谷子和雜草對氰氟草酯的敏感性

李秉華 王貴啟 師志剛 劉小民 許 賢 趙鉑錘 程汝宏

（1河北省作物栽培生理與綠色生產重點試驗室/河北省農林科學院糧油作物研究所，050035，河北石家莊；2河北省雜糧研究試驗室/河北省農林科學院谷子研究所，050035，河北石家莊）

我國種植谷子的歷史悠久，谷子最早在新石器時代的黃河流域被馴化，距今已有8700多年歷史，是我國最早的原產作物之一。由于谷子田缺乏安全、高效的專用除草劑，雜草嚴重危害谷子生產[1]，制約了谷子生產的效率和效益[2-3]。

谷子苗后廣泛使用的莖葉處理除草劑主要是二甲四氯和2,4-滴異辛酯等，這些藥劑只能防除田間的闊葉雜草[4-5]。抗除草劑烯禾啶的谷子品種應用廣泛，但對其他類型除草劑的耐藥性較低[6]。氰氟草酯（cyhalofop-butyl）是美國陶氏益農公司1987年開發的乙酰輔酶A羧化酶抑制劑，屬于芳氧苯氧丙酸酯類除草劑，能夠有效防除稗草和千金子等水稻田的禾本科雜草[7]，同時對馬唐（Digitria sanguinalis L.）、看麥娘和牛筋草（Eleusine indica L.）等屬于C4植物的禾本科雜草也有很高的防效[8]。氰氟草酯還可以與其他除草劑復配，如五氟磺草胺和二氯喹啉酸等[9-10]，以進一步擴大殺草譜和提高防效。

芳氧苯氧丙酸酯類除草劑對禾本科植物的選擇性很強，如氰氟草酯對水稻非常安全，精噁唑禾草靈則對小麥相對安全，氰氟草酯和精噁唑禾草靈在稗草中的吸收和轉運差異導致了其藥害癥狀和防除效果的差異[11]。乙酰輔酶A羧化酶抑制劑常用于雙子葉植物中防除禾本科雜草，只有個別品種用于禾本科植物[12]。氰氟草酯是用于防治秋糧作物田禾本科雜草的除草劑[13]，對谷子的安全性尚不清楚。本研究于2020年在河北省進行了室內生物測定試驗和田間小區試驗，通過研究氰氟草酯對谷田主要雜草的防除效果和對谷子生長的影響，旨在明確氰氟草酯對谷子的安全性和對谷田惡性雜草的敏感性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

谷子品種冀谷39和豫谷18由河北省農林科學院谷子研究所提供，冀谷39是采用雜交方法選育出的抗咪唑啉酮類兼抗煙嘧磺隆除草劑的品種，豫谷18為常規品種。室內生物測定試驗使用的牛筋草和谷莠子（Setaria faberii Herrm.）種子是2019年采于河北省石家莊市堤上村。10%氰氟草酯乳油由山東綠霸化工股份有限公司生產。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 雜草對氰氟草酯敏感性 室內生物測定試驗于2020年在河北省農林科學院糧油作物研究所生物培養室進行，溫度25℃，光照和黑暗各12h。在底部有孔的塑料花盆（8cm×8cm×10cm）中加入3/4的專用育苗土，花盆置于托盤中，托盤里加入適量水，通過底部虹吸的方式待水滲至土表后，置于植物培養室中，分別播入牛筋草和谷莠子種子后覆土1cm。植株2葉時進行間苗，每盆定苗10株，待植株3～4葉時使用3WP-2000型行走式噴霧塔用藥，噴液量450L/hm2。試驗用藥按照表1進行，設6個處理，4次重復。藥后18d測定植株地上部鮮重，鮮重抑制率（%）=（空白對照鮮重-處理鮮重）/空白對照鮮重×100。

表1 室內生物測定供試植物與除草劑劑量Table 1 Experimental plant and herbicide dosage for biomass assay g a.i./hm2

由于氰氟草酯目前在谷田尚無推薦劑量，故以其在水稻田的推薦劑量90～120g a.i./hm2作為評價其對靶標植物敏感性的基本標準，當氰氟草酯對雜草的GR90（鮮重抑制率90%所需要的劑量）小于90g a.i./hm2時，該雜草對氰氟草酯高度敏感；GR90介于90～120g a.i./hm2時，該雜草對氰氟草酯中度敏感；GR90介于120～240g a.i./hm2時，該雜草對氰氟草酯一般敏感；GR90大于240g a.i./hm2時，該雜草對氰氟草酯不敏感。

