野燕麥種子萌發特性及化學防除藥劑篩選

李濤 袁國徽 錢振官 曾茗欽 沈國輝

摘要

為了明確惡性雜草野燕麥的萌發特性和化學防除技術，采用培養皿與盆栽相結合的方法，研究溫度、光照、水勢、鹽脅迫、pH、土層深度對種子萌發的影響并評價麥田常用除草劑對野燕麥的除草活性。結果表明，野燕麥種子最適發芽溫度為15～20℃。對光周期不敏感，全黑、全光照條件下均可正常萌發。當水勢為-0.2～0 MPa時，發芽率可達80%左右，當水勢降低至-0.8 MPa時，不能萌發。覆蓋2～15 cm的土層均可萌發，其中2～10 cm土層中發芽率最高。適宜pH范圍較廣，在pH 5～9范圍內，發芽率大于70%。耐鹽脅迫能力較強，NaCl濃度160 mmol/L時，發芽率大于50%。除草活性評價結果表明，炔草酯、唑啉草酯、精噁唑禾草靈、甲基二磺隆、氟唑磺隆、啶磺草胺對4～6葉期野燕麥均有較好防效，供試藥劑防效高低排序為：炔草酯、唑啉草酯>精噁唑禾草靈>甲基二磺隆>氟唑磺隆、啶磺草胺>異丙隆。

關鍵詞

野燕麥； 種子萌發特性； 除草劑篩選； 化學防除技術

中圖分類號：

S 451

文獻標識碼： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2017383

Seed germination characteristics of wild oat and POSTherbicide screening

LI Tao1， YUAN Guohui1， QIAN Zhenguan1， ZENG Mingqin2， SHEN Guohui1

（1. Research Institute of EcoEnvironmental Protection， Shanghai Academy of Agricultural Sciences， Shanghai 201403， China；

2. Shanghai Vocational College of Agriculture and Forestry， Shanghai 201699， China）

Abstract

Wild oat （Avena fatua L.） is an annual weed commonly found in wheat fields. Laboratory and greenhouse experiments were carried out to determine the effects of temperature， light， water stress， salt stress， pH， and burial depth on seed germination and evaluate the response of this weed to commonly used POSTherbicides in wheat fields. The results showed that the optimum temperature for germination was 15-20℃， and light was not necessary. About 80% of seeds germinated at the water potential of -0.2-0 MPa， and the seeds were completely inhibited at the water potential of -0.8 MPa. The seeds could germinate in the soil depth of 2-15 cm， and germinated best in the soil depth of 2-10 cm. More than 70% of seeds germinated at the pH values ranging from 5 to 9. It was quite tolerant to salinity： more than 50% of seeds germinated at 160 mmol/L NaCl. Clodinafoppropargyl， pinoxaden， flucarbazonesodium， mesosulfuronmethyl， fenoxapropPethyl， and pyroxsulam provided better control effect against wild oat at 4 to 6leaf stages. Based on the control effect， the susceptibility of wild oat to 7 herbicides was in the following order： clodinafoppropargyl， pinoxaden>fenoxapropPethyl>mesosulfuronmethyl>flucarbazonesodium， pyroxsulam>isoproturon.

Key words

wild oat （Avena fatua）； seed germination characteristics； herbicide screening； chemical control technique

小麥是世界三大糧食作物之一，常年播種面積2億多hm2，總產近7億t，全世界35%～40%的人口以小麥為主要糧食，為世界人口提供1/5的熱量[1]。小麥也是我國三大糧食作物之一，是我國重要的商品糧和戰略性糧食儲備品種，小麥生產直接關系到我國的糧食安全和小麥產區的農業增效與農民增收[2]。近年來，隨著免耕等農業耕作制度的推廣以及化學除草劑的連年使用，我國冬小麥田雜草種群和群落結構發生了一定的變化，野燕麥逐漸成為小麥田的主要危害雜草[34]。

野燕麥Avena fatua L.，英文名wild oat，又名燕麥草、鈴鐺麥，為燕麥屬禾本科雜草，是我國麥田主要危害雜草，遍布各地麥區。野燕麥形態與小麥極為相似，難以辨認，其分蘗力強，長勢旺盛，嚴重影響小麥產量和品質[5]。全國統計危害面積達500萬hm2，損失糧食17.5億kg，近年在一些省份仍在蔓延，成為麥田危害最嚴重的惡性雜草之一[6]。

