对羟苯基丙酮酸双氧化酶 (4-hydroxyphenyl-pyruvate dioxygenase，简称HPPD) 抑制剂是近年来化学农药研究的热点，该类药剂具有活性高、残留低、环境相容性好、使用安全等特点，是目前为数不多、抗性报道较少的除草剂。周蕴赟等^[1]综述了HPPD在生物体内的作用机制及HPPD抑制剂类除草剂的主要品种和最新研究进展。吴彦超等^[2]对不同种类HPPD抑制剂的合成方法及部分HPPD抑制剂结构与活性的关系进行综述，发现当芳酮结构苯环的2-位和4-位存在取代基，如2-甲基、2-甲基磺酰基和4-甲基磺酰基、4-三氟甲基等时，化合物的活性比较突出。三酮类的硝磺草酮 (mesotrione)^[3]和吡唑类的磺酰草吡唑 (pyrasulfotole)^[4-5]是HPPD抑制剂中的代表性品种。浙江省化工研究院有限公司在硝磺草酮和磺酰草吡唑结构基础上，保留磺酰草吡唑左边的吡唑结构不变，在右边芳酮结构的3-位引入含醚结构侧链，设计合成了一系列新化合物^[6]，发现部分化合物具有玉米田除草活性，其中新化合物ZJ10361 (结构式图式 1) 表现突出。本文报道该化合物的除草活性、安全性、选择性、杀草谱和田间药效。

1 材料与方法 1.1 仪器和设备

3WPSH-700型自动喷雾装置 (南京农业机械化研究所)；BSA2202S-CW电子天平 (德国赛多利斯)；X-303D植物生长箱 (杭州钱江仪器设备有限公司)；人工气候室 (浙江求是人工环境有限公司定制)；825、835可调容量移液器 (瑞士Socorex)。

1.2 供试药剂

95%ZJ10361原药 (由浙江省化工研究院合成并鉴定)，结构表征数据为：¹H NMR (CDCl₃)，δ: 1.28~1.30 (t, J=7.2 Hz, 3H, -CH₂CH₃), 2.30 (d, 6H, Ar-CH₃), 2.34 (s, 3H, pyrazole-CH₃), 3.28 (s, 3H, -SO₂CH₃), 3.66 (s, 3H, pyrazole-CH₃), 4.12~4.14 (q, J=7.2 Hz, 2H, -OCH₂CH₃), 4.36~4.37 (m, 2H, -OCH₂-), 4.44~4.45 (m, 2H, -OCH₂-), 6.86~6.87 (d, J=8.4 Hz, 2H, Ar-H), 7.10~7.11 (d, J=8.3 Hz, 2H, Ar-H), 7.15~7.16 (d, J=7.9 Hz, 1H, Ar-H), 7.88~7.89 (d, J=7.9 Hz, 1H, Ar-H)；MS, m/z: 530 (M+H)。对照药剂为97%硝磺草酮 (mesotrione) 原药 (安徽中山化工有限公司)。

各供试原药用DMF溶解成有效成分质量分数为5.0%的药液，喷雾处理时用含质量分数为0.1%吐温–80的蒸馏水稀释。

1.3 供试杂草

狗尾草Setaria faberii、菵草Beckmannia syzigachne、牛筋草Eleusine indica、马唐Digitaria sanguinalis、稗草Echinochloa crus-galli、看麦娘Alopecurus aequalis、棒头草Polypogon fugax、早熟禾Poa annua、苘麻Abutilon theophrasti、牵牛Pharbitis nil、假酸浆Nicandra physalodes、决明Cassia tora、鬼针草Bidens pilosa、小巢菜Vicia hirsuta、芥菜Brassica juncea、饭包草Commelina bengalensis、繁缕Stellaria media、小藜Chenopodium album、猪殃殃Galium aparine、播娘蒿Descurainia sophia、野老鹳草Geranium carolinianum、天名精Carpesium abrotanoides、刺苋Amaranthus spinosus、龙葵Solanum nigrum、反枝苋A.retroflexus、苎麻Boehmeria nivea、垂序商陆Phytolacca americana、鳢肠E.prostrata、酸模Rμmex acetasa、紫宛Aster tataricus、通泉草Mazus japonicus、石胡荽Centipeda minima、陌上菜Lindernia procumbens、鸭跖草Commelina communis、泥花草Lindernia antipoda、耳叶水苋Ammannia arenaria、节节菜Rotala indica、蓼Polygonum humifusum、狼把草Bidens tripartita、风轮菜Clinopodium chinense、千金子Leptochloa chinensis、日照飘拂草Fimbristylis miliacea、野燕麦Avena fatua、日本看麦娘Alopecurus jponicus、异型莎草Cyperus difformis。杂草种子均采自浙江杭州周边未用药荒地，种子发芽率85%以上。

