文章信息
- 白从强, 付瑞霞, 董立尧
- BAI Congqiang, FU Ruixia, DONG Liyao
- 助剂Silwet 806对除草剂防除小麦田抗精唑禾草灵日本看麦娘的增效作用
- Synergism of the adjuvant Silwet 806 on herbicides controlling the Alopecurus japonicus resistant to fenoxaprop-P-ethyl in wheat fields
- 南京农业大学学报, 2019, 42(5): 842-848
- Journal of Nanjing Agricultural University, 2019, 42(5): 842-848.
- http://dx.doi.org/10.7685/jnau.201812008
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文章历史
- 收稿日期: 2018-12-07
当前化学除草是中国农田除草技术的核心, 但在生产中常常存在除草剂利用率低、使用量大甚至是过量使用的现象。除草剂的长期过量使用会产生作物药害、农药残留、环境污染等一系列问题[1-2], 因此除草剂减量工作十分重要。近年来, 用助剂来提高现有农药的活性日益被人们所重视[3], 通过对除草剂添加优良的增效助剂, 可以提高现有除草剂的生物活性, 达到除草剂减量的目的[4]。
有机硅表面活性剂是目前中国农业生产中最常用的农药助剂之一, 具有超级铺展、高效内吸传导和抗雨水冲刷的特点, 因此可用于提高农药的润湿、分布和渗透性能, 达到提高农药利用率和降低农药使用量的目的[5]。目前有机硅助剂作为喷雾助剂在除草剂、杀虫剂、杀菌剂、叶面肥、植物生长调节剂和生物农药等领域均有广泛应用[4-7]。在除草剂的应用中, 有机硅助剂常与茎叶处理药剂混合使用, 推广效果较好, 有望在除草剂减量工作中起到重要作用。
近年来, 有很多关于有机硅助剂对多种除草剂防除田间杂草具有增效作用的报道[4, 8-10], 但其中大部分是以敏感杂草为研究对象的, 有机硅助剂对抗药性杂草的增效作用鲜见报道, 而明确有机硅助剂对抗药性杂草的增效作用对其在除草剂领域中的推广具有重要意义。据报道, 在长江中下游稻茬麦田中, 发生普遍的禾本科杂草日本看麦娘(A.japonicus)对小麦田主要除草剂精唑禾草灵的抗性已十分严重[11-14], 对唑啉草酯、炔草酯、啶磺草胺、氟噻草胺等小麦田多种其他药剂也产生了交互抗性和多抗性[15-16]。目前, 抗性日本看麦娘非常难以治理, 严重威胁小麦的安全生产。因此, 本试验以小麦田危害严重的抗性日本看麦娘为研究对象, 系统研究有机硅助剂Silwet 806对小麦田常用除草剂异丙隆、绿麦隆和甲基二磺隆的增效作用及其增效机制, 以指导田间精准用药和减少用药, 为小麦田除草剂减量工作和抗性日本看麦娘的治理提供科学依据。
1 材料与方法 1.1 供试材料日本看麦娘JZJR-1种群, 于2010年5月采自江苏省镇江市句容市宝华山小麦田, 2015年5月繁种。精唑禾草灵对其ED50值为1 297.86 g · hm-2, 相对抗性倍数为87.07, 其抗性机制为ACCase CT区基因存在Ile-2041-Asn氨基酸位点突变[17]。
小麦品种为‘镇麦9号’, 2017年12月购买于江苏省里下河农业科学院。
1.2 供试药剂及助剂50%异丙隆悬浮剂(苏州遍净植保科技有限公司), 25%绿麦隆可湿性粉剂(江苏快达农化股份有限公司), 30 g · L-1甲基二磺隆可分散油悬浮剂(德国拜耳作物科学有限公司)。有机硅助剂Silwet 806(美国迈图高新技术材料有限公司)。
