蓖麻田間雜草與除草劑篩選研究進展*

湯 凱，由佳慶，羅 婷，閆靖蕓，張 濤，李國瑞，陳永勝

（1.內蒙古民族大學農學院，內蒙古 通遼 028000；2.內蒙古民族大學蓖麻育種國家民委重點實驗室，內蒙古 通遼 028000）

0 引言

蓖麻屬于大戟科、蓖麻屬一年生或多年生雙子葉草本植物[1]，這種熱帶多年生灌木或南方地區小喬木原產于非洲。蓖麻作為重要的能源作物和油料作物，具有較高的經濟價值和綜合利用價值。蓖麻具有多種用途：1）生產潤滑油，蓖麻中含有大量的蓖麻油酸，這是用于生產高級潤滑油的重要原料；2）工業原料，凡是能用到石油的地方大多數可用蓖麻油進行替代，蓖麻油經加工后的產品可用于醫學、航天航空、軍事和化工等領域；3）動物飼料，榨油后的蓖麻餅因含有大量的蛋白質和基本的氨基酸，可用于動物飼料；4）用作藥品，蓖麻可用于治療破傷風、癲癇、風濕性關節炎等。蓖麻籽粒的含油量高達45%~54%，是當前唯一可以取代石油的可再生綠色油品資源[2]，根據蓖麻目前的發展現狀與潛力，很多國家已將蓖麻生產上升到戰略角度甚至被定為戰略物資，蓖麻的能源化利用已被多個生物能源利用發達的國家積極開發[3]。

近年來，隨著經濟的增長，蓖麻、蓖麻油及其衍生物的市場需求正在迅速增長，世界范圍內的增長率每年保持在3%~5%之間[4]。我國蓖麻種植面積較大，東起臺灣，西至新疆，北起黑龍江，南至海南，均有種植，并且在四川、甘肅等地開始規模種植蓖麻，但是粗放式管理和蓖麻本身特性導致農戶種植蓖麻田雜草危害嚴重[5]。此外，蓖麻只是一種小宗植物，市場上沒有完全適合蓖麻的除草劑。而且蓖麻對除草劑極其敏感，稍不注意就可能會使蓖麻產生藥害或者更大的傷害，嚴重時可能造成蓖麻死亡、絕產，因此，對蓖麻田間除草劑的要求極為嚴格。因此，生產上迫切需要一種適合蓖麻田間種植的除草劑，以促進蓖麻產業健康可持續發展。本文對蓖麻田間雜草危害、苗期前后適用除草劑進行總結，目的是篩選出適用于蓖麻田的除草劑，為我國蓖麻田間雜草防除提供理論依據，為蓖麻高效生長提供科學依據。

1 除草劑作用機理及分類

1.1 除草劑作用機理

除草劑具有除草效果好、時期短、花費時間少和生產成本低等多個優點。除草劑能夠抑制雜草的光合效率，使雜草不能合成新的糖分和養分，待其消耗掉自身貯存的養分后使其“饑餓”而死[6]；抑制雜草在進行呼吸作用的過程中產生的電子傳遞和能量轉移，使得該過程成為徒勞的消耗；抑制雜草細胞的有絲分裂，使雜草停止生長；破壞雜草體內的水分平衡，阻礙其有機物的運輸，使雜草體內水平失衡，運輸有機物的篩管破碎，最終雜草會因為能量缺失、體內的各種生理變化過程無法正常進行而死亡。

1.2 除草劑分類

目前，市場上已知的除草劑種類有很多，其除草效果和功效也各不相同，嚴格來說，除草劑的分類方式有很多。

1）根據除草劑除草性質不同可以分為選擇性除草劑和滅生性除草劑。

選擇性除草劑：除草劑對不同的雜草具有選擇性，有的除草劑只能殺死某種雜草，而對另外一種雜草沒有作用或對其他雜草造成的影響較小，對某些作物是安全的，但是會對其他作物產生危害，如氟樂靈、撲草凈、禾草靈等。

滅生性除草劑：正常劑量下不加選擇地消滅全部作物和雜草，如草甘膦、百草枯等。

2）根據作用方式不同可以分為內吸傳導型除草劑和觸殺型除草劑。

內吸傳導型除草劑：除草劑會通過雜草的根莖或葉進入植物體內的各個部位并產生作用，破壞植物的結構和生理平衡，最終導致植株死亡，如二甲四氯、撲草凈等[7]。

觸殺型除草劑：藥劑與雜草接觸，盡管使用此類除草劑可以有效消滅直接接觸藥劑的部分植株組織，不過這種除草劑僅限于殺死雜草的地上部分，而無法有效清除更深層的雜草，如除草醚、五氯酚鈉等。

