農(nóng)用有機(jī)硅對五氟磺草胺防治稗草的增效作用

雷楠 顧里陽 曹小紅 張致謙 王彥輝 李靜波 金晨鐘 劉秀

摘要 ：為明確有機(jī)硅對五氟磺草胺防治稗草的增效作用和增效機(jī)理，本研究采用室內(nèi)與田間試驗(yàn)測定有機(jī)硅助劑對五氟磺草胺的增效作用，并采用滴重法和HPLC方法分別探索有機(jī)硅對五氟磺草胺藥液表面張力和吸收的影響。室內(nèi)生測表明，有機(jī)硅對五氟磺草胺防治稗草具有顯著的增效作用。當(dāng)五氟磺草胺用量為7.5 g/hm2，有機(jī)硅添加濃度為0.04%時(shí)，稗草的致死率和干重抑制率分別提高32.0百分點(diǎn)和39.6百分點(diǎn);有機(jī)硅用量與增效效果非正相關(guān)。田間試驗(yàn)表明，有機(jī)硅對五氟磺草胺增效作用明顯，對五氟磺草胺低劑量的增幅優(yōu)于其高劑量的增幅;機(jī)理研究表明有機(jī)硅能夠顯著降低五氟磺草胺溶液的表面張力，增強(qiáng)稗草葉面對五氟磺草胺的吸收。

關(guān)鍵詞 ：雜草防控; 稗草; 五氟磺草胺; 有機(jī)硅

中圖分類號： S 451.21

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

DOI： 10.16688/j.zwbh.2019570

Synergism of organosilicon on Echinochloa crusgalli control with penoxsulam

LEI Nan1#， GU Liyang1#， CAO Xiaohong1， ZHANG Zhiqian1， WANG Yanhui2，

LI Jingbo1*， JIN Chenzhong1， LIU Xiu1

（1. Hunan University of Humanities， Science and Technology， Collaborative Innovation Center for Field Weeds Control，

Loudi 417000， China; 2. Guangxi Key Laboratory of Biology for Crop Diseases and Insect Pests， Nanning 530007， China）

Abstract ：In order to understand synergistic effect and mechanism of organosilicon on barnyard grass control with penoxsulam， greenhouse and field experiments were conducted， and drop weight and high performance liquid chromatography （HPLC） methods were adopted to investigate effect of organosilicon adjuvant on liquid surface tension and uptake of penoxsulam. Indoor experiment showed that organosilicon significantly synergized penoxsulam， with increase of 32.0 percentage points in plant mortality and 39.6 percentage points in inhibition rate of dry weight when penoxsulam was used at 7.5 g/hm2， and organosilicon concentration was 0.04%， compared to penoxsulam treatment alone. Moreover， organosilicon concentration was not positively correlated to its synergism efficacy. Field experiment revealed that organosilicon had better synergism at the lower penoxsulam rate than that at the higher rate. Organosilicon evidently reduced surface tension of penoxsulam solution and enhanced uptake of penoxsulam in barnyard grass leaves.

Key words ：weed control; Echinochloa crusgalli; penoxsulam; organosilicon

水稻是我國第一大糧食作物，保證其產(chǎn)量與品質(zhì)意義重大。水稻在生長發(fā)育過程中面臨嚴(yán)重的雜草威脅，例如：稗草Echinochloa crusgalli在水稻田中廣泛分布，危害嚴(yán)重[13]。除草劑是目前防治水稻田雜草的主要手段。五氟磺草胺作為水稻田廣譜除草劑，田間應(yīng)用性良好[45]。有機(jī)硅（organosilicones）也稱硅酮，農(nóng)用有機(jī)硅類助劑是一類聚醚改性的有機(jī)硅[6]，在農(nóng)業(yè)上一般作為噴霧助劑使用，施藥時(shí)混入，改良藥液的物理性質(zhì)。有機(jī)硅作為配方助劑使用較少[79]。本研究以稗草為防治對象，研究有機(jī)硅對五氟磺草胺的增效作用及機(jī)理。明確有機(jī)硅助劑最佳增效濃度和其對五氟磺草胺的增效效果，能夠降低五氟磺草胺的田間用量，同時(shí)初步明確其作用機(jī)制。因此，我們的研究具有重要的應(yīng)用和基礎(chǔ)研究價(jià)值。

