砜吡草唑與氟噻草胺協同作用防治多花黑麥草及其對小麥的安全性

徐洪樂, 李慧龍, 張 彬, 孫蘭蘭, 蘇旺蒼, 薛 飛, 吳仁海*

(1. 河南省農業科學院植物保護研究所, 鄭州 450002; 2. 河南省信陽市農業科學院, 信陽 464000; 3. 河南省南陽市農業科學院, 南陽 473000)

多花黑麥草Loliummultiflorum又稱意大利黑麥草,是具有世界栽培意義的禾本科牧草。它作為綠化草坪草和牧草引入我國,但近幾年來,多花黑麥草逐漸入侵小麥田,在河南、安徽、江蘇及山東等地大面積發生,成為小麥田的一種惡性雜草,其生長量遠遠大于日本看麥娘Alopecurusjaponicus、菵草Beckmanniasyzigachne等惡性雜草,嚴重影響小麥生產[1]。在多花黑麥草發生嚴重的地區,一般造成小麥減產20%～30%,重者達40%～50%,甚至造成絕產[2]。

防除麥田禾本科雜草,一般于雜草2～4葉期,采用精噁唑禾草靈、炔草酯、甲基二磺隆、啶磺草胺、唑啉草酯等除草劑莖葉噴霧處理[3-6]。精噁唑禾草靈、炔草酯十幾年來一直是麥田防除多花黑麥草的最主要藥劑[7]。但是,隨著麥田除草劑的長期使用,抗藥性問題日益突出,特別是一些作用靶標單一的除草劑易產生抗藥性問題。張佩[8]采用整株生物測定法測定了50個多花黑麥草種群對精噁唑禾草靈的敏感性,證實50個種群中有42個種群對精噁唑禾草靈產生了抗藥性,表明多花黑麥草對精噁唑禾草靈的抗性已經發生較為普遍。作者研究發現河南省多個地方的多花黑麥草已經對精噁唑禾草靈、炔草酯、唑啉草酯、甲基二磺隆、啶磺草胺、氟唑磺隆均產生了抗藥性(暫未發表)。

我國小麥田雜草抗藥性發生嚴重,而土壤處理劑能有效延緩抗藥性的發生。目前,關于土壤封閉方法防治多花黑麥草的研究較少。氟噻草胺是德國拜耳公司成功開發的氧乙酰替苯胺類除草劑,其主要通過抑制細胞分裂與生長而發揮作用[9]。吳仁海等[10]室內試驗得出氟噻草胺與二甲戊靈1∶2混配對多花黑麥草防治有增效作用。高興祥等[11]也證實氟噻草胺對多花黑麥草的效果較好且對小麥安全。砜吡草唑是近兩年來日本組合化學工業株式會社開發的一種新型廣譜、高活性的芽前土壤處理劑[12],屬于異噁唑類除草劑,通過抑制超長鏈脂肪酸延長合成酶而達到除草的效果[13-14]。徐洪樂等[15]通過室內盆栽生物活性測定試驗得出,砜吡草唑土壤處理對麥田多花黑麥草具有良好的防除效果。

砜吡草唑與氟噻草胺均為芽前或芽后早期處理藥劑,目前未見關于二者混配用于小麥田的報道。為此,通過生物測定法探討二者混配施用對小麥的安全性及對多花黑麥草的防效,旨在為延緩雜草抗藥性的發生以及麥田惡性雜草多花黑麥草的防除提供理論依據和實踐指導。

