機插秧同步施用噁草酮-復合肥緩釋顆粒劑的研制及其田間應用

唐 偉, 張建萍, 楊永杰, 袁 靜, 陳 杰*,, 陸永良*,

(1. 中國水稻研究所 水稻生物學國家重點實驗室，杭州 311400；2. 浙江農林大學 林業與生物技術學院，杭州 311300)

水稻田機插秧具有節省秧田、高產穩產、節本省工等經濟和社會雙重效益，其在中國的應用正在穩步提升[1-2]。機插秧一般采用3.5～4.0葉期的中小苗寬窄行移栽，因此秧苗的抗逆性較常規手工插秧差。此外，機插移栽至封行時間相對較長，而移栽后干濕交替的田間環境有利于雜草的發生和為害[3-4]。

目前，中國機插秧稻田雜草主要以化學防除為主，一般要經過“一封二殺三補”的用藥流程[4]，存在施藥次數多及除草劑用量大等缺點，不僅耗費大量人力物力，還易造成農藥環境污染及抗性雜草的產生。據統計，在中國，稗草、千金子、雨久花、鴨舌草、大慈姑和耳葉水莧等已產生明顯抗藥性[5-7]。目前水田雜草的抗藥性主要是針對苗后莖葉處理的除草劑，因此提高封閉除草效率是稻田雜草防控的關鍵。

中國用于稻田機插秧封閉除草劑的劑型主要為以毒土法撒施的可濕性粉劑和顆粒劑，以及噴霧使用的乳油和水懸浮劑等[8-9]。研發具有控制釋放功能的劑型，如緩釋顆粒劑、大粒劑、水漂浮分散劑和展膜油劑等，能夠延長藥物的釋放及藥物對靶標的作用時間，可減少施藥次數，減輕對環境的污染，并節省大量的勞動力。

噁草酮，化學名稱為5-叔丁基-3-(2,4-二氯-5-異丙氧苯基)-1,3,4-噁二唑啉-2-酮，為原卟啉原氧化酶抑制劑，是選擇性芽前、芽后廣譜型除草劑，對水稻田主要禾本科、闊葉及莎草均有良好防效[10-12]。目前該除草劑主要劑型為乳油，以毒土法施藥，用藥時間為水稻移栽前3～5 d或移栽后4～5 d。目前，將噁草酮制備成緩釋顆粒劑用于水稻移栽時同步防控雜草尚未見報道。本研究擬通過添加緩釋包膜材料制得具有緩釋性能的噁草酮-復合肥緩釋顆粒劑，探究該顆粒劑在機插秧同步用藥時對機插秧移栽水稻的安全性及田間雜草的防控效果，以期制定可以兼顧稻田苗前封閉除草和促進機插秧快速返青分蘗的“隨插隨用”用藥技術，為機插秧田除草劑和肥料的高效利用提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試藥劑及儀器

120 g/L 噁草酮乳油 (oxadiazon120 g/L EC)，江蘇南通同濟化工有限公司；26%吡嘧磺隆 ? 西草凈 ? 撲草凈 (簡稱吡 ? 西 ? 撲，pyrazosulfuronethyl + simetryne + prometryn) 可濕性粉劑 (WP)，浙江長興第一化工有限公司；復合肥[平衡長之道 (含N 15%、P2O515%、K2O 15%)，粒徑 (3.0 ±0.5) mm，挪威雅苒國際有限公司]；聚乳酸 (PLA)3051D (分子質量5 000～20 000，斷裂伸長率4%～10%)，蘇州優利科技材料有限公司；BSAS323S電子天平 (d= 1 mg)，賽多利斯科學儀器 (北京) 有限公司；實驗室自制轉鼓包衣機 (主要由包衣鍋體、風管、噴嘴和加熱器等部件構成)；側深施肥插秧機 (洋馬2FC-6)，洋馬農機 (中國) 有限公司。

