玉米田除草劑環(huán)磺酮的作用特性及田間防效評價

萬永樂, 金永健, 劉師秀, 趙曉俊, 王友定, 畢亞玲*,

(1.安徽科技學(xué)院 資源與環(huán)境學(xué)院，安徽 鳳陽 233100；2.安徽科技學(xué)院 農(nóng)學(xué)院，安徽 鳳陽 233100；3.安徽久易農(nóng)業(yè)股份有限公司，合肥 231602)

玉米是我國主要糧食作物之一，但其生長季節(jié)內(nèi)高溫多雨，雜草生長迅速，嚴重制約玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)[1-2]。據(jù)統(tǒng)計，玉米田雜草多達136 種，其中優(yōu)勢雜草以馬唐Digitaria sanguinalis、反枝莧Amaranthus retroflexus、稗草Echinochloa crusgalli、馬齒莧Portulaca oleracea等為主[3-4]。施用化學(xué)除草劑仍是當前玉米田雜草防治的重要措施，常用除草劑主要有煙嘧磺隆、莠去津、乙草胺等[5-6]。但煙嘧磺隆、莠去津在土壤中的殘留期長，施用不當極易對后茬作物及環(huán)境產(chǎn)生不良影響；當土壤干旱時，乙草胺等土壤處理劑對玉米田雜草的防效較差，且隨著使用年限的增加，雜草群落演替及抗藥性等問題愈加嚴重，因此新型除草劑的開發(fā)與合理應(yīng)用對保障玉米高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)具有重要意義[7-9]。

環(huán)磺酮 (tembotrione) 是拜耳公司開發(fā)的對羥基苯基丙酮酸雙氧化酶 (hydroxyphenylpyruvate dioxygenase，HPPD) 抑制劑類除草劑，經(jīng)雜草吸收后，可抑制植物體內(nèi)質(zhì)體醌和生育酚的合成，致使葉片組織失綠白化而死亡，具有活性高、持效期長、對后茬作物安全等特點[10-11]。環(huán)磺酮原藥和制劑于2021 年在我國獲得登記，用于苗后防除玉米田一年生雜草。目前已有研究表明，環(huán)磺酮可有效防除馬唐、稗草、反枝莧等玉米田主要雜草，且對玉米安全[12-13]。高興祥與胡尊紀等[14-15]發(fā)現(xiàn)，將環(huán)磺酮與莠去津或特丁津復(fù)配，可提高對馬唐、狗尾草等雜草的防效，并有助于延緩雜草抗藥性的產(chǎn)生，具有廣闊的應(yīng)用前景。

然而，除草劑的使用效果除了與其自身特性有直接關(guān)系外，還與環(huán)境、雜草等外界因素密切相關(guān)[16-18]。為明確環(huán)磺酮的最佳施藥條件，本研究采用溫室盆栽法分別比較施藥后模擬降雨、光照強度、溫度和施藥適期對其活性的影響，并通過田間藥效試驗，評價其在玉米不同齡期施藥后對玉米田雜草的防除效果及對玉米的安全性，為該藥劑合理高效應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試藥劑：95%環(huán)磺酮 (tembotrione) 原藥及8%環(huán)磺酮可分散油懸浮劑 (tembotrione 8% OD)，安徽久易農(nóng)業(yè)股份有限公司；97%硝磺草酮 (mesotrione)原藥，江蘇省農(nóng)用激素工程技術(shù)研究中心有限公司；10% 硝磺草酮可分散油懸浮劑 (mesotrione 10% OD)，江蘇擎宇化工科技有限公司。

供試玉米品種：‘浚單20’，由安徽科技學(xué)院農(nóng)學(xué)院提供。

供試雜草：馬唐D.sanguinalis、稗草E.crusgalli、牛筋草Eleusine indica、鴨跖草Commelina communis、狗尾草Setaria viridis、虎尾草Chloris virgata、千金子Leptochloa chinensis、青葙Celosia argentea、鐵莧菜Acalypha australis、鬼針草Bidens pilosa、苘麻Abutilon theophrasti、丁香蓼Ludwigia prostrata、鱧腸Eclipta prostrata、阿拉伯婆婆納Veronicapersica及碎米莎草Cyperus iria種子，均采自安徽省境內(nèi)非耕地，于0～5 ℃種子冷藏庫中保存，備用。

