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甲磺草胺除草活性及对甘蔗的安全性研究

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  摘  要  为明确甲磺草胺在蔗田的应用前景,采用温室盆栽法土壤处理对其杀草谱、除草活性及其对甘蔗的安全性进行了测定。结果表明:甲磺草胺对蔗田常见的禾本科、莎草科杂草和阔叶杂草有较好活性,当处理剂量为有效成分70 g/hm2 时,对光头稗(Echinochloa colonum)、牛筋草(Eleusine indica)、馬唐(Digitaria sanguinalis)、香附子(Cyperus rotundus)、绿苋(Amaranthus viridis)和龙葵(Solanum nigrum)的鲜重抑制率均高于90%,对筒轴茅(Rottboellia cochinchinensis)、铜锤草(Oxalis corymbosa)和鹅绒藤(Cynanchum chinense)的鲜重抑制率高于80%;甲磺草胺对光头稗、牛筋草、马唐和香附子等4 种主要蔗田杂草的除草活性均显著高于敌草隆;甲磺草胺在甘蔗品种‘新台糖22号’与光头稗、牛筋草、马唐和香附子之间的选择性系数依次为2.04、2.67、2.95和2.25,均明显高于对照药剂敌草隆的1.74、1.68、1.80和1.24;在甘蔗品种‘桂糖46号’与杂草间的选择性系数与‘新台糖22号’相近。研究结果表明甲磺草胺对蔗田多种主要杂草防效较好,且对广西种植面积最大的两种甘蔗品种安全,因此可以作为蔗田苗前除草剂的备选药剂。
  关键词  甲磺草胺;除草活性;杀草谱;甘蔗;安全性中图分类号  S451.22     文献标识码  A
  Abstract  In order to explore its application prospect in sugarcane field in Guangxi, the weed controlling spectrum, herbicidal activity and safety of sulfentrazone to sugarcane were tested under greenhouse conditions. The results showed that sulfentrazone displayed good controlling effect on the common grasses, broadleaf weeds and sedge weeds in sugarcane. The fresh weight control effect was higher than 90% to Echinochloa colonum, Eleusine indica, Digitaria sanguinalis, Cyperus rotundus, Amaranthus viridis and Solanum nigrum as the treatment dose was 70 g/hm2 while the fresh weight control was higher than 80% to Rottboellia cochinchinensis, Oxalis corymbosa and Cynanchum chinense. Sulfentrazone howed higher herbicidal activity against E. colonum, E. indica, D. sanguinalis and C. rotundus than diuron. The selectivity index between ‘Xintaitang 22’ (a sugarcane variety) and E. colonum, E. indica, D. sanguinalis, C. rotundus was 2.04, 2.67, 2.95 and 2.25, respectively, which was much higher than that of diuron with corresponding selectivity index of 1.74, 1.68, 1.80 and 1.24, respectively. The selectivity index between ‘Guitang 46’ (another sugarcane variety) and the weed species mentioned above was similar to that of ‘Xintaitang 22’. This study indicated that sulfentrazone had a good control effect on a variety of major weeds in sugarcane fields and it was safe to the two sugarcane varieties that planted in large-scale in Guangxi. Therefore, it could be used as one of the alternative agents for pre-emergence herbicides in sugarcane fields.