溫度、水分、光照、土壤酸堿度、鹽濃度等環境因子均可影響雜草種子的萌發，開展野燕麥種子適宜萌發條件研究，有利于掌握野燕麥的分布和危害。野燕麥的化學防除主要集中在新燕靈、野燕畏、燕麥敵、野燕枯、燕麥酯、磺酰磺隆等老除草劑品種上[6]，上述產品大部分已停止生產，市場上很難購得。隨著除草劑工業的發展，新除草劑品種層出不窮，如甲基二磺隆、唑啉草酯、啶磺草胺、炔草酯、氟唑磺隆等，對這些除草劑防除野燕麥的研究較少。

1.1 供試種子

野燕麥種子，2016 年4月采于上海市崇明區長江農場小麥田，室內晾干后，裝袋，置于4℃冰箱內保存，備用。2017年3月選取籽粒飽滿、大小均一的野燕麥種子進行發芽試驗。

1.2 供試藥劑

選擇當前小麥田常用的對禾本科雜草防效較好的除草劑品種開展評價試驗。15%炔草酯可濕性粉劑（WP）、5%唑啉草酯乳油（EC），瑞士先正達作物保護有限公司生產；70%氟唑磺隆水分散粒劑（WG），愛利思達生物化學品北美有限公司生產；30 g/L甲基二磺隆可分散油懸浮劑（OD）+專用助劑BIOPOWER，德國拜耳作物科學公司生產；69 g/L精噁唑禾草靈懸浮劑（SC），拜耳作物科學（中國）有限公司生產；50%異丙隆可濕性粉劑（WP），江蘇快達農化股份有限公司生產；4%啶磺草胺可分散油懸浮劑（OD）+專用助劑，美國陶氏益農公司生產。除草劑均從市場購得。

1.3 種子萌發特性研究

1.3.1 溫度對種子萌發的影響

選取直徑10 cm的黑色塑料盆缽，內置消毒土，每盆接種野燕麥種子15粒，覆土0.5～1 cm，分別置于5、10、15、20、25、30、35、40、45℃的智能人工氣候箱（SANYO MLR352H）中培養，光周期L∥D=12 h∥12 h，相對濕度75%，從底部補充種子萌發所需的水分，重復4次，14 d后調查種子發芽數，計算發芽率，并量取發芽植株的株高和地上部鮮重，計算平均值。

1.3.2 土層深度對種子萌發的影響

采用透明一次性杯子（口徑10 cm，高30 cm，底部打孔），裝入5 cm深消毒土，每個杯子播種15粒種子，分別覆蓋0、2、4、6、8、10、11、12、13、14、15、20 cm消毒土，置于智能人工氣候箱中培養（恒溫20℃，相對濕度75%，光周期L∥D=12 h∥12 h），每處理重復4次，每天從底部補充種子發芽所需的水分，14 d后記錄野燕麥發芽數，以種子頂出土面為發芽標準，計算發芽率。

1.3.3 水勢對種子萌發的影響

采用培養皿法進行試驗，用分子量為6 000的聚乙二醇（PEG）配制成質量濃度分別為41.2、67.2、105.6、161.3、241.0、354.4 g/L的溶液，與之相對應的溶液水勢為-0.05、-0.1、-0.2、-0.4、-0.8和-1.6 MPa[7]。在鋪有雙層濾紙直徑9 cm的培養皿中加入8 mL待測液，每個培養皿播種野燕麥種子15粒，用保鮮膜封口，然后置于智能人工氣候箱中培養，以去離子水為對照，重復4次。培養條件和調查方法同1.3.2。

1.3.4 pH對種子萌發的影響

將野燕麥種子置于pH為4、6、8、10的緩沖液中，以去離子水（pH 7.06）為對照，重復4次。用1 mol/L的HCl配制 pH為4的 2 mmol/L鄰苯二甲酸氫鉀（potassium hydrogen phthalate）緩沖液；用1 mol/L的NaOH配制 pH 為6的 2 mmol/L 2（N嗎啉代）乙基磺酸（MES）緩沖液；使用1 mol/L的NaOH配制pH 為8的2 mmol/L N2羥乙基哌嗪基N2乙基磺酸（HEPES）緩沖液；用1 mol/L的NaOH配制 pH 為10的2 mmol/L N[Tris（羥甲基）甲基]甘氨酸（tricine）緩沖液。培養條件和調查方法同1.3.2。

