3種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑的除草活性比較

解洪杰，王 旭，肖雅楠，李 貴

（江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，南京 210014）

草銨膦（Glufosinate ammonium）是20世紀(jì)80年代德國赫斯特公司研制的一種有機(jī)磷類非傳導(dǎo)滅生性除草劑，1984年于日本首次登記，目前已經(jīng)在40余個(gè)國家取得登記，因其具有安全性高，持效期長，殺草譜廣等優(yōu)點(diǎn)，已成為全球使用量第2的除草劑[1-3]，廣泛應(yīng)用于經(jīng)過抗草銨膦基因改造的大豆、棉花、玉米等20多種作物中[4]。草銨膦的靶標(biāo)酶是谷氨酰胺合成酶（GS），其可以使GS的空間構(gòu)型發(fā)生改變，導(dǎo)致GS活性受抑制，造成植物體內(nèi)氮代謝紊亂，從而抑制植物光合作用導(dǎo)致植株死亡[5]。

草銨膦為氨基酸類似物，具有D-草銨膦和L-草銨膦2種對映異構(gòu)體，而僅L-草銨膦具有除草活性[6]。目前多數(shù)市售草銨膦是包含2種異構(gòu)體的外消旋混合物——D/L-草銨膦[7]，以下稱為普通草銨膦。精草銨膦（Glufosinate-P）又稱L-草銨膦，是拜耳從吸水鏈霉菌（Streptomyces hygroscopicus）發(fā)酵液中分離得到[8]，之后在草銨膦的基礎(chǔ)上，通過定向合成得到草銨膦L型手性異構(gòu)體[9]。精草銨膦的藥效高于普通草銨膦，甚至有研究表明其為普通草銨膦的2倍[10]，但關(guān)于精草銨膦與普通草銨膦具體的藥效活性關(guān)系，目前結(jié)論尚不統(tǒng)一，而其藥效活性關(guān)系實(shí)際為D-草銨膦的除草活性問題，前期研究認(rèn)為D-草銨膦無除草活性[11]，而范立攀等[7]在馬唐、牛筋草、反枝莧、苘麻的防除試驗(yàn)中表明，D-草銨膦表現(xiàn)出一定的除草活性，其總體活性約為L-草銨膦的10%。D-草銨膦的除草活性問題，必然引起同等藥效下普通草銨膦與精草銨膦用量關(guān)系的爭議。

為進(jìn)一步明確同等藥效下普通草銨膦與精草銨膦的用量關(guān)系，本試驗(yàn)利用3種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑，對馬唐、狗尾草、稗草、牛筋草、鴨跖草、鐵莧菜和空心蓮子草7種靶標(biāo)材料開展室內(nèi)盆缽試驗(yàn)，通過調(diào)查地上部雜草的鮮重抑制率，比較普通草銨膦與精草銨膦的除草活性，以期為明確普通草銨膦與精草銨膦的藥效關(guān)系提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)藥劑與器材

試驗(yàn)藥劑為3種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑（1#、2#和3#），1#和3#為普通草銨膦，2#為精草銨膦，分別通過草銨膦原藥和精草銨膦原藥配制獲得，并由江蘇恒生檢測有限公司進(jìn)行D-草銨膦和L-草銨膦含量分析，具體含量見表1。

表1 3種10%草銨膦水劑中D-草銨膦和L-草銨膦含量

1.2 試驗(yàn)靶標(biāo)材料

馬唐［Digitaria sanguinalis (L.) Scop.］、牛筋草［Eleusine indica(L.)Gaertn.］、狗尾草［Setaria viridis(L.) Beauv.］、稗草［Echinochloa crus-galli (L.) P.Beauv.］、鴨跖草（Commelina communis L.）、鐵莧菜（Acalypha australis L.）、空心蓮子草［Alternanthera philoxeroides (Mart.) Griseb.］，江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)田。

1.3 試驗(yàn)方法

在直徑9.5 cm盆缽中裝入160 g風(fēng)干土，土壤為馬肝土，pH值為6.9，有機(jī)質(zhì)含量為1.59%，然后從盆缽底部滲灌，使土壤完全濕潤至飽和狀態(tài)。2023年4月24日分別播種適量馬唐、牛筋草、狗尾草、稗草種子，2023年5月18日定苗至每盆20株，于三葉一心期按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行藥劑處理；2023年5月25日田間采集鴨跖草、鐵莧菜、空心蓮子草幼苗，室內(nèi)移栽扦插，至苗高度約15 cm時(shí)按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行藥劑處理。