3）根據噴施方法不同可以分為莖葉處理劑和土壤處理劑。

莖葉處理劑：將除草劑溶液稀釋在一定量的水中，以細小的霧滴噴灑在雜草幼苗上，如草甘膦、蓋草能等。

土壤處理劑：將除草劑噴灑于土壤表面或通過混土把除草劑拌入土壤中，殺死萌發中的雜草，如西馬津、阿畏達等。

4）根據施藥時間不同可以分為播前除草劑、播后苗前除草劑和苗后除草劑。

播前除草劑：在作物播種前對土壤進行封閉處理，如氟樂靈、野麥畏等。

播后苗前除草劑：在播種后，為了保證作物的健康生長，應該在出苗前對土壤進行處理，以防止雜草的侵害。這種方法可以有效地阻止雜草的芽鞘和幼葉向植株的生長點傳導，對作物幼苗不會產生影響。

苗后除草劑：雜草出苗后，直接向雜草植株上噴灑除草劑。

5）根據藥劑不同可以分為水劑、水溶性粉劑、乳油和顆粒劑等。

水劑：水溶性除草劑與水配比成一定濃度的水溶液，如二甲四氯、草甘膦水劑等。

水溶性粉劑：直接溶于水中的固體除草劑，用軟水稀釋后噴霧，如五氯酚鈉、鈉鹽等。

乳油：一種均勻油狀的液體劑型，由除草劑原藥、有機溶劑和乳化劑合成，用水稀釋后成乳狀液噴灑。

顆粒劑：將顆粒劑除草劑施到土壤，吸水后藥劑從土壤中釋放，被雜草吸收而發揮作用。

2 蓖麻田間雜草的危害

雜草生長與蓖麻競爭，影響蓖麻的正常生長發育[8]。蓖麻農田中，雜草以C4植物為主，蓖麻為C3植物。C4植物可以更加充分地利用光能、CO2和水進行有機物的生產，因此雜草表現出比蓖麻更強的競爭能力[9-11]。田間雜草的危害主要體現在以下幾個方面。

2.1 與蓖麻爭奪營養物質和養分

大多數雜草根系較為發達，吸收能力較強，生長迅速且后期遮擋或覆蓋蓖麻，與蓖麻爭奪生長所需要的水分、養分、光照和空間[12]，使蓖麻無法正常生長，從而降低蓖麻質量與產量。

2.2 提高病蟲害傳播風險

許多雜草是蓖麻病菌和害蟲的中間寄主，田間雜草會增加病蟲害發生的概率。

2.3 降低蓖麻產量與質量

雜草與蓖麻在養分、水分、光合方面存在一定的競爭，從而直接或間接危害蓖麻生長。雜草生長密度越大，蓖麻果穗數下降幅度越大。

2.4 增加管理費用和人工成本

由于蓖麻自身特性，蓖麻田間除草需要花費大量人力，采用化學藥劑不僅會增加生產成本，而且還會影響蓖麻產量。尤其是“三夏”忙碌季節，時間緊、任務重、勞動強度大，如果雨季到來，中耕除草任務無法完成，很容易出現草荒，給蓖麻帶來更大的損失[13]。

對于大量雜草的防治，如果投入大量人力只會得到事倍功半的效果。因此，蓖麻除草劑的篩選使用，對有效防治雜草、提高蓖麻產量和質量、提高作物生產效率具有重要的經濟意義[14]。

3 蓖麻田間雜草及除草方式

蓖麻苗期生長極其脆弱，田間雜草生長會對蓖麻幼苗產生嚴重影響。我國不同蓖麻種植地區的雜草種類也有較大差異，王光明等[15]根據不同地區自然生長條件、經濟狀況、栽培習性以及品種適應性原則將我國蓖麻種植區域分為七個種植區，不同種植區蓖麻田間雜草類型與主要品種如表1所示。