1.2 不同因素對環(huán)磺酮活性的影響

參照《農(nóng)藥室內(nèi)生物測定試驗準則》進行[19-20]。

1.2.1 施藥后模擬降雨對環(huán)磺酮活性的影響 以馬唐為測試靶標，選取飽滿的種子放入鋪有濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中，于生化培養(yǎng)箱內(nèi) (光照L/D = 12 h/12 h；晝/夜溫度：25 ℃/15 ℃；相對濕度70%) 催芽。待種子露白后，播種到15 cm × 10 cm 裝有營養(yǎng)土的圓形塑料盆中，每盆12 粒，覆土厚度0.5～1.0 cm。在溫室內(nèi) (溫度20～28 ℃、相對濕度55%～75%) 進行培養(yǎng)，采用盆底部滲吸方式使土壤充分濕潤。待馬唐長至3 葉1 心期，每盆間苗至8 株并施藥。

環(huán)磺酮施藥劑量參照其登記的田間推薦劑量設(shè)為0、27、54 和108 g/hm2，用適量丙酮溶解環(huán)磺酮原藥，加入質(zhì)量分數(shù)為0.1%的吐溫-80 水溶液，配制成高濃度母液，再稀釋至所需劑量，空白對照噴施等量吐溫-80 水溶液。每處理重復(fù)4 次。使用HCL-3000A 行走式噴霧塔 (昆山恒創(chuàng)力科技有限公司) 均勻噴霧，扇形噴頭距葉片最高點50 cm，噴液壓力275 kPa，噴霧量450 L/hm2。分別于施藥后0、0.5、1、2、4、8、12、24、48 h進行模擬降雨，降雨強度為12 mm/h，降雨量5 mm，設(shè)無降雨對照。處理后繼續(xù)放于溫室培養(yǎng)，定期觀察記錄。于藥后21 d 稱量馬唐地上部分鮮重，并按 (1) 式計算鮮重抑制率。

式中：E為鮮重抑制率，%；m1為對照組雜草或玉米鮮重，g；m2為處理組雜草或玉米鮮重，g。

1.2.2 光照強度對環(huán)磺酮活性的影響 為模擬自然環(huán)境中的不同光照條件，在日光溫室內(nèi)用木樁搭建3 個長寬高均為1 m 的框架，綠色遮陰網(wǎng)全覆蓋，分別設(shè)置2 層遮陰、1 層遮陰和不遮陰3 個處理，連續(xù)5 d 在12：00 使用TA8121 照度計測量不同遮陰處理下的光照強度，并根據(jù)全光照計算遮陰率[16,21]，平均光照水平分別對應(yīng)于低光照(9%)、中等光照 (48%) 和強光照 (100%)。以馬唐為測試靶標，環(huán)磺酮處理劑量分別為0、54 和108 g/hm2，施藥后置于不同框架內(nèi)培養(yǎng)。于藥后21 d 稱量馬唐地上部分鮮重，并按 (1) 式計算鮮重抑制率。

1.2.3 溫度對環(huán)磺酮活性的影響 以馬唐為測試靶標，環(huán)磺酮處理劑量設(shè)為0、6.75、13.5、27、54 和108 g/hm2，每處理4 次重復(fù)。施藥后置于光照培養(yǎng)箱 (光照L/D = 12 h/12 h；相對濕度70%)，溫度 (夜/晝) 設(shè)置分別為：15 ℃/20 ℃、20 ℃/25 ℃、25 ℃/30 ℃和30 ℃/35 ℃。于藥后21 d 稱量馬唐地上部分鮮重，并按 (1) 式計算鮮重抑制率。以馬唐鮮重抑制率幾率值 (y) 與施藥劑量對數(shù)值 (x) 建立回歸方程 (y= a + bx)，計算不同溫度下環(huán)磺酮對馬唐的GR50值和95%置信限。

1.2.4 施藥適期對環(huán)磺酮活性的影響 分別以玉米品種‘浚單20’和雜草馬唐為測試靶標，培養(yǎng)方式同1.2.1 節(jié)，每盆播種玉米5 粒或馬唐12 粒。分別于0、1、2、3、4、5、6 葉期進行噴霧處理，環(huán)磺酮對玉米的處理劑量設(shè)為0、108 和216 g/hm2，對馬唐的處理劑量設(shè)為0、27、54 和108 g/hm2，每處理4 次重復(fù)。于藥后21 d 分別稱量馬唐、玉米地上部分鮮重，并按 (1) 式計算鮮重抑制率。

