二氯喹啉草酮與二氯喹啉酸的除草活性及對水稻安全性的比較

王正博, 王 豪, 于佳星, 李 俊, 董立堯

(南京農業大學植物保護學院, 農作物生物災害綜合治理教育部重點實驗室, 南京 210095)

水稻田防除雜草的措施有多種,其中化學防除具有省工、省時、見效快等優點,是目前農田雜草防控最有效的手段[1-3]。目前水稻田常用防除禾本科雜草的除草劑有五氟磺草胺、苯噻酰草胺、二氯喹啉酸、氰氟草酯、敵稗等[4-5];防治闊葉類和莎草科雜草有滅草松、吡嘧磺隆、氟吡磺隆等[6-7],隨著上述除草劑的長期使用,導致某些地區雜草對除草劑產生嚴重的抗藥性,在推薦劑量下無法達到較好的防治效果[8-9],因此開發殺草譜寬、安全性高的稻田除草劑具有重要意義。

二氯喹啉草酮是由北京法蓋銀科技有限公司研發的具有自主知識產權的新型除草化合物,該化合物以喹啉環和三酮基團為先導結構合成(圖1),應用于水稻田防除一年生雜草如無芒稗Echinochloacrus-gallivar.mitis、馬唐Digitariasanguinalis、鱧腸Ecliptaprostrata、陌上菜Linderniaprocumbens、異型莎草Cyperusdifformis等,特別對高齡稗草Echinochloacrus-galli防治效果好[10-11],但其實際應用面積小。二氯喹啉酸,又名快殺稗,是BASF公司開發的一種激素型除草劑,可以有效防除稻田稗草、雨久花Monochoriakorsakowii、水芹Oenanthejavanica等雜草,其中對稗草有很高活性[12],但由于二氯喹啉酸的長期使用,目前很多地區的稗草對其產生了抗藥性,且抗性程度日趨嚴重[13-14]。

圖1 二氯喹啉草酮(a)和二氯喹啉酸(b)的結構

二氯喹啉草酮是二氯喹啉酸的一個衍生物,關于兩者在除草活性及對水稻安全性方面的比較,國內外未見報道,而且外界對二氯喹啉草酮評價褒貶不一。因此,本文的主要目的是明確二氯喹啉草酮與二氯喹啉酸對水稻田雜草生物活性以及對水稻安全性的差異,為二氯喹啉草酮田間推廣提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試水稻:粳稻‘淮稻5號’和秈稻‘湘兩優900’,均由江蘇省農業科學院提供。供試雜草種子來源見表1。

表1 供試雜草信息1)

供試藥劑:20%二氯喹啉草酮可分散油懸浮劑,定遠縣嘉禾植物保護劑有限責任公司;25%二氯喹啉酸懸浮劑,河南瀚斯作物保護有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1供試雜草和水稻的培養

參照Fang等室內整株生物測定法[16],將土和肥按2∶1比例混合均勻后,裝入規格為邊長7 cm且底部打孔的小白盒中,底部吸水至土壤水分飽和,然后分別在不同的小白盒中播種20粒雜草種子及10粒水稻種子,并覆蓋1～2 cm的細土,保持土壤濕潤,置于溫室中培養(晝夜溫度30℃/25℃,光照為自然光照),待雜草和水稻長到1葉期,進行間苗定株,保證植株密度及大小一致,在雜草3～4葉期、水稻1.5葉期及水稻3.5葉期分別進行莖葉噴霧處理。

1.2.2二氯喹啉草酮與二氯喹啉酸室內除草生物活性測定

準確稱取一定量的藥劑,采用倍量稀釋法設定5～6個劑量,二氯喹啉草酮和二氯喹啉酸有效劑量(下同)設為0、37.5、75、150、300、600 g/hm2。采用農業部南京農業機械化研究所生產的3WP-2000型行走式生測噴霧塔進行噴霧(主軸轉動速度96 mm/r,噴霧高度300 mm,噴頭有效噴幅350 mm,噴頭流量390 mL/min,行走距離1 340 mm,噴霧面積0.469 m2,噴液壓力為0.3 MPa),將供試植株的塑料盆缽置于噴霧塔中,噴頭勻速前進,使藥液均勻分布在供試植株上,待藥液完全被植株吸收后,將供試植株置于溫室中培養,藥劑處理20 d后,剪取并測定雜草地上部分鮮重,計算雜草地上部分鮮重抑制率。采用SPSS 20統計軟件求出抑制雜草地上部分鮮重90%的劑量(GR90)。

鮮重抑制率=[(對照雜草鮮重-處理雜草鮮重)/對照雜草鮮重]×100%。

1.2.3二氯喹啉草酮與二氯喹啉酸在水稻和稗草間的選擇性指數

待水稻長到1.5、3.5葉期時進行莖葉處理,二氯喹啉草酮和二氯喹啉酸有效劑量設為0、37.5、75、150、300、600 g/hm2。藥后20 d測定水稻地上部分鮮重,計算水稻地上部分鮮重抑制率,利用SPSS 20統計軟件求出抑制水稻地上部分鮮重10%的劑量(GR10)。

以統計分析所得的抑制水稻地上部分鮮重10%的劑量(GR10)和抑制雜草地上部分鮮重90%的劑量(GR90),計算二氯喹啉草酮與二氯喹啉酸在水稻和雜草之間的選擇性指數(Z)[17]。

Z=抑制水稻生長10%的劑量(GR10)/抑制雜草生長90%的劑量(GR90);

