三種苗前除草劑對茅蒼術雜草防治效果及安全性評價

摘要

為了篩選出防效好、殘留少且對環境影響較小的茅蒼術苗前除草劑，選取常用的3種苗前除草劑乙草胺、乙氧氟草醚和二甲戊靈，研究其除草效果，對葉綠素熒光參數的影響，農藥殘留情況及其對土壤微生物真菌和細菌群落的影響。結果表明，乙草胺的除草效果較好，株防效和鮮重防效都達到了80%以上，對茅蒼術葉綠素熒光參數影響較小，農殘較少，對土壤細菌和真菌群落無顯著性影響;乙氧氟草醚和二甲戊靈對葉綠素熒光參數有影響，短時間內有一定的土壤農殘。綜合防效和安全性，優選乙草胺作為茅蒼術的苗前除草劑。

關鍵詞

茅蒼術;"除草劑;"葉綠素熒光參數;"農藥殘留;"土壤微生物

中圖分類號：

S"482.4

文獻標識碼："B

DOI："10.16688/j.zwbh.2023035

Effects"of"three"preemergence"herbicides"on"weed"control"in"Atractylodes"lancea"and"their"safety"evaluation

DUAN"Gonghao1，"WANG"Meng1，"CHEN"Lei1，"JIANG"Meiling1，"HUANG"Xiao1，"XU"Jianzhong2，WANG"Wenjie1，"YU"Kun1*

（1."College"of"Pharmacy，"Hubei"University"of"Chinese"Medicine，"Wuhan"430065，"China;"

2."Hubei"Weierkang"Modern"Traditional"Chinese"Medicine"Co."Ltd.，"Huanggang"438000，"China）

Abstract

This"study"aimed"to"screen"preemergence"herbicides"with"good"control"effect，"low"residue，"and"less"environmental"impact"in"Atractylodes"lancea"field."Three"preemergence"herbicides"including"acetochlor"50%"EC，"oxyfluorfen"24%"EC，"and"pendimethalin"33%"EC"were"selected"and"used"after"sowing"of"A.lancea"in"field"experiment."Their"efficiency"of"weed"control"and"effects"on"chlorophyll"fluorescence"parameters"of"A.lancea"were"investigated，"meanwhile，"pesticide"residues"and"effects"on"soil"microbial"communities"were"also"determined."The"results"showed"that"acetochlor"had"the"better"effect"for"weed"control，"with"the"plant"control"efficacy"and"fresh"weight"control"efficacy"of"more"than"80%."It"had"less"effect"on"chlorophyll"fluorescence"parameters"of"A.lancea，"less"pesticide"residues，"and"no"significant"effect"on"soil"bacteria"and"fungal"communities."Oxyfluorfen"and"pendimethalin"had"impact"on"chlorophyll"fluorescence"parameters，"and"there"were"certain"soil"pesticide"residues"in"short"time."In"contrast，"the"safety"and"stability"of"acetochlor"are"higher"than"those"of"the"other"two"herbicides."Acetochlor"can"be"used"for"preemergence"herbicide"in"A.lancea"due"to"its"control"effect，"low"residue，"and"less"environmental"impact.

Key"words

Atractylodes"lancea;"herbicide;"chlorophyll"fluorescence"parameter;"pesticide"residue;"soil"microorganism

茅蒼術Atractylodes"lancea"（Thunb.）"DC．為菊科多年生草本植物，是2020版《中國藥典》規定的中藥蒼術的基原植物之一，藥用部位為根狀莖［1］，具有燥濕健脾、祛風散寒、明目的功效，在治療濕溫、暑濕證，風寒痹證，夜盲等方面廣泛應用［2］。近年來，隨著市場對茅蒼術的需求增加和野生資源的逐漸枯竭，人工種植成為茅蒼術藥材的主要來源。經過近20年的人工種植發現，茅蒼術田雜草類型豐富，危害嚴重，已成為種植過程的關鍵問題。雜草在與茅蒼術競爭養分和作為病蟲害的傳播媒介的過程中，造成藥材品質和產量下降及農業投入增加，也對生態環境造成潛在威脅。