1 材料與方法

1.1 供試藥劑

試驗所用的除草劑分別為70%氟唑磺隆水分散粒劑(WG),山東科賽基農生物科技有限公司;30 g/L甲基二磺隆可分散油懸浮劑(OD),拜耳作物科學(中國)有限公司;7.5%啶磺草胺水分散粒劑(WG),科迪華農業科技有限責任公司;69 g/L精噁唑禾草靈水乳劑(EW),拜耳作物科學(中國)有限公司;15%炔草酯可濕性粉劑(WP),河南錦繡之星作物保護有限公司;5%唑啉草酯乳油(EC),瑞士先正達作物保護有限公司;330 g/L二甲戊靈乳油(EC),滄州潤德農藥有限公司;300 g/L丙草胺乳油(EC),瑞士先正達作物保護有限公司;40%砜吡草唑懸浮劑(SC),上海群力化工有限公司;41%氟噻草胺懸浮劑(SC),瀘州東方農化有限公司。

1.2 供試材料

多花黑麥草種子于2019年5月20日采自河南省駐馬店市驛城區胡廟鄉的冬小麥田。供試小麥品種為‘鄭麥9023’。

1.3 試驗設計

1.3.1不同莖葉處理除草劑對多花黑麥草的防除效果

將過篩細土裝入直徑10 cm的塑料盆至4/5處,采用盆底滲灌方式使土壤完全濕潤,將多花黑麥草種子均勻撒播于土壤表面,每盆20粒,播種后覆蓋約1 cm的細土,置于人工氣候箱中培養(日溫28℃,夜溫22℃,L∥D=16 h∥8 h,光照強度30 000 lx,相對濕度65%～75%)。待多花黑麥草出苗整齊后,每盆定苗至16株。定苗后繼續培養至雜草2～3葉期進行噴霧處理。試驗共設7個處理,分別為70%氟唑磺隆WG 42 g/hm2(有效成分用量,下同)、30 g/L甲基二磺隆OD 15.75 g/hm2、7.5%啶磺草胺WG 14 g/hm2、69 g/L精噁唑禾草靈EW 62 g/hm2、15%炔草酯WP 67.5 g/hm2、5%唑啉草酯EC 60 g/hm2(設計劑量均為各莖葉處理除草劑的田間推薦劑量),噴施清水為空白對照(CK),每個處理4次重復。噴霧器械采用行走式生測噴霧塔(農業農村部南京農業機械化工研究所生產的3W-2000型行走式生測噴霧塔,噴霧壓力2 kg/m2,錐形噴頭，流量100 mL/min,下同),藥后21 d,測量每盆多花黑麥草株高及鮮重,計算株高、鮮重抑制率。

1.3.2不同土壤處理除草劑對多花黑麥草的防除效果

多花黑麥草播種20粒/盆,人工氣候箱中培養,培養方法同1.3.1,選用4種土壤處理除草劑噴施,劑量設置分別為40%砜吡草唑SC 11.25、22.5、45、90、180、360 g/hm2,41%氟噻草胺SC 45、90、180、360、720 g/hm2,330 g/L二甲戊靈EC 247.5、495、990、1 980、3 960 g/hm2,300 g/L丙草胺EC 150、300、600、1200、2 400 g/hm2,噴施清水為空白對照(CK),每個處理4次重復,于播后2 d進行土壤噴施。藥后14 d,調查出苗情況,計算出苗抑制率。藥后28 d,測定每盆多花黑麥草鮮重,計算鮮重抑制率。

1.3.3砜吡草唑和氟噻草胺混配防除多花黑麥草室內配方配比篩選

多花黑麥草培養及處理方法同1.3.2。砜吡草唑和氟噻草胺的劑量設置分別為40%砜吡草唑SC 3、6、12、24、48 g/hm2,41%氟噻草胺SC 3.75、7.5、15、30、60g/hm2,砜吡草唑+氟噻草胺(1∶1.2)分別為0.75+0.9、1.5+1.8、3+3.6、6+7.2、12+14.4 g/hm2,砜吡草唑+氟噻草胺(1∶1.8)分別為1.5+2.7、3+5.4、6+10.8、12+21.6、24+43.2 g/hm2,砜吡草唑+氟噻草胺(1∶2.4)分別為1.5+3.6、3+7.2、6+14.4、12+28.8、24+57.6 g/hm2,砜吡草唑+氟噻草胺(1∶3)分別為1.5+4.5、3+9、6+18、12+36、24+72 g/hm2,噴施清水為空白對照(CK)。藥后28 d,測定每盆多花黑麥草鮮重,計算鮮重抑制率。根據活性方程得到生長抑制中劑量(ED50),以共毒系數法(CTC)[16]評價除草劑混用聯合效應。

