草铵膦在转基因抗除草剂杂交稻直播栽培中的应用效果

周 浩，杨益善，唐 俐，肖国樱*

(1中国科学院亚热带农业生态研究所/亚热带农业生态过程重点实验室，湖南长沙410125;2国家杂交水稻工程技术研究中心，湖南长沙410125)

水稻直播是指将稻种直接撒播于大田而不经过育秧移栽过程的水稻轻型栽培技术。该技术具有劳动强度低、用工量少、种植效益高等优势，在国内外得到了广泛应用［1，2］。然而直播稻田草相复杂且数量众多，杂草防除难度大，阻碍了直播稻技术的发展。如何高效防除杂草是进一步推广直播稻技术必须优先解决的问题。为此前人做了许多研究并提出一些方法，例如加强人工除草、合理轮作和选用品种，以及“一封二杀三补”的化学防除方法等［3］。但这些方法不是费时、费工，就是效果不显著或者技术要求高、且不稳定。有学者提出培育转基因抗除草剂水稻品种并应用于直播，将是解决直播稻杂草问题更高效的途径［3，4］。本研究首次将抗除草剂草铵膦的杂交早稻“株1S/Bar68－1”应用于直播栽培中，并比较了施用草铵膦除草剂和常规除草剂的应用效果。

1 材料和方法

1.1 材料

转基因抗除草剂草铵膦的杂交早稻“株1S/Bar68－1”，由中国科学院亚热带农业生态研究所培育。

1.2 试验设计与栽培方法

1.2.1 试验设计

试验设草铵膦除草剂1次除草(A)和常规除草剂2次除草(B)两个处理，3次重复，共6个小区，完全随机排列，小区面积44.55 m2(3.3 m×13.5 m)。具体除草方案见表1。

表1 除草方案Table 1 Protocol of weed control

1.2.2 栽培方法

采用翻秋直播栽培，地点在国家杂交水稻工程技术研究中心长沙转基因水稻试验基地(批准文号:农基安办字2011－T124)。整地:两犁一平，播种前1 d按照湿润秧田方法整田，分小区做畦，开围沟、畦沟。播种:500倍强氯精浸种12 h，生化培养箱35℃催芽至破胸，2011年7月11日分小区均匀撒播，小区用种量0.47 kg(105.5 kg/hm2)。施肥:整地前按小区面积计算施入过磷酸钙750 kg/hm2和菜枯750 kg/hm2作基肥;7月25日追施尿素112.5 kg/hm2和复合肥300 kg/hm2。管水:播后晒田促立针，浅水灌溉促分蘖，适时晒田控群体，干湿交替促灌浆。病虫害防治:1次螟虫防治，1次稻瘟病和稻飞虱等的综合防治。除草:按表1方案进行。

1.2.3 观察记载、考种和测产

定期观察记录全程水稻生长动态。

取样。完全成熟前2 d，在与小区长边平行的中线上均匀取3点，以各点为中心分别框取0.25 m2面积齐兜收割混合作为一个样品，共取6个样品。

考种。考察每样品中(0.75 m2)的有效穗数和杂草数量，并在各样品中随机取10穗考察每穗总粒数、每穗实粒数。样品全部脱粒后考察千粒重、谷总重、草重和禾重。田间测量株高。实际产量=每样品总重÷0.75×10000，有效穗数=每样品有效穗数÷0.75×10000，结实率=每穗实粒数÷每穗总粒数×100%。

分蘖数调查。在分蘖末期和始穗期按对角线在各小区取3点，分别框取0.25 m2面积考察平均分蘖数，分蘖数=平均分蘖数÷0.25×10000。

米质检测委托湖南省农业科学院稻米及制品检测中心完成。

数据采用DPS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同除草方式的除草效果

分蘖末期(8月12日)田间目测，处理A(此时尚未进行草铵膦除草)可见约5%(按面积计)的稗草，而处理B从冠层看未见明显杂草，表明7月23日(3叶1心期)的常规除草起到了明显作用。到了始穗期(8月31日)，处理A的稗草逐渐枯死，同时未见其他杂草，而处理B可见很多千金子，表现为千金子草害，表明8月12日(分蘖末期)施用的草铵膦除草剂很好的杀灭和控制了杂草，而第2次常规除草虽对阔叶杂草有较好的控制效果，但由于没有加入防除千金子的除草剂而使千金子成为草害。与灭生性除草剂草铵膦相比，利用选择性除草剂除草需要根据田间杂草优势种群选用不同功能的除草剂，且杂草优势种群在不断变化，除草技术要求高。

