新疆棉田主要藜屬雜草對除草劑的敏感性研究

馬明亮, 張卓亞, 吳靖濤, 張鐘炎, 周月婷, 郭世儉, 黃明智, 趙東, 徐小燕*

(1.合力科技股份有限公司, 浙江 杭州 310052; 2.浙江省合力農業與生命科學研究院, 浙江 杭州 310052)

二甲戊靈 (Pendimethalin) 屬二硝基苯胺類土壤處理除草劑, 撲草凈 (Prometryn) 屬三氮苯類選擇性土壤封閉除草劑, 兩個產品廣泛用于棉花、玉米等作物田防除稗草 (Echinochloacrus-galli)、牛 筋 草 (Eleusineindica)、馬 唐 (Digitaria sanguinalis)、龍 葵 (SolanumnigrumL.)、藜(ChenopodiumalbumL.)、灰 綠 藜 (Chenopodium glaucumL.) 等雜草, 具有殺草廣譜性、安全性高等特點[1-2], 也是新疆目前棉田主要應用的除草劑。龍葵、灰綠藜、藜是新疆棉田主要為害闊葉雜草, 現有主要解決方案為應用二甲戊靈和撲草凈等在棉花播種前進行土壤封閉處理, 以降低雜草的發生率[3-4]。然而, 新疆棉花種植多年連作, 連續使用相同作用機理除草劑導致雜草抗藥性快速發展,抗性雜草種群凸顯, 已有研究發現, 棉田雜草龍葵[5]、田旋花[6]對二甲戊靈產生了抗藥性, 生產實踐中也發現, 藜和灰綠藜越來越難防。為了明確目前新疆棉田雜草藜和灰綠藜對常見除草劑二甲戊靈和撲草凈的敏感性, 篩選有效的除草劑。本文采用溫室盆栽法, 研究了新疆不同地區棉田藜和灰綠藜種群對二甲戊靈、撲草凈的敏感性, 探索對二甲戊靈、撲草凈不敏感雜草種群的有效藥劑, 旨在為棉田闊葉雜草藜和灰綠藜的有效防治提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試藥劑

99%氟啶草酮原藥、98%丙炔氟草胺原藥、97%二甲戊靈原藥 (由邁克斯 (如東) 化工有限公司生產); 95%撲草凈原藥 (由浙江中山化工集團股份有限公司生產)。

1.2 供試靶標

灰綠藜(Chenopodiumglaucum)、藜(Chenopodium album) 種子于2018—2020 年在新疆不同地區棉田采集, 灰綠藜和藜不同種群種子具體采集地信息詳見表1。

表1 供試雜草種群信息表

1.3 試驗方法

試驗采用溫室盆栽法, 試驗用土為未用藥地塊收集的試驗專用土, 與基質以土壤∶基質體積比為1 ∶ 2 的比例進行混合 (供試土壤有機質含量6.22%, pH 值 7.72), 試驗土壤定量裝至盆缽 3/4處, 然后從盆缽底部滲灌, 使土壤完全潤濕至飽和狀態。將預處理的供試雜草種子均勻定量撒播于土壤表面 (播種密度600 ～800 株·m-2), 覆土 0.5 cm, 覆土土壤采用試驗專用土與蛭石按體積比1 ∶1 比例混合 (有機質含量0.3%, pH 值 7.65), 播種 24 h 后備用。

二甲戊 靈 劑 量 設 為40、80、120、240、360、480、960 g ·hm-2, 撲 草 凈 劑 量 設 為 56.25、112.5、225、450、900 g·hm-2。氟啶草酮劑量設為9、18、27、36、45、54 g·hm-2; 丙炔氟草胺劑量 設 為1.875、3.75、7.5、15、22.5、30 g·hm-2。采用母液稀釋梯度法配制藥劑, 供試原藥用N, N-二甲基甲酰胺 (DMF) 溶解, 配置成5%母液, 用含0.1%吐溫-80 的水稀釋成試驗所需劑量,以不含藥劑的0.1%吐溫-80 溶液作為空白對照。

采用土壤噴霧法施藥, 試驗方法參考農藥室內生物測定試驗準則 (NY/T 1155.3—2006)[7]。于供試雜草出苗前采用全自動噴霧塔 (噴藥面積0.605 m2, 噴液量600 L·hm-2, 工作壓力0.2 MPa,著液量87.58%) 進行土壤噴霧處理。處理后置可控溫室 (日/晝為12 h/12 h, 白天22 ～30 ℃, 夜間15 ～20 ℃, 相對濕度 60%～75%) 中培養觀察, 定期以底部灌溉方式補水, 保持適宜的土壤濕度。