1 材料與方法

1.1 供試材料

稗草E.crusgalli （L.） Beauv.種子，2015年采自湖南省沅江市和裕村。

1.2 試驗(yàn)藥劑及助劑

25 g/L五氟磺草胺可分散油懸浮劑（OD），美國陶氏益農(nóng)公司;五氟磺草胺原藥，山東泰益興生物科技有限公司;有機(jī)硅助劑，北京燕化永樂生物科技公司;無水CaCl2、MgCl2·6H2O、色譜純乙腈、分析純無水乙醇，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.3 五氟磺草胺對稗草的防治效果

室內(nèi)培養(yǎng)稗草至2～4葉期進(jìn)行噴霧處理，25 g/L五氟磺草胺OD劑量（按有效成分）為3.75、7.5、15、22.5、30、37.5 g/hm2，噴霧塔（波特噴霧塔PDE0012， 英國Burkard公司）噴霧，噴液量為1 mL，噴霧壓力0.2 MPa，每處理重復(fù)3次。處理后置于人工氣候箱培養(yǎng)（溫度25～30℃，相對濕度60%～80%，光周期L∥D=14 h∥10 h，光照強(qiáng)度2 000 lx）。20 d后調(diào)查稗草校正死亡率，同時(shí)收獲植株地上部分，60℃干燥2 d，稱量干重，計(jì)算干重抑制率。

校正死亡率=處理死亡率-對照死亡率1-對照死亡率×100%;

干重抑制率=對照稗草干重-處理稗草干重對照稗草干重×100%。

1.4 有機(jī)硅助劑對稗草的影響

室內(nèi)培養(yǎng)稗草至2～4葉期進(jìn)行噴霧處理，有機(jī)硅表面活性劑含量分別為0、0.05%、0.16%、0.5%和5%，噴液量為1 mL，每處理重復(fù)3次。噴霧塔噴霧，噴液量為1 mL，噴霧壓力是0.2 MPa，每處理重復(fù)3次。培養(yǎng)方法同1.3，觀察稗草葉片表現(xiàn)，20 d后調(diào)查稗草存活率和地上部分干重抑制率。

1.5 有機(jī)硅對五氟磺草胺的增效作用

室內(nèi)培養(yǎng)稗草至2～4葉期進(jìn)行噴霧處理，25 g/L五氟磺草胺OD的用量為7.5 g/hm2，有機(jī)硅質(zhì)量濃度分別為0、0.01%、0.04%、0.08%、0.16%。噴液量為1 mL，每處理重復(fù)3次。處理后置于人工氣候箱培養(yǎng)，培養(yǎng)方法同1.3。20 d后調(diào)查稗草死亡率和地上部分干重抑制率。

1.6 溫度對添加有機(jī)硅的五氟磺草胺防效的影響

稗草2～4葉期進(jìn)行施藥處理，25 g/L五氟磺草胺OD用量為7.5 g/hm2，有機(jī)硅助劑質(zhì)量濃度為0.04%，每處理重復(fù)3次。藥劑處理后，分別在15℃和30℃下培養(yǎng)24 h，隨后同時(shí)放置在人工氣候培養(yǎng)箱中。20 d后調(diào)查計(jì)算死亡率及地上部分干重抑制率。

1.7 有機(jī)硅對五氟磺草胺田間增效試驗(yàn)

田間藥劑處理試驗(yàn)地點(diǎn)為沅江市和裕村中稻直播田，施藥時(shí)天氣晴朗，北風(fēng)1～2級，噴藥器械為衛(wèi)士（WS16型）背負(fù)式噴霧器（扇形噴頭），噴液量為225 L/hm2。試驗(yàn)于水稻兩葉一心期進(jìn)行，噴藥前調(diào)查樣點(diǎn)稗草密度。5點(diǎn)取樣，每樣點(diǎn)面積為0.25 m2。處理為3個(gè)添加0.04%有機(jī)硅的15、22.5、30 g/hm2 25 g/L五氟磺草胺OD處理，和對應(yīng)3個(gè)未添加有機(jī)硅的五氟磺草胺處理，以及空白對照和人工除草，總計(jì)8處理。每處理重復(fù)3次。小區(qū)面積25 m2，隨機(jī)排列。藥后20、30 d調(diào)查稗草數(shù)量，各小區(qū)采用5點(diǎn)取樣，每樣點(diǎn)面積為0.25 m2;30 d調(diào)查稗草數(shù)量時(shí)拔取稗草，稱量地上部分的鮮重;統(tǒng)計(jì)校正株防效和鮮重防效[10]。