收割时的杂草数量统计结果表明(表2)，与常规除草相比，草铵膦除草(处理A)使田间杂草减少85.3%，其中处理B的千金子数量是处理A的6.97倍，差异达到显著水平，而且处理B的杂草干重是处理A的9.67倍，差异达到极显著水平。

表2 收获时不同除草方式的田间杂草比较Table 2 Comparison of weeds in different ways of weed control

2.2 不同除草方式对水稻分蘖的影响

调查结果表明(表3)，草铵膦除草田(处理A)分蘖期杂草与水稻相互竞争，水稻的分蘖基数不大，在分蘖末期的分蘖数显著少于常规除草田(处理B);而在始穗期则相反，草铵膦除草田的分蘖数显著多于常规除草田。比较分蘖末期和始穗期的分蘖数发现，处理A始穗期分蘖数仅比分蘖末期减少4.6%，而处理B则减少了29.0%。表明草铵膦除草田无效分蘖少、成穗率高，常规除草田由于分蘖期后千金子迅速生长，增加了无效分蘖，降低了成穗率。

表3 不同除草方式的分蘖数(×104/hm2)比较Table 3 Comparison of tillers in different ways of weed control

2.3 不同除草方式对水稻产量和米质的影响

由表4和表5可知，与常规除草方式(处理B)相比，草铵膦除草(处理A)显著增加了有效穗数和千粒重，增幅分别为22.6%和9.0%，实际产量增加49.5%，同时显著增加了直链淀粉含量(增加2.07个百分点)，其他农艺性状和米质指标则没有显著影响。表明草铵膦除草剂的施用对株1S/Bar68－1的主要株叶形态没有产生显著影响，增产主要来自有效穗数和千粒重的增加。

表4 不同除草方式的农艺性状及产量比较Table 4 Comparison of agronomic traits in different ways of weed control

表5 不同除草方式的稻米品质比较Table 5 Comparison of grain quality in different ways of weed control

2.4 不同除草方式的成本比较及增产效益分析

与常规除草方式相比，草铵膦除草由于少施用了一次除草剂，节约了施用除草剂的劳动力成本50%，如按喷施1次除草剂人工费300元/hm2计算，可节约人工费300元;除草剂成本方面，虽然草铵膦除草剂市场价比常规水稻田除草剂高，但处理B施用了两种常规除草剂，按用量折算后比较，草铵膦成本225元/hm2，常规除草剂成本240元/hm2。综合来看，本研究中草铵膦除草比常规除草方式节约成本37.5%，即每公顷可节约315元。同时，由于常规除草区发生千金子草害，使得其产量较低，而草铵膦除草区未受草害影响，产量正常，与常规除草方式相比，草铵膦除草可减少产量损失33.1%，每公顷减少产量损失约2.1 t(表4)，相当于每公顷增收5 460元(按每千克稻谷2.6元计算)。