1.2 噁草酮-復合肥緩釋顆粒劑的制備

將噁草酮按有效成分質量分數0.3%的量與復合肥充分混勻，20 ℃下干燥。以此為核心，在轉鼓包衣機中將質量分數為15%的聚乳酸包膜液由高壓噴頭噴至核心顆粒表面，通過鍋體旋轉，在外通風和加熱器作用下于顆粒表面形成覆膜，制得噁草酮-復合肥緩釋顆粒劑 (slow-release oxadiazonfertilizer granule，SROG) (以下簡稱緩釋顆粒劑)。通過添加質量分數為3%、4%和5%包膜液，分別制備出3種不同配方的緩釋顆粒劑，分別編號為A、B、C，待用。

1.3 田間小區試驗

1.3.1 田間小區設置 試驗分別于2018—2019年在中國水稻研究所富陽基地 (30.04°N, 119.55°E)開展，試驗田為常規水稻單季或雙季稻連作田，前茬為冬閑田，土壤為黏壤土，肥力中等。試驗田經翻耕、整地、耙平后，先縱向壟土間隔，然后使用插秧機在壟間插秧。移栽行株距為30 cm×16 cm，插秧完畢后再以塑料隔板進行橫向間隔，形成20 m2的小區。每縱向壟行邊均留有排水溝，小區單排單灌，確保不竄水、不竄藥。小區設置和緩釋顆粒劑施藥在機插移栽當天內完成。

1.3.2 藥劑處理 試驗分兩部分獨立進行。

1.3.2.1 不同配方緩釋顆粒劑田間藥效和安全性測定 包括3種不同緩釋顆粒劑按180 kg/hm2劑量于機插移栽當天用藥，以機插秧田常規封閉除草劑120 g/L 噁草酮EC和26%吡 ? 西 ? 撲WP按推薦劑量拌等量復合肥于機插移栽后5 d用藥為對照藥劑處理。

1.3.2.2 緩釋顆粒劑不同用藥劑量下的田間藥效和安全性測定 以緩釋顆粒劑B為材料，于機插移栽當天施藥，設置相當于噁草酮田間推薦劑量的60%、80%、100%和120% 4個處理。

上述兩組試驗均以不施用任何藥劑和肥料的為空白對照處理 (CK)，每組試驗各處理隨機排列，4次重復。具體信息見表1。

表1 試驗設計及藥劑處理信息Table 1 Information of the experimental design and treatment

1.3.3 取樣及調查

1.3.3.1 水稻安全性調查 施藥后持續觀察機插秧苗的葉片和莖基部可能出現的藥害癥狀以及水稻生長狀況，分別于藥后20 d和35 d時采用對角線4點取樣。每小區挖取10簇秧苗，用自來水沖洗后晾干，分別測量植株的株高、地上部分鮮重和分蘗數。

錦水東北流，波蕩雙鴛，雄巢漢宮樹，雌弄秦草芳。寧同萬死碎綺翼，不忍云間兩分張。此時阿嬌正嬌妒，獨坐長門愁日，但愿君恩顧妾，豈惜黃金買詞賦。相如作賦多黃金，丈夫好新多異心。一朝將聘茂陵女，文君因贈白頭吟，東流不作西歸水，落花辭條羞故林。兔絲故無情，隨風任傾倒。誰使女蘿枝，而來強縈抱。兩草猶一心，人心不如，莫卷龍須，從他生網絲。且留琥珀枕，或有夢來，覆水難收豈滿杯，棄妾已去難重回。古來得意不相負，祇今惟見青陵臺。（李白《白頭吟》）

1.3.3.2 雜草防效調查 同樣采用對角線4點取樣，每樣點取樣面積為0.5 m × 0.5 m。于施藥后第20 天調查單位面積雜草株數，計算株防效；第35天調查單位面積內雜草株數和地上部分鮮重，按公式 (1) 計算雜草株防效和鮮重防效 (E)[13]。

式中，NCK為空白對照區雜草株數或鮮重，mg；NPT為試驗處理區殘存雜草的株數或鮮重，mg。

1.4 緩釋顆粒劑的機械化施用探索

在田間小區試驗的基礎上，以生產上常規的側深施肥插秧機對緩釋顆粒劑進行機械撒施試驗，其中插秧機略有改動，即去除了出料口深施肥的金屬插口，使得機器開動時緩釋顆粒劑撒施于田間土表而不進入土壤內。預先對插秧機進行調試，使其在正常插秧行走速度下每畝撒施顆粒劑約12 kg，即180 kg/hm2。具體操作為：①將緩釋顆粒劑按照每畝用量12 kg (即180 kg/hm2)標準均勻裝填于6只肥料箱；②按常規流程裝育秧盤；③開始插秧，并同時開啟肥料撒施。在設定好撒施速度后，緩釋顆粒劑的撒施與機插完全同步，不受插秧機行走速度的影響，撒出的顆粒劑主要散落在土表。