表1 蓖麻的田間雜草

蓖麻田常用的除草方式主要是傳統的人工除草、機械除草和化學除草[16]，如表2所示。

表2 蓖麻田常用除草方式

4 蓖麻田雜草的科學防除

蓖麻田除草可根據蓖麻的生長期分為苗前和苗后兩個階段。

4.1 蓖麻苗前田間雜草處理

蓖麻前期出苗一般在一個月左右，苗期地表光禿，雜草沒有競爭迅速生長，因此苗前是最需要使用除草劑的時期。曹越等[17]在多年試驗研究后發現蓖麻生長不適合用長效除草劑，因此排除了高效、殘留時間長的咪唑乙煙酸、異惡草松、氟磺胺草醚、唑嘧磺草胺等除草劑。撲草凈2 250 g/hm2的濃度和氟樂靈1 800 g/hm2的濃度對蓖麻不會產生藥害，撲草凈對藜、田旋花、狗尾巴草以及牛筋草的株防效能達到78%以上，但是對蒼耳的株防效只有25%左右。甲乙莠6 000 g/hm2濃度的藥害不明顯，植株正常生長，7 500 g/hm2的濃度會對蓖麻造成一定的傷害，隨著時間的推移，藥害會逐漸減弱。在將氟樂靈和撲草凈、氟樂靈和甲乙莠混合后，發現除蒼耳外株防效能夠達到77.9%~96.3%，鮮重抑制率能達到89.6%~90.2%。最終得出結論：只施用一種藥品或者一次施藥很難得到理想的除草效果，要想達到理想的除草效果，必須將兩種或者兩種以上的除草劑復配進行噴施才行。

喬文杰等[18]針對通遼蓖麻田間雜草，采用播后苗前封閉除草劑，發現苗前施用10%咪唑乙煙酸和10%乙羧氟草醚后會對蓖麻出苗率產生影響，即使出苗也會對幼苗產生藥害，葉片發黃，蓖麻生長受阻，很難恢復，對蓖麻生長不安全，這與曹越等[17]的試驗結果有些相同。同時發現針對不同的處理方法也要選用不同的除草劑，進行土壤處理，選用10 mL/L~12 mL/L 50%乙草胺對雜草綜合防效最好；進行莖葉噴施處理，選用6 mL/L~9 mL/L 20.8%烯禾氟磺胺對雜草防效最好。

高梅等[19]在2017 年施用市面上常見的3 種除草劑對云南蓖麻田間苗前雜草進行防除，最終發現氟樂靈、精異丙草胺、二甲戊靈各處理對蓖麻沒有產生藥害，在藥后14 天蓖麻仍然能夠正常生長，但是高濃度的氟樂靈和二甲戊靈會使蓖麻株高降低以及葉綠素含量降低，氟樂靈的施用會影響蓖麻的生長發育。在2017 年的基礎上，在2018 年篩選出效果較好的兩個處理，經分別噴施和混合噴施后發現，混合噴施后除草效果與人工除草效果相當，但是分別噴施后無論是株防效還是鮮重防效都略差于人工除草，這與前人的試驗結果相仿。噴施除草劑后蓖麻出苗期變長，株高和主穗長都會降低。

郭志剛等[20]對豫北地區一年生雜草進行防除，通過81.5%乙草胺乳油，240 g/L 乙氧氟草醚乳油，960 g/L 異丙甲草胺乳油，330 g/L 二甲戊靈乳油，15%噻吩磺隆可濕性粉劑5 種苗前除草劑及其混配確定安全有效的除草劑品種或混合噴施技術。調查得出，在對蓖麻的安全性試驗中，安全性最高的是二甲戊靈和噻吩磺隆，其次是乙草胺和異丙甲草胺，其中效果最差的是乙氧氟草醚，無論是單施還是和安全性較高的噻吩磺隆復配施用，蓖麻的成活率都在三成以下，這與劉萍等[21]在魯中地區做的除草劑試驗結果不同。試驗結果為：單施試驗中效果最好的是960 g/L 異丙甲草胺乳油2 250 mL/hm2處理，株防效和鮮重防效分別達到了85.50%和91.56%；復配施用中效果最好的是15%噻吩磺隆可濕性粉劑225 g/hm2+960 g/L 異丙甲草胺乳油2 250 mL/hm2處理，其株防效和鮮重防效可達到98.35%和98.47%。因此，為安全高效地防除雜草，可施用乙草胺、異丙甲草胺、二甲戊靈3 種單劑，或將3 種單劑與噻吩磺隆混配使用。對于施用異丙甲草胺出現的輕微毒害，可用赤霉素或蕓薹素噴施緩解[22]。

4.2 蓖麻苗后田間雜草處理

目前，蓖麻田暫時缺乏非常合適的苗后除草劑。劉偉等[23]提出乙氧氟草醚作為苗后除草劑在蓖麻田產生的效果值得以后在田間進行重復試驗，因為蓖麻田很缺少苗后除草劑。

高梅等[19]在2017 年施用砜密磺隆、精喹禾靈、二甲四氯納、氯氟吡氧乙酸異辛酯和滅草送5 種除草劑后觀察苗后蓖麻生長情況，篩選出效果好、蓖麻生長情況較好的兩個處理，分別是有效成分為90 g/hm2的25%砜密磺隆和62 g/hm2的45%精喹禾靈；在2018 年對兩種除草劑進行單施和復配施用，最終試驗結果發現施用砜密磺隆和精喹禾靈后蓖麻株高顯著高于人工除草后的蓖麻，所有處理蓖麻的植株有效穗數顯著高于人工處理，砜密磺隆復配處理下，蓖麻的主穗長、主穗位高和單株有效穗數、主穗蒴果數、單位面積產量均顯著提高，但是蓖麻的成活率卻顯著低于人工處理。研究表明，對蓖麻的單株產量貢獻率最大的分別是蓖麻的分支產量、植株長勢和主穗產量[24]，因此，砜密磺隆除草劑在蓖麻田防除雜草、提高產量方面有很好的前景。

