土壤處理防治小麥田雜草節(jié)節(jié)麥藥劑篩選

王恒智, 趙孔平, 張曉林, 張樂樂,董秀霞, 朱寶林, 劉偉堂*,

(1. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院，山東 泰安 271018；2. 山東省農(nóng)藥毒理與應(yīng)用技術(shù)重點實驗室，山東 泰安 271018；3. 山東黃河三角洲國家級自然保護(hù)區(qū)管理局，山東 東營 257100；4. 茌平區(qū)農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，山東 聊城 252100；5. 青島清原化合物有限公司，山東 青島 266000)

節(jié)節(jié)麥Aegilops tauschii，又名粗山羊草，屬一年生禾本科雜草，在世界上分布廣泛[1-2]。在中國，節(jié)節(jié)麥于20世紀(jì)90年代僅在河南、陜西及山西省南部沿黃河北岸一線麥田中有發(fā)生[3]。目前，受不同區(qū)域間種子自由貿(mào)易、引種和調(diào)種及大型聯(lián)合收割機(jī)的跨區(qū)作業(yè)等因素的影響，節(jié)節(jié)麥在中國至少15個省份均有分布，其中，在河南、河北、山東、山西和陜西的麥田中已大面積發(fā)生，成為中國冬小麥田危害嚴(yán)重的惡性雜草之一[4]。

節(jié)節(jié)麥作為小麥D染色體的供體與小麥有著相似的生物學(xué)特性，其種子的萌發(fā)和出苗對環(huán)境具有廣泛的適應(yīng)性，且其分蘗能力及生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)于小麥，在小麥的整個生育期內(nèi)可與小麥競爭光、水、肥等資源，造成小麥嚴(yán)重減產(chǎn)[5-6]。另外，節(jié)節(jié)麥?zhǔn)切←湕l銹病病原菌的寄主，可以使條銹病菌轉(zhuǎn)主危害小麥，造成小麥減產(chǎn)或品質(zhì)下降[7]。

化學(xué)防治是雜草治理最為直接、高效的措施。為了防止節(jié)節(jié)麥進(jìn)一步危害小麥田，亟需可以有效防控的化學(xué)防除技術(shù)，但節(jié)節(jié)麥與小麥親緣關(guān)系近，生態(tài)位基本重疊，致使藥劑因選擇性差而導(dǎo)致防治難度增加。目前，僅甲基二磺隆和異丙隆兩種除草劑莖葉處理對其有一定的防效[8]，但這兩種藥劑施用后易受天氣影響，低溫積水條件下易對小麥產(chǎn)生藥害。目前通過土壤處理防除小麥田節(jié)節(jié)麥的相關(guān)研究報道甚少。鑒于此，本研究分別采用溫室盆栽法和田間藥效試驗，評價了不同除草劑單劑及混劑通過土壤噴霧處理防治節(jié)節(jié)麥的效果，旨在篩選出可有效防控節(jié)節(jié)麥的土壤處理劑，為小麥田節(jié)節(jié)麥的化學(xué)防控提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試藥劑 所用除草劑共8種 (表1)，均為常見的土壤處理劑。

1.1.2 供試雜草 節(jié)節(jié)麥A. tauschii種子于2017年5月采自山東省濟(jì)寧市冬小麥田，經(jīng)清理、晾干后，存放在牛皮紙袋中于室溫下保存。

1.1.3 小麥 供試小麥Triticum aestivum品種為山農(nóng)22，為黃淮海地區(qū)常見小麥品種。

1.1.4 主要儀器 BSA-224S型萬分之一電子天平，賽多利斯科學(xué)儀器 (北京) 有限公司；SPX型智能光照培養(yǎng)箱，寧波江南儀器廠；ASS-4型自動控制農(nóng)藥噴灑系統(tǒng) (TEEJET-9503EVS扇形噴頭)，國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)中心研制，北京盛恒天寶科技有限公司；MATABI-16型背負(fù)式噴霧器 (扇形噴頭)，臺州市航宇塑膠有限公司。

1.2 試驗方法

溫室生物測定試驗參照《農(nóng)藥室內(nèi)生物測定試驗準(zhǔn)則》[9-11]進(jìn)行。

1.2.1 藥液配制 準(zhǔn)確稱取一定量的農(nóng)藥制劑，用清水溶解并配制成高濃度母液，再用清水稀釋成所需濃度。以清水作為空白對照?，F(xiàn)用現(xiàn)配。