1.5 數據分析

試驗數據用Excel 2007進行初步處理，采用SPSS 17.0軟件進行方差分析，應用Duncan氏新復極差法進行差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 噁草酮-復合肥緩釋顆粒劑的制備

結果顯示：本研究所制得的噁草酮-復合肥緩釋顆粒劑為球形或橢球型；直徑3 mm ± 1 mm；粉塵含量＜3%，噁草酮有效成分含量約0.25%。經實驗室初步測定，3種噁草酮-復合肥緩釋顆粒劑(A、B和C) 在20 ℃水中明顯膨化溶解的時間約分別為3、5和7 d。

2.2 緩釋顆粒劑的水稻安全性和田間雜草防效

田間觀察結果顯示：拌肥毒土法撒施的復合肥顆粒在撒施到田間3～5 h后，顆粒即開始膨化、分散和溶解；而將緩釋顆粒劑直接撒施到田間后，未出現立即崩解，藥后3 d緩釋顆粒劑A明顯膨化溶解，顆粒劑B和C則分別在藥后5 d和7 d膨化溶解，表明3種配方的顆粒劑緩釋性能有所差異。緩釋顆粒劑溶解后，田間水層可觀察到一層明顯的藥膜。

水稻安全性觀察結果顯示：緩釋顆粒劑A、B、C 3個處理小區在整個試驗期間水稻未見明顯藥害癥狀，植株葉色、莖干顏色等與空白對照區一致。兩種對照封閉除草劑拌肥撒施處理區，藥后4 d部分水稻植株與未施藥的對照區比較，葉色偏淡，部分植株由于心葉浸于水中藥害較為嚴重，表現為心葉枯死，植株發黃，嚴重的整株枯死，但隨著時間推移可逐漸恢復生長，藥后30 d時植株完全恢復正常生長。施藥后10 d開始，供試藥劑處理區水稻長勢明顯優于空白對照。

表2 不同噁草酮-復合肥緩釋顆粒劑對機插移栽田水稻秧苗的安全性 (藥后20 d和35 d)1)Table 2 Effect of different slow-release oxadiazon-fertilizer granules on the growth of mechanical transplanting rice seedlings (20 d and 35 d after application)1)

調查發現，稻田雜草以稗屬雜草Echinochloaspp.、鴨舌草Monochoria vaginalis(Burm.f.)Presl為主，丁香蓼Ludwigia prostrateRoxb.、陌上菜Lindernia procumbens(Krock.) Philcox等雜草零星發生，極少量野荸薺Heleocharis plantagineiformisTang et Wang。藥后20 d緩釋顆粒劑A、B、C在噁草酮有效成分450 g/hm2劑量下，對稗草、鴨舌草、闊葉雜草 (包括丁香蓼、陌上菜) 的株防效分別為91.4%～94.3%、91.1%～94.8%和91.4%～92.6%；常規封閉除草劑噁草酮 (有效成分450 g/hm2) 和吡 ? 西 ? 撲 (有效成分390 g/hm2) 對上述雜草的株防效為91.4%和92.4%、94.8%和92.6%、88.9%和92.6% (表3)。施藥后35 d緩釋顆粒劑A、B、C在有效成分450 g/hm2劑量下對稗草、鴨舌草及闊葉雜草的株防效分別為91.5%～94.6%、92.3%～95.1%和92.5%～94.6%；常規封閉除草劑噁草酮和吡 ? 西 ? 撲對上述雜草的株防效為93.8%和93.1%、94.4%和93.7%、90.3%和92.5%。施藥后35 d緩釋顆粒劑A、B、C在有效成分450 g/hm2劑量下對稗草、鴨舌草及闊葉雜草鮮重防效分別為92.0%～95.0%、93.1%～95.6%和91.3%～95.2%；常規封閉除草劑噁草酮和吡 ? 西 ? 撲對上述雜草鮮重防效為95.8%和93.5%、93.8%和93.7%、93.9%和91.8%。可見，緩釋顆粒劑對田間主要雜草的封閉防除效果優于或與常規封閉除草劑相當。

