4種苗前封閉除草劑對鎘低積累水稻的安全性評價

摘要 為篩選鎘低積累水稻田安全型封閉除草劑，保障鎘低積累水稻生產安全，通過室內盆栽試驗、田間小區試驗評價了異噁草松、氟酮·呋喃酮、芐嘧·丙草胺、芐·丁·乙草胺等4種除草劑對鎘低積累水稻的安全性，并測定了光合作用光系統Ⅱ抑制劑異噁草松對鎘低積累水稻葉綠素含量的影響。結果表明：異噁草松會使水稻葉片白化、植株輕微矮化，氟酮·呋喃酮會使水稻植株明顯矮化，但后期均能恢復正常，芐嘧·丙草胺處理后水稻無明顯藥害癥狀，芐·丁·乙草胺會使水稻缺苗；水稻品種‘44-5’的耐藥性最差，芐·丁·乙草胺對作物藥害最重；葉綠素含量變化幅度與水稻品種自身的葉綠素含量正相關。本文可為鎘低積累水稻田雜草管理提供科學用藥清單。

關鍵詞 鎘低積累水稻；除草劑；安全性；藥害；葉綠素

中圖分類號：S 451. 21 文獻標識碼：B DOI：10.16688/j.zwbh.2024107

水稻是我國的三大主糧作物之一，在我國約有60%以上的居民以稻米為主食。鎘是一種毒性很強的重金屬元素，可從土壤中遷移到植物體中，并可通過食物鏈進入人體，并在人體肝臟、腎臟中逐漸富集，可造成肝腎損傷、骨骼軟化等，并影響生殖功能，誘發糖尿病、高血壓等病癥。據《全國土壤污染狀況調查公報》公布，我國有近似7%的土壤存在著不同程度的鎘污染。含鎘大米的攝入是我國人民攝入鎘元素的主要途徑，鎘低積累品種選育是目前控制水稻中鎘污染成本效益最高的方法。

雜草不僅與水稻爭奪土壤養分、空間、光照和水分，顯著降低水稻產量和質量，還會影響水稻收獲（損壞收割機、影響稻谷純度等），減少農民的收入?；瘜W防治由于其省工、省時、見效快等特點，成為目前雜草防除的主要方式。水稻播種后雜草出苗前的封閉除草不僅能降低前期雜草對水稻正常生長的影響，還能降低后期防除時的雜草基數、葉齡壓力，在水稻田雜草防除中尤為重要。本試驗選用的除草劑異噁草松、氟酮·呋喃酮、芐·丁·乙草胺、芐嘧·丙草胺已在水稻田登記并大面積使用，但還未見它們對鎘低積累水稻品種安全性的相關研究報道，對鎘低積累水稻的藥害風險尚未明確。

本文通過室內盆栽試驗和田間小區試驗評估4種除草劑對鎘低積累水稻品種的安全性及對水稻生長的影響，測定光合作用光系統Ⅱ抑制劑異嗯草松對鎘低積累水稻葉綠素含量的影響，旨在為鎘低積累水稻田除草劑特別是封閉除草劑的選擇提供依據。

1材料與方法

1.1供試除草劑

360g／L異噁草松微囊懸浮劑（CS），由美國富美實公司生產；27%氟酮·呋喃酮懸浮劑（SC），由拜耳股份公司生產；25%芐嘧·丙草胺可濕性粉劑（WP）和22.5%芐·丁·乙草胺可濕性粉劑（WP），由湖南田野生物科技有限責任公司生產。以上藥劑均為市售。

1.2供試植物

供試鎘低積累水稻品種為‘韶香100’‘44-5’‘蓮兩優’‘臻兩優’‘西子11’，均為湖南省農業科學院自主選育待大面積推廣品種；對照品種為‘黃華占’，由湖南省雜交水稻研究中心保存并提供。

1.3安全性評價

1.3.1室內安全性評價

采用室內盆栽試驗法（農藥室內生物測定試驗準則，NY／T 1155.6-2006），選用水稻品種為‘韶香100’‘44_5’‘蓮兩優’‘臻兩優’‘西子11’‘黃華占’。水稻種子于37℃人工氣候培養箱中浸種24h、催芽24 h，催芽后選取生長一致、露白均勻的種子，定量100粒種子均勻點播至裝有3／4泥土的長方形盆內（長50 cm，寬25 cm），播種后覆土1～1.5 cm，并保持土壤濕潤，置于人工氣候室內培養（光周期約12 h，溫度26～28℃）。