1.3.4砜吡草唑和氟噻草胺混配對小麥的安全性測定

小麥播種9粒/盆,培養2 d后于土壤表面噴藥。40%砜吡草唑SC和41%氟噻草胺SC 的劑量設置分別為砜吡草唑+氟噻草胺(1∶1.2)=22.5+27、45+54、90+216、180+216、360+432 g/hm2,砜吡草唑+氟噻草胺(1∶1.8)=22.5+40.5、45+81、90+162、180+324、360+648 g/hm2,砜吡草唑+氟噻草胺(1∶2.4)=22.5+54、45+108、90+216、180+432、360+864 g/hm2,砜吡草唑+氟噻草胺(1∶3)=22.5+67.5、45+135、90+270、180+540、360+1 080 g/hm2,噴施清水為空白對照(CK)。施藥后28 d,測定每盆小麥鮮重,計算鮮重抑制率和選擇性指數。

1.4 計算公式及數據處理

使用Excel 2010及DPS 18.10,IBM SPSS Statistics 19數據處理軟件對試驗的相關數據進行統計、差異顯著性分析(鄧肯氏新復極差法)及卡方檢驗。

株高抑制率=(對照株高平均值-處理株高平均值)/對照株高平均值×100%;

鮮重抑制率=(對照鮮重平均值-處理鮮重平均值)/對照鮮重平均值×100%;

出苗抑制率=(對照出苗數-處理出苗數)/對照出苗數×100%;

理論毒力指數=[A的毒力指數×A在混劑中的含量%+B的毒力指數×B在混劑中的含量%]×100%;

(當CTC≥120,表示增效作用;CTC≤80時,表示拮抗作用;80

選擇性指數=抑制10%小麥生長的劑量(ED10)/抑制90%多花黑麥草生長的劑量(ED90)×100%;

選擇性指數越高,表明該藥劑越安全,當除草劑在作物和雜草之間的選擇性指數大于2時,該除草劑在該作物田可安全使用[17]。

2 結果與分析

2.1 不同莖葉處理除草劑對多花黑麥草的防除效果

由表1可知,在70%氟唑磺隆WG 42 g/hm2、69 g/L精噁唑禾草靈EW 62 g/hm2、15%炔草酯WP 67.5 g/hm2處理下多花黑麥草株高、鮮重與空白對照相比無顯著性差異;69 g/L精噁唑禾草靈EW 62 g/hm2對多花黑麥草株高無抑制作用。30 g/L甲基二磺隆OD 15.75 g/hm2、7.5%啶磺草胺WG 14 g/hm2處理下的多花黑麥草株高顯著低于空白對照,株高抑制率分別為33.28%、32.30%,均低于50%。5%唑啉草酯EC 60 g/hm2處理對多花黑麥草的鮮重抑制率達到86.60%,鮮重顯著低于空白對照。總體來說,只有唑啉草酯對多花黑麥草具有一定的防效,其他5種藥劑尤其是精噁唑禾草靈對多花黑麥草株高抑制率及鮮重抑制率均較低,表明該多花黑麥草種群對麥田常用莖葉處理劑精噁唑禾草靈等藥劑產生了不同程度的抗藥性。

表1 不同莖葉處理除草劑對多花黑麥草株高、鮮重的抑制作用1)Table 1 The inhibitory effect of different post-emergence herbicides on plant height and fresh weight of Lolium multiflorum