1.8 有機(jī)硅對五氟磺草胺藥液表面張力的影響

25 g/L五氟磺草胺OD濃度為3.33×10-2 g/L，有機(jī)硅添加量為0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.1%，0.16%，以0.003 42 M標(biāo)準(zhǔn)硬水為空白對照。在20℃下，水的表面張力系數(shù)為72.6 mN/m。用0.304 g CaCl2和0.139 g MgCl2·6H2O溶解于1 000 mL蒸餾水中，配制標(biāo)準(zhǔn)硬水。

表面張力測定采用滴重法[11]。在20℃的恒定條件下，用移液管吸取待測溶液1 mL，用手指抵住管口，移液管與地面垂直，置于燒杯上方，松開手指，使液滴自然滴落，記錄總滴數(shù)，試驗(yàn)重復(fù)3次，表面張力計(jì)算公式如下：

ax=a0×nxn0×100%，

其中，ax為供試液體的參比表面張力;a0為20℃下水的表面張力;nx為供試液體的滴數(shù);n0為20℃下水的滴數(shù)。

1.9 有機(jī)硅助劑對稗草吸收五氟磺草胺的影響

稗草4～6葉期進(jìn)行藥劑處理，取30株長勢均勻，葉期一致的稗草，每株選擇1片葉，移液槍吸取10μL 1.0 g/L五氟磺草胺藥液（添加或未添加有機(jī)硅），均勻涂于葉片中間部位，每處理重復(fù)4次，有機(jī)硅助劑添加量為0.04%。

分別于處理12、24、48 h后，剪取處理過的葉片，放入試管中，往試管中加入3 mL洗滌液（含有0.25%吐溫80和 20%乙醇），將葉片完全浸于液面下，左右振蕩試管20 s，而后用移液槍吸取1 mL洗滌液沖洗葉片，用試管收集洗滌液，過有機(jī)濾膜待測。

五氟磺草胺添加回收試驗(yàn)濃度為0.08、0.4 mg/L和4 mg/L，于處理藥液風(fēng)干后剪取葉片，處理方法與上述一致。

采用高效液相色譜法（HPLC）測定洗滌液中五氟磺草胺含量。C18反相色譜柱，等梯度洗脫，流速為1 mL/min，檢測波長為201 nm，流動(dòng)相為乙腈∶水（20∶80），進(jìn)樣體積20 μL，采用外標(biāo)峰面積定量計(jì)算五氟磺草胺含量[12]。制作五氟磺草胺HPLC標(biāo)準(zhǔn)曲線。乙腈配置五氟磺草胺標(biāo)準(zhǔn)儲備液（100 mg/L），儲備液用乙腈分別稀釋成0.08、0.16、0.32、1.6、8、40 mg/L系列標(biāo)準(zhǔn)溶液，以吸光度為因變量，五氟磺草胺濃度為自變量進(jìn)行線性回歸，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.10 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel、DPS軟件進(jìn)行分析處理，Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 五氟磺草胺對稗草的防治效果

25 g/L五氟磺草胺OD處理后的8～12 d，稗草頂芽失綠變紅，壞死。藥后20 d，稗草的死亡率和干重抑制率與除草劑濃度呈正相關(guān)（圖1）。五氟磺草胺用量為7.5 g/hm2時(shí)，稗草死亡率為28.3%，干重抑制率為31.7%;濃度為37.5 g/hm2稗草的死亡率和抑制率達(dá)到90%以上。基于有機(jī)硅的增效作用，選擇7.5 g/hm2進(jìn)行有機(jī)硅對五氟磺草胺的室內(nèi)增效試驗(yàn)。