1.2.2 試材培養(yǎng) 采用溫室盆栽法[12]。選用未施用過除草劑的土壤 (壤土，有機(jī)質(zhì)含量1.7%，pH 7.1)，經(jīng)風(fēng)干、過篩后，填入230 mm × 160 mm的圓形塑料盆缽中，備用。分別選擇籽粒飽滿的節(jié)節(jié)麥及小麥種子，在25 ℃下于去離子水中浸泡6 h，于恒溫20 ℃生化培養(yǎng)箱中催芽至露白，均勻地播種在土壤表面并覆土 (2 cm左右)。

1.2.3 施藥方法 于節(jié)節(jié)麥及小麥種子播種后24 h，使用自動控制農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)進(jìn)行土壤噴霧處理。采用TEEJET-9503EVS扇形噴頭，噴霧壓力275 kPa，噴液量600 L/hm2，噴頭與塑料盆缽間的距離50 cm。將處理后的試材置于山東農(nóng)業(yè)大學(xué)可控日光溫室內(nèi)培養(yǎng)，試驗期間溫度15～25 ℃，自然光照，相對濕度75%，采用盆缽底部滲灌方式保持土壤濕潤。

1.2.4 8種除草劑對節(jié)節(jié)麥的除草活性測定 選取8種小麥田常用及部分非小麥田使用的土壤處理劑，參照預(yù)試驗結(jié)果設(shè)置6個劑量 (表1)，并設(shè)空白對照。每處理4次重復(fù)。于施藥后21 d稱取節(jié)節(jié)麥地上部分鮮重，根據(jù)公式 (1) 計算鮮重防效 (E)。

表1 供試除草劑及室內(nèi)生物活性劑量Table 1 Herbicides and their doses used in the whole-plant dose–response experiments

(1)式中：mCK為對照組節(jié)節(jié)麥或小麥鮮重，mg；mT為處理組節(jié)節(jié)麥或小麥鮮重，mg。用DPS v 13.5 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以劑量對數(shù)值 (x) 和鮮重防效幾率值 (y) 建立回歸方程 (y= a + bx)，計算8種除草劑對節(jié)節(jié)麥的GR50、GR90及95%置信限。

1.2.5 3種除草劑對小麥的安全性測定 根據(jù)8種除草劑對節(jié)節(jié)麥的除草活性測定結(jié)果，選擇氟噻草胺、噁草酮及異丙隆測定其對小麥的安全性。參照預(yù)試驗結(jié)果，處理劑量 (有效成分，下同) 分別設(shè)置為氟噻草胺50、100、200、400、800 g/hm2，噁草酮25、50、100、200、400 g/hm2，異丙隆200、400、800、1 600、3 200 g/hm2，并設(shè)空白對照。每處理4次重復(fù)。處理后觀察并記錄小麥的生長情況，于藥后21 d稱取小麥地上部分鮮重，根據(jù)公式 (1) 計算小麥的鮮重防效。統(tǒng)計方法同1.2.4節(jié)，計算3種除草劑對小麥的GR10及95%置信限，并用公式 (2) 計算選擇性指數(shù) (Is)[13]。

1.2.6 異丙隆與噁草酮的復(fù)配1.2.6.1 異丙隆與噁草酮復(fù)配的聯(lián)合作用測定 根據(jù)3種除草劑對小麥安全性的測定結(jié)果，選擇異丙隆與噁草酮進(jìn)行復(fù)配。以節(jié)節(jié)麥為試材進(jìn)行土壤噴霧處理，有效劑量分別為異丙隆100、150、200 g/hm2，噁草酮10、20、30 g/hm2及兩種藥劑復(fù)配。每處理重復(fù)4次，另設(shè)空白對照。于施藥后21 d稱取節(jié)節(jié)麥地上部分鮮重，用公式 (1) 計算節(jié)節(jié)麥的鮮重防效 (E)。按公式 (3) 計算理論鮮重防效E0。當(dāng)E?E0= ?10%～10%時為加成作用，當(dāng)E?E0＞10%時為增效作用，當(dāng)E?E0＜ ?10%時為拮抗作用。