除草劑于水稻播種后第2天采用中農機電牌3W-2000型行走式噴霧塔進行土壤噴霧施藥處理，除草劑處理均選擇推薦劑量范圍內的高劑量，T2：360g／L異噁草松微囊懸浮劑35mL／667m²（12.6g／667m²有效劑量，下同），T3：27%氟酮·呋喃酮懸浮劑24mL／667m² （7.2g／667m²），T4：25%芐嘧·丙草胺可濕性粉劑120g／667m² （30g／667m²），T5：22.5%芐·丁·乙草胺可濕性粉劑100g／667m²（22.5g／667m²），并且設置清水處理為空白對照組（T1），噴液量為30L／667m²。試驗共計5個處理，每個處理3次重復。

施藥處理后3、7、14 d目測觀察水稻生長情況，如有藥害則詳細記錄藥害的癥狀，如施藥后的白化、矮化、葉片蜷縮、畸形、腐爛、萎蔫等現象，如藥害能恢復則記錄恢復時間。藥后7、14d采用隨機取樣法從各處理中隨機選取3株水稻，測定株高、植株鮮重等生長指標，根據公式計算各處理的生長抑制率（R）。R=X₀-X₁／X₀×100，其中X₀為對照株高（或植株鮮重），X₁為處理株高（或植株鮮重）。

1.3.2田間安全性評價

試驗于2022年在湖南省農業科學院院內試驗田進行，試驗田為沙泥田，pH為5.7，有機質含量4.5%。選用水稻品種為‘韶香100’‘44-5’‘蓮兩優’‘臻兩優’。試驗小區面積為20m²（5 m×4 m）。水稻在37℃人工氣候培養箱中浸種24h、催芽24 h，排干田間水分，選用露白均勻、生長一致的水稻種子播種，播種方式采用人工撒播。共計5個處理，每個處理3次重復，試驗小區隨機區組排列。

除草劑于水稻播種后第2天（2022年6月24日），采用背負式電動噴霧器（流量3L／min，工作壓力0.45MPa，噴孔直徑1mm）土壤噴霧法進行施藥處理，試驗處理及噴液量同1.3.1。試驗期間（施藥當天至施藥后30d）平均氣溫29.8℃，平均最高溫33.9℃，平均最低溫26.4℃，平均相對濕度74.8%，總降雨量191.5 mm。

施藥后7、21d目測觀察水稻生長情況，如有藥害則詳細記錄藥害的癥狀，如施藥后的白化、矮化蜷縮、畸形、腐爛等現象及其恢復狀況。藥后7d采用五點取樣法每點2株，選取各處理水稻10株；藥后21d每點1株，隨機選取各處理水稻5株。測定水稻的株高、植株鮮重等生長指標，計算各處理的生長抑制率。

1.4異嗯草松對水稻葉綠素含量的影響

水稻培養方法及除草劑噴施方法同1.3.1，在水稻三葉一心期，噴施360 g／L異噁草松微囊懸浮劑0、6.3、12.6、18.9、25.2、37.8 gl667m²，噴施后7d取水稻心葉葉片組織0.1g，將葉片剪成小細條狀，置于10 mL的帶蓋試管中，加入提取液（80%丙酮：95%乙醇=1：1）定容至10mL，上下顛倒使其完全沉淀。暗處理24h（將10mL的帶蓋試管用錫箔紙包裹，做避光處理），期間上下顛倒搖勻1～2次，直至葉片全部變白。分別測定其在波長663 nm和645 nm處的吸光度，以未加葉片的提取液作為空白對照。葉綠素含量測定參照Porra等的方法。計算葉綠素a、b以及總葉綠素含量。Ca=（OD663×12.71-OD₆₄₅×2.59）×V/W×1000; Cb=（OD₆₄₅×22.88-OD₆₆₃×4.67）×V／W×1000; CT=Ca+Cb，其中Ca，Cb分別為葉綠素a和葉綠素b的含量，CT為總葉綠素含量，V為提取體系體積（單位L），W為葉片組織質量（單位g）。