表3 不同噁草酮-復合肥緩釋顆粒劑對機插移栽田主要雜草的防除效果 (藥后20 d和35 d)1)Table 3 Weed control efficacy of different slow-release oxadiazon-fertilizer granules in mechanical transplanting rice field (20 d and 35 d after application)1)

2.3 緩釋顆粒劑不同施藥劑量下對水稻安全性和田間雜草防效

緩釋顆粒劑B在108～216 kg/hm2劑量下處理，整個試驗期間水稻未見明顯藥害癥狀，植株葉色、莖干顏色等與空白對照一致。藥后20和35 d水稻株高、地上部分鮮重和分蘗數調查結果 (表4)顯示：藥后20 d緩釋顆粒劑B處理的水稻株高大于39 cm，地上部分鮮重大于2.9 g/株，單株分蘗數大于2.4；藥后35 d緩釋顆粒劑A、B、C處理的水稻株高大于64 cm，地上部分鮮重大于13 g/株，單株分蘗數大于2.8，其中株高、地上部分鮮重及分蘗數顯著高于空白對照。當劑量降低至田間推薦劑量的60% (即108 kg/hm2或有效成分270 g/hm2)時，水稻生長由于返青分蘗肥的同步降低而受到影響，株高、地上部分鮮重和分蘗數低于其他處理，當緩釋顆粒劑施用劑量在田間推薦劑量的80% (即144 kg/hm2或有效成分360 g/hm2) 以上時，水稻生長與常規推薦劑量處理間無差異。

表4 噁草酮-復合肥緩釋顆粒劑B不同劑量處理對機插移栽田水稻秧苗的安全性 (藥后20 d和35 d)1)Table 4 Effect of different rates of slow-release oxadiazon-fertilizer granule B on the growth of mechanical transplanting rice seedlings (20 d and 35 d after application)1)

藥后20 d，其對稗草、鴨舌草和闊葉雜草 (包括丁香蓼、陌上菜) 株防效分別為89.2%～94.6%、92.6%～94.8%和92.6%～94.3%；藥后35 d，相應的株防效分別為89.2%～94.6%、90.2%～95.1%和90.3%～93.6%，鮮重防效分別為89.8%～94.9%、90.4%～95.6%和92.6%～94.8% (表5)。當劑量降低至田間推薦劑量的60%時，緩釋顆粒劑對雜草防除效果略有下降，田間水稻行間有少量殘存雜草；當緩釋顆粒劑施用劑量在田間推薦劑量的80%以上時，田間雜草防效之間差異不顯著，說明在條件適宜情況下可減量20%噁草酮施藥量。

表5 噁草酮-復合肥緩釋顆粒劑B不同劑量處理對機插移栽田主要雜草的防除效果 (藥后20 d和35 d)1)Table 5 Weed control efficacy of oxadiazon-fertilizer granule B with different dose of slow-release in mechanical transplanting rice field (20 d and 35 d after application)1)

2.4 緩釋顆粒劑的機械化施用

運用側深施肥插秧機對緩釋顆粒劑進行撒施(圖1)，在多個試驗點的田間試驗中，顆粒劑的撒施誤差小于10%，且后期對田間主要雜草封閉防除效果達90%以上 (詳細數據未列出)。水稻插秧同步應用噁草酮-復合肥緩釋顆粒劑的技術改變了傳統機插秧模式，通過此插秧-封閉除草-施返青分蘗肥一體化機械作業，除草劑和肥料用量可降低20%，保障雜草控制效果的同時促進秧苗快速返青生長。實現機插同步用藥施肥一條龍，從而減少農田操作次數，進一步緩解插秧前后勞動力短缺問題，滿足日益增長的水稻生產機械化需求。