2.2 不同土壤處理除草劑對多花黑麥草的防除效果

由2.1可知,多花黑麥草對莖葉處理除草劑已經產生抗藥性,因此采用4種土壤封閉除草劑處理,調查其對多花黑麥草出苗及鮮重的影響。由表2得出,40%砜吡草唑SC 11.25、22.5 g/hm2劑量處理下對多花黑麥草鮮重抑制率分別為91.91%、95.59%, 而45～360 g/hm2劑量處理下對多花黑麥草的出苗抑制率和鮮重抑制率均達到100.00%;表明該藥劑對多花黑麥草的防除效果優異。41%氟噻草胺SC 180～720 g/hm2處理下對多花黑麥草鮮重抑制率分別為97.06%、97.79%和100.00%,防除效果較好。330 g/L二甲戊靈EC兩個較高劑量1 980、3 960 g/hm2處理下的鮮重抑制率也可以達到90%以上,但其他劑量防除效果并不理想。300 g/L丙草胺EC和其他3種除草劑相比防除效果較差,最高劑量2 400 g/hm2處理下的出苗抑制率僅為24.32%。

表2 不同土壤處理除草劑對多花黑麥草出苗及鮮重的抑制作用Table 2 The inhibitory effects of soil treatment with different herbicides on emergence and fresh weight of Lolium multiflorum

綜合比較4種土壤封閉除草劑的防除效果,篩選出砜吡草唑和氟噻草胺進行進一步的配方配比篩選研究。

2.3 砜吡草唑和氟噻草胺混配室內配方配比篩選

砜吡草唑與氟噻草胺不同配比防除多花黑麥草的毒力測定結果見表3。砜吡草唑、氟噻草胺對多花黑麥草均有較好的抑制效果,ED50分別為3.04、9.02 g/hm2,ED90分別為5.87、42.00 g/hm2。砜吡草唑與氟噻草胺1∶1.2～1∶3混合使用,ED50分別為3.46、6.59、4.81、6.61 g/hm2,ED90分別為6.71、13.63、9.52、12.61 g/hm2,CTC分別為137.40、80.36、118.77、91.37,表明砜吡草唑與氟噻草胺1∶1.2混合時具有增效作用,而1∶1.8～1∶3混合使用均具有相加作用。

表3 砜吡草唑與氟噻草胺不同配比防除多花黑麥草的毒力測定結果Table 3 Toxicity test results of pyroxasulfone and flufenacet at different ratios to Lolium multiflorum

2.4 小麥安全性測定結果

砜吡草唑與氟噻草胺不同配比對小麥的安全性測定結果見表4。砜吡草唑和氟噻草胺分別以1∶1.2、1∶1.8、1∶2.4、1∶3混配下小麥的ED10分別為381.98、180.09、405.95 g/hm2和170.53 g/hm2。由表5可以得出砜吡草唑與氟噻草胺1∶1.2、1∶1.8、1∶2.4、1∶3不同配比對多花黑麥草和小麥的選擇性指數分別為56.93、13.22、42.64和13.52,砜吡草唑與氟噻草胺不同配比均對小麥較為安全。結合表4、表5可以得出砜吡草唑和氟噻草胺1∶1.2混配對多花黑麥草和小麥的選擇性指數最高,對小麥最安全。

表4 砜吡草唑與氟噻草胺不同配比對小麥的安全性測定結果Table 4 Safety test results of pyroxasulfone and flufenacet at different ratios on wheat

表5 砜吡草唑與氟噻草胺不同配比對多花黑麥草和小麥的選擇性指數Table 5 Selectivity indices of pyroxasulfone and flufenacet at different ratios for Lolium multiflorum and wheat