使用DPS統計分析工具計算GR90，以靶標植物的生長抑制率幾率值（y）和劑量對數值（x）為變量建立回歸方程y=b+ax，通過方程計算出靶標植物噴施氰氟草酯后的GR90。

1.2.2 谷子對氰氟草酯的耐藥性 谷子播種、培養、用藥處理及調查的方法與1.2.1一致。

當氰氟草酯對谷子的GR10（鮮重抑制率10%所需要的劑量）大于240g a.i./hm2時，氰氟草酯對谷子安全；GR10介于120～240g a.i./hm2時，氰氟草酯對谷子較安全；GR10低于120g a.i./hm2時，對谷子不安全。

按照1.2.1的方法計算不同谷子品種噴施氰氟草酯后的GR10和GR50（鮮重抑制率50%所需要的劑量）。氰氟草酯對谷子和雜草的選擇性指數（selection index，SI）和抗藥性指數（resistance index，RI）分別按下式計算：SI=谷子GR10/雜草GR90，RI=抗性谷子GR50/敏感谷子GR50。

氰氟草酯對谷子和雜草之間的選擇性使用SI進行評價，SI≥2.0時，氰氟草酯對谷子和該雜草的選擇性高，1.0≤SI＜2.0時，氰氟草酯的選擇性一般，SI＜1.0時，氰氟草酯的選擇性差。

1.3 田間試驗

田間試驗設于河北省石家莊市馬莊村，條播，行距40cm，密度45萬株/hm2，小區面積20m2，田間管理措施一致。田間禾本科雜草為牛筋草、谷莠子和馬唐，谷子品種為冀谷39，2020年6月21日播種。田間試驗設計為完全隨機區組排列，共設置5個處理，分別為氰氟草酯40、55、70、110g a.i./hm2和空白對照，重復4次。于雜草3～4葉期噴施除草劑，噴液量為525L/hm2。田間小區施藥器械為HD400背負式噴霧器，扇形噴頭，由新加坡利農私人有限公司生產。藥后18d，每小區取1m2調查雜草的種類、株數和鮮重，同時取20株谷子測量株高和地上部鮮重。雜草株數防效（%）=（空白對照區雜草株數-處理區雜草株數）/空白對照區雜草株數×100，雜草鮮重防效（%）=（空白對照區雜草鮮重-處理區鮮重）/空白對照區雜草鮮重×100。

1.4 數據處理

使用Excel對數據進行整理計算，使用SPSS進行單因素隨機區組方差分析，用Duncan氏新復極差法進行顯著性多重比較。

2 結果與分析

2.1 室內雜草對氰氟草酯的敏感性

隨著氰氟草酯劑量增加，對牛筋草的抑制作用迅速提高。15.625g a.i./hm2劑量對牛筋草的生長有輕微抑制作用，31.250g a.i./hm2劑量下牛筋草的生長受到嚴重抑制，62.500g a.i./hm2劑量時牛筋草全部枯死。15.625g a.i./hm2劑量對谷莠子的生長有抑制效果，31.250g a.i./hm2劑量下谷莠子的生長受到嚴重抑制，125.000g a.i./hm2劑量下谷莠子大部分枯死。

從圖1可以看出，氰氟草酯對牛筋草和谷莠子的鮮重防效符合劑量-效應曲線，在15.625～125.000g a.i./hm2劑量下，鮮重防效隨著劑量增加而迅速增加，劑量125.000g a.i./hm2時鮮重防效均達到90%以上。

圖1 氰氟草酯對雜草的鮮重防效Fig.1 Fresh weight control effects of cyhalofop-butyl on weeds

由表2可知，氰氟草酯對牛筋草的GR50和GR90分別為10.19和45.02g a.i./hm2，對谷莠子的GR50和GR90分別為20.22和124.13g a.i./hm2。依據雜草對除草劑敏感性的評價標準，牛筋草對氰氟草酯高度敏感，谷莠子對氰氟草酯一般敏感。

表2 雜草對氰氟草酯的敏感性Table 2 The sensitivity of weeds to cyhalofop-butyl

2.2 室內谷子對氰氟草酯的耐藥性

由表3可知，氰氟草酯對豫谷18和冀谷39的GR10分別為13.70和284.05g a.i./hm2，依據安全性評價標準，豫谷18和冀谷39分別對氰氟草酯為高度敏感和不敏感。抗除草劑谷子品種冀谷39的RI是普通谷子品種豫谷18的9.65倍。