1.3 试验方法 1.3.1 Silwet 806对3种除草剂的最佳增效剂量设置异丙隆剂量为480 g · hm-2, 绿麦隆剂量为450 g · hm-2, 甲基二磺隆剂量为7.2 g · hm-2, 这是根据前期预试验中各除草剂对抗性日本看麦娘鲜质量抑制率为60%左右的剂量设置的。设置Silwet 806剂量为药液量的0%、0.02%、0.025%、0.033%、0.05%和0.1%(体积比), 这是根据其推荐用量(稀释1 000~5 000倍)设置的。除草剂与Silwet 806各剂量混配, 每个处理设4个重复。采用室内整株生物测定法。将南京城郊农田土和江苏兴农基质科技公司的有机栽培基质肥制成质量比为2 : 1的混合土, 混合土pH值为6.1, 有机质含量为14 g · kg-1, 且从未使用过除草剂。在规格为7 cm×7 cm×7 cm且底部有孔的小塑料盒中装入该混合土, 加水至饱和。选择饱满且已解除休眠的抗性日本看麦娘种子, 按每个小塑料盒25粒随机均匀播种, 播完后覆1层细土, 然后置于日光温控室中生长, 其温度设置为光照20 ℃, 黑暗15 ℃, 光/暗培养时间为12 h/12 h, 光照度为20 000 lx。待日本看麦娘出苗整齐后, 对其进行定苗, 每盆定苗至20株。定苗后继续培养, 待日本看麦娘生长至3~4叶期进行茎叶喷雾处理。喷雾采用农业部南京农业机械化研究所生产的3WP-2000型行走式生测喷雾塔, 喷雾高度300 mm, 喷头有效喷幅350 mm, 喷头流量390 mL · min-1, 行走距离1 340 mm, 喷液量为30 mL, 喷液压力为0.3 MPa。待药液吸收后继续放入日光控温室中生长。药后21 d, 将各处理抗性日本看麦娘地上部分剪下, 称鲜质量, 计算鲜质量抑制率。鲜质量抑制率=(对照组鲜质量-处理组鲜质量)/对照组鲜质量×100%。
1.3.2 Silwet 806对3种除草剂生物活性的影响根据1.3.1节的结果设置Silwet 806剂量。设置异丙隆剂量为0、300、480、660、840和1 020 g · hm-2, 绿麦隆剂量为0、225、450、675、900和1 125 g · hm-2, 甲基二磺隆剂量为0、4.4、7.2、10.0、12.8和15.6 g · hm-2。Silwet 806分别与3种除草剂各剂量混配, 每个处理4个重复。采用室内整株生物测定法测定混用后药剂对抗性日本看麦娘的生物活性, 条件和方法同1.3.1节。
1.3.3 Silwet 806与3种除草剂混用对小麦安全性的影响根据前期预试验, 各除草剂在2倍推荐剂量下限时仍对小麦无显著抑制作用, 因此除草剂剂量设置为0、推荐剂量下限、2倍推荐剂量下限, Silwet 806剂量为0、推荐剂量。故异丙隆剂量为0、750、1 500 g · hm-2, 绿麦隆剂量为0、1 125、2 250 g · hm-2, 甲基二磺隆剂量为0、9、18 g · hm-2, Silwet 806剂量为0、药液量的0.1%。Silwet 806分别与3种除草剂各剂量混配, 每个处理4个重复。采用室内整株生物测定法测定混用后药剂对小麦的安全性, 每盆种小麦15粒, 待小麦长至3~4叶期, 每盆定苗至长势一致的10株, 其他条件和方法同1.3.1节。
1.3.4 Silwet 806对绿麦隆的增效机制1) Silwet 806对绿麦隆药液表面张力和与叶面接触角的影响:配制绿麦隆药液(450 g · hm-2)、Silwet 806溶液(药液量的0.1%)、绿麦隆+Silwet 806溶液(450 g · hm-2+药液量的0.1%)和清水对照4种处理溶液; 然后在同一环境条件下(温度20 ℃、相对湿度50%), 分别用JK99B型全自动张力仪和JC2000C型接触角测量仪测定上述溶液的表面张力和与叶面接触角, 每个处理重复测定4次。
2) Silwet 806对绿麦隆药液在杂草叶面干燥时间的影响:采用液滴干燥法[10], 各溶液配制同上。用微量注射器吸取各待测溶液2.5 μL, 滴在抗性日本看麦娘叶面上, 将叶片放于显微镜下观察, 当观察不到液体存在时视为液滴完全干燥, 然后在同一环境条件下(温度22 ℃、相对湿度55%), 记录液滴完全干燥所需的时间, 每个处理重复测定4次。
3) Silwet 806对绿麦隆药液在杂草叶面沉积量的影响:利用丽春红G比色法测定药液在杂草叶面沉积量[18]。首先以丽春红G溶液光密度(D值)为纵坐标, 丽春红G溶液浓度为横坐标, 制定丽春红G浓度-光密度标准曲线。将丽春红G配制成280 mg · L-1的工作液, 以此配制1)中各处理溶液。用直径10 mm的打孔器在抗性日本看麦娘叶面上打孔, 将所得圆形叶片每10片为1个处理, 分别放入各待测溶液中, 30 s后取出, 待药液不滴落后, 将叶片放入10 mL离心管中, 用胶头滴管吸取少量清水充分冲洗叶片, 盖上管盖充分振荡5 s, 取出叶片, 重复冲洗3次, 然后将洗脱液定容至10 mL, 用UV2550型紫外/可见分光光度计测定各处理洗脱液的D值。从丽春红G浓度-光密度标准曲线上求出各处理洗脱液的浓度, 并求出各处理液体在抗性日本看麦娘叶面上的沉积量(μg · cm-2)。