(3)式 中：X表示異丙隆的實際鮮重防效，%；Y表示噁草酮的實際鮮重防效，%。

1.2.6.2 異丙隆與噁草酮復(fù)配的安全性測定 將異丙隆和噁草酮按質(zhì)量比4 : 1混配后，分別對節(jié)節(jié)麥和小麥進(jìn)行土壤噴霧處理。有效劑量分別為：異丙隆400、200、100、50、25 g/hm2，噁草酮1 600、800、400、200、100 g/hm2。另設(shè)空白對照。處理后觀察小麥和節(jié)節(jié)麥生長狀況，并在藥后21 d稱取植株地上部分鮮重，根據(jù)公式 (1) 計算鮮重防效。統(tǒng)計方法同1.2.4節(jié)，分別計算其對節(jié)節(jié)麥的GR90及95%置信限及對小麥的GR10及95%置信限。根據(jù)公式 (2)計算各藥劑在小麥和節(jié)節(jié)麥之間的選擇性指數(shù)。

1.3 田間藥效試驗

試驗在山東省泰安市岱岳區(qū)大汶口鎮(zhèn)進(jìn)行。試驗地塊地勢平坦，壤土，pH 7.1，灌溉條件良好。小麥品種為泰農(nóng)18，于2018年10月18日播種，前后茬作物均為夏玉米。田間雜草以節(jié)節(jié)麥和雀麥Bromus japonicus為主，有少量的播娘蒿Descurainia sophia和豬殃殃Galium aparine。

參照文獻(xiàn)[14]方法，于2018年10月20日 (天氣陰，最高氣溫18.1 ℃，最低氣溫4.8 ℃，平均氣溫10.8 ℃，東北風(fēng)，風(fēng)速0.8 m/s) 采用MATABI-16型背負(fù)式噴霧器施藥，扇形噴頭，噴液量為600 L/hm2。試驗采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)置5個處理，分別為：異丙隆900 g/hm2，噁草酮150 g/hm2，異丙隆 + 噁草酮 (質(zhì)量比4 : 1) 600、750和900 g/hm2，并設(shè)空白對照。每處理4次重復(fù)。共24個小區(qū)，小區(qū)采用長方形設(shè)計，面積20 m2(4 m × 5 m)。藥后7 d澆水。

雜草防效調(diào)查：采用絕對值調(diào)查法[14]。分別在藥后30和60 d，在處理小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取4個取樣點，每個樣點0.33 m2，記錄樣點內(nèi)存活的雜草種類及其株數(shù)，根據(jù)公式 (4) 計算株防效P(number)(%)。于藥后60 d同時測定雜草地上部分鮮重，根據(jù)公式 (4) 計算鮮重防效P(biomass)。

(4)式中：PSC為4個對照組每種雜草的株數(shù)或鮮重之和，PT為處理組節(jié)節(jié)麥株數(shù)或鮮重。

小麥的安全性評估：分別在藥后20、30、60和150 d，采用目測法觀察小麥的出苗生長情況及植株有無藥害癥狀等，并在藥后30 d，在處理小區(qū)隨機(jī)選取4個取樣點，每點調(diào)查1 m行長的小麥出苗數(shù)。于作物收獲期測產(chǎn)，在處理小區(qū)隨機(jī)選取5 m2進(jìn)行人工收割小麥，并以公頃為單位表示產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 8種除草劑對節(jié)節(jié)麥的生物活性

由表2數(shù)據(jù)可知，節(jié)節(jié)麥對氟噻草胺、噁草酮和異丙隆3種藥劑較敏感，GR90值低于或略高于各自大田推薦劑量，分別為284.0、101.8和1 814.1 g/hm2；節(jié)節(jié)麥對丁草胺、仲丁靈、二甲戊靈、吡氟酰草胺和氟唑磺隆5種藥劑不敏感，GR90值為各自大田推薦劑量的2倍以上。因此，本研究選擇氟噻草胺、噁草酮和異丙隆作為防除冬小麥田節(jié)節(jié)麥的潛在土壤處理劑進(jìn)行小麥安全性研究。

表2 八種除草劑對節(jié)節(jié)麥的生物活性Table 2 The biological activities of the eight herbicides against Ae. tauschii

2.2 3種除草劑對小麥的安全性

由表3可知，氟噻草胺、噁草酮和異丙隆在小麥與節(jié)節(jié)麥的選擇性指數(shù)分別為0.6、1.0和1.1，均小于2，表明將其用于冬小麥田通過土壤處理防除節(jié)節(jié)麥的安全性較差。其中，氟噻草胺在小麥和節(jié)節(jié)麥之間的選擇性指數(shù)過低，僅為0.6，因此選用選擇性指數(shù)較高的噁草酮和異丙隆進(jìn)行混配研究。