1.4 供试作物

小麦Triticum aestivum、玉米Z. mays、水稻Oryza sativa、棉花Gossypium hirsutum、大豆Glycine max、油菜Brassica campestris。作物种子购自浙江农科种业有限公司。

1.5 试材种植土壤

试验土壤为黄土和育苗基质配制的复合土壤，两者体积比为1:2。黄土采自杭州郊区竹园，育苗基质购自杭州锦海农业科技有限公司。

1.6 试验方法

以下1.6.1~1.6.4节室内试验均采用温室盆栽法^[7]。取内径7.5 cm的花盆种植杂草，11.5 cm的花盆种植作物，杂草种子直接撒播，作物种子在人工气候箱中浸种催芽，设定种子催芽温度为28 ℃，相对湿度为80%，暗培养。将催芽露白的种子点播。种植试材于温室中培养，温度控制在25~35 ℃，空气相对湿度保持在50%~90%。待试材长至3~4叶期时，通过自动喷雾装置进行药剂喷雾处理，设置喷雾面积0.1281 m²，施药液量10 mL，工作压力0.2 MPa，着液量31.91%。设空白对照，每处理3次重复，处理后静置4~5 h，移入温室内培养，培养条件同上，于药后30 d药效完全发挥时调查试验结果。

1.6.1 除草活性试验 供试靶标杂草为狗尾草S. faberii、马唐D. sanguinalis、稗草E. crus-galli、苘麻A. theophrasti、鳢肠E. prostrata、反枝苋A. retroflexus。处理剂量为37.5、75 和 150 g/hm²，设硝磺草酮为对照药剂。于30 d后采用0~100分级目测法^[8]目测调查试验结果。

1.6.2 作物安全性试验 供试作物为小麦T. aestivum (杨麦158)、玉米Z. mays (农大108)、水稻O. sativa (绍糯9714)、棉花G. hirsutum (福棉2号)、大豆G. max (浙鲜5号) 和油菜B. campestris (浙双72)，待作物长到4片真叶期时，在有效成分150 g/hm²剂量下进行茎叶喷雾处理，另设硝磺草酮为对照药剂。处理后置于温室中培养观察，30 d后目测^[9]调查对各作物的药害 (生长抑制率，%)。

对不同品种玉米的安全性试验：分别选择糯玉米、杂交玉米和甜玉米的代表品种科糯986、掖单13和华珍为试验靶标，供试剂量为37.5、75、150、225、300、450和600 g/hm²，于药后30 d称量地上部分鲜重，计算鲜重抑制率%，并对数据进行方差分析，比较不同玉米品种之间的安全性差异。依据农药室内生物测定试验准则^[9]进行判定：药剂对作物鲜重抑制率小于10%表示安全，在11%~30%表示有轻微药害，在31%~50%为中度药害，大于51%为严重药害。

1.6.3 对玉米选择性试验 选择目标作物玉米Z. mays (农大108) 和敏感杂草鳢肠E. prostrata、反枝苋A. retroflexus作为试验靶标。于玉米4叶期、杂草3叶期进行茎叶喷雾处理。于药后30 d后称量杂草和玉米的地上部分鲜重，计算鲜重抑制率。用DPS统计分析软件^[10]进行剂量-活性回归分析，求出ED₁₀值和ED₉₀值。由目标作物的ED₁₀值与敏感靶标的ED₉₀值的比值计算其在玉米与鳢肠、反枝苋之间的选择性系数。

1.6.4 温室杀草谱试验 供试杂草为田间常见杂草43种，处理剂量150 g/hm²。于药后30 d采用目测法^[8]调查试验结果。将试验结果按如下标准^[11]评价其对药剂的敏感性：高度敏感 (除草活性 > 90%)、敏感 (除草活性80%~90%)、中度敏感 (除草活性60%~80%)、一般耐药 (除草活性30%~60%) 和耐药杂草 (除草活性 < 30%)。

1.6.5 田间药效试验^[12] 试验在浙江杭州五常玉米田进行，ZJ10361处理的有效剂量为75、105、150、225和300 g/hm²，对照药剂硝磺草酮的有效剂量同上。于玉米田杂草3~5叶期进行茎叶喷雾处理。喷雾器械为浙江台州市广丰塑业有限公司生产的3Wbs-16型手动喷雾器，工作压力为0.2 MPa。试验小区单向随机区组排列，面积20 m²，3次重复。试验田玉米品种为‘科糯986’。处理后定期观察目标作物玉米是否有药害，记录药害症状和等级及恢复情况。于药后5 d开始观察杂草受害表现，药后30d采取随机取样计数法，即每小区取4个点调查各杂草鲜重，计算各处理杂草鲜重防效%，并用DPS统计软件进行方差分析。