1.3.5 鹽脅迫對種子萌發的影響

將種子置于NaCl濃度為10、20、40、80、160和320 mmol/L的待測液中，以去離子水為對照。培養條件和調查方法同1.3.2。

1.3.6 光照對種子萌發的影響

將種子置于0 h∥24 h、12 h∥12 h、24 h∥0 h（光照∥黑暗）的智能人工氣候箱中培養，其他培養條件和調查方法同1.3.2。

1.4 麥田常用除草劑對野燕麥的除草活性測定

采用溫室盆栽法開展評價試驗[8]。在口徑9 cm的黑色塑料盆缽內裝入5 cm深的消毒土，然后放入裝有水的搪瓷盤中，讓水逐漸滲入，每盆播種野燕麥15粒，覆土0.5～1 cm，置于溫室內培養，溫度15～20℃，相對濕度65%～85%，待野燕麥長至4～5葉期，間去弱小苗，每缽定苗至10株，進行莖葉噴霧處理。噴藥工具為北京農業信息技術研究中心生產的ASS4 型自動控制噴霧臺，扇形噴頭，流量為800 mL/min，噴霧壓力0.4 kPa，噴液量450 L/hm2，將待處理的野燕麥均勻排列在噴霧臺上，調整噴頭距離雜草頂端50 cm，按照供試藥劑及劑量均勻噴霧處理，試驗設計見表1，每處理重復4次。噴藥后詳細記錄野燕麥的受害癥狀，如生長抑制、失綠、畸形等。藥后15、30 d調查殘存野燕麥株數，計算株防效，藥后30 d調查殘存野燕麥株數的同時測定殘存野燕麥地上部分鮮重，計算鮮重防效。

1.5 數據處理方法

試驗所得數據采用SPSS 11.5 for windows軟件進行統計分析，應用Duncan氏新復極差法進行0.05水平差異顯著性分析。發芽率、株防效和鮮重防效按照如下公式計算：

2 結果與分析

2.1 溫度對種子萌發的影響

溫度是調節雜草發生消長的主要因素。野燕麥種子在10～35℃的條件下均可萌發，其中以15～20℃時的發芽率最高，為75%～85%，低于15℃或高于20℃時，發芽率顯著下降，10、25和30℃的發芽率分別為47.5%、55%和47.5%，35℃僅有零星的野燕麥種子可以發芽，發芽率為2.5%，低于5℃或高于40℃時，野燕麥種子不能萌發（圖1）。株高和地上部分鮮重測定結果表明，雖然野燕麥在15～20℃時具有最高的發芽率，但野燕麥出苗后，在25～30℃條件下，植株長得更高、更壯，說明野燕麥對環境具有很強的適應能力（圖2～3）。

2.2 土層深度對種子萌發的影響

野燕麥種子具有較強的頂土能力，覆蓋2～15 cm的土層，野燕麥種子均能萌發，覆蓋2～10 cm土層的發芽率最高，覆土深度大于10 cm，隨著覆土深度的增加，野燕麥種子發芽率逐漸降低，當覆土達到20 cm時，雖有極少數的野燕麥種子發芽，但是無法長出土面，多扭曲死于土中，不能出苗，撒于土表的野燕麥種子不能萌發（圖4）。

2.3 水勢對野燕麥種子發芽的影響

野燕麥種子發芽率隨著水勢的降低而降低。當水勢為-0.05 MPa和-0.1 MPa時，野燕麥種子發芽率大于80%，與對照發芽率（84.44%）無顯著差異，之后隨著水勢降低，野燕麥種子發芽率逐漸下降，當水勢降低至-0.8 MPa時，野燕麥種子不能萌發（圖5）。

2.4 pH對野燕麥種子萌發的影響

野燕麥種子萌發受pH影響不大，在pH 4～10的范圍內均可以萌發。當pH為5、6、7、8、9時，發芽率均大于70%，與去離子水處理（pH為7.06）之間沒有顯著差異。說明野燕麥種子對土壤酸堿度具有廣泛的適應性，pH并不是影響野燕麥種子萌發的限制性因素。當pH為4或10時，野燕麥種子發芽率降低，說明過酸或過堿的條件也會影響野燕麥種子的發芽（圖6）。