2.3 異丙隆與噁草酮復(fù)配

2.3.1 異丙隆與噁草酮復(fù)配的聯(lián)合作用 從表4數(shù)據(jù)可知，異丙隆與噁草酮復(fù)配后對節(jié)節(jié)麥的聯(lián)合作用類型均為加成作用。其中，當(dāng)噁草酮的劑量為20～30 g/hm2時，各組合對節(jié)節(jié)麥的防效均大于80%，且E?E0值較大 (3.66%～5.00%)。因此，異丙隆與噁草酮以(100～200) g/hm2+ (20～30) g/hm2復(fù)配較為適宜，即質(zhì)量比(3.3～10) : 1。

表4 異丙隆與噁草酮復(fù)配對節(jié)節(jié)麥的聯(lián)合作用評價Table 4 The evaluation of the joint effects of isoproturon mixed with oxadiazon against Ae. tauschii

2.3.2 異丙隆與噁草酮復(fù)配對小麥的安全性 由表2、表3和表5數(shù)據(jù)可知，異丙隆與噁草酮以質(zhì)量比4 : 1復(fù)配混用后對節(jié)節(jié)麥的GR90值為283.2 g/hm2，活性高于異丙隆單劑，但對小麥的抑制作用也有所增強(qiáng)，GR10值為576.7 g/hm2。同時，復(fù)配劑對小麥與節(jié)節(jié)麥之間的選擇性指數(shù)為2.0，高于各單劑 (1.0～1.1)，表明異丙隆與噁草酮復(fù)配提高了各單劑對小麥的安全性，但仍維持在較低水平。

表3 三種除草劑對小麥的生物活性及其在小麥和節(jié)節(jié)麥之間的選擇性指數(shù)Table 3 The biological activities of the three herbicides against wheat and their selectivity index between wheat and Ae. tauschii

表5 異丙隆與噁草酮復(fù)配對節(jié)節(jié)麥和小麥的生物活性及選擇性指數(shù)Table 5 The Biological activities of isoproturon mixed with oxadiazon against wheat and Ae. tauschii,and their selectivity indexes between them

2.4 田間藥效試驗

2.4.1 復(fù)配劑防除小麥田雜草效果 結(jié)果 (表6) 表明，異丙隆與噁草酮復(fù)配制劑對節(jié)節(jié)麥、雀麥、播娘蒿和豬殃殃均有較高的防效，與單劑相比，復(fù)配劑提高了其對4種雜草的防效。當(dāng)其用量為750 g/hm2時，藥后60 d對雜草總體株防效及鮮重防效仍高于90%，說明該復(fù)配劑效果好，能有效控制節(jié)節(jié)麥、雀麥、播娘蒿和豬殃殃的危害。

表6 異丙隆與噁草酮復(fù)配對冬小麥田雜草防除效果Table 6 The control efficacy of isoproturon mixed with oxadiazon against weeds in winter wheat fields

2.4.2 復(fù)配劑對小麥的安全性 將異丙隆與噁草酮復(fù)配施用于冬小麥田后，對小麥出苗無顯著影響，各處理小區(qū)的出苗數(shù)在66～76株/m之間 (表7)。分別用高劑量異丙隆與噁草酮復(fù)配劑及噁草酮單劑處理30 d后，個別小麥植株出現(xiàn)矮化、葉尖干枯的現(xiàn)象，但藥后60 d藥害癥狀消失，對小麥的生長無影響，其他藥劑處理小麥生長均正常。通過對小麥產(chǎn)量進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，異丙隆與噁草酮按質(zhì)量比4 : 1復(fù)配后，在有效成分600～900 g/hm2下進(jìn)行土壤噴霧處理，小麥平均產(chǎn)量為7 713～8 263 kg/hm2，顯著高于空白對照處理的小麥產(chǎn)量(6 788 kg/hm2)，增產(chǎn)13.6%～21.7%；除低劑量處理外，復(fù)配劑處理顯著高于對照藥劑異丙隆單劑處理的產(chǎn)量(7 288 kg/hm2)和噁草酮單劑處理的產(chǎn)量(7 650 kg/hm2)。

表7 異丙隆與噁草酮復(fù)配對冬小麥出苗及產(chǎn)量影響Table 7 The effects of isoproturon mixed with oxadiazon on emergence number and yields of winter wheat