1.5數據分析

采用Excel軟件計算水稻的株高、植株鮮重抑制率，用DPS 7.05軟件Duncan氏新復極差法進行差異顯著性分析，采用Prism 8.0繪制統計圖。

2結果與分析

2.1 4種除草劑對鎘低積累水稻的室內安全性評價

施藥后7、14 d水稻生長情況見圖1。異嗯草松施藥3d后所有品種水稻苗稍矮，水稻葉片明顯變白，出現白化現象；施藥7d后白化葉片逐漸恢復；施藥14 d后白化葉片基本恢復，少量水稻苗稍矮。氟酮·呋喃酮施藥3d后水稻葉片皺縮、蜷曲，植株明顯矮化；施藥7d后矮化癥狀逐漸恢復；施藥14 d后矮化癥狀基本恢復。芐嘧·丙草胺施藥后3、7、14 d水稻均生長正常，無明顯藥害癥狀出現。芐·丁·乙草胺施藥3d后植株矮化，并影響水稻出苗；藥后14 d仍未恢復。

4種除草劑對水稻株高、植株鮮重的影響見表1。從水稻品種方面分析，供試6個品種水稻中耐藥性由強到弱依次為‘韶香100'gt;‘黃華占’gt;‘西子11'gt;‘蓮兩優’gt;‘臻兩優'gt;‘44-5’。對‘韶香100’，氟酮·呋喃酮（T3）和芐·丁·乙草胺（T5）對其株高有顯著抑制，藥后7d顯著低于對照，但藥后14 d株高和植株鮮重均與空白對照無顯著差異。對‘黃華占’，異嗯草松（T2）、氟酮·呋喃酮（T3）和芐丁·乙草胺（T5）對其株高、鮮重均有顯著抑制，藥后7d顯著低于對照，但藥后14 d除氟酮·呋喃酮（T3）對其鮮重有顯著抑制外，其余各處理間株高與鮮重均與空白對照無顯著差異。雖然施藥后7d4種除草劑均顯著抑制‘西子11’的株高，但施藥后14 d均與空白對照無顯著性差異?！弮蓛灐汀閮蓛灐哪退幮灶愃疲芊み秽═3）和芐·丁·乙草胺（T5）的抑制作用較大，‘臻兩優’施藥后14 d的植株鮮重還受異嗯草松（T2）的顯著性抑制?！?4-5’的耐藥性最差，藥后14 d的株高還受除芐嘧·丙草胺（T4）之外的其他3個除草劑的顯著性抑制。施藥后14 d的植株鮮重只受氟酮·呋喃酮（T3）顯著抑制。

從除草劑種類方面分析，供試4種除草劑中氟酮·呋喃酮（T3）和芐·丁·乙草胺（T5）產生的藥害較重，對株高和植株鮮重的抑制明顯高于其他除草劑處理；芐嘧·丙草胺（T4）的安全性最高，僅施藥后7d顯著性抑制‘44_5'臻兩優’的植株鮮重和‘西子11’的株高。

2.24種除草劑對鎘低積累水稻的田間安全性評價

施藥后7、21 d水稻生長情況見圖2和圖3。芐嘧·丙草胺（T4）施藥后各品種水稻均無明顯藥害癥狀出現；異嗯草松（T2）、氟酮·呋喃酮（T3）施藥7d后出現白化和矮化的現象（圖2），施藥21 d后均已恢復正常；芐·丁·乙草胺（T5）施藥21 d后仍存在缺苗現象（圖3）。

4種除草劑對水稻株高、植株鮮重的影響見表2。從水稻品種方面分析，供試4個品種水稻中耐藥性由強到弱依次為‘臻兩優’gt;‘蓮兩優’gt;‘韶香100'gt;‘44-5’。從施藥后21 d的情況來看，‘臻兩優’僅株高受芐·丁·乙草胺（T5）顯著抑制；‘蓮兩優’的株高僅受芐·丁·乙草胺（T5）顯著抑制，鮮重僅受氟酮·呋喃酮（T3）的顯著抑制；‘韶香100’的株高受氟酮·呋喃酮（T3）和芐·丁·乙草胺（T5）的顯著抑制，鮮重僅受芐·丁·乙草胺（T5）的顯著抑制；‘44-5’施藥后21d的株高受除芐嘧·丙草胺（T4）之外的其他3種除草劑的顯著抑制，鮮重方面各處理均無顯著差異。

從除草劑種類方面分析，供試4種除草劑中芐·丁·乙草胺（T5）產生的藥害最重，對供試4個水稻品種均有藥害；氟酮·呋喃酮（T3）次之，藥后21d對除‘臻兩優’外的其他3個品種水稻株高均有顯著抑制；異嗯草松（T2）第三，藥后21d僅顯著抑制‘44-5’的株高；芐嘧·丙草胺（T4）的安全性最高，除藥后7d使‘韶香100’鮮重顯著降低外，藥后7、21d未發現其對供試水稻的株高和植株鮮重有顯著影響。