3 討論

以高分子材料對肥料顆粒進行包膜，制備成緩/控釋肥料顆粒劑以延緩或調節肥料養分的釋放已有報道[14]。本研究中首先將噁草酮吸附在復合肥顆粒上再噴包膜液，溶劑蒸發后在顆粒表面形成覆膜，該條件下顆粒具有一定緩釋效果，但包膜的均勻性、大批量生產工藝等需進一步研究。

目前中國水稻田常規用封閉除草劑主要仍以酰胺類、磺酰脲類除草劑為主[9]，且這些種類的化合物在中國已使用超過20年，存在抗性發生的風險。噁草酮屬二唑酮類除草劑，是原卟啉氧化酶抑制劑，對稻田雜草有很好的防治效果，但移栽水稻在緩苗期對其耐受性差，易產生藥害。另外，噁草酮通常以拌肥撒施為主，但施用的肥料用量較低，不能滿足移栽秧苗返青分蘗所需的養分供給。本研究將噁草酮制備成緩釋顆粒劑并在水稻移栽時同時施藥，可有效避開緩苗期的秧苗接觸到噁草酮。由于植物的根部難以吸收噁草酮或吸收量極小[15]，因此在秧苗緩苗后，噁草酮有效成分釋放到田間，被表層土壤吸附形成穩定的藥膜封閉層，可以很好地控制雜草的出苗，且對秧苗安全，該效應與傳統噁草酮的施藥方式即移栽后5～7 d用藥對移栽水稻安全性和雜草防效類似[16-18]。此外，本研究將生產實際中所需的等量的復合肥與噁草酮一起制備成緩釋顆粒劑，也保證了水稻返青分蘗期間肥料的充足供應。

采用常規的機插移栽田除草、移栽及施緩青分蘗肥，農民需進行3次或以上田間操作，在當今農村勞動力日益缺乏的條件下，提升和改進移栽及除草劑應用效率成為水稻移栽田亟需解決的問題。日本久保田公司研制了高速插秧機帶側深施肥功能，即在水稻插秧的同時將肥料一次性、準確定量地施于秧苗一側、且具有一定深度土壤中，通過此插秧 + 施肥一體化機械作業，肥料用量可降低20%[19-20]。德國拜耳作物科學公司和日本久保田公司聯合研制了水稻機插同步精準用藥配套技術，該技術由墾收除草劑 (19%氟酮磺草胺懸浮劑)、機插同步施藥器械及乘坐式插秧機3部分組成，可于插秧當日借助于懸掛在乘坐式插秧機背后的墾收組合除草劑專用施藥器，實現同步精準用藥[21]，但該技術需要配合特定的除草劑應用。本研究的噁草酮-復合肥緩釋顆粒劑也可借助于對中國目前常用的側深施肥插秧機進行改進后實現同步精準施藥，水稻移栽、施肥、施用封閉除草劑一步到位，實現“隨插隨用”的效果，從而提高了水稻機插秧的生產效率。

綜上所述，對噁草酮-復合肥緩釋顆粒劑在機插秧田的具體使用技術及要點總結如下: ①插秧前田塊要細致、平整。先由拖拉機翻耕后，經耙平、打漿等工序，避免田塊因高低不平而導致秧苗心葉淹沒。②緩釋顆粒劑均勻撒施到田間后，10 d內田間只灌不排，保持3～5 cm水層覆蓋。③緩釋顆粒劑溶解后，要及時觀察田間雜草出苗情況及水稻生長情況，根據實際狀況制定雜草后續莖葉噴霧補防和水稻增施肥料措施。④在使用氣吹式側深施肥插秧機撒施顆粒劑時，應先去除深施裝置，確保顆粒劑撒施在土壤表層，并對撒施速度進行調控，確保在正常機器行走速度下畝用藥量偏差小于10%。

以噁草酮-復合肥緩釋顆粒劑為代表的機插秧“隨插隨用”封閉除草緩釋顆粒劑不僅對雜草封閉防效好，而且省工省藥，對栽培稻也安全，在水源充足的水稻機插秧地區可推廣，但不同地區應根據當地的田間雜草基數和土壤肥力狀況等進行用藥量和后期肥料使用上的修正。