|
R软件“drc”程序包的drm函数提供了“LL.3( )”Logistic曲线模型, 专门用于毒力回归方程拟合[19], 以及除草剂对杂草抑制剂量的计算[20-21]。故采用Logistic曲线拟合方程计算除草剂和助剂对抗性日本看麦娘鲜质量抑制率达到50%的剂量值(ED50)和90%的剂量值(ED90)。
2 结果与分析 2.1 Silwet 806对3种除草剂的最佳增效剂量由表 1可见:Silwet 806能显著提高异丙隆、绿麦隆和甲基二磺隆对抗性日本看麦娘的抑制效果, 加入不同剂量的Silwet 806后3种药剂对抗性日本看麦娘的鲜质量抑制率分别为90.57%~94.49%、81.15%~92.63%和76.08%~78.87%, 与不加助剂、药剂单用相比差异显著。但对于不同药剂, Silwet 806最佳增效剂量有差异, 以对抗性日本看麦娘鲜质量抑制率最高时的Silwet 806剂量作为最佳增效剂量, Silwet 806对异丙隆、绿麦隆和甲基二磺隆防除抗性日本看麦娘的最佳增效剂量分别为0.1%、0.05%和0.1%。
| 药剂 Herbicides |
药剂剂量/(g·hm-2) Doses of herbicides |
鲜质量抑制率/% Fresh weight inhibition rates | 推荐剂量/(g·hm-2) Recommended dose |
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| Silwet 806剂量/% Doses of Silwet 806 | ||||||||
| 0 | 0.02 | 0.025 | 0.033 | 0.05 | 0.1 | |||
| 异丙隆Isoproturon | 480 | 76.60c | 90.57b | 93.89a | 92.53ab | 91.55ab | 94.49a | 750~1 125 |
| 绿麦隆Chlorotoluron | 450 | 69.04d | 81.15c | 89.74ab | 92.31a | 92.63a | 86.09b | 1 125~2 250 |
| 甲基二磺隆Mesosulfuron-methyl | 7.2 | 66.79b | 76.38a | 78.49a | 76.08a | 76.75a | 78.87a | 9.0~15.7 |
| 注:不同小写字母表示相同药剂中不同处理间在0.05水平差异显著(Duncan ’ s新复极差法)。下同。 Note: The different lowercase letters show the significant differences of the different treatments under the same hebicide at the 0.05 level by Duncan ’ s multiple range test. The same as follows. | ||||||||
由表 2可见:Silwet 806本身对抗性日本看麦娘无抑制作用, 对异丙隆、绿麦隆和甲基二磺隆3种除草剂防除抗性日本看麦娘均有明显的减量作用。通过比较ED50和ED90值发现:在Silwet 806最佳增效剂量下, 异丙隆对抗性日本看麦娘的ED50和ED90值分别由238.94 g · hm-2降低到186.00 g · hm-2, 由801.52 g · hm-2降低到493.45 g · hm-2; 绿麦隆对抗性日本看麦娘的ED50和ED90值分别由210.38 g · hm-2降低到105.93 g · hm-2, 由1 073.34 g · hm-2降低到566.37 g · hm-2; 甲基二磺隆对抗性日本看麦娘的ED50和ED90值分别由0.92 g · hm-2降低到0.26 g · hm-2, 由51.17 g · hm-2降低到32.75 g · hm-2。在与Silwet 806混用后, 异丙隆和绿麦隆对抗性日本看麦娘的ED90值均远低于各除草剂推荐剂量, 而甲基二磺隆对抗性日本看麦娘的ED90值虽显著降低, 但仍远高于其推荐剂量。在异丙隆660 g · hm-2+0.1% Silwet 806和绿麦隆675 g · hm-2+0.05% Silwet 806的剂量下对抗性日本看麦娘的鲜质量抑制率均可达到90%以上, 可有效防除抗性日本看麦娘。
