2017, Vol. 19
棉花是中国重要的经济作物和纺织纤维作物[1]。棉田杂草会影响棉花的产量和质量，危害严重时可造成棉花减产高达 60%[2]。近年来，中国棉田阔叶杂草和莎草科杂草防除难度较大。茎叶处理剂大多只对禾本科杂草有较好防效[3]，三氟啶磺隆虽对棉田常见阔叶杂草有较好防效，但对不同棉花品种的安全性差异较大[4]。采用播后苗前土壤处理剂防除棉田杂草，由于具有经济、安全、效果好等优点，已成为棉田重要的化学除草方式[3]，但常见土壤处理剂如二甲戊灵、乙草胺等大多以防除禾本科杂草为主，对阔叶杂草防效不高，因此，棉田仍缺乏一种对阔叶杂草具有理想防效的土壤处理剂。
丙炔氟草胺是日本住友化学工业株式会社研发的 N-苯基肽酰亚胺类选择性触杀型除草剂[5]，可被植物的幼芽和叶片吸收，其作用机理是抑制植物体内原卟啉原氧化酶，导致植物原卟啉瞬间积累，引发光敏作用和细胞膜脂质的过氧化，引起细胞内源物渗漏，最终使植物细胞快速死亡，从而杀死杂草。丙炔氟草胺具有杀草谱广、作用迅速、施药方式灵活等特点[6]。在中国，丙炔氟草胺已获农药登记，用于大豆田、花生田和柑橘田防除一年生阔叶杂草及部分禾本科杂草，已有报道表明，在大豆、花生田播后苗前施用丙炔氟草胺对马齿苋、反枝苋等常见阔叶杂草有很好防效，且在有效成分 (下同) 120 g/hm2 剂量下对大豆安全[7]，在 75 g/hm2 剂量下对花生安全且有保产增产效果[8]。美国曾有将丙炔氟草胺应用在棉田播前不同时期或苗后定向喷雾防除杂草的报道，分别在棉花播种前 0、1、2、3、4、5、6、8、10 周施用 70 g/hm2 的丙炔氟草胺，若在棉花种植时喷药，会造成 12% 的棉花生长缓慢，中期棉花生物量减少，但对棉花产量影响不大；株高 15 cm 或 30 cm 时茎叶定向喷施 36 或 70 g/hm2 的丙炔氟草胺对棉花没有药害[9-10]。截止目前，在中国尚未见有关将丙炔氟草胺作为土壤处理剂于棉田播后苗前应用的报道。
二甲戊灵作为当前棉田常用除草剂之一，对棉田常见一年生禾本科杂草和部分阔叶杂草有较好防效[11]。为探究丙炔氟草胺的应用前景，本研究以二甲戊灵为对照药剂，采用温室盆栽法对丙炔氟草胺的杀草谱、除草活性及其对棉花安全性进行了研究，以期为其在棉花田的实际应用提供理论数据，丰富棉田除草剂体系。
1 材料与方法 1.1 供试材料药剂：95% 丙炔氟草胺 (flumioxazin) 原药，由山东济南科赛基农化工有限公司提供；95% 二甲戊灵 (pendimethalin) 原药，由山东华阳农药化工集团有限公司提供。
杂草：狗尾草 Setaria viridis、千金子 Leptochloa chinensis、稗草 Echinochloa crusgalli、马唐 Digitaria sanguinalis、牛筋草 Eleusine indica、画眉草 Eragrostis pilosa、反枝苋 Amaranthus retroflexus、马齿苋 Portulaca oleracea、藜 Chenopodium album、小藜 Chenopodium serotinum、苘麻 Abutilon theophrasti、野油菜 Rorippa indica、鳢肠 Eclipta prostrata、龙葵 Solanum nigrum、圆叶牵牛 Pharbitis purpurea、苍耳 Xanthium sibiricum、苣荬菜 Sonchus arvensis、小飞蓬 Conyza canadensis 和香附子 Cyperus rotundus，以上杂草均采自山东省泰安市泰山脚下农田。
棉花品种：鲁棉研 28 号、鲁棉研 37 号和鑫秋 4 号，由山东农业大学农学院提供。
仪器：SPX 型智能生化培养箱，宁波江南仪器厂；BSA-224S 型万分之一天子天平，赛多利斯科学仪器 (北京) 有限公司；ASS-4 型自动农药喷洒系统，国家农业信息化工程技术中心研制，北京盛恒天宝科技有限公司生产。
1.2 试验方法1.2.1 药剂配制 准确称取一定量原药，以少量丙酮溶解，用含 0.1% 的吐温-80 水溶液配制成高质量浓度的母液，继而再稀释成试验所需浓度。以不含药剂的 0.1% 吐温-80 水溶液为空白对照。