1.3 環(huán)磺酮殺草譜測定

以馬唐、稗草等15 種雜草為測試靶標，試材培養(yǎng)和施藥方法同1.2.1 節(jié)。環(huán)磺酮處理劑量設(shè)為0、27、54 和108 g/hm2，對照藥劑硝磺草酮劑量設(shè)為0、37.5、75 和150 g/hm2，每處理重復(fù)4 次。于禾本科雜草3 葉1 心期或闊葉雜草4 葉期(不包括子葉，余同) 施藥。于藥后21 d稱量植株地上部分鮮重，并按 (1) 式計算鮮重抑制率。

1.4 田間藥效試驗

參照《農(nóng)藥田間藥效試驗準則(一)除草劑防治玉米地雜草》方法[22]。試驗在安徽省滁州市鳳陽縣安徽科技學(xué)院校內(nèi)試驗田進行，試驗田地勢平坦，壤土，灌溉條件良好，前茬作物為小麥。供試玉米品種‘浚單20’于2022 年6 月11 日條播，密度約52 500 株/hm2(株距30 cm)。田間雜草以馬唐、稗草、鴨跖草和馬齒莧為主，發(fā)生密度占總草密度的90%左右。分別于6 月24 日玉米3～4 葉期 (禾本科雜草2～4葉，闊葉雜草2～4 葉；天氣晴，氣溫24～36 ℃，西南風2 m/s) 和7 月9 日玉米6～7 葉期 (禾本科雜草5～7 葉，闊葉雜草4～6 葉；天氣晴，氣溫22～34 ℃，東風2 m/s) 使用德國索羅背負式噴霧器人工均勻噴霧處理，型號Solo-425，扇形噴頭，噴液量450 L/hm2。劑量分別設(shè)為8% 環(huán)磺酮OD 90、108、126、216 g/hm2及10%硝磺草酮OD 150 g/hm25 個處理，另設(shè)空白對照。小區(qū)完全隨機區(qū)組排列，每小區(qū)20 m2，試驗重復(fù)4 次。

分別于藥后21 及42 d 采用絕對值調(diào)查法調(diào)查防效，每小區(qū)沿對角線選取3 點，每點0.25 m2，記錄各雜草株數(shù)，計算株防效；于藥后42 d 同時剪取雜草地上部分并稱量鮮重，計算鮮重防效。安全性調(diào)查分別于藥后14、21 和42 d 進行，觀察各處理玉米生長狀況，記錄可能發(fā)生的藥害癥狀、發(fā)生程度及藥害恢復(fù)情況。收獲時，每小區(qū)選擇中間10 m2單獨測產(chǎn)，稱量玉米鮮苞重，折算每公頃產(chǎn)量并計算增產(chǎn)率。

式中：CP為株防效，%；NCK為對照區(qū)雜草株數(shù)；NT為處理區(qū)雜草株數(shù)。CW為鮮重防效，%；mCK為對照區(qū)雜草鮮重，g；mT為處理區(qū)雜草鮮重，g。R為增產(chǎn)率，%；YT為處理區(qū)玉米產(chǎn)量，kg；YCK為對照區(qū)玉米產(chǎn)量，kg。

1.5 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)使用DPS 7.05 統(tǒng)計軟件擬合線性回歸方程，鄧肯氏新復(fù)極差法進行差異顯著性分析。運用Origin 2018 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 環(huán)磺酮的耐雨水沖刷能力

環(huán)磺酮在施藥后不同時間降雨對馬唐的活性如圖1 所示，當降雨間隔0～2 h 時，馬唐的鮮重抑制率與降雨間隔時間呈正相關(guān)，在27、54 和108 g/hm2劑量下對馬唐的鮮重抑制率分別在13.78%～37.45%、35.01%～68.31%和79.32%～92.86%之間。降雨間隔達4 h 后，各劑量對馬唐的鮮重抑制率較無沖刷對照均無顯著差異。

圖1 環(huán)磺酮在藥后不同時間模擬降雨處理對馬唐的活性Fig.1 The efficacy of tembotrione against D.sanguinalis at different times of simulated rainfall after treatment

2.2 不同光照強度下環(huán)磺酮的除草活性

測定結(jié)果 (圖2) 表明，環(huán)磺酮在54 和108 g/hm2劑量下，對馬唐的鮮重抑制率與光照強度呈正相關(guān)，在100%光照條件下其對馬唐的鮮重抑制率分別為85.29%和95.76%。而在9%光照下，抑制率顯著降低，分別為70.84%和83.18%，表明光照強度會影響環(huán)磺酮的除草活性。

圖2 環(huán)磺酮在不同光照強度處理下對馬唐的活性Fig.2 The efficacy of tembotrione against D.sanguinalis under different light intensity conditions