2.2 有機(jī)硅助劑對稗草的影響

有機(jī)硅助劑含量為0.05%、0.16%時(shí)，稗草存活率和干重抑制率與空白對照無顯著差異。濃度大于0.5%時(shí)，有機(jī)硅助劑顯著降低稗草存活率，抑制稗草干重（表1）。

2.3 有機(jī)硅助劑對五氟磺草胺的增效作用

室內(nèi)試驗(yàn)表明（表2）：7.5 g/hm2 25 g/L五氟磺草胺OD對稗草的死亡率、干重抑制率分別為27.3%、36.7%;添加0.01%有機(jī)硅，對稗草致死率、干重抑制率分別為43.0%和48.1%，分別提高15.7百分點(diǎn)和11.4百分點(diǎn)，均與未添加處理組存在顯著差異;而添加0.04%有機(jī)硅對稗草致死率、干重抑制率提高了32.0百分點(diǎn)和39.6百分點(diǎn);有機(jī)硅添加量大于0.04%，增效作用無明顯提高。

基于室內(nèi)添加有機(jī)硅的增效效果，田間有機(jī)硅添加量為0.04%。田間試驗(yàn)結(jié)果表明（表3），有機(jī)硅助劑能顯著提高25 g/L五氟磺草胺OD對稗草的防治效果。添加有機(jī)硅對低劑量（15 g/hm2）五氟磺草胺的增效作用最明顯，20、30 d株防效和30 d鮮重防效的增幅分別達(dá)23.6百分點(diǎn)、28.1百分點(diǎn)、24.0百分點(diǎn)，隨著五氟磺草胺的劑量增加，增幅減少。添加有機(jī)硅的15 g/hm2五氟磺草胺對稗草的防治效果優(yōu)于不添加有機(jī)硅的22.5 g/hm2五氟磺草胺。

2.4 溫度對添加有機(jī)硅助劑的五氟磺草胺防治稗草的影響

高溫和低溫處理之間，25 g/L五氟磺草胺OD對稗草的防效無顯著差異;添加有機(jī)硅后其對稗草的防效有顯著提高，但是，高溫和低溫處理之間同樣無顯著差異（表4）。因此，溫度對添加有機(jī)硅助劑的五氟磺草胺防效無顯著影響。

2.5 有機(jī)硅助劑對五氟磺草胺藥液表面張力的影響

標(biāo)準(zhǔn)硬水在20℃的條件下表面張力是72.6 mN/m，五氟磺草胺溶液表面張力相比于水降低了38.7%，為44.5 mN/m。藥液中添加有機(jī)硅后，隨有機(jī)硅含量提高表面張力降低，當(dāng)有機(jī)硅含量為0.05%，藥液的表面張力降至23.8 mN/m，相對五氟磺草胺藥液的表面張力降低了46.5%，有機(jī)硅含量>0.05%，表面張力不再降低（圖2）。因此，有機(jī)硅的含量在0.05%時(shí)，五氟磺草胺藥液達(dá)到臨界膠束狀態(tài)，獲得最小表面張力。有機(jī)硅對五氟磺草胺的增效濃度最適為0.05%，在無其他外界干擾的情況下，增加濃度不會(huì)對增效產(chǎn)生影響。

2.6 有機(jī)硅對雜草葉面吸收五氟磺草胺藥液的影響

五氟磺草胺的最低檢出限是0.08 mg/L，標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=37 157x+68 084，R2=0.993 3;五氟磺草胺在稗草葉片上的平均回收率為88.7%～100.34%，變異系數(shù)為0.32%～9.05%，符合檢測要求。

經(jīng)高效液相色譜檢測稗草葉面五氟磺草胺殘留量，48 h后稗草吸收了約80%五氟磺草胺。12、24 h和48 h后，相比未添加有機(jī)硅處理，添加有機(jī)硅處理明顯提高了五氟磺草胺的吸收，提高幅度分別為21百分點(diǎn)、19百分點(diǎn)和14百分點(diǎn)。所以，有機(jī)硅明顯促進(jìn)了稗草對五氟磺草胺的吸收（圖3）。

