水稻種子丸粒化技術防除田間雜草初探

朱永東， 黃 華， 馮 夏， 徐漢虹

(1.華南農業大學天然農藥與化學生物學教育部重點實驗室，廣東廣州 510642；2. 廣東省農業科學院植物保護研究所/廣東省植物保護新技術重點實驗室，廣東廣州 510640)

移栽與直播是目前我國東北水稻生產上應用面積最廣的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，已經威脅到水稻移植制度的可持續性和生產力，傳統的水稻移植制度已不再適應我國農業的可持續發展[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、環保的種植模式[3-4]。但與移栽水稻相比，直播稻田內干濕交替，雜草發生條件優越，而雜草與水稻爭肥、爭光，擠占了水稻秧苗的生長空間，嚴重影響了水稻高產穩產，限制了直播田的發展[5]。因此，為了提高防效，農戶不斷加大藥量和增加用藥次數，導致部分雜草的抗藥性越來越強，少數地區草害甚至已經到了無藥可控的局面，草害已嚴重限制了直播稻的推廣發展[6-7]。

種子丸粒化是為改善種子形狀不規則、重量較輕等缺點而采用機械手段使其形狀規則、重量增加以適應機械播種要求的方法，同時為植株生長提供藥、肥等保障，增強抗逆性[8]。種子丸粒化技術研究，始于20世紀40年代的美國，20年后傳至日本、歐洲[9]。在20世紀90年代，歐洲西北部的甜菜種子、英國的萵苣種子基本上達到了丸粒化的生產標準。我國于20世紀80年代開始對種子丸粒化技術進行試驗研究，21世紀以來相繼在棉花、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用并表現出良好的效果[10-14]。Mei 等發現在淹水條件下，在水稻種子丸粒化中加入二氧化鈣會使水稻直播田的種子出芽率顯著提高[15]。熊騰飛等發現菜心種子丸粒化包衣可達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，在保證農藥利用率和持效期的同時，可以避免農藥與非靶標生物接觸，減少流失。目前，這是一項概念驗證研究，旨在測試除草劑丸粒化配方對水稻出苗和田間主要雜草的影響，為后期大面積推廣提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

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 ]，均采自華南農業大學試驗基地。水稻品種為19香，由廣東省農業科學院提供。

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

1.2 方法

1.2.1 種子丸粒化包衣 參考種子丸粒化文獻進行包衣處理[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)加入包衣機不同位置中進行包衣，總包衣時間約 20 min，機器轉速度為120 r/min，水泵進水速度為 15 mL/min。包衣完成后，將丸粒化的種子過20目篩，去除未丸粒化的殘余粉劑與丸粒化不合格的種子，得到丸粒化種子，置于烘干機中，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%嘧草醚粉劑丸粒化包衣種子。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 盆栽試驗于2021年4—6月在廣東省農業科學院植物保護研究所進行。以清水包衣種子為對照，每組處理5次重復。試驗在30 cm×20 cm×8.5 cm周轉箱中進行，每箱播20 粒丸粒化種子，條播成2行，每行10粒。同時播種稗屬草、異形莎草、千金子種子各50粒。置于室內30 ℃恒溫箱，每天光照12 h進行培養，保持水層2 cm，12～24 h內排干表層水，12 d后加水淹沒雜草。于14、21、28 d時分別調查水稻的發芽率、株高、根長、干重以及雜草抑制率。

水稻種子發芽率=發芽水稻種子粒數/供試水稻種子粒數×100%；

雜草種子抑制率=未發芽雜草種子粒數/供試雜草種子粒數×100%。

1.2.3 田間試驗 于2021年6月2日至10月22日在廣東省韶關市武江區龍歸鎮涂屋村試驗地(113°59′15.44″E，24°80′13.22″N)進行防效調查。土壤為半粉沙質，有機質含量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。每個小區面積為5 m×5 m=25 m2，共6個試驗小區。調查方法為隨機取樣，每處理小區取樣3點，每處理小區取樣面積為1 m2。保持水層2 cm，12～24 h內排干表層水，12 d后加水淹沒雜草。播種后15、25、35 d調查記錄各處理小區的雜草株數，計算雜草株防效或鮮重防效。水稻產量測定：調查方法為隨機取樣，每處理小區取樣3點，每處理小區取樣面積為1 m2，計算理論產量。

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

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

理論產量(kg/hm2)=單位面積有效穗數(穗/m2)×穗粒數(粒)×結實率(%)×千粒重(g)×10-2。

1.2.4 數據分析 數據采用SPSS 20.0軟件進行統計分析，應用Duncan’s新復極差法檢驗不同處理間的顯著性差異。

2 結果與分析

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芽率的影響存在差異。處理組水稻發芽率和雜草抑制率都在80%以上的共有5種不同丸粒化的配方，分別是C3、C4、F4、G3、G4處理。清水包衣對照組的水稻發芽率為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%，但發芽率為66.00%，不適宜用于種子丸粒化包衣。

表3 不同處理對水稻安全性和雜草種子抑制效果調查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、干重進行對比，篩出對水稻安全的配方用于田間試驗如表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處理不適合進一步研究；可將C3、C4、F4、G4用于田間試驗，同時增加1組復合除草劑(嘧草醚+五氟磺草胺)藥種比1.5 ∶6 ∶1000(C3+G4)初步探索復配除草劑丸粒化控草的效果。

表4 不同處理播種后15 d對水稻幼苗素質影響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 水稻產量調查 19香水稻由廣東省農業科學院選育而成。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。該品種稻米粒型細長，品質好，米香濃郁，是作為高檔米定單開發的優選品種，平均產量在7 500 kg/hm2左右。

由表9可知，就有效穗數而言，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。對結實率影響最大的是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 不同處理對水稻產量的影響Table 9 Effect of different treatments on yield of rice

3 結論與討論

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，研究了不同藥種比的8種除草劑種子丸粒化包衣處理后對水稻的安全性和對雜草防效，篩選出4種對水稻安全的除草劑配方。增加1組復配處理后，通過大田試驗，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)。

盆栽試驗結果表明，種子丸粒化除草技術具有可行性。播種后15 d，5種除草劑配方發芽率和雜草抑制率都在80%以上，C3、C4、F4、G4處理組在幼苗素質方面表現優異。由于除草劑藥害的原因，同一除草劑包衣藥種比增加后，水稻的發芽率一般會下降。種子丸粒化后具有緩釋作用，12 d后進行淹水處理，雜草莖葉會接觸殘留的除草劑進而抑制其生長。氰氟草酯是內吸傳導性除草劑，對水稻具有優良的選擇性，對低齡稗草具有優異的防效，故選用氰氟草酯包衣進行試驗。通過盆栽試驗發現，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。

田間試驗表明，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。測產時，C3+G4處理組理論產量顯著高于其他處理組，產量為7 161.50 kg/hm2。由于19香水稻屬于絲苗型優質水稻，產量會比普通雜交稻低，一般產量在7 500 kg/hm2左右，但在長江中下游用于晚稻種植時產量一般在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。通過田間試驗發現，種子丸粒化水稻比移栽稻更抗倒伏，有可能是因為缺少移栽過程，所以水稻根系更加發達。

一般傳統方式使用封閉除草劑處理后還須施藥2次，才能達到防除雜草的目的[17-18]。除草劑種子丸粒化控草技術只需要包衣1次藥，就可達到長期防控雜草的效果。除草劑種子丸粒化控草技術是在防治水稻直播田田間雜草方面的一次技術創新，具有省時、省力、環保、高效、經濟等優點，具備大規模推廣的應用價值。