表3 谷子對氰氟草酯敏感性測定結果Table 3 Determine the sensitivity of millet to cyhalofop-butyl

由表4可知，氰氟草酯在豫谷18與牛筋草和谷莠子之間的SI分別為0.30和0.11，均小于1.0，表明氰氟草酯在豫谷18與牛筋草和谷莠子之間無法安全作出選擇。氰氟草酯在冀谷39與牛筋草和谷莠子之間的SI分別為6.31和2.29，均大于2.0，表明氰氟草酯在冀谷39與牛筋草和谷莠子之間的選擇性高，可在冀谷39上安全地使用。

表4 氰氟草酯對不同谷子品種和雜草的選擇性指數Table 4 Selection indexes of cyhalofop-butyl between millet varieties and weeds

2.3 田間氰氟草酯的雜草防治效果

結果（表5）表明，隨氰氟草酯用藥劑量的增加，田間禾本科雜草的株數防效和鮮重防效也隨之提高。相同用藥量下，氰氟草酯對牛筋草和谷莠子的鮮重防效高于株數防效，但氰氟草酯對不同種類雜草的防除效果有明顯的不同。氰氟草酯的用藥量在55g a.i./hm2時對牛筋草的株數防效為87.4%，鮮重防效達95.2%；氰氟草酯對馬唐的用藥量在110g a.i./hm2時株數防效和鮮重防效分別為97.0%和97.1%；氰氟草酯用藥量低于70g a.i./hm2時對谷莠子的防效不佳，110g a.i./hm2時的株數防效和鮮重防效分別為67.2%和80.5%。氰氟草酯的防效從高到低依次為牛筋草、馬唐和谷莠子，與室內生物測定結果一致。

表5 氰氟草酯藥后18d雜草防效Table 5 Weed control effects of cyhalofop-butyl after application 18d

2.4 田間氰氟草酯對谷子的安全性

氰氟草酯在供試劑量下對冀谷39的株高和鮮重均沒有顯著的抑制作用，統計分析結果表明，各處理間冀谷39的株高（圖2a）和鮮重（圖2b）的差異均不顯著。

圖2 氰氟草酯藥后18d對冀谷39株高和鮮重的影響Fig.2 Effects on Jigu 39 plant height and fresh weight after cyhalofop-butyl application 18 days

3 討論

分子生物學和基因工程技術的進步使得選育并利用抗除草劑作物來有效防控田間惡性雜草成為現實[14-15]，全球抗除草劑作物的種植面積迅速擴大[16-17]。目前谷田仍然缺乏安全的莖葉處理除草劑，因此開發抗除草劑谷子品種是解決這一難題的方向[18]。冀谷39是河北省農林科學院通過雜交方法選育出的抗咪唑啉酮類除草劑兼抗煙嘧磺隆的谷子品種，在生產上大面積推廣應用，該品種對咪唑啉酮和煙嘧磺隆類除草劑的抗性已經很明確，但對芳氧苯氧丙酸酯類除草劑的耐藥性鮮有報道，尤其是對禾本科雜草有良好防效的氰氟草酯的敏感性尚不明確。不同基因型作物對同一種抑制劑的敏感性是有差別的[19]，同一基因型對同一靶標位點的抑制劑的抗藥性也有差異[20]。本試驗結果表明，氰氟草酯110g a.i./hm2對冀谷39的生長沒有影響，而在氰氟草酯增加劑量后雜草和豫谷18植株的枯死比例迅速提高，說明冀谷39可以較安全地使用氰氟草酯來防除禾本科雜草。

氰氟草酯對雜草的研究多為水稻田的稗草、千金子等[13,21]，對旱糧作物田的雜草研究較少。郭文磊等[22]在水稻田使用氰氟草酯90～120g a.i./hm2對牛筋草的防除效果為90.4%～94.5%，高于對馬唐（89.0%～92.4%）的防效，與本研究的田間結果基本一致。氰氟草酯對馬唐的敏感性隨葉齡增加而降低，1～1.5葉期馬唐對氰氟草酯的敏感性最高，3～4葉期馬唐GR50的95%置信區間為20.84～29.97g a.i./hm2[23]，與本研究結果部分相符，可能是不同生物型馬唐的敏感性差異造成的。氰氟草酯對谷莠子的敏感性未見報道，對其近緣的狗尾草的敏感性僅有少量報道[7]。本研究結果表明，谷莠子對氰氟草酯一般敏感。

4 結論

常規谷子品種豫谷18對氰氟草酯敏感，不能使用氰氟草酯，而抗除草劑谷子品種冀谷39對氰氟草酯有較強的耐藥性，可以較安全地使用其防除禾本科雜草，在雜草3～4葉期，莖葉噴施氰氟草酯能有效防控馬唐、牛筋草和谷莠子等谷田禾本科雜草。其中牛筋草對氰氟草酯的敏感性最高，其次是馬唐，谷莠子對氰氟草酯一般敏感。