3 讨论

3.1 应用草铵膦的安全性及其经济效益

草铵膦作为一种广谱灭生性除草剂，具有活性高、低毒、环境兼容性好等特点，是全球第二大转基因作物耐受除草剂［5］，其长期使用的环境(生态)安全性得到了肯定［6］。现在需要关注的是施用草铵膦后对转基因抗性水稻有无不利影响。本研究结果表明，与施用常规除草剂相比，草铵瞵除草剂(有效成分450 g/hm2)在水稻分蘖末期喷施后，除显著提高了有效穗数、千粒重和直链淀粉含量外，对转基因抗除草剂杂交稻组合株1S/Bar68－1的株叶形态和其他经济及米质性状等均无显著影响。我们推测千粒重和直链淀粉含量在两处理之间的差异是由于常规除草剂处理组的千金子草害所致。试验数据表明，常规除草剂处理组的千金子数量是水稻有效穗的24.7%，目测发现千金子在田间均匀分布，高过穗层，对水稻有“遮荫”效果，从而影响水稻的光合作用和灌浆，引起千粒重和直链淀粉含量下降。钟旭华、任万军等［7，8］也曾有过类似报道。已有研究表明，抗草铵膦转基因水稻99－1于4～8叶期在高剂量(1 995 g/hm2)草铵膦处理下其生物量积累不受影响［9］，但更高浓度草铵膦除草剂的施用是否对株1S/Bar68－1产生不利影响需要进一步研究。从本试验的结果看，转基因抗除草剂水稻直播栽培田在分蘖末期应用草铵膦1次性除草可以很好的控制杂草，并且节约直接成本37.5%，减少因草害带来的产量损失33.1%，合计相当于每公顷增收5 775元，经济效益十分显著。

3.2 应用抗草铵膦杂交稻解决水稻直播栽培草害问题的可行性

我国直播稻栽培开始于20世纪50～60年代，发展于80年代，2000年以来直播稻面积迅速扩大，尤其是在江浙一带［1，10］。尽管与抛秧、机插等栽培方式相比直播稻具有较高的种植效益［2］，但由于尚未形成简单且行之有效的栽培管理技术体系，而不能保证稳产，近年来一些地方政府逐步加大了控制直播稻面积的宣传。杂草防除是阻碍直播稻高效栽培技术推广的最大障碍。一般水稻常规除草剂只能针对一种或一类杂草起作用，而直播稻田草相复杂，除草过程中往往是“按下葫芦浮起瓢”，大大加大了直播稻杂草防除的技术要求和难度。转基因抗除草剂水稻的应用为水稻直播栽培提供了高效的杂草防除途径［4］。本研究结果表明，将转Bar基因抗除草剂杂交稻应用于直播栽培，采用草铵膦除草剂1次喷施除草技术，能有效的杀灭和控制直播田杂草，而对水稻生长无其他不良影响。因此，该技术的应用可完全解决直播稻的杂草防除问题。其主要技术要点:草铵膦有效成分0.6 g/L，每公顷用量720～960 L(有效成分剂量432～576 g/hm2)，于分蘖末期紧挨冠层均匀喷雾，冒头杂草重点喷施。

［1］ 邹应斌，李克勤，任泽民.水稻的直播与免耕直播栽培研究进展［J］.作物研究，2003，(1):52－59.

［2］ 周林杰，罗兵前.江苏省直播稻技术应用现状与对策［J］.江苏农业科学，2008，(3):16－19.

［3］ 金千瑜，欧阳由男，陆永良，等.我国南方直播稻若干问题及其技术对策研究［J］.中国农学通报，2001，17(5):44－48.

［4］ 侯海军，周 浩，曾 翔，等.转基因抗除草剂两系杂交早稻新组合高产栽培试验初报［J］.湖南农业科学，2009，(3):21－23.

［5］ 华乃震，华 纯.非选择性除草剂的进展和应用(下)［J］.现代农药，2011，10(3):7－11.

［6］ 张宏军，倪汉文，周志强，等.抗草铵膦转基因作物及其生物安全性研究进展［J］.中国农业大学学报，2002，7(5):54－60.

［7］ 钟旭华，李太贵.不同结实温度下稻米直链淀粉含量与千粒重的相关性研究［J］.中国水稻科学，1994，8(2):126－128.

［8］ 任万军，杨文钰，徐精文，等.弱光对水稻籽粒生长及品质的影响［J］.作物学报，2003，29(5):785－790.

［9］ 张宏军，倪汉文，周志强，等.抗草铵膦转基因水稻品种99－1对该除草剂抗性的评价［J］.中国农业大学学报，2002，7(5):61－64.

［10］ 卞同洋，陈益楼，吴昌庚，等.江苏沿海稻区水稻直播栽培的存在问题与关键技术［J］.安徽农学通报，2007，13(16):133－134.

［11］ 何礼健，陈明才，蒙学全，等.晚稻免耕抛秧化学除草剂筛选及使用方法探讨［J］.杂交水稻，2006，21(S1):33－35.