2.3 不同溫度下環(huán)磺酮的除草活性

由表1 可見，在20～35 ℃內(nèi)，環(huán)磺酮對馬唐的GR50值在19.85～22.63 g/hm2之間，而當溫度處于15 ℃/20 ℃時，環(huán)磺酮對馬唐的GR50值為28.74 g/hm2，表明環(huán)磺酮在20～35 ℃區(qū)間活性較高。

表1 不同溫度條件下環(huán)磺酮對馬唐的活性Table 1 The efficacy of tembotrione against D.sanguinalis under different temperature conditions

2.4 環(huán)磺酮的施藥適期

環(huán)磺酮對不同葉齡玉米的安全性如圖3 所示，在108 和216 g/hm2劑量下，對1 葉期玉米的鮮重抑制率最高，分別為9.17% 和12.03%。對0 葉期 (即未出苗處理) 玉米的抑制率次之，分別為3.11%和5.14%。對2 葉期玉米的抑制率分別為1.65% 和4.66%。對3～6 葉期玉米生長無影響，最高鮮重抑制率為0.33%。

圖3 環(huán)磺酮對不同葉齡玉米的鮮重抑制率Fig.3 The fresh weight inhibition of tembotrione against maize at different leaf stages

環(huán)磺酮對不同葉齡馬唐的鮮重抑制率如圖4所示，除0 葉期外，隨著葉齡的增加，馬唐的鮮重抑制率逐漸下降，在54 和108 g/hm2劑量下，對1～2 葉期馬唐的活性最高，鮮重抑制率均達97%以上，對3～4 葉期馬唐的活性次之，鮮重抑制率分別在87.72%～89.29%和96.71%～97.36%之間。綜上，玉米2 葉期以后，馬唐1～4 葉期為環(huán)磺酮的最佳施藥時期。

圖4 環(huán)磺酮對不同葉齡馬唐的鮮重抑制率Fig.4 The fresh weight inhibition of tembotrione against D.sanguinalis at different leaf stages

2.5 環(huán)磺酮殺草譜評價

由表2 可見，環(huán)磺酮在108 g/hm2劑量下，對供試禾本科雜草、莎草及闊葉雜草中的鴨跖草、青葙、鐵莧菜、苘麻、丁香蓼、鱧腸均有較高活性，鮮重抑制率達91%以上。但對鬼針草和阿拉伯婆婆納的活性較低，鮮重抑制率分別為51.49%和62.08%。其中對青葙、苘麻、鱧腸、碎米莎草更為敏感，在27 g/hm2劑量下，鮮重抑制率達90%以上。

表2 環(huán)磺酮與硝磺草酮對雜草的鮮重抑制率Table 2 The fresh weight inhibition of tembotrione and mesotrione on weeds/%

對照藥劑硝磺草酮在150 g/hm2劑量下，對供試多種闊葉雜草的活性較高，但對鐵莧菜和虎尾草的活性較低，鮮重抑制率分別為61.33%和48.24%。

2.6 田間藥效試驗

于玉米3～4 葉期施藥，藥后21 d 的測定結(jié)果 (表3)顯示：環(huán)磺酮不同劑量下對禾本科雜草馬唐、稗草的株防效在83.88%～95.62%之間，對闊葉雜草鴨跖草與馬齒莧的株防效在71.53%～90.16% 之間。對照藥劑硝磺草酮在150 g/hm2劑量下，對雜草的總株防效為76.15%。藥后42 d，環(huán)磺酮各處理對鴨跖草和馬齒莧的防效略有下降，但總鮮重防效仍保持在82.35%～92.14%之間，均顯著高于硝磺草酮150 g/hm2處理。

表3 環(huán)磺酮于玉米3～4 葉期施用對玉米田雜草的防治效果Table 3 The efficacy of tembotrione against weeds in maize field applied at 3-4 leaf stage of maize

玉米6～7 葉期施藥結(jié)果如表4 所示，與3～4 葉期施藥相比，各處理防效均有所下降，可能與草齡增大導(dǎo)致對除草劑的耐藥性增強有關(guān)，但防效趨勢一致。

表4 環(huán)磺酮于玉米6～7 葉期施用對玉米田雜草的防治效果Table 4 The efficacy of tembotrione against weeds in maize field applied at 6-7 leaf stage of maize

安全性調(diào)查發(fā)現(xiàn)，各處理玉米與對照相比，均未出現(xiàn)藥害癥狀，生長無差異。產(chǎn)量數(shù)據(jù)表明(表5)：環(huán)磺酮在玉米3～4 葉期施藥，各處理對玉米的增產(chǎn)率在20.41%～26.08%之間，顯著高于對照藥劑硝磺草酮。相同劑量下，在玉米3～4 葉期施藥的玉米產(chǎn)量均顯著高于6～7 葉期施藥。