3種10%草銨膦水劑每個(gè)藥劑設(shè)計(jì)37.5、75、150、300、600 mL/667 m25個(gè)濃度處理，并設(shè)清水對照，每處理兌水450 kg/hm2，每個(gè)處理重復(fù)4次。按試驗(yàn)設(shè)計(jì)用移液器取定量藥液，采用3WPSH-500D型生測噴霧塔從低劑量到高劑量分別進(jìn)行噴霧處理。3WPSH-500D型生測噴霧塔圓盤直徑50 cm，主軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度6 r/min，噴頭孔徑0.3 mm，噴霧壓力0.3 MPa，霧滴直徑100 μm，噴頭流量90 mL/min。施藥后，靶標(biāo)材料在常溫下培養(yǎng)。

1.4 鮮重抑制率測定

依據(jù)中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1155.4—2006《農(nóng)藥室內(nèi)生物測定試驗(yàn)準(zhǔn)則除草劑第4部分：活性測定試驗(yàn)莖葉噴霧法》[12]，在施藥后7 d（馬唐、狗尾草、稗草）和藥后10 d（牛筋草、鴨跖草、鐵莧菜、空心蓮子草）分別調(diào)查各處理的地上部鮮重，按式（1）計(jì)算各處理的鮮重抑制率。

1.5 數(shù)據(jù)處理

依據(jù)各靶標(biāo)材料在不同濃度處理下的鮮重抑制率，并用DPS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立回歸方程，計(jì)算3個(gè)10%草銨膦水劑不同結(jié)構(gòu)型產(chǎn)品對不同雜草的ED90值，并用Origin 9進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑對7種雜草的除草活性

在施藥后7 d（馬唐、狗尾草、稗草）或藥后10 d（牛筋草、鴨跖草、鐵莧菜、空心蓮子草），3種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑對各靶標(biāo)雜草均有較好的防效（圖1）。整體而言，相同劑量下2#藥劑對牛筋草、鴨跖草和鐵莧菜的除草活性略好于1#和3#藥劑。

圖1 3 種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑對不同靶標(biāo)雜草的抑制效果圖

2.1.1 3種不同結(jié)構(gòu)型10%草胺膦水劑對馬唐除草活性

3種藥劑均有良好的防除效果，對馬唐的ED90值在201.93～277.58 mL/667 m2，其中10%草銨膦水劑1#對馬唐的ED90值最小，為201.93 mL/667 m2。在制劑用量為150 mL/667 m2時(shí)，3種藥劑對馬唐的鮮重抑制率均超過87.92%。藥劑2#和3#制劑用量為300 mL/667 m2及600 mL/667 m2時(shí)，與150 mL/667 m2條件下的抑制效果無顯著差異（表2）。

表2 3 種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑對馬唐地上部鮮重抑制效果

2.1.2 3種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑對狗尾草除草活性

從表3可知，3種藥劑對狗尾草的ED90值為33.76～74.02 mL/667 m2，1#藥劑在制劑用量150 mL/667 m2時(shí)，對馬唐的鮮重抑制率達(dá)93.41%，當(dāng)施藥量為300 mL/667 m2時(shí)，鮮重抑制率為100%，與600 mL/667 m2下的鮮重抑制率無顯著差異，且顯著高于其他3組質(zhì)量濃度。2#和3#藥劑在制劑用量75 mL/667 m2以上時(shí)，對馬唐的鮮重抑制率超過97.8%（表3）。

表3 3 種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑對狗尾草地上部鮮重抑制效果

2.1.3 3種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑對稗草除草活性

3 種藥劑對稗草的ED90值為383.80 ～440.08 mL/667 m2。藥劑1#對稗草除草活性最高，在制劑用量為300 mL/667 m2時(shí)，鮮重抑制率為89.11%，與600 mL/667 m2用量下無顯著性差異（表4）。

2.1.4 3種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑對牛筋草除草活性

3種藥劑對牛筋草的ED90值為111.71～270.93 mL/667 m2，2#藥劑活性較高，ED90值為111.71 mL/667 m2。當(dāng)施用量為300 mL/667 m2時(shí)，3種藥劑的鮮重抑制率均達(dá)到95.79%以上，與600 mL/667 m2的鮮重抑制率差異不顯著。

2.1.5 3種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑對鴨跖草除草活性

3種藥劑對鴨跖草的活性存在較大差異。2#藥劑活性較高，在制劑用量為75 mL/667m2時(shí)，鮮重抑制率為62.76%，遠(yuǎn)高于1#和3#，后兩者鮮重抑制率均小于10%。10%草銨膦水劑2#對鴨跖草的除草活性最高，ED90值為299.20 mL/667m2；1#藥劑次之，ED90值為526.49 mL/667m2；3#藥劑活性較1#藥劑低，ED90值為753.58 mL/667m2（表6）。

2.1.6 3種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑對鐵莧菜除草活性

2#藥劑對鐵莧菜活性最高，ED90值為115.04 mL/667 m2；1#樣品次之，ED90值為275.53 mL/667 m2，3#樣品活性最低。當(dāng)施用量為300 mL/667 m2時(shí)，2#對鐵莧菜的鮮重抑制率為100%，高于同劑量下1#和3#對鐵莧菜鮮重抑制率（表7）。