| 药剂 Herbicides |
Silwet 806剂量/% Doses of Silwet 806 |
鲜质量抑制率/% Fresh weight inhibition rates |
抑制50%的剂量/ (g·hm-2) ED50 |
抑制90%的剂量/ (g·hm-2) ED90 |
P值 P value |
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| 异丙隆 Isoproturon |
药剂剂量/(g·hm-2) Doses of herbicide | |||||||||
| 0 | 300 | 480 | 660 | 840 | 1 020 | |||||
| 0 | 0.00 | 60.46 | 77.35 | 86.73 | 90.08 | 94.30 | 238.94 | 801.52 | 0.00 | |
| 0.1 | 0.19 | 75.00 | 88.14 | 94.24 | 97.25 | 100.00 | 186.00 | 493.45 | 0.00 | |
| 绿麦隆 Chlorotoluron |
药剂剂量/(g·hm-2) Doses of herbicide | |||||||||
| 0 | 225 | 450 | 675 | 900 | 1 125 | |||||
| 0 | 0.00 | 53.22 | 71.05 | 84.12 | 87.47 | 91.82 | 210.38 | 1 073.34 | 0.00 | |
| 0.05 | -0.15 | 73.59 | 84.65 | 91.96 | 94.57 | 97.99 | 105.93 | 566.37 | 0.00 | |
| 甲基二磺隆 Mesosulfuron-methyl |
药剂剂量/(g·hm-2) Doses of herbicide | |||||||||
| 0 | 4.4 | 7.2 | 10.0 | 12.8 | 15.6 | |||||
| 0 | 0.00 | 70.17 | 75.47 | 78.49 | 80.97 | 82.44 | 0.92 | 51.17 | 0.00 | |
| 0.1 | 0.19 | 78.89 | 81.03 | 83.71 | 85.59 | 87.06 | 0.26 | 32.75 | 0.04 | |
| 注: “P值”为基于R软件“drc”程序包的drm函数提供的“LL.3()”Logistic曲线模型计算ED50值得到反应模型有效性的参数, P < 0.05表示数据显著符合Logistic模型。 Note: “P value”is based on the R software“drc”program package drm function that provides a“LL.3()”Logistic curve model to calculate the parameters of the ED50 the valued reaction model, P < 0.05 data significantly in compliance with the Logistic model. | ||||||||||
由表 3可见:Silwet 806本身对小麦幼苗生长没有影响, 但与不同药剂混用后对小麦幼苗生长影响不同。与不加助剂的药剂剂量相比, 750、1 500 g · hm-2异丙隆与0.1% Silwet 806混用后, 均显著提高小麦幼苗鲜质量抑制率, 分别由2.41%增加到33.59%和4.04%增加到38.29%。1 125、2 250 g · hm-2绿麦隆和9、18 g · hm-2甲基二磺隆加入0.1% Silwet 806后, 对小麦幼苗鲜质量抑制率均无显著影响。因此, 在室内条件下, Silwet 806与绿麦隆和甲基二磺隆混用没有改变除草剂对小麦的安全性, 但与异丙隆混用则显著提高小麦幼苗鲜质量抑制率, 安全性下降。这表明在小麦田中Silwet 806不适宜与异丙隆混用。