  Keywords  sulfentrazone; herbicidal activity; weed control spectrum; sugarcane; safety
  DOI  10.3969/j.issn.1000-2561.2019.04.018
  甘蔗是我国主要的糖料作物,广西省种植面积达106.7多万公顷,占全国种植面积的70%左右[1],产糖量占食糖总产量的90%以上[2]。甘蔗除制糖外,其副产品蔗渣、蔗叶、滤泥及废液等又可作为饲料、造纸、燃料、有机肥料、制造酒精或纤维板等的原料,已成为广西地方经济发展的重要支柱产业和农民增收的主要来源[3]。蔗田杂草会影响甘蔗的产量和品质,危害严重时可造成甘蔗减产30%~70%[4]。近年来,蔗田莎草科和部分禾本科杂草防除难度较大,三氟啶磺隆、氯吡嘧磺隆茎叶处理莎草科杂草虽有很好的防效,但除草单一[5-6]。此外,茎叶处理剂虽对禾本科杂草除草效果也较好,但对不同甘蔗品种的安全性差异较大。采用播后苗前土壤处理剂防除蔗田杂草,由于具有高效、安全、经济等特点,已成为蔗田重要的化学控草方法。但常见的苗前除草剂如莠去津、乙草胺、敌草隆等,或莠去津和乙草胺的混剂,大多对蔗田莎草科杂草(香附子)封闭效果较差[7-8],甲咪唑烟酸土壤处理杀草谱广且除草效果理想,但对甘蔗安全性差,因此蔗田仍缺乏一种对禾本科和莎草科防效理想的土壤处理剂[9-11]。长期以来,蔗田主要通过人工除草及使用除草剂等措施来控制田间杂草的危害;随着单一除草剂的长期使用,蔗田杂草群落也不断演变,致使甘蔗田间草相也发生相应的变化,出现了大量难防难控的耐药性杂草[12-14],给当地的蔗农带来重大的经济损失,严重地影响了蔗糖产业的健康发展,新型除草剂的研发及商品化变得非常重要[15-16]。   甲磺草胺(sulfentrazone),又名磺酰唑草酮,是FMC公司研发的三唑啉酮类除草剂,是一种原卟啉原氧化酶抑制剂,其作用机理为通过抑制叶绿素生物合成过程原卟啉原氧化酶而引起细胞膜破坏,导致叶片迅速干枯、死亡。甲磺草胺杀草谱较广,可防除一年生禾本科杂草、莎草科杂草和阔叶杂草,对目前较难防除的牵牛花、藜、苍耳、香附子等效果较佳[17-18],是大豆、玉米和花生等作物田高效低毒的新型播后苗前除草剂,在美国、巴西、拉丁美洲等国家和地区已取得登记并得到广泛使用。但甲磺草胺土壤残留时间较长,存在对后茬作物残留药害风险。郭成林等[19]室内模拟测定了不同土壤残留量的甲磺草胺对16种作物的安全性。经文献检索发现,目前国内对甲磺草胺用于蔗田化学除草的相关报道相对较少[18-19]。
  本研究采用室内生测法研究了甲磺草胺的除草活性和对2个不同甘蔗品种的安全性,其目的是为甲磺草胺在蔗田的实际应用提供依据,丰富蔗田苗前除草剂种类。
  1  材料与方法
  1.1  材料
  1.1.1  植物材料与试剂  甘蔗品种‘桂糖46号’和‘新台糖22号’,由广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所提供。
  杂草:筒轴茅(Rottboellia cochinchinensis)、牛筋草(Eleusine indica)、光头稗(Echinochloa colonum)、香附子(Cyperus rotundus)、马唐(Digitaria sanguinalis)、鱼黄草(Merremia hederacea)、裂叶牵牛(Pharbitis nil)、饭包草(Commelina bengalensis)、铜锤草(Oxalis corymbosa)、绿苋(Amaranthus viridis)、龙葵(Solanum nigrum)、鹅绒藤(Cynanchum chinense),以上杂草种子,均采自广西农业科学院及广西农业科学院武鸣里建科研基地。
  药剂:91%甲磺草胺(sulfentrazone)原药,由FMC生产提供;97.8%敌草隆(diuron)原药;由江苏蓝丰生物化工股份有限公司提供。
  1.1.2  仪器与设备  SPX型智能生化培养箱,宁波江南仪器厂;梅特勒XS205DU型十萬分之一电子天平,赛多利斯科学仪器 (北京)有限公司;Potter喷雾塔,河南云飞科技发展有限公司。
  1.2  方法
  参照《农药室内生物测定试验准则》[20-21]进行。
  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0.05 g/mL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  甲磺草胺杀草谱的测定  采用温室盆栽法。供试杂草种子先用30 ℃左右的温水浸种24 h,后用纱布遮光,放在铺有3层滤纸的玻璃培养皿中,用水湿润保温催芽,等种子胚芽露白以后,选取籽粒饱满、大小相近的种子进行播种。瓷盆规格口径20 cm,高18 cm,底径12 cm,将晾晒过筛、混合均匀的细土定量装至盆钵4/5处,然后以从盆钵底部渗透的方式保持土壤湿度,使土壤全湿润达到饱和状态。将已处理好的杂草种子定量播种,每盆25粒,均匀撒播于土表,覆盖0.5~1.0 cm的细土,4次重复。于播种后第2天用Potter喷雾塔进行土壤喷雾处理(标定Potter喷雾塔的压力,校正喷药剂量,按照试验预先设计好的浓度梯度从低浓度到高浓度进行喷雾处理)。处理后置于温室内培养,试验期间温度22~33 ℃,相对湿度68%~85%。