田間雜草影響了茅蒼術的生長、產量甚至質量，特別是在出苗期，而人工除草耗時耗力，化學除草劑是常用的除草手段之一。目前，茅蒼術生產上缺乏一種防草效果好且安全的苗前除草劑，而且有關茅蒼術苗前除草劑的報道幾乎沒有。針對這一現狀，我們選用了生產上常用的3種苗前除草劑乙氧氟草醚、乙草胺和二甲戊靈，綜合考慮防效、葉綠素熒光參數、農藥殘留、土壤微生物變化情況等4個方面進行篩選，以期篩選出防效較好，且對作物和土壤影響較小的苗前除草劑，為安全、高效地控制茅蒼術草害提供依據。

1"材料與方法

1.1"試驗材料

除草劑來源：50%乙草胺（acetochlor）乳油，山東中石藥業有限公司;24%乙氧氟草醚（oxyfluorfen）乳油，一帆生物科技集團有限公司;33%二甲戊靈（pendimethalin）乳油，江蘇龍燈化學有限公司。乙草胺、二甲戊靈和乙氧氟草醚標準品均購自上海市農藥研究所有限公司，其有效含量分別為99.2%、98.5%、98.9%。

1.2"田間試驗

試驗地點：湖北省英山縣陶家河鄉詹家河村，屬長江中下游北亞熱帶濕潤季風性氣候，氣候溫暖濕潤，雨量充沛，四季分明，試驗地肥力均勻一致，地勢平坦，砂壤土。2021年3月下旬播種育苗，當年12月下旬，待地上部分枯萎后，逐行挖取地下根莖（帶須根），選3"g以上的作種苗用，并經湖北中醫藥大學余坤教授鑒定為菊科植物茅蒼術Atractylodes"lancea"（Thunb.）DC.。

試驗設計：人工移栽，行距30"cm，株距5"cm，栽種深度"6～7cm，田間種植后2"d，以漫德萊背負式電動噴霧器（3WBD20型）噴施除草劑，用水量為375"kg/hm2。施藥當天天氣晴朗，施藥前后4"d無雨，第5天后有陣雨。使用每種除草劑的推薦濃度（商品量）開展試驗，即50%乙草胺EC"750"g/hm2、24%乙氧氟草醚EC"360"g/hm2、33%二甲戊靈EC"495"g/hm2。試驗采用隨機區組設計，分為乙草胺、乙氧氟草醚、二甲戊靈和空白對照4個處理，每處理3個重復，每個小區面積約為2"m2。

1.3"防效測定

施用除草劑30"d后，調查雜草株防效。調查雜草用50"cm×50"cm的正方形木框，沿小區對角線取3次。使用除草劑90"d后，再次調查雜草株防效和鮮重防效。防效計算方法參照紀宏亮等［3］的方法：株防效=（對照區雜草株數-施藥區雜草株數）/對照區雜草株數×100%;鮮重防效=（對照區雜草鮮重-施藥區雜草鮮重）/對照區雜草鮮重×100%。

1.4"葉綠素熒光參數測定

施用除草劑90"d和180"d后，從各處理組隨機選取大小相同的茅蒼術葉片10枚，暗處理20"min后，使用手持式葉綠素熒光儀FluorPen"FP110"（捷克PSI公司）測定F0（初始熒光）、Fm（最大熒光產量）、Fv（可變熒光）、Fm/F0、Fv/Fm等葉綠素熒光參數。

1.5"農藥殘留測定

1.5.1"土壤農藥殘留測定

分別于施用除草劑90、180"d和360"d后，從各除草劑處理組小區取土壤樣品6個進行殘留量檢測。乙氧氟草醚的測定參考孫若晨等［4］的方法采用高效液相色譜法測定，乙草胺的測定參考劉博靜等［5］的方法采用氣相色譜法測定，二甲戊靈的測定參考閆車太等［6］的方法采用高效液相色譜法測定。

1.5.2"整個藥材及藥材表面農藥殘留測定

使用除草劑360"d后，從各除草劑處理組的每個小區沿S形挖取茅蒼術根莖樣品6個，參考方旭元等［7］的方法，采用QuEChERSGCMS法檢測農藥殘留量。

1.6"土壤微生物測定

在施用除草劑一年后，參考王維靜等［8］的取樣方法從各小區取耕層土壤樣品2個，用于測定土壤微生物細菌及真菌。方法如下：使用HiPure"Soil"DNA"Kits土壤DNA提取試劑盒提取土樣DNA，2%瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA完整性。取適量質檢合格樣本DNA稀釋之后，根據所選測序區域，用帶有barcode的特異引物擴增，引物對應區域為16S"V3V4"（341F和806R）和ITS"（ITS3_KYO2和ITS4）。對擴增的產物進行純化定量之后使用Illumina"NovaSeq"6000測序。