2.5 鹽脅迫對野燕麥種子萌發的影響

當NaCl濃度為10、20、40 mmol/L時，野燕麥種子的發芽率為80%左右，與對照去離子水處理無顯著差異。當鹽濃度大于80 mmol/L時，隨著鹽濃度的增加，野燕麥種子發芽率顯著降低，當鹽濃度達到320 mmol/L時，野燕麥種子不能萌發（圖7）。

2.7 麥田常用除草劑對野燕麥的除草活性

除草活性測定結果表明，除50%異丙隆WP外，各供試藥劑及劑量對4～6葉期野燕麥均有較好的防效。藥后15 d調查，15%炔草酯WP 33.75 g/hm2和5%唑啉草酯EC 45 g/hm2對野燕麥的防效最好，株防效均為100%，69 g/L精噁唑禾草靈SC 51.75 g/hm2的株防效可達90%，30 g/L甲基二磺隆OD 9 g/hm2+專用助劑BIOPOWER處理的株防效為75%左右，70%氟唑磺隆WG31.5 g/hm2和4%啶磺草胺OD 12 g/hm2+專用助劑處理作用速度相對較慢，此時株防效僅70%左右。藥后30 d調查，炔草酯和唑啉草酯處理對野燕麥的防效依然優秀，株防效和鮮重防效均為100%，其他藥劑處理對野燕麥的防效有所提高，精噁唑禾草靈處理對野燕麥的株防效和鮮重防效均大于90%，甲基二磺隆處理對野燕麥的株防效接近80%，鮮重防效大于90%，氟唑磺隆和啶磺草胺處理對野燕麥的株防效均大于70%，鮮重防效大于80%（表2）。

3 討論

水分、溫度、氧氣、光照是種子萌發的重要外部環境條件[9]，研究溫度、水勢、pH、鹽脅迫、光照等外部條件對野燕麥種子萌發的影響，可為野燕麥的農業防除措施提供理論依據。本研究結果表明，野燕麥種子在10～35℃的條件下均可萌發，最適發芽溫度為15～20℃，野燕麥種子發芽后，其在25～30℃條件下，植株長得更高、更壯。說明野燕麥能適應的溫度范圍較廣，這也是野燕麥在全世界都能造成危害的重要原因[1011]。

野燕麥種子對水勢較為敏感，當水勢為-0.05和-0.1 MPa時，發芽率大于80%，當水勢降低至-0.8 MPa時，野燕麥種子不再萌發。種子大小決定了其頂土能力，雜草種子越小，貯藏的能量越小，越難從較深的土層中出苗[12]。

野燕麥種子相對于菵草、看麥娘、硬草、棒頭草等麥田雜草而言，體型要大得多，因此也決定了野燕麥具有較強的頂土能力。覆蓋2～15 cm的土層，野燕麥種子均可以萌發，其中2～10 cm土層中發芽率最高。試驗中發現，播于土表的野燕麥種子不萌發，與涂鶴齡等[11]的研究結果一致。這可能是由于野燕麥種子外面包裹著穎殼，使得播于土表的種子無法從土壤中吸收到足夠的水分。

大量文獻資料表明，雜草種子對pH的適應范圍較寬，在土壤pH 4～10時均可萌發[13]。本研究結果表明，在pH 5～9時，野燕麥發芽率均大于70%，與去離子水處理（pH 7.06）沒有顯著差異。但當野燕麥處于過酸（pH<4）或過堿（pH>10）的環境時，發芽率會降低。我國大多數土壤pH在5～8之間[14]，說明pH并不是限制野燕麥發生的主要因素。

大部分的雜草種子在鹽濃度大于80 mmol/L時不能萌發[15]。本試驗中，野燕麥種子在鹽濃度為10、20、40 mmol/L時，發芽率不受影響，當鹽濃度在80～160 mmol/L時，發芽率雖會降低，但仍有50%以上的發芽率，當鹽濃度達到320 mmol/L時，野燕麥種子不能萌發。說明野燕麥具有較強的抗鹽脅迫特性。野燕麥種子對光周期不敏感，全黑、全光照條件下均可萌發。