表7 3 種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑對鐵莧菜地上部鮮重抑制效果

2.1.7 3種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑對空心蓮子草除草活性

3#藥劑對空心蓮子草活性較高，當(dāng)施用量為300 mL/667 m2時(shí)，其對空心蓮子草的鮮重抑制率為93.20%，遠(yuǎn)高于1#和2#，且ED90值為266.12 mL/667 m2。1#藥劑和2#藥劑對空心蓮子草活性相當(dāng)，ED90值分別為621.44 mL/667 m2和628.55 mL/667 m（2表8）。

表8 3 種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑對空心蓮子草地上部鮮重抑制效果

2.2 3種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑除草活性結(jié)果分析

通過上述室內(nèi)盆缽試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，同等劑量下2#藥劑（精草銨膦）整體表現(xiàn)出更高的生物活性，對7種靶標(biāo)雜草防效的ED90值在60.55～628.55 mL/667 m2之間，活性高于1#和3#藥劑（普通草銨膦）。1#藥劑對7種靶標(biāo)雜草防效的ED90值在74.02～621.44 mL/667 m2之間，3#藥劑的ED90值在33.76～753.58 mL/667 m2之間（表9）。

表9 3 種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑防除不同敏感程度靶標(biāo)雜草所需最低用量比較

為直觀比較精草銨膦和普通草銨膦對不同敏感程度靶標(biāo)雜草的除草活性，我們分別將3種藥劑對7種靶標(biāo)雜草防效的ED90值由小到大（即雜草對各藥劑敏感程度由強(qiáng)到弱）進(jìn)行了排列，并比較了1#藥劑與2#藥劑、3#藥劑與2#藥劑ED90值的倍數(shù)關(guān)系（圖2、表9）。1#藥劑的ED90值是2#的0.99～2.36倍；3#藥劑的ED90值是2#的0.56～2.31倍（表9）。

圖2 3 種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑防除不同敏感程度靶標(biāo)雜草所需最低用量

針對田間雜草發(fā)生情況的復(fù)雜性，包括對草銨膦敏感性較強(qiáng)和敏感性較差的雜草種類，為了保證對多種雜草的防除效果，需要綜合考慮藥劑對不同敏感程度靶標(biāo)的除草活性。就本試驗(yàn)的3種不同結(jié)構(gòu)型10%草銨膦水劑，對5～6種靶標(biāo)雜草達(dá)到90%的防效情況下，2#精草銨膦藥劑用量為300～380 mL/667 m2，而1#和3#普通草銨膦水劑用量分別為440～530 mL/667 m2和440～470 mL/667 m2，1#和3#普通草銨膦的用量分別為2#精草銨膦用量的1.37～1.47倍和1.23～1.47倍。

3 結(jié)論與討論

精草銨膦是僅包含L型手性異構(gòu)體的草銨膦藥劑，自2018年精草銨膦原藥和制劑在我國登記以來迎來了迅速發(fā)展[13]。由于精草銨膦排除了D-草銨膦無效體，同等藥效條件下精草銨膦的理論施藥量較草銨膦可以降低50%[10]，與我國農(nóng)藥減量增效政策相吻合，低使用劑量也有利于降低雜草抗藥性的發(fā)生幾率[14]。但以上結(jié)論是建立在D-草銨膦無除草活性的基礎(chǔ)上[11]，而有研究表明D-草銨膦也能表現(xiàn)出一定的除草活性[7]，這就需要重新定義精草銨膦與草銨膦的活性關(guān)系。

本研究表明，10%普通草銨膦水劑與精草銨膦水劑對7種靶標(biāo)雜草均有較好的防除效果，但同等劑量下精草銨膦整體表現(xiàn)出更高的生物活性。1#藥劑的ED90值是2#的0.99～2.36倍，3#藥劑的ED90值是2#的0.56～2.31倍。而在實(shí)際中，田間雜草發(fā)生情況復(fù)雜，需要綜合考慮藥劑對不同敏感程度靶標(biāo)雜草的生物活性。對5～6種供試靶標(biāo)雜草達(dá)到90%防效的情況下，2#精草銨膦藥劑用量為300 ～380 mL/667 m2，而1#和3#普通草銨膦水劑用量分別為440～530 mL/667 m2和440～470 mL/667 m2，1#和3#普通草銨膦的用量分別為2#精草銨膦藥劑用量的1.37～1.47倍與1.23～1.47倍。因此，我們推測D-草銨膦是具有部分除草活性的，這與范立攀等[7]的研究結(jié)論相吻合。在使用活性更高的精草銨膦時(shí)，還需關(guān)注使用劑量的問題。