土壤微生物測序得到raw"reads之后，對低質量reads進行過濾，然后進行組裝，將雙端reads拼接為tag，過濾后的clean"tag進行聚類以去除嵌合體tag，得到的數據為effective"tag，基于effective"tag進行OTU豐度統計。微生物群落組成分析堆積條形圖、α和β多樣性分析中ACE、Simpson的均勻度指數計算由QIIME2［9］（版本2022.3）軟件完成。

1.7"數據處理及分析

數據處理使用SPSS"25.0、GraphPad"Prism"8.0.1等軟件，進行單因素方差分析（Oneway"ANOVA），平均值的顯著性水平用最小顯著性差異（least"significant"difference，"LSD）在0.05水平下進行檢驗。

2"結果與分析

2.1"株防效及鮮重防效

在噴灑除草劑30"d后，發現田間雜草較少。通過調查株防效，乙氧氟草醚處理幾乎沒有雜草，乙草胺處理只有一兩株雜草存在，二甲戊靈處理組的雜草最多（表1）。這說明3種除草劑在噴灑后的30"d內防草效果都達到了理想的效果，需要后續繼續觀察和統計。

在噴灑除草劑90"d后，繼續調查3種除草劑的株防效并調查鮮重防效，可以看到90"d后各處理的株防效開始減弱，但是乙氧氟草醚和乙草胺處理的株防效仍然保持在80%以上，二甲戊靈處理的株防效最差。鮮重防效方面也跟株防效結果一致，乙氧氟草醚和乙草胺的鮮重防效較好，也保持在80%以上，二甲戊靈的鮮重防效較差?？偟膩碚f，3種除草劑的防草效果在90"d內除二甲戊靈外都較為理想，其中乙氧氟草醚的防效最佳，乙草胺次之（表1）。

2.2"葉綠素熒光參數

在噴灑除草劑90"d后，測定各處理組茅蒼術的葉綠素熒光參數。由表2可以得知，二甲戊靈與乙氧氟草醚的F0、Fm、Fv"3個參數顯著低于空白對照組，乙草胺僅在Fm中顯著低于空白對照組，而在Fm/F0、Fv/Fm中各處理組與空白對照組無顯著差異。在噴灑除草劑180"d后，乙草胺中Fm與空白對照組無顯著差異，其余結果與90"d保持一致（表3）。

2.3"農藥殘留情況

為了搞清3種除草劑的土壤農藥殘留情況，分別于噴灑90、180、360"d后測定其土壤農藥殘留?？梢婋S著時間的推移，乙氧氟草醚的土壤殘留從180"d后開始減少至安全濃度，二甲戊靈雖然土壤殘留沒有明顯減少，但是農殘較低，乙草胺在90"d后就已經測定不出土壤殘留（表4），這說明3種除草劑中乙草胺和二甲戊靈是較為安全的苗前除草劑。

不同苗前除草劑處理后的蒼術根莖及表皮樣品中均未檢測出農藥殘留，這說明在使用除草劑360"d后除草劑在土壤中降解的過程中并沒有向蒼術根莖及表皮轉移。

2.4"土壤微生物

2.4.1"高通量測序數據特征

乙草胺、二甲戊靈、乙氧氟草醚和對照處理的土壤樣品中，細菌平均獲得有效序列分別為213"872、233"960、228"098、222"918條，真菌平均獲得132"474、94"217、110"290、104"768條（表5）。根據香農指數曲線可以評判每個樣本不同測序數量時的微生物多樣性。當曲線趨向平坦時，說明測序數據量足夠大，特征種類不會再隨測序量增加而增長。4組土壤樣品對應的16個樣品香農指數曲線趨于平坦，說明取樣比較合理，能夠比較真實地反映出樣品的微生物群落。

2.4.2"細菌和真菌群落α與β多樣性

所有除草劑處理的土壤樣品中細菌和真菌豐富度指數（ACE）、多樣性指數（辛普森指數）與對照土壤樣品均無顯著性差異（表6），說明施用除草劑1年后對土壤細菌和真菌群落α多樣性無顯著影響。