以選擇性指數(Z)的大小來確定二氯喹啉草酮和二氯喹啉酸對水稻的安全性。當Z<2表示對作物不安全;當2≤Z≤4表示對作物相對安全;當Z>4表示對作物安全[17]。

1.3 數據分析

藥后20 d測定雜草和水稻地上部分鮮重,每處理4次重復,試驗重復3次。采用SPSS 20統計軟件進行回歸分析和配對樣本t測驗,計算GR10、GR90,并對藥劑處理的鮮重之間進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 二氯喹啉草酮與二氯喹啉酸對水稻田主要雜草的生物活性

從表2可知,當二氯喹啉草酮和二氯喹啉酸有效劑量為600 g/hm2時,兩種除草劑對稗、無芒稗、硬稃稗Echinochloaglabrescens、西來稗Echinochloacrus-gallivar.zelayensis、鱧腸的鮮重抑制率均高于94%,其GR90為107.35～558.58 g/hm2;對馬唐和耳葉水莧Ammanniaauriculata的鮮重抑制率低于85%,對抗二氯喹啉酸西來稗和千金子Leptochloachinensis的鮮重抑制率低于50%;不同的是二氯喹啉草酮對丁香蓼Ludwigiaprostrata和異型莎草的鮮重抑制率分別為92.17%、94.33%,均顯著高于二氯喹啉酸(83.64%,85.57%)。

表2 二氯喹啉草酮與二氯喹啉酸對水稻田主要雜草的生物活性1)

2.2 二氯喹啉草酮與二氯喹啉酸對水稻的安全性

據目測,在水稻1.5葉期,兩種除草劑處理后7 d,水稻表現出相似受害癥狀,水稻葉片黃化,株高明顯受到抑制。藥后20 d,二氯喹啉草酮與二氯喹啉酸對1.5葉期粳稻(‘淮稻5號’)、秈稻(‘湘兩優900’)和稗草選擇指數為2.53～3.58,對1.5葉期水稻安全性差(表3、5、6)。

表3 二氯喹啉草酮與二氯喹啉酸對1.5葉期水稻和稗草的鮮重和鮮重抑制率1)

藥后20 d,二氯喹啉草酮600 g/hm2處理對3.5葉期粳稻(‘淮稻5號’)和秈稻(‘湘兩優900’)的鮮重抑制率分別為4.72%和3.71%,各處理水稻鮮重與對照組無顯著性差異,在水稻和稗草之間選擇性指數大于4,對兩種水稻均安全。二氯喹啉酸對兩種類型水稻(‘淮稻5號’‘湘兩優900’)和稗草之間的選擇性指數分別為4.04和7.97,對兩種水稻均安全(表4、5、6)。

表4 二氯喹啉草酮與二氯喹啉酸對3.5葉期水稻和稗草的鮮重及鮮重抑制率1)

表5 不同時期施用二氯喹啉草酮和二氯喹啉酸對稗草的生物活性

表6 二氯喹啉草酮與二氯喹啉酸在水稻與稗草間的選擇性指數

3 結論與討論

近年來水稻田的雜草危害呈加重趨勢,對水稻生產造成嚴重威脅,因此水稻田雜草的化學防控越來越受重視[1]。二氯喹啉草酮是水稻新型除草劑[11],基于二氯喹啉草酮與二氯喹啉酸的結構相似性,對比研究兩種除草劑的生物活性,本研究發現二氯喹啉草酮600 g/hm2處理對稗屬Echinochloaspp.雜草具有高抑制作用,對千金子抑制作用差,這與孫文忠等[18]研究發現二氯喹啉草酮田間噴施750 g/hm2, 藥后20 d對稗草和千金子的鮮重防效分別為94.34%和34.08%的結果一致。二氯喹啉草酮對鱧腸、丁香蓼、異型莎草具有高的抑制作用,這與王紅春等[10]報道的二氯喹啉草酮對部分闊葉類和莎草科雜草活性高的研究結果一致。本研究還發現在有效劑量為600 g/hm2時,二氯喹啉草酮對丁香蓼、異型莎草的生物活性高于二氯喹啉酸,初步推斷二氯喹啉草酮可以用于防除水稻田部分闊葉類和莎草科雜草。在推薦劑量下,二氯喹啉草酮對抗二氯喹啉酸的西來稗抑制作用較差,可能是與二氯喹啉酸產生了不同程度的交互抗性,其交互抗性機理有待于進一步研究。

‘淮稻5號’和‘湘兩優900’ 是長江流域播種面積較大的水稻品種[19-20],也分別是粳稻和秈稻的代表品種,因此本試驗選擇這兩個品種進行安全性評價。研究發現二氯喹啉草酮和二氯喹啉酸對1.5葉期水稻安全性差,選擇性指數均小于4,所以兩種除草劑不宜在水稻低齡葉期使用。對于相同葉期水稻,二氯喹啉草酮對粳稻的GR10大于秈稻,說明二氯喹啉草酮對不同類型水稻安全性為:粳稻>秈稻。據觀察水稻噴施二氯喹啉草酮后的癥狀與噴施二氯喹啉酸相似,前期水稻出現新葉黃化、株高受到抑制,但隨著施藥葉期增大,植株逐漸恢復葉色及株高[21-22]。這種相似的癥狀可能是由于二氯喹啉草酮與二氯喹啉酸有相同的喹啉環結構。據了解二氯喹啉草酮的田間推薦劑量和藥劑成本均高于二氯喹啉酸[23-24],這些增加了二氯喹啉草酮在水稻田推廣的難度,也是二氯喹啉草酮田間應用面積小的重要原因。本研究是在溫室進行盆栽試驗模擬大田情況,后續擬通過田間試驗加以驗證。

綜上所述,本著高效、安全、經濟的原則,不推薦二氯喹啉草酮用于防除水稻田禾本科雜草,僅對部分闊葉類和莎草科雜草發生嚴重的稻田,二氯喹啉草酮可以作為補充除草劑。