2.3異嗯草松對鎘低積累水稻葉綠素含量的影響

異嗯草松對鎘低積累水稻葉綠素含量的影響見圖4。異嗯草松對‘44-5’的影響最大，葉綠素含量隨著異嗯草松施藥劑量的上升而逐漸下降；‘韶香100’的反應次之，當施藥劑量大于6.3g／667m²時，葉綠素含量隨著異噁草松施藥劑量的上升而逐漸降低；‘黃華占’受影響最小，施藥劑量在0.0～18.9g／667m²之間時，葉綠素含量幾乎不受施藥劑量的影響，施藥劑量大于18.9g／667m²時，葉綠素含量隨著異噁草松施藥劑量的上升而降低。

葉綠素含量變化幅度與水稻品種自身的葉綠素含量緊密相關，葉綠素含量越高，受影響越大?！?4-5’的葉綠素含量最高（2000L／g左右），對異噁草松的敏感性也最高，最低施藥劑量6.3g／667m²時葉綠素含量即有明顯下降；‘韶香100’的葉綠素含量次之（gt;1500L／g），施藥劑量12.6g／667m²時葉綠素含量即呈下降趨勢；‘黃華占’的葉綠素含量最低《1500L／g），施藥劑量25.2g／667m²時葉綠素含量才明顯下降。

3結論與討論

農田鎘污染治理方法主要有表層受污染土壤清除替換、化學劑洗滌、生物修復、堿性修復、生物炭吸附、淹水降鎘、鎘低積累作物品種種植等，其中鎘低積累作物品種種植是最經濟有效的方法。鎘低積累作物品種種植推廣過程中栽培、土肥、植保等相關配套技術也需研究完善。水稻是我國最主要的糧食作物，受鎘污染危害嚴重。輕簡化栽培方式——直播因需要投入的勞動力和資本更少，大幅度節省生產成本而不斷發展。雜草是鎘低積累水稻直播種植推廣中最大的制約因素，因此，試驗篩選安全、高效除草劑是雜草防除的首要工作，其中安全性測試是首先需要考慮的。

莫淳等研究發現異嗯草松對水稻無明顯藥害，本試驗發現異嗯草松會引起水稻前期藥害，這與TenBrook等的描述一致，分析造成這樣差異的原因可能是：一是與施藥前后的光照條件有關，因為異噁草松屬于活性氧光活化類除草劑，光照充分情況下的癥狀明顯；二是藥害觀察時間不合適，異噁草松引起的葉片白化發生快、恢復快，藥后3d即有明顯藥害發生，后逐步恢復，藥后14d基本完全恢復；三是水稻品種不一樣，造成了這種品種安全性差異。氟酮·呋喃酮主要用于封閉防除移栽稻田雜草和苗后莖葉防除直播田雜草，還未見其用于直播稻田封閉除草的相關報道，王義生等的研究發現氟酮·呋喃酮7.2g／667m²會引起移栽緩苗水稻植株矮化、著藥點褪綠斑，10～15d后恢復，與本試驗結果類似，說明該藥劑有用于直播稻田封閉除草的應用前景，但適宜施用劑量還需進一步試驗探索。芐嘧·丙草胺作為水直播稻田長期以來的主流封閉除草劑，大部分情況下對水稻安全，偶爾也會抑制水稻生長，本試驗中芐嘧·丙草胺在室內、田間情況下均對水稻安全。芐·丁·乙草胺主要用于水稻移栽田或拋秧田封閉除草，丁草胺可在添加安全劑后應用于水稻直播田封閉，但乙草胺因為活性高、配套安全劑不完善等原因，使得含乙草胺活性成分的除草劑組合均不能用于水稻直播田封閉除草。王會福等研究發現60%芐·丁在1080g／hm²對直播后5d的早稻安全，而本試驗研究發現芐·丁·乙草胺在337.5g／hm²下對水稻的藥害較重，猜測可能是乙草胺加重了水稻藥害。

不同品種水稻對除草劑的耐受性有差異，本試驗的目的一方面是為鎘低積累水稻品種篩選安全性除草劑，另一方面也是為鎘低積累水稻品種提供除草劑負面使用清單。通過本試驗，建議鎘低積累水稻直播田封閉除草選用芐嘧·丙草胺、異噁草松，勿使用含乙草胺成分的除草劑，氟酮·呋喃酮于鎘低積累水稻田封閉使用，還需進一步的試驗探索。