3 討論與結(jié)論

節(jié)節(jié)麥與小麥親緣關(guān)系近，具有相似的生物學(xué)特性，導(dǎo)致其在小麥田選擇性化學(xué)防治難度大，目前僅甲基二磺隆和異丙隆兩種除草劑莖葉處理對其有一定的防效，然而關(guān)于土壤處理防除小麥田節(jié)節(jié)麥的相關(guān)研究甚少。因此，明確節(jié)節(jié)麥對各土壤處理劑的敏感性，將藥劑進(jìn)行合理混用，對滿足我國冬小麥田節(jié)節(jié)麥化學(xué)防控需求具有重要的意義。

室內(nèi)藥劑篩選結(jié)果表明：氟噻草胺、異丙隆和噁草酮對節(jié)節(jié)麥毒力較高，在田間推薦劑量下可以有效防除節(jié)節(jié)麥。當(dāng)除草劑在作物和雜草之間的選擇性指數(shù)大于2時，則可認(rèn)為該除草劑可以在此作物田中安全使用[15]。本研究發(fā)現(xiàn)，氟噻草胺、噁草酮和異丙隆對山農(nóng)22與節(jié)節(jié)麥之間的選擇性指數(shù)均小于2，對小麥安全性差。目前，噁草酮主要應(yīng)用于水稻田，在小麥田應(yīng)用的報道較少。白霜研究發(fā)現(xiàn)，噁草酮土壤處理對節(jié)節(jié)麥的活性高，當(dāng)劑量為225 g/hm2時其鮮重防效為90%以上，702 g/hm2的噁草酮對小麥的株高和鮮重影響不顯著，在小麥田具有一定的應(yīng)用前景[16]。趙孔平研究發(fā)現(xiàn)，噁草酮對雀麥、節(jié)節(jié)麥和豬殃殃的防效較高，對牛繁縷防效較低，而異丙隆對牛繁縷的防效較高，兩種藥劑殺草譜存在互補[17]。本研究發(fā)現(xiàn)，氟噻草胺在山農(nóng)22和節(jié)節(jié)麥之間的選擇性指數(shù)過低，因此，選擇噁草酮與異丙隆復(fù)配。通過降低噁草酮用量，探究其在小麥田防治節(jié)節(jié)麥的可行性。聯(lián)合作用測定表明，異丙隆與噁草酮復(fù)配均呈現(xiàn)加成作用。

單劑間的配比是除草劑科學(xué)合理復(fù)配的一個重要因素。本研究發(fā)現(xiàn)，異丙隆與噁草酮以質(zhì)量比 (3.3～10) : 1的配比范圍復(fù)配有助于提高對節(jié)節(jié)麥的防效；同時，復(fù)配劑對節(jié)節(jié)麥的生物活性明顯高于異丙隆單劑，并且提高了噁草酮防治節(jié)節(jié)麥時對小麥的安全性。此外，兩種藥劑的作用機(jī)理不同，合理的復(fù)配也有助于延緩雜草抗藥性的發(fā)生[18]。

田間藥效試驗結(jié)果表明：異丙隆與噁草酮以質(zhì)量比4 : 1復(fù)配對小麥的出苗無影響，同時對雀麥、節(jié)節(jié)麥、豬殃殃和播娘蒿均有較高防效，與空白對照相比，對小麥的增產(chǎn)率較高，具有良好的應(yīng)用前景。在施藥后小麥生長初期，高劑量(900 g/hm2) 的復(fù)配劑對個別小麥植株會造成輕微藥害 (矮化、葉尖干枯)，但在后期藥害癥狀消失，且對小麥的生長發(fā)育無影響。藥害的產(chǎn)生與小麥品種和灌溉方式等有關(guān)。本研究于藥后7 d采用漫灌澆水，增加了對噁草酮的淋溶，可能會對小麥嫩芽產(chǎn)生藥害。因此，在農(nóng)事操作中應(yīng)盡可能地于小麥播種前澆水，然后再施用土壤處理劑。

本研究田間藥效試驗只進(jìn)行了1年1地試驗，而各地的土壤類型、氣候類型和小麥栽培方式等有所差異，下一步應(yīng)進(jìn)行多點多年的大田試驗，以增加試驗結(jié)果的合理性和科學(xué)性，對異丙隆與噁草酮復(fù)配在冬小麥田推廣使用提供更全面的理論支持。