同為油料雙子葉作物的大豆花生在噴施滅草松[25]選擇性觸殺型除草劑后，雜草處理效果較好，植物也表現得相對安全[26]，但是在試驗中卻發現滅草松會對蓖麻產生嚴重的藥害性，使葉綠素含量和株高顯著降低。二甲四氯等激素類除草劑在稻、麥等禾本科作物[27]以及馬鈴薯上表現出很好的雜草防除效果，但是二甲四氯屬于長效除草劑，噴施后對蓖麻植株和葉片都會產生藥害，對蓖麻生長發育產生嚴重影響，有的植株在苗期就已經出現死亡現象。

同為大戟科作物的還有一品紅、木薯、秋楓等。可以從蓖麻同科屬作物中借鑒一些能夠用到蓖麻苗后處理的合適除草劑。其中，非糧能源植物木薯作為乙醇原料具有巨大潛力，成為我國綠色能源發展戰略的焦點，種植面積也在不斷擴大，草害是影響木薯高效優質生產的主要因素之一[28]，草害一般會使木薯產量降低10%~20%甚至更多。因此，木薯田除草工作也迫在眉睫。

郭成林等[29]選取了18 種除草劑并采用莖葉定量噴霧法對木薯的安全性進行測試，結果表明，精喹禾靈、精噁唑禾草靈、烯草酮和高效氟吡甲禾靈、滅草松、氟磺胺草醚、乙羧氟草醚和三氟羧草醚對木薯的抑制效果不明顯，其中精喹禾靈、精噁唑禾草靈、烯草酮和高效氟吡甲禾靈在使用劑量范圍內木薯表現為安全。同時，觸殺型除草劑對木薯心葉和幼梢容易造成一定的危害，因此，在使用時應注意避開木薯心葉和幼梢部分。

4.3 蓖麻轉基因抗除草劑研究

目前，關于蓖麻抗除草劑的報道少之又少，培育抗除草劑的蓖麻品種是一件十分具有意義的事情，有利于實現蓖麻輕簡化栽培[30]。楊俊芳等[26]以汾蓖10 號為原材料，以萌發種子為受體，將帶有pM3301UbiSpCP4 基因的農桿菌采用非組培的農桿菌介導萌發種子的轉化方法導入蓖麻，最終獲得陽性抗草甘膦蓖麻植株。Sousa 等[31]人對轉基因蓖麻（TB14S-5D）進行咪唑啉酮除草劑抗性實驗，該轉基因蓖麻含有突變的Atahas 基因（編碼一個乙酰羥酸合成酶，在653bp 位置上發生突變，導致絲氨酸到天冬酰胺的替換），該基因對咪唑啉酮類除草劑有一定的耐受性，最終發現，在使用高于市場用量3.5 倍的劑量（250 g/hm2）后，轉基因品系仍健康正常生長，而野生型則全部死亡。

5 展望

目前，蓖麻還沒有完全合適的除草劑，需要加強對蓖麻除草劑的篩選工作，保證蓖麻的健康生長發育。市面上所流行的除草劑大多是通過抑制雜草光合作用，破壞細胞呼吸作用，抑制細胞間電子傳遞和能量轉移而使雜草死亡。未來，有望研發一種新型除草劑，這種藥劑被施入土壤中或者噴施在土壤表面，通過殺死雜草根際微生物來阻斷雜草根部從土壤中獲取有機物質。

一方面，應加大對適合蓖麻的除草劑的研發力度；另一方面，應培育具有抗除草劑特性的蓖麻新品種。培育抗除草劑蓖麻品種有利于實現蓖麻輕簡化栽培，具有重大的現實意義。農作物除草劑抗性育種有望通過基因編輯技術取得更好的結果[32]，基因編輯技術是安全種植和工業使用蓖麻的基礎。未來除草劑的開發與應用應注意除草劑種類、應用策略、作物種類等多個方面，可以通過多類型、多重抗性組合的雜草防除方式來降低雜草對農業的影響以及雜草產生抗性的風險[33]。