2 结果与分析 2.1 除草活性

药后定时观察供试杂草反应症状，发现杂草经ZJ10361处理后先白化然后慢慢死亡，反应症状与硝磺草酮症状类似。于药后30 d目测除草活性结果 (表1) 表明：ZJ10361在供试剂量处理下，对3种阔叶杂草苘麻、反枝苋和鳢肠的活性较高，抑制率在83%~100%；对3种禾本科杂草马唐、稗草和狗尾草也有一定抑制作用，但活性明显低于阔叶杂草，抑制率在40%~85%。可见，ZJ10361主要对阔叶杂草活性较高，这与硝磺草酮也相一致。

2.2 作物安全性评价

试验结果 (表 2) 表明：ZJ10361在有效剂量150 g/hm²下对水稻、小麦、大豆、油菜和棉花5种作物均有不同程度药害，抑制率为30%~90%，安全性较差，不能应用于这些作物田；而对玉米的抑制率为0，安全性很好。ZJ10361对作物安全性结果与对照药剂硝磺草酮也相一致。

ZJ10361对不同玉米品种安全性试验结果 (图1) 显示：ZJ10361在有效剂量37.5~300 g/hm²下对3个玉米品种的鲜重抑制率为 –7.5%~8.7%，均具有较好的安全性；将ZJ10361的剂量提高到450~600 g/hm²，则对玉米出现8.4%~40.5%的药害，表现为玉米叶片白化，植株略小；且不同品种之间安全性出现一定差异，对糯玉米科糯986的安全性最好，其次为杂交玉米掖单13，甜玉米华珍最为敏感。

2.3 玉米田选择性试验

试验结果 (表3) 显示：ZJ10361对反枝苋和鳢肠的ED₉₀值分别为54.0和61.2 g/hm²，对玉米的ED₁₀值为242.7 g/hm²，其在玉米和反枝苋、鳢肠之间的选择性系数分别为4.5和4.0。可见，ZJ10361在玉米和玉米田杂草反枝苋、鳢肠之间具有较好的选择性。

2.4 温室杀草谱试验

ZJ10361在150 g/hm²有效剂量下杀草谱试验结果 (表4) 显示：供试的43种田间常见杂草中，对ZJ10361高度敏感的杂草有15种，且均为阔叶杂草，除草活性在90%~100%；对其敏感的杂草有9种，除草活性在80%~90%；对其中度敏感的杂草有7种，除草活性在60%~80%；对其一般耐药的杂草有10种，除草活性为30%~60%；日本看麦娘A. jponicus和异型莎草C. difformis对该药剂耐药，基本无效。可见，ZJ10361杀草谱较广，多数杂草对其敏感，其中，阔叶杂草对其较为敏感，禾本科和莎草科杂草相对耐药。

2.5 田间药效试验

施药后定期观察田间玉米的生长情况，未发现ZJ10361对玉米的生长、开花、结穗等生长指标有明显影响，说明该药剂对供试玉米安全。于药后30 d调查该化合物对玉米田杂草的除草效果 (表5) 显示，ZJ10361在225 g/hm²下对阔叶杂草通泉草、反枝苋和石胡荽的鲜重防效为90.3%~95.7%，总草防效为86.9%，但对禾本科杂草牛筋草的防效较低。与对照药剂硝磺草酮相比，该药剂在225 g/hm²下的总草防效与硝磺草酮150 g/hm²剂量处理基本相当，无显著性差异。

3 结论

温室盆栽和田间试验结果表明，新化合物ZJ10361采用茎叶喷雾处理对杂草的除草活性较高，杀草谱较广。该化合物在150 g/hm²剂量下对43种常见供试杂草的除草活性结果显示：其中24种杂草对其敏感或高度敏感，7种中度敏感，12种不敏感或耐药；该化合物对阔叶杂草除草活性较高，对禾本科杂草和莎草除草活性一般。田间药效试验表明，ZJ10361对杂草的反应症状和杂草防治谱与对照药剂硝磺草酮基本一致，且在225 g/hm²下的总草防效与硝磺草酮150 g/hm²剂量处理无显著性差异。温室内玉米安全性研究发现，ZJ10361在有效剂量150~300 g/hm²下对杂交玉米、糯玉米和甜玉米3个品系均具有较好的安全性，但当剂量提高到450~600 g/hm²时则有不同程度药害；且不同品种间存在一定差异，其中，糯玉米科糯986安全性最好，其次为杂交玉米掖单13，甜玉米华珍最为敏感。选择性试验表明，ZJ10361在目标作物玉米和玉米田杂草反枝苋、鳢肠之间的选择性系数为4.0~4.5，具有较好的选择性。可见，ZJ10361在玉米田作为防除阔叶杂草除草剂应用，有一定开发潜力。

本研究仅对ZJ10361的生物活性进行了一定探索研究，后续还需要对其中试合成工艺、作用特性、多点多因子田间试验、药剂残留和环境毒理学等一系列工作进行研究，从而全面评价该化合物的开发应用前景。另外，该化合物与商品化除草剂硝磺草酮相比，同等剂量下的杂草防效低于硝磺草酮。今后还需要对该系列化合物继续进行结构优化，以寻求构效关系最优的活性结构。