表5 環(huán)磺酮對玉米產(chǎn)量的影響Table 5 The effect of tembotrione on the yield of maize

3 結(jié)論與討論

環(huán)磺酮是用于苗后防除一年生雜草的HPPD類除草劑，其藥效易受降雨、溫度、光照等環(huán)境條件以及雜草葉齡的影響，明確其最佳施藥條件對指導(dǎo)其合理高效應(yīng)用具有重要意義。Souza 等[23]研究表明，降雨會沖刷或稀釋雜草葉片表面的藥劑，導(dǎo)致除草劑藥效降低。本研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)磺酮施藥后0～2 h 模擬降雨，對馬唐的鮮重抑制率影響較大，而施藥后4 h 降雨，活性趨于穩(wěn)定。溫度與光照強度的變化分別影響植物葉片蠟質(zhì)層的結(jié)構(gòu)和光合速率，當溫度與光照強度升高時，均可促進除草劑在雜草體內(nèi)的傳導(dǎo)，對于HPPD 類除草劑，高光照強度可使雜草體內(nèi)活性氧增多，導(dǎo)致葉綠素與類囊體膜氧化降解，進而提高藥效[24-26]。王恒智等[16]研究表明，三唑磺草酮分別在高光照(100%) 和20～35 ℃溫度區(qū)間對稗草的活性均顯著高于其他處理。本研究發(fā)現(xiàn)，20～35 ℃溫度區(qū)間內(nèi)，環(huán)磺酮對馬唐的活性高于15 ℃/20 ℃處理，100% 光照條件下對馬唐的鮮重抑制率顯著高于48%和9%光照，表明適宜的溫度及高光照條件有助于環(huán)磺酮藥效的發(fā)揮。此外，環(huán)磺酮在108 g/hm2劑量下土壤處理對馬唐的鮮重抑制率達89.23%，表明其具有土壤活性，進一步豐富了該藥劑的使用技術(shù)。

玉米田雜草種類繁多，且部分地區(qū)由于長期單一使用除草劑，已有抗煙嘧磺隆馬唐、反枝莧等雜草發(fā)生，防除難度進一步上升[27-28]。本研究測定了環(huán)磺酮對15 種玉米田常見雜草的活性，在108 g/hm2劑量下，對馬唐、稗草、牛筋草、狗尾草和苘麻的活性較高，與高興祥等[12]的研究結(jié)果一致；對鴨跖草、虎尾草、千金子、青葙、鐵莧菜、丁香蓼、鱧腸和碎米莎草的鮮重抑制率均達91%以上。同時，環(huán)磺酮屬HPPD 類除草劑的作用機制不同于磺酰脲類等除草劑，不存在交互抗性，是防除抗性雜草的有效藥劑，具有廣闊的玉米田應(yīng)用前景。

施藥適期是保證莖葉處理劑藥效發(fā)揮的關(guān)鍵因素，施用過早可能使得葉片吸收藥劑少，導(dǎo)致防效降低，草齡過大則會導(dǎo)致對除草劑的耐藥性增強[29]。田間藥效試驗調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在玉米3～4 葉期噴施環(huán)磺酮，藥后21 d，禾本科雜草表現(xiàn)為白化或枯死、生長受限，闊葉類雜草部分返青、死亡不徹底；而在6～7 葉期施藥，藥后21 d，多數(shù)雜草均出現(xiàn)不同程度的返青現(xiàn)象，因此在草齡較大施藥時應(yīng)及時關(guān)注田間狀況，采取適期補藥或其他農(nóng)業(yè)措施等以保證更好的防除效果。硝磺草酮與環(huán)磺酮雖同屬三酮類除草劑，但在各自的推薦劑量下，硝磺草酮處理的雜草返青更早，表明環(huán)磺酮的持效期較硝磺草酮長。

綜上所述，環(huán)磺酮應(yīng)選擇氣溫高于20 ℃的晴天，在玉米2 葉期以后、草齡1～4 葉期施藥為宜。本研究僅在田間驗證了環(huán)磺酮施藥時期對其藥效的影響，而影響藥劑發(fā)揮的因素還與施藥方式、施藥技術(shù)和當?shù)貧夂虻让芮邢嚓P(guān)，因此應(yīng)開展更多種植區(qū)域試驗，以進一步豐富環(huán)磺酮的使用技術(shù)。