3 結論與討論

小麥是全世界種植面積最大、分布范圍最廣、總產量最高的糧食作物,也是我國種植面積僅次于水稻的第二大糧食作物,在解決國民溫飽問題中起著舉足輕重的作用。因此,保障小麥產量直接關乎著我國的糧食安全。雜草危害是小麥減產的主要因素之一,我國麥田雜草導致的損失約占小麥總產量的15%[18]。隨著化學除草劑在小麥田長期大量的使用,已經極大加速了雜草抗藥性演化[19]。多花黑麥草作為一種國外草坪草引入我國,近年來在我國多地逐漸蔓延到小麥田,已經發展成為一種難防除的麥田惡性雜草,且對多種常用藥劑已產生抗藥性;其發生面積逐年擴大,嚴重制約了我國的糧食生產,迫切需要能夠有效防治多花黑麥草的除草劑。本文通過盆栽法研究了麥田常用6種莖葉處理除草劑對河南駐馬店地區多花黑麥草的防除效果,發現多花黑麥草對這些藥劑產生了不同程度的抗藥性,且抗性水平較高,這與張佩[8]的結果一致。隨著多花黑麥草對麥田常用莖葉處理除草劑抗性的產生,通過土壤封閉處理除草劑進行抗性雜草的防除成為雜草防除的新方向[15]。

砜吡草唑屬新型吡唑類選擇性除草劑,在苗前施藥用于控制旱地作物田主要禾本科雜草和闊葉雜草。施用時間范圍廣,從種植前到出苗后均可施用,并且與大多數常用除草劑兼容[20]。對于已經對常用藥劑產生抗藥性的雜草來說,防效較理想。它可以安全地用于玉米、棉花、花生、小麥、向日葵等作物田有效防除狗尾草屬Setaria、馬唐屬Digitaria、稗屬Echinochloa等禾本科雜草以及莧屬Amaranthus、曼陀羅屬Datura、茄屬Solanum、苘麻屬Abutilon等闊葉雜草[21-22]。李琦等[23]試驗得出40%砜吡草唑懸浮劑于小麥3～4葉期進行莖葉噴霧處理,有效成分用量為150～210 g/hm2時,對小麥田一年生雜草雀麥Bromusjaponicus、播娘蒿Descurainiasophia的防效較好,中高劑量防效優于異丙隆和甲基二磺隆,對小麥安全,無藥害發生,與空白對照相比增產7.60%～11.34%。但砜吡草唑連續對黑麥草屬雜草施用可導致其產生抗性,同時對其他藥劑產生交互抗性[24-26]。與其他作用機制的除草劑混用,可延緩雜草抗藥性的產生。氟噻草胺為細胞分裂和生長抑制劑,通過抑制蛋白質合成干擾雜草種子發芽及生長[27]。具有除草活性高、殺草譜廣、適用作物寬、高度安全等優點。目前主要用于玉米、大豆、小麥、大麥等作物田防除一年生禾本科雜草、莎草和某些闊葉雜草[28]。一般在作物種植前或播后苗前施用,且通常與其他除草劑混用[29]。高興祥等[11]室內測定得出氟噻草胺作為一種新的小麥田土壤除草劑,對小麥安全性高,對小麥田雜草的防除譜也廣,可有效防除多花黑麥草。白霜[30]試驗得出在室內條件下氟噻草胺于小麥播后苗前對多種雜草均具有較高的生物活性;在田間條件下,氟噻草胺單劑初期對小麥出苗有影響,后期恢復正常;氟噻草胺混劑對小麥無任何程度藥害,且對雜草防效好。

本文篩選出砜吡草唑及氟噻草胺對抗性多花黑麥草的防除效果較好,為進一步延緩雜草抗藥性,建立抗性多花黑麥草的化學防除技術,本文對砜吡草唑及氟噻草胺的最優配比進行了篩選研究,得出砜吡草唑和氟噻草胺以1∶1.2混配具有增效作用,對多花黑麥草防除效果較好,并且對小麥安全。砜吡草唑和氟噻草胺具有協同作用,經過進一步田間驗證,可作用麥田防除抗性多花黑麥草的理想藥劑。