  根据除草剂在实际生产中的推荐剂量,分别选取有效成分35.0、70.0 g/hm2,对照药剂敌草隆分别为有效成分550.0、1100.0 g/hm2。于药后7、14 d观察并记录杂草药害症状,于21 d剪去杂草地上部分称鲜重,用公式(1)计算鲜重抑制率。
  1.2.3  甲磺草胺对蔗田4种主要杂草的生物活性测定  选取蔗田主要杂草光头稗、牛筋草、马唐和香附子为供试杂草,参照推荐使用剂量,分别设甲磺草胺的施药剂量(有效成分)为0、1.3、2.7、5.3、10.7、21.3 g/hm2;以敌草隆为对照药剂,施药剂量(有效成分)为0、23.5、30.6、39.7、51.4、67.1 g/hm2。每个处理4次重复。杂草培养、施药方法和鲜重抑制率计算同1.2.2节。试验在玻璃温室中进行。数据采用DPS16.05高级版软件进行处理分析。以鲜重抑制率y和剂量对数值x建立回归方程(y=a+bx),计算甲磺草胺对4种杂草的GR50(抑制杂草生长50%鲜重的药剂剂量)、GR90(抑制杂草生长90%鲜重的剂量)值及95%的置信限。
  1.2.4  甲磺草胺对2个甘蔗品种的安全性测定 甲磺草胺的试验剂量(有效成分)为0、1.3、2.7、5.3、10.7、21.3 g/hm2;敌草隆分别为0、23.5、30.6、39.7、51.4、67.1 g/hm2。采用长60 cm、宽30 cm的营养盆进行甘蔗培养,选取甘蔗中上部40~70 cm的蔗梢作种,砍成双芽,将砍好的蔗种在常温下用清水浸种24~48 h,之后用50%多菌灵可湿性粉剂100 g,加蒸馏水100 kg浸种消毒5~10分钟。消毒之后置于温度30 ℃左右的室内,并覆盖塑料薄膜进行催芽,催芽时间为3~5 d,达到“根点突出,芽呈鹦鹉嘴状”即可。施药和统计方法见1.2.3。计算甲磺草胺对2个甘蔗品种抑制率的GR10(抑制甘蔗生长10%鲜重的剂量)值及95%置信限,并用公式(2)计算甲磺草胺对甘蔗和杂草的选择性指数[22-24]。   2  结果与分析
  2.1  甲磺草胺的杀草谱
  甲磺草胺对禾本科杂草及部分阔叶杂草和莎草科香附子具有较好的活性,处理剂量为有效成分70.0 g/hm2时,其对牛筋草、光头稗、马唐、龙葵、绿苋的鲜重抑制率均高于90%,对筒轴茅、香附子、裂叶牵牛的鲜重抑制率均高于80%;敌草隆在处理剂量为有效成分1100.0 g/hm2时对光头稗、马唐、裂叶牵牛、龙葵的防效高于90%,对鱼黄草和鹅绒藤的防效高于80%,对香附子和铜锤草的防效小于30%(表1)。结果表明,甲磺草胺芽前除草活性总体优于对照药剂敌草隆。
  2.2  甲磺草胺对蔗田4种主要杂草的除草活性
  甲磺草胺对光头稗,牛筋草、马唐、香附子均有较高除草活性,GR50值分别为 17.80、18.04、14.25、21.17 g/hm2,GR90值分别为201.03、153.81、139.43、172.90 g/hm2;而敌草隆对4种杂草的GR50值依次是72.15、76.43、70.55、60.71 g/hm2,GR90值分别为195.54、202.87、783.56、274.11 g/hm2(表2)。结果表明,甲磺草胺对供试的4种蔗田主要杂草的除草活性均明显高于对照药剂敌草隆的活性。
  2.3  甲磺草胺对2个供试品种甘蔗的安全性
  甲磺草胺对‘新台糖22号’、‘桂糖46号’的GR10分别是410.8、388.4 g/hm2(表3)。由表2和表3数据计算可得,甲磺草胺在2个品种甘蔗与光头稗、牛筋草、马唐和香附子的选择性指数(表4)均明显高于对照药剂敌草隆的选择性指数。而对于同一种甘蔗品种,2种药剂各自的选择性指数相差不大。数据表明,甲磺草胺对‘新台糖22号’、‘桂糖46号’的安全性高于对照药剂敌草隆。
  3  讨论
  本研究结果表明,甲磺草胺具有杀草谱宽、对蔗田大部分恶性杂草的活性高且对甘蔗安全等优点,其在蔗田推广使用上理论上具有较好的应用前景。
  甲磺草胺作为播后苗前土壤处理剂和苗后茎叶处理剂,可应用于花生、甘蔗、木薯[17]等田,与目前市场上蔗田广泛应用的苗前除草剂乙草胺、莠去津、乙氧氟草醚、嗪草酮、异噁草松等相比较,封闭效果更好,持效期更长[18-19],对蔗田的恶性杂草,如牛筋草,光头稗、香附子、鱼黄草等均有比较理想的防除效果[7-10]。
  当前,甲磺草胺在国内处于正在登记阶段,有部分农药公司已经取得了登记证并在甘蔗上应用,如江苏省苏州富美实植物保护剂有限公司和泸州东方农化有限公司。由于甲磺草胺的残留期比较长[17-19],用药剂量值得进一步探究,以免出现对后茬作物的药害、环境污染等问题。另外,本研究只对广西主要的栽培品种‘新台糖22号’和‘桂糖46号’做了室内安全性试验,由于甘蔗品种较多,后期还需要进一步扩大品种范围研究。本研究通过温室盆栽法测定甲磺草胺的杀草谱、除草活性及对不同甘蔗品种的安全性,由于室内的环境因子比较单一,和大田有一定的差别,还需开展田间试验测定和安全性评价,进一步研究甲磺草胺在蔗田的应用技术。
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