1.4 數據調查與分析

處理后定時觀察植株反應癥狀, 并于藥后30 d測定各雜草地上部分鮮重, 計算鮮重抑制率(%)。鮮重抑制率為空白對照鮮重與處理鮮重之差除以空白對照鮮重再乘以100。采用DPS 7.05統計分析軟件進行 “劑量-活性” 回歸分析, 通過線性回歸方程得出供試藥劑抑制雜草生長 (鮮重)90%的有效劑量 (GR90)。

根據抗性倍數 (resistance index, RI) 判定抗性程度, RI 為抗性種群GR90除以敏感種群GR90。參考Beckie 等[8]方法將相對RI 分為4 個等級:RI＜2 表示敏感, 2≤RI ＜5 表示低水平抗性, 5 ≤RI≤10 表示中等水平抗性, RI＞10 表示高水平抗性。本文以GR90最低的種群作為敏感種群, 評價其他種群的相對敏感度。

2 結果與分析

2.1 不同地區藜、灰綠藜種群對二甲戊靈的敏感性測定

不同藜和灰綠藜種群對二甲戊靈敏感性測定試驗結果見表2, 結果顯示, 新疆不同區域藜、灰綠藜種群對二甲戊靈的GR90差異較大, 以GR90最低的種群灰綠藜KZC05-6 和藜KZC08-8 作為敏感種群, 計算其他種群的相對RI。供試灰綠藜種群KZC05-7 對二甲戊靈的相對RI 為20.0,屬高 抗 種 群; KZC05-3、KZC05-8 的 相 對RI 為5.4 ～5.7, 屬中抗種群; KZC05-1、KZC05-2 的相對RI 為 3.5 ～3.6, 屬 低 抗 種 群; KZC05-4、KZC05-5 的相對RI 為1.4 ～1.6, 屬敏感種群。8個種群中, 1 個高抗種群, 2 個中抗種群, 2 個低抗種群, 3 個敏感種群, 抗性種群占比為62.5%,且中高抗種群占比37.5%。可見, 新疆棉田闊葉雜草灰綠藜對二甲戊靈已產生一定抗性, 少數種群已達中高抗水平。

表2 不同藜和灰綠藜種群對二甲戊靈敏感性測定試驗結果

供試藜種群KZC08-17 對二甲戊靈的相對RI 為5.4, 屬 中 抗 種 群; KZC08-9、KZC08-10、KZC08-12、KZC08-14、KZC08-15、KZC08-16、KZC08-18、KZC08-19 共8 個種群的相對RI 為2.1～4.1, 屬低抗種群; KZC08-3、KZC08-11、KZC08-13 共3 個種群的相對RI 為1.2 ～1.6, 屬敏感種群。13 個種群中,1 個中抗種群, 8 個低抗種群, 4 個為敏感種群, 抗性種群占比為69.2%, 且中高抗種群占比7.7%, 主要為低抗種群。可見, 新疆棉田闊葉雜草藜對二甲戊靈已有一定抗性趨勢, 主要為低抗水平。

2.2 不同地區藜、灰綠藜種群對撲草凈的抗性水平

不同藜和灰綠藜種群對撲草凈敏感性測定試驗結果表3, 結果顯示, 新疆不同區域藜、灰綠藜種群對撲草凈的GR90差異較大, 以GR90最低的種群灰綠藜KZC05-6 和藜KZC08-3 作為敏感種群, 計算其他種群的相對RI。供試灰綠藜種群KZC05-1、KZC05-2 對撲草凈 的 相 對RI 為17.6 ～23.4, 屬 高 抗 種 群; KZC05-3、KZC05-4、KZC05-7 的相對RI 為2.7 ～4.5, 屬低抗種群;KZC05-5、KZC05-8 的相對RI 為1.1 ～1.6, 屬 敏感種群。8 個種群中, 2 個高抗種群, 3 個低抗種群, 3 個為敏感種群, 抗性種群占比為62.5%,且中高抗種群占比25%。可見, 新疆棉田闊葉雜草灰綠藜對撲草凈已產生一定抗性, 少數種群已達中高抗水平。