| 药剂 Herbicides |
Silwet 806剂量/% Doses of Silwet 806 |
鲜质量抑制率/% Fresh weight inhibition rates |
||
| 异丙隆 Isoproturon |
药剂剂量/(g·hm-2) Doses of herbicide | |||
| 0 | 750 | 1 500 | ||
| 0 | 0.00d | 2.41cd | 4.04c | |
| 0.1 | -0.25d | 33.59b | 38.29a | |
| 绿麦隆 Chlorotoluron |
药剂剂量/(g·hm-2) Doses of herbicide | |||
| 0 | 1 125 | 2 250 | ||
| 0 | 0.00b | 3.75a | 5.82a | |
| 0.1 | -0.25b | 4.26a | 5.88a | |
| 甲基二磺隆 Mesosulfuron-methyl |
药剂剂量/(g·hm-2) Doses of herbicide | |||
| 0 | 9 | 18 | ||
| 0 | 0.00a | 0.22a | 0.32a | |
| 0.1 | -0.25a | 0.16a | 0.25a | |
由表 4可见:Silwet 806显著降低绿麦隆药液的表面张力。绿麦隆单剂表面张力显著低于清水对照, 为43.17 mN · m-1, 0.1% Silwet 806溶液表面张力为20.49 mN · m-1, 而绿麦隆加入0.1% Silwet 806后, 其表面张力明显降低, 为22.36 mN · m-1, 显著低于清水对照和绿麦隆单剂。
| 处理 Treatment |
剂量/(g·hm-2+%) Dose |
表面张力/(mN·m-1) Surface tension |
与叶面接触角/(°) Contact angle |
在叶面干燥时间/min Dry duration |
| 清水Water | 0 | 74.73a | 127.40a | 66.33a |
| 绿麦隆Chlorotoluron | 450 | 43.17b | 114.95b | 51.06b |
| Silwet 806 | 0.1 | 20.49c | 0.00c | 4.08c |
| 绿麦隆+Silwet 806 Chlorotoluron+Silwet 806 | 450+0.1 | 22.36c | 0.00c | 4.80c |
| 注:不同小写字母表示不同处理间在0.05水平差异显著(Duncan’s新复极差法)。下同。 Note: The different lowercase letters show the significant differences of the different treatments at the 0.05 level by Duncan ’ s multiple range test. The same as follows. | ||||
Silwet 806显著减小绿麦隆药液与抗性日本看麦娘叶面接触角。绿麦隆单剂与抗性日本看麦娘叶面接触角为114.95°, 0.1% Silwet 806溶液与抗性日本看麦娘接触角为0°, 而绿麦隆加入0.1% Silwet 806后, 与抗性日本看麦娘叶面接触角降低为0°, 显著低于清水对照和绿麦隆单剂(表 4)。
由表 4可见:Silwet 806显著缩短绿麦隆在抗性日本看麦娘叶面的干燥时间。绿麦隆单剂在抗性日本看麦娘叶面的干燥时间为51.06 min, 0.1% Silwet 806溶液的干燥时间为4.08 min, 而绿麦隆加入0.1% Silwet 806后, 干燥时间缩短为4.80 min, 显著低于清水对照和绿麦隆单剂。