1.2.2 丙炔氟草胺杀草谱测定 采用温室盆栽法。取未使用过农药的过筛并风干的表层土壤，装入 180 mm × 140 mm 的营养盆中。土壤有机质含量为 1.5%。供试杂草种子用 25 ℃ 温水浸泡 6 h，在 28 ℃ 生化培养箱中黑暗催芽 [14]。播种催芽刚刚露白、籽粒饱满的供试杂草种子，每盆 24 粒，均匀摆放在土壤表面并覆土 (小粒种子 0.5 cm，大粒种子 2 cm)，覆土厚度以恰好覆盖住杂草种子为宜，4 次重复。于播种后第 2 天，使用 ASS-4 型自动农药喷洒系统进行土壤喷雾处理。喷雾系统采用 TEEJET-9503EVS 扇形喷头，喷雾压力 275.8 kPa，药液量 450 L/hm2，喷头与营养盆之间的距离为 50 cm。处理后置于可控日光温室内培养，试验期间白天温度 25~34 ℃，夜间 18~25 ℃，相对湿度 65%~79%。采用盆钵底部渗灌方式保持土壤湿润。
丙炔氟草胺土壤处理剂量分别为有效成分 7.5 和 15 g/hm2，二甲戊灵分别为 185.6 和 371.3 g/hm2。于施药后 7、14 d 观察并记录杂草受害症状，于施药后 21 d 剪取杂草地上部分称量鲜重，用公式 (1) 计算鲜重抑制率。
| ${\text{鲜重抑制率/}}\text {\%} = \big[ {\big( {{\text{对照杂草}}\big( {{\text{棉花}}} \big){\text{鲜重} - \text{处理杂草}}\big( {{\text{棉花}}} \big){\text{鲜重}}} \big)/{\text{对照杂草或棉花鲜重}}} \big] \times 100$ | (1) |
1.2.3 丙炔氟草胺对棉田 4 种主要阔叶杂草的生物活性测定 选取马齿苋、反枝苋、龙葵和藜 4 种棉田主要杂草作为供试杂草，参照杀草谱结果，分别设丙炔氟草胺的施药剂量 (有效成分) 为 0.50、0.75、1.13、1.69、2.53 和 3.78 g/hm2 6 个等比梯度；以二甲戊灵为对照药剂，分别设 12.0、15.6、20.3、26.4、34.3 和 44.6 g/hm2 6 个等比梯度。每处理 4 次重复。杂草培养、喷药方法及鲜重抑制率计算同 1.2.2 节。试验在可控温室中进行，培养条件为：白天 24~33 ℃，夜间 18~24 ℃，相对湿度 62%~76%。用统计软件 DPS v 13.5 进行数据分析，以鲜重抑制率几率值 (y) 和剂量对数值 (x) 建立回归方程 (y = a + bx)，计算丙炔氟草胺对 4 种杂草的 GR 50 (herbicide rate causing 50% growth reduction of plants)、GR 90 (herbicide rate causing 90% growth reduction of plants) 值及 95% 置信限。
1.2.4 丙炔氟草胺对 3 个棉花品种的安全性测定 丙炔氟草胺试验剂量分别为有效成分 90.0、135.0、202.5、303.8、455.7 和 683.6 g/hm2，二甲戊灵分别为 750.0、1 125.0、1 687.5、2 531.3、3 796.9 和 5 695.4 g/hm2。取 230 mm × 160 mm 的营养盆，棉花培养、喷药方法及鲜重抑制率计算方法同 1.2.2 节，培养条件和统计方法同 1.2.3 节。计算丙炔氟草胺对 3 个棉花品种的 GR 10 (herbicide rate causing 10% growth reduction of plants) 值及 95% 置信限，并用公式 (2) 计算丙炔氟草胺对棉花和杂草的选择性指数。
| ${\text{选择性指数} = }\frac{{{\text{抑制棉花生长}}10 \text{\%} {\text{的剂量}}\left( {{\rm{G}}{{\rm{R}}_{10}}} \right)}}{{{\text{抑制杂草生长}}90 \text{\%} {\text{的剂量}}\left( {{\rm{G}}{{\rm{R}}_{90}}} \right)}}$ | (2) |
土壤处理法测定的丙炔氟草胺对 19 种杂草的杀草谱结果见表 1。可见：丙炔氟草胺对阔叶杂草及部分禾本科杂草的鲜重抑制率较好，当处理剂量为 15 g/hm2 时，其对马齿苋、反枝苋、鳢肠、藜和小藜的鲜重抑制率均高于 90%，对野油菜、苣荬菜、小飞蓬、龙葵及部分禾本科杂草如马唐、牛筋草的鲜重抑制率均高于 80%。二甲戊灵 (剂量 185.6 g/hm2) 对禾本科杂草如马唐、牛筋草、狗尾草、稗草和千金子的鲜重抑制率较好，均在 90% 以上，而对部分阔叶杂草鲜重抑制率则较差。因此，丙炔氟草胺与二甲戊灵杀草谱具有一定的互补性。
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表 1 丙炔氟草胺对棉田主要杂草的室内防除效果评价 Table 1 Herbicidal effect of flumioxazin on main weeds infesting cotton in greenhouse condition |