除草活性測定結果表明，除異丙隆外，炔草酯、唑啉草酯、精噁唑禾草靈、甲基二磺隆、氟唑磺隆、啶磺草胺對4～6葉期的野燕麥均有較好的效果，防效高低排序為：炔草酯、唑啉草酯>精噁唑禾草靈>甲基二磺隆>氟唑磺隆、啶磺草胺。除草劑的長期、單一、大量使用，容易使雜草產生抗藥性。呂曉輝等研究了野燕麥對高效氟吡甲禾靈的抗藥性，郭峰研究了野燕麥對精噁唑禾草靈和炔草酸的抗藥性，陳保樺研究了野燕麥對炔草酯的抗藥性[1618]。為了延緩野燕麥抗性種群的產生，不同類型的除草劑品種需交替使用，本文中除草活性測定結果，為小麥田野燕麥化學防除以及不同類型除草劑的合理交替使用提供了理論依據。本除草劑活性測定試驗中，各供試除草劑只設置了一個常規推薦劑量，氟唑磺隆、啶磺草胺提高使用劑量對野燕麥的效果需要進一步的試驗。本文主要評價了莖葉處理藥劑對野燕麥的除草活性，土壤封閉處理藥劑對野燕麥的防除效果需要進一步的試驗。

參考文獻

[1] REYNOLDS M， FOULKES M J， SLAFER G A， et al. Raising yield potential in wheat [J]. Journal of Experimental Botany，2009，60（7）：1899.

[2] 趙俊曄，于振文. 我國小麥生產現狀與發展小麥生產能力的思考[J]. 農業現代化研究， 2005， 26（5）：344348.

[3] 高興祥， 孫作文， 李美， 等. 大穗看麥娘化學防控田間效果評價[J]. 草業學報， 2016， 25（8）：172179.

[4] 常偉良， 蔡戰偉， 張改平，等. 豫西地區麥田野燕麥危害加重成因及防除對策[J]. 中國植保導刊， 2007， 27（11）：3233.

[5] 郭良芝， 郭青云， 魏有海，等. 50g/L唑啉草酯EC防除春小麥田野燕麥藥效及對作物的安全性研究[J]. 湖北農業科學， 2013， 52（4）：820822.

[6] 王鳴華， 章維華， 蔣木庚. 野燕麥除草劑的研究進展[J]. 農藥， 2003， 42（8）： 68.

[7] MICHAEL B E， KAUFAMAN M R. The osmotic potential of polyethylene glycol 6000 [J]. Plant Physiology，1973， 51：914916.

[8] 中華人民共和國農業部.NY/T1155.42006農藥室內生物測定試驗準則（除草劑）第4部分：活性測定試驗莖葉噴霧法[S].北京：中國農業出版社，2006.

[9] 曹儀植， 宋占午.植物生理學[M].蘭州：蘭州大學出版社，1998：252372.

[10]閻國學. 旱作農田野燕麥的危害及防除措施[J]. 甘肅農業科技， 2007（5）：4647.

[11]涂鶴齡， 陳夢宜， 鐘勝全，等. 青海高原農田野燕麥發生特點及除草劑應用技術的初步探討[J]. 植物保護學報， 1979（1）： 7182.

[12]MENNAN H， NGOUAJIO M. Seasonal cycles in germination and seedling emergence of summer and winter populations of catchweed bedstraw （Galium aparine） and wild mustard （Brassica kaber）[J]. Weed Science， 2006，54：114120.

[13]PRESTON C. Factors affecting turnipweed （Rapistrum rugosum） seed germination in southern Australia[J]. Weed Science， 2006， 54（6）：10321036.

[14]羅小娟， 呂波， 李俊， 等. 鱧腸種子萌發及出苗條件的研究[J]. 南京農業大學學報， 2012， 35（2）：7175.

[15]GRIEVE C M， SUAREZ D L. Purslane （Portulaca oleracea L.）： a halophytic crop for drainage water reuse system[J]. Plant Soil，1997，192：277283.

[16]呂曉輝. 野燕麥、旱雀麥對高效氟吡甲禾靈的抗藥性研究[D]. 西寧：青海大學， 2016.

[17]郭峰.日本看麥娘（Alopecurus japonicus Steud.）、野燕麥（Avena fatua L.）對精噁唑禾草靈及炔草酸的抗藥性研究[D]. 北京：中國農業科學院， 2011.

[18]陳保樺， 張娟， 伊布， 等. 野燕麥群體對麥極抗藥性的研究[J]. 中國農學通報， 2011， 27（18）：255259.

（責任編輯：田 喆）