C3、C4、F4、G4用于田間試驗(yàn)，同時(shí)增加1組復(fù)合除草劑(嘧草醚+五氟磺草胺)藥種比1.5 ∶6 ∶1000(C3+G4)初步探索復(fù)配除草劑丸?；夭莸男Ч?/p>

表4 不同處理播種后15 d對水稻幼苗素質(zhì)影響Table 4 Effect of different treatments on rice seedling quality 15 days after sowing

2.2 對雜草防效

2.2.1 雜草株防效 由表5可知，播種后15 d，C3+G4處理對水直播稻田5種雜草處理防效均達(dá)82.00%以上，總草的防效顯著高于其他處理。由表6可知，播種后25 d，C3+G4處理組的總草防效為89.35%，極顯著高于其他處理。由表7可知，播種后35 d，所有處理組對雜草均有良好的株防效，其中C3+G4處理的總草防效為88.75%，均極顯著高于其他處理組。

表5 不同處理播種后15 d對雜草株防效Table 5 Control effect based on plant of different treatments on weed 15 days after sowing

表6 不同處理播種后25 d對雜草株防效Table 6 Control effects of different treatments on weed 25 days after sowing

表7 不同處理播種后35d對雜草株防效Table 7 Control effect of different treatments on weed 35 days after sowing

2.2.2 雜草鮮重防效 由表8可知，播種后 35 d，C3、C4處理對稗屬草有良好的鮮重防效，分別為93.82%和83.40%，對馬唐和鴨舌草的鮮重防治效果均較差，為30%～37%。F4和G4處理組對千金子、異形草、牛津草、馬唐、鴨舌草、總草的鮮重防效均顯著高于C3和C4處理。C3+G4處理組對千金子、異形莎草、牛津草、馬唐、鴨舌草、總草的鮮重防效均高于其他處理組，除牛津草和鴨舌草的防效較低外，對其他雜草和總草的鮮重防效都在80.00%以上。

表8 不同處理播種后35 d對雜草鮮重防效Table 8 Effects of different treatments on fresh weight of weeds 35d after sowing

2.2.3 水稻產(chǎn)量調(diào)查 19香水稻由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育而成。該品種前期長勢較慢，分蘗能力中等，莖稈較粗；中期抽穗很整齊，株高90 cm左右，穗長23.2 cm；后期倒伏能力強(qiáng)。該品種稻米粒型細(xì)長，品質(zhì)好，米香濃郁，是作為高檔米定單開發(fā)的優(yōu)選品種，平均產(chǎn)量在7 500 kg/hm2左右。

由表9可知，就有效穗數(shù)而言，C3、F4、G4和C3+G4處理均較對照組極顯著增加，最少增加 97穗/m2。穗粒數(shù)方面，C3+G4處理組與其他4組有極顯著差異，較對照組增加了30粒/穗。對結(jié)實(shí)率影響最大的是C3+G4處理組，較對照增加了40.99%。千粒重方面，C3+G4處理組與其他處理組有極顯著差異，較對照增加了8.97 g。理論產(chǎn)量方面，C3+G4處理組與其他處理組有極顯著差異，較對照增加了5 932.56 kg/hm2。

表9 不同處理對水稻產(chǎn)量的影響Table 9 Effect of different treatments on yield of rice

3 結(jié)論與討論

以直播田間雜草為防治對象，以水稻為供試植株，通過盆栽試驗(yàn)，研究了不同藥種比的8種除草劑種子丸?；绿幚砗髮λ镜陌踩院蛯﹄s草防效，篩選出4種對水稻安全的除草劑配方。增加1組復(fù)配處理后，通過大田試驗(yàn)，研究了5種除草劑配方在田間的效果，篩選出對雜草防效較高的除草劑配方(C3+G4)。

盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明，種子丸?；菁夹g(shù)具有可行性。播種后15 d，5種除草劑配方發(fā)芽率和雜草抑制率都在80%以上，C3、C4、F4、G4處理組在幼苗素質(zhì)方面表現(xiàn)優(yōu)異。由于除草劑藥害的原因，同一除草劑包衣藥種比增加后，水稻的發(fā)芽率一般會下降。種子丸粒化后具有緩釋作用，12 d后進(jìn)行淹水處理，雜草莖葉會接觸殘留的除草劑進(jìn)而抑制其生長。氰氟草酯是內(nèi)吸傳導(dǎo)性除草劑，對水稻具有優(yōu)良的選擇性，對低齡稗草具有優(yōu)異的防效，故選用氰氟草酯包衣進(jìn)行試驗(yàn)。通過盆栽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，氰氟草酯雖然對水稻安全，但除草效果不佳，不適宜用于田間試驗(yàn)。

田間試驗(yàn)表明，除草劑混劑的除草效果均顯著高于單劑的除草效果。播種后15、25、35 d，C3+G4 處理對稻田總草的株防效極顯著高于其他處理組。測產(chǎn)時(shí)，C3+G4處理組理論產(chǎn)量顯著高于其他處理組，產(chǎn)量為7 161.50 kg/hm2。由于19香水稻屬于絲苗型優(yōu)質(zhì)水稻，產(chǎn)量會比普通雜交稻低，一般產(chǎn)量在7 500 kg/hm2左右，但在長江中下游用于晚稻種植時(shí)產(chǎn)量一般在9 000 kg/hm2以上。19香水稻米飯軟硬適中、芬香可口，逐漸受到人們的青睞。通過田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，種子丸?；颈纫圃缘靖沟狗?，有可能是因?yàn)槿鄙僖圃赃^程，所以水稻根系更加發(fā)達(dá)。

一般傳統(tǒng)方式使用封閉除草劑處理后還須施藥2次，才能達(dá)到防除雜草的目的[17-18]。除草劑種子丸?；夭菁夹g(shù)只需要包衣1次藥，就可達(dá)到長期防控雜草的效果。除草劑種子丸?；夭菁夹g(shù)是在防治水稻直播田田間雜草方面的一次技術(shù)創(chuàng)新，具有省時(shí)、省力、環(huán)保、高效、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，具備大規(guī)模推廣的應(yīng)用價(jià)值。