3 結(jié)論與討論

有機(jī)硅表面活性劑在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用極為廣泛，除了主要作為噴霧改良劑改良藥液物理性狀之外，其高活化性還可以使它作為一種優(yōu)秀的活化劑使用。有機(jī)硅中所含有的甲基化硅氧烷性質(zhì)極為穩(wěn)定，但是其具有超常的表面活性讓它能夠快速降低昆蟲或螨蟲體表的液體張力，從而全面浸濕害蟲，讓水滲透進(jìn)入昆蟲氣管內(nèi)，導(dǎo)致昆蟲窒息或干擾其重要生理過程[13]。在除草劑的應(yīng)用方面，有機(jī)硅已被確定對多種除草劑具有增效作用，如莠去津、煙嘧磺隆、草甘膦、甲基二磺隆等。有機(jī)硅能將莠去津?qū)﹂熑~雜草的防治效果提升40%，提升幅度極為顯著[14]，姜詠芳在對有機(jī)硅提高煙嘧磺隆防治稗草的效果試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，添加不同種類的有機(jī)硅助劑，其增效效果在40.22%～45.4%之間[15]。而對水田廣譜性除草劑雙草醚、五氟磺草胺、嘧啶肟草醚等的增效作用還鮮有報(bào)道。基于此，作者選擇了五氟磺草胺這一高效、安全的廣譜性水田除草劑添加有機(jī)硅進(jìn)行研究，通過室內(nèi)生測和大田試驗(yàn)兩方面驗(yàn)證有機(jī)硅對五氟磺草胺防治稗草的增效作用。結(jié)果表明，有機(jī)硅助劑對五氟磺草胺防除稗草具有顯著增效作用，最高能達(dá)到30%以上。

研究證實(shí)有機(jī)硅是一種效益極好的助劑，但并不是添加量越高效果越好，當(dāng)有機(jī)硅含量大于0.04%，增效作用無明顯變化。同時(shí)，單獨(dú)測試有機(jī)硅對稗草生長影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，有機(jī)硅的施用濃度達(dá)到0.5%時(shí)，稗草出現(xiàn)部分死亡，生長受抑制;當(dāng)濃度達(dá)到5%，稗草存活率僅為51.5%，干重抑制率為80.6%，這表明高濃度有機(jī)硅對稗草具有很強(qiáng)的傷害作用，但國內(nèi)未見有關(guān)報(bào)道。

環(huán)境溫度的變化會(huì)影響某些除草劑的藥效發(fā)揮，有研究發(fā)現(xiàn)隨溫度提高，異丙草胺的水解反應(yīng)顯著加快，水解速率常數(shù)也相應(yīng)增大，水解半衰期明顯縮短[16]。因此作者比較了添加和未添加五氟磺草胺在15℃、30℃的條件下施藥處理是否存在差異性，結(jié)果表明，兩種不同溫度下五氟磺草胺對稗草的防效并無差異，因此實(shí)際生產(chǎn)過程中，在不同溫度下均可施藥。

莖葉處理除草劑發(fā)揮效用首要前提是潤濕靶標(biāo)作物的表面，而藥液的潤濕能力又與藥液的表面張力有密切關(guān)系。降低藥液的表面張力可消除藥液與雜草表面的間隙，增加藥液與雜草表面的接觸面積，促進(jìn)雜草對有效成分的吸收[17]。我們研究發(fā)現(xiàn)五氟磺草胺添加有機(jī)硅助劑后表面張力明顯降低，五氟磺草胺達(dá)到臨界膠束有機(jī)硅添加含量為0.05%，也是前述有機(jī)硅添加量不大于0.04%的原因。而且，進(jìn)一步證實(shí)有機(jī)硅提高了稗草對五氟磺草胺的吸收。

因此，我們認(rèn)為有機(jī)硅通過降低五氟磺草胺藥液表面張力，促進(jìn)稗草對五氟磺草胺的吸收，從而提高了五氟磺草胺對稗草的防控效果。有機(jī)硅能減少五氟磺草胺使用量，有效延緩稗草對五氟磺草胺抗性的增長速度，節(jié)約資源，控制稗草，保證水稻的產(chǎn)量。

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（責(zé)任編輯：楊明麗）