在PCoA分析中，細菌PC1（第一主成分）解釋了14.33%的方差，PC2（第二主成分）解釋6.10%的方差（圖1a）;而真菌PC1解釋了6.03%的方差，PC2解釋了5.13%的方差（圖1b）。由圖1可知施用的3種除草劑對土壤的細菌及真菌群落結構無顯著性影響。

2.4.3"微生物群落組成分析

不同苗前除草劑處理土壤微生物群落組成及相對豐度見圖2。不同苗前除草劑處理后各組土壤相對豐度排名前10的優勢細菌門所占比例與對照相比無明顯改變，為95.02%～95.57%，主要優勢菌門變形菌門、酸桿菌門和放線菌門占比也相近（圖2a）。不同苗前除草劑處理土壤相對豐度排名前10的優勢真菌門所占比例為91.15%～92.52%，其中優勢菌門擔子菌門和子囊菌門的總和所占比例88.14%～90.51%（圖2b），這說明除草劑處理對土壤的細菌及真菌群落組成并無顯著性影響。

3"結論與討論

除草劑的株防效和鮮重防效可以直觀地判斷除草劑的除草能力，本文結合30"d和90"d"2個時間段的統計，發現乙氧氟草醚和乙草胺的防草效果較好。這與紀宏亮等［3］、羅志明等［10］研究乙草胺對桔梗苗期雜草的防效較好、乙氧氟草醚對甘蔗田雜草防效較佳一致。在90"d之后持續的田間觀察中，乙草胺組的雜草仍然少于空白對照組。這是因為除草劑的有效時間一般在30～90"d，早春是茅蒼術草害的高峰，乙草胺在這段時間有著較高的防效。

植物葉綠素吸收的光能主要用于光合電子傳遞、葉綠素熒光和熱耗散這3種途徑，這三者間有著此消彼長的關系，而葉綠素熒光參數的變化可以更好地反映出逆境下植物內在光能利用和熱耗散情況［11］。初始熒光F0反映植物葉片色素吸收的能量中以熱和熒光形式散失部分［12］，最大熒光Fm表示的是通過PSⅡ的電子傳遞狀況，可變熒光Fv則表示PSⅡ光化學活性的大?。?3］。本研究中二甲戊靈和乙氧氟草醚處理90、180"d后F0、Fv、Fm減少，表明二甲戊靈和乙氧氟草醚可能在一定程度上對茅蒼術光合作用造成了影響。乙草胺在90"d僅Fm降低，對茅蒼術光合作用影響較其他2個除草劑小，180"d后與空白對照組無顯著性差異。在試驗過程中，目測3個除草劑處理組茅蒼術均無顯著藥害及生長異常情況。結合各項指標和農戶約十年的除草劑使用經驗看，使用乙草胺對茅蒼術的正常生長基本沒有影響。

農藥污染是威脅中藥材安全的重要因素之一。在病蟲草害的化學防治過程中，田間施用的農藥最終會進入土壤環境并在其中轉化積累，導致農田土壤環境污染。藥用植物能夠通過根部吸收土壤中的農藥轉運至植株的各個器官和組織中，造成中藥材中的農藥殘留，影響中藥材質量和安全［14］。本文通過檢測藥后90、180、360"d"3個時間點的土壤農藥殘留和360"d后蒼術根莖及表皮農藥殘留發現，二甲戊靈及乙氧氟草醚360"d后才在土壤中降到安全濃度，而乙草胺處理在90"d后土壤中檢測不到農藥殘留，較為安全;360"d后蒼術根莖及表皮均未檢出農藥殘留，這表明當土壤農殘降解360"d到安全濃度后并未向蒼術藥材中轉移。

土壤微生物能敏感反映土壤生態系統的變化，表征土壤的健康水平。本文檢測使用除草劑360"d后的土壤微生物情況，發現除草劑處理組與空白對照組的土壤微生物群落多樣性與組成并無顯著性差異，結合土壤農藥殘留說明3種除草劑使用360"d后對土壤已經較為安全。

綜上所述，綜合考慮3種苗前除草劑雜草防效、葉綠素熒光參數、土壤微生物群落及農藥殘留，發現乙草胺是較為適宜的茅蒼術苗前除草劑，可以作為一種相對高效、安全的苗前除草劑。

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（責任編輯：田"喆）