2.2 丙炔氟草胺对棉田 4 种主要杂草的除草活性
参照杀草谱测定结果，选取 4 种对丙炔氟草胺较敏感的阔叶杂草进行测定，结果见表 2。可以看出：丙炔氟草胺对马齿苋、反枝苋、龙葵和藜均有较高除草活性，GR 50 值分别为 0.79、1.59、1.96 和 0.60 g/hm2，GR 90 值分别为 2.99、6.20、7.37 和 2.10 g/hm2；而二甲戊灵对 4 种杂草的 GR 50 值依次是 17.5、39.1、58.6 和 32.2 g/hm2，GR 90 值分别为 96.0、115.7、197.1 和 124.6 g/hm2。试验数据表明，丙炔氟草胺对供试的 4 种棉田主要阔叶杂草的除草活性均显著高于二甲戊灵。
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表 2 丙炔氟草胺和二甲戊灵对棉田 4 种主要杂草的室内除草活性 Table 2 Herbicidal activity of flumioxazin and pendimethalin on main weeds infesting cotton in greenhouse condition |
2.3 丙炔氟草胺对 3 个供试棉花品种的选择性指数
采用与杂草生物活性测定相同的方法对棉花进行了安全性测定。由表 3 可以看出：丙炔氟草胺对鲁棉研 28 号、鲁棉研 37 号和鑫秋 4 号的 GR 10 值接近，分别是 236.5、203.5 和 201.7 g/hm2。由表 2 和表 3 数据计算可得，丙炔氟草胺在 3 个棉花品种与马齿苋、反枝苋、龙葵和藜的选择性指数 (见表 4) 均明显高于对照药剂二甲戊灵。而对于不同的棉花品种，两种药剂各自的选择性指数相近。
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表 3 丙炔氟草胺与二甲戊灵对不同棉花品种的室内安全性测定 Table 3 Safety evaluation of flumioxazin and pendimethalin on different cotton varieties in greenhouse condition |
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表 4 丙炔氟草胺与二甲戊灵对不同棉花品种和棉田主要杂草的选择性指数 Table 4 Selectivity index of flumioxazin and pendimethalin between different cottons and weeds |
3 讨论
丙炔氟草胺作为土壤处理剂可应用于花生田、大豆田和甘蔗田防除杂草[15]。研究发现，在花生田应用丙炔氟草胺进行播后苗前处理，70 和 110 g/hm2 的剂量即对阔叶杂草有较好防效，且对花生产量无影响[16-17]。有研究显示，在大豆田不同时期分别施用有效成分 71 和 142 g/hm2 的丙炔氟草胺，发现播前、播后苗前施用对大豆无明显药害，而子叶期施用则对大豆分别产生 17% 和 26% 的药害[18]。另外，丙炔氟草胺在甘蔗田中可在播后苗前或苗后定向喷雾施用[19]。
本研究采用温室盆栽法对丙炔氟草胺的除草作用进行测定。研究显示：在有效成分 15 g/hm2 下，丙炔氟草胺对棉田阔叶杂草如反枝苋、马齿苋、鳢肠、藜、小藜和部分禾本科杂草如马唐、牛筋草等均具有较好防效。丙炔氟草胺对马齿苋、反枝苋、龙葵和藜 4 种棉田常见阔叶杂草的除草活性均高于二甲戊灵，且其杀草谱与二甲戊灵具有一定互补性，可考虑复配使用。因此，棉田播后苗前施用丙炔氟草胺有助于解决棉花苗期阔叶杂草难以防除的问题。
作物对除草剂的耐药性是评价除草剂可行性的重要内容。选择性指数常用来评价除草剂在作物与杂草间的选择性[20]，指数越高，除草剂对作物越安全。本试验研究显示，丙炔氟草胺对棉花和棉田常见阔叶杂草马齿苋、反枝苋、龙葵和藜的选择性均高于二甲戊灵，且对 3 种棉花的选择性系数相近。
综上所述，丙炔氟草胺应用于土壤处理对阔叶杂草有较好防效，对部分禾本科杂草有一定防效，且对棉花安全。因此，丙炔氟草胺可作为土壤处理剂应用于棉田防除阔叶杂草，且其与二甲戊灵的杀草谱互补，可进一步研究丙炔氟草胺与二甲戊灵混用对棉田杂草的防除效果，丰富棉田杂草防除体系。然而，本研究仅为室内限定条件下的测定结果，在田间条件下影响除草剂药效与安全性的因素较多，因此，还需进一步通过田间试验来测定和评价丙炔氟草胺在棉田应用的可行性。
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