2.4.2 Silwet 806对绿麦隆药液在叶面沉积量的影响由表 5可见:Silwet 806显著增加绿麦隆在抗性日本看麦娘叶面的沉积量。含丽春红G溶液绿麦隆单剂在抗性日本看麦娘叶面的沉积量为1.05 μg · cm-2, 添加0.1% Silwet 806的丽春红G溶液在抗性日本看麦娘叶面的沉积量为1.96 μg · cm-2, 而绿麦隆丽春红G溶液加入0.1% Silwet 806后, 沉积量为2.36 μg · cm-2, 显著高于丽春红G空白对照和含丽春红G溶液的绿麦隆单剂。
| 处理 Treatment |
剂量/(g·hm-2+%) Dose |
叶面沉积量/(μg·cm-2) Retention on leaf |
| 丽春红G Ponceau G | 0 | 0.32d |
| 绿麦隆+丽春红G Chlorotoluron+Ponceau G | 450 | 1.05c |
| Silwet 806+丽春红G Silwet 806+Ponceau G | 0.1 | 1.96b |
| 绿麦隆+丽春红G+Silwet 806 Chlorotoluron+Ponceau G+Silwet 806 | 450+0.1 | 2.36a |
在我国农田杂草的防除过程中, 除草剂减量工作与抗药性杂草的治理是相互联系、密不可分的。除草剂的长期单一过量使用会造成杂草的抗药性, 为应对杂草抗药性问题, 人们常常会加大除草剂使用量, 从而使杂草抗药性加重, 产生恶性循环, 因此, 研究除草剂的减量工作应与抗药性杂草的治理相结合。有机硅助剂中的Silwet系列具有超级展扩能力, 在农药减量工作中已有广泛的应用[22-23], Silwet 806是其中较新的产品。小麦田中日本看麦娘对精唑禾草灵的抗性严重, 生产中很难防除。因此, 明确有机硅助剂Silwet 806对小麦田常用除草剂防除抗性日本看麦娘的增效作用和其增效机制, 对小麦田除草剂减量工作、抗性日本看麦娘的治理和有机硅助剂在除草剂中的应用推广具有重要意义。
本研究结果表明, Silwet 806与异丙隆和绿麦隆混用后, 对抗性日本看麦娘的ED90值均远低于各除草剂推荐剂量, 而Silwet 806与甲基二磺隆混用后对抗性日本看麦娘防效增加有限, ED90值虽显著降低, 但仍远高于其推荐剂量, 说明Silwet 806与异丙隆和绿麦隆混用可在减量的情况下防除抗性日本看麦娘。通过除草剂助剂混用对小麦安全性试验发现异丙隆与Silwet 806混用后降低小麦安全性, 说明异丙隆不适宜与Silwet 806混用。根据试验结果, 绿麦隆675 g · hm-2剂量下与药液量0.05% Silwet 806混用进行茎叶喷雾处理可有效治理抗性日本看麦娘, 防治效果在90%以上, 与推荐剂量绿麦隆单用时效果相当, 因此, 绿麦隆与Silwet 806混用不仅有利于抗性日本看麦娘的治理, 而且显著降低了绿麦隆用量, 有利于小麦田化学除草剂的减量使用。
助剂对除草剂的增效机制研究结果表明, Silwet 806能够显著降低绿麦隆药液的表面张力, 减小绿麦隆药液与抗性日本看麦娘叶面的接触角, 显著增加药液在抗性日本看麦娘叶面上的沉积量, 这些物理性状的改善都可以增加绿麦隆药液的扩展和润湿, 进而促进绿麦隆的吸收。本研究还发现, Silwet 806显著缩短绿麦隆药液在叶面上的干燥时间, 看似提高了药液挥发速度, 对绿麦隆吸收不利, 但有研究表明, 添加有机硅助剂后药液干燥时间缩短是由于雾滴细度显著降低, 使药液分布更均匀, 沉积的有效成分不堆积, 进而提高药剂有效成分的吸收效率[24-25]。因此, 药液物理性状的改善是有机硅助剂Silwet 806对绿麦隆产生增效作用的重要原因。
目前, 小麦田中杂草种类繁多、发生普遍且抗药性水平严重, 因此本文的研究结果应针对小麦田多种杂草进行大田药效验证。有机硅助剂应用于小麦田中有除草剂减量和治理抗药性杂草的潜力, 但有机硅助剂与一些除草剂混用时, 会对小麦安全性有较大影响, 因此在小麦田推广应用有机硅助剂时应注意进行助剂与除草剂混用的安全性试验。有机硅助剂产生增效作用的最关键因素是其降低溶液表面张力的能力非常强[10]。这极大地促进药剂扩展、润湿和吸收, 甚至可使药剂通过气孔进入植物组织[22, 26], 但有机硅助剂对除草剂在植物叶面吸收及植物体内传导过程中具体的增效机制研究目前尚不系统化, 需要继续探索。
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