表3 不同藜和灰綠藜種群對撲草凈敏感性測定試驗結果

供 試 藜 種 群KZC08-12、KZC08-15、KZC08-17、KZC08-18 對撲草凈相對RI 為16.7 ～56.4, 屬高抗種群; KZC08-11、KZC08-16 相 對RI 為8.3 ～9.2, 屬中抗種群; KZC08-13 的相對RI 為3.9, 屬低 抗 種 群; KZC08-8、KZC08-9、KZC08-10、KZC08-14、KZC08-19 相對RI 為1.2 ～1.7, 屬敏感種群。13 個種群中, 4 個高抗種群, 2 個中抗, 1個低抗, 6 個敏感種群, 抗性種群占比53.8%, 且中高抗占比46.2%, 可見新疆棉田闊葉雜草藜對撲草凈已產生一定抗性, 部分種群達到中高抗水平。

2.3 藜和灰綠藜不敏感種群藥劑篩選試驗

綜合2.1 節和2.2 節結果, 發現供試灰綠藜種群 中, KZC05-1、KZC05-2、KZC05-3、KZC05-7 共計4 個種群對二甲戊靈和撲草凈均產生抗性,約占50%; KZC05-04 對撲草凈產生抗性但對二甲戊靈敏感; KZC05-8 對二甲戊靈產生抗性但對撲草凈敏感。供試藜種群中, KZC08-12、KZC08-15、KZC08-16、KZC08-17、KZC08-18 共 計5 個種群對二甲戊靈和撲草凈均產生抗性, 約占38.5%; KZC08-9、KZC08-10、KZC08-14、KZC08-19 對二甲戊靈產生抗性但對撲草凈敏感;KZC08-11、KZC08-13 對撲草凈有抗性但對二甲戊靈敏感。選取敏感和抗性的灰綠藜種群(KZC05-6、KZC05-1、KZC05-3、KZC05-7)、藜種群 (KZC08-8、KZC08-12、KZC08-17、KZC08-18) 對新型土壤處理劑氟啶草酮、丙炔氟草胺進行多抗性測定。由表4 可知, 供試灰綠藜對氟啶草酮、丙炔氟草胺均為敏感型種群, RI 在1.0 ～1.2; 供試藜種群對氟啶草酮、丙炔氟草胺也均為敏感型種群, RI 在1.0 ～1.4。

表4 藜和灰綠藜不敏感種群對氟啶草酮和丙炔氟草胺活性測定試驗

3 結論與討論

抗藥性是雜草防除最大難題之一, 雜草抗藥性演化速度由抗藥性突變起始頻度、除草劑選擇壓、雜草適合度及雜草種子庫壽命4 個因素控制[9]。新疆棉田常年連作, 播前普遍采用二甲戊靈、撲草凈等進行土壤封閉處理, 而藜、灰綠藜具有雜草結實率高、發芽率高、適應能力強等特點[10], 因此,具備對二甲戊靈、撲草凈等產生抗藥性的條件。本研究表明, 供試藜、灰綠藜種群中, 對二甲戊靈產生抗性的種群的RI 分別為2.1 ～5.4、3.5 ～20.0,其生物型分別占所測種群總數的69.2%、62.5%;對撲草凈產生抗性的種群的RI 分別為3.9 ～56.4、2.7 ～23.4, 分別占種群總數的53.8%、62.5%;且對二甲戊靈和撲草凈均產生抗性的生物型分別占種群總數的38.5%、50.0%。說明新疆棉田藜、灰綠藜種群對二甲戊靈和撲草凈的抗性已經普遍發生, 這也與當前農業生產中新疆棉田采用二甲戊靈、撲草凈防除藜、灰綠藜難度增大的現狀相一致。在多抗性研究中, 發現對二甲戊靈和撲草凈產生抗性的藜、灰綠藜種群均未對氟啶草酮、丙炔氟草胺產生抗性, 因此, 建議開展棉田二甲戊靈和撲草凈的用藥管理及抗性監測, 并加強與氟啶草酮、丙炔氟草胺等不同作用機理的除草劑輪用、混用,以延緩雜草的抗藥性發展, 從而保證雜草的可持續治理。本研究明確了新疆棉田藜、灰綠藜對二甲戊靈和撲草凈的抗藥性現狀及對棉田新型土壤處理劑的多抗性, 為新疆棉田科學合理使用除草劑提供了理論依據。但本研究供試雜草種數較少, 可能不具有普遍性, 且雜草產生抗性的原因及機制尚不明確, 有待進一步深入研究。