智能机械减量施用苯磺隆对播娘蒿防治效果及对小麦安全性

张锦伟 王松林 赵学观

摘要 通过在田间条件下进行两因素裂区试验，研究了3种不同施药机——智能防飘、智能普通和常规施药机在推荐剂量和减量20%条件下施用苯磺隆对冬小麦田间杂草播娘蒿的防治效果和对小麦的安全性。结果表明：施药机种类和施药剂量及其二者的交互作用均未对播娘蒿的防治效果和对小麦的营养生长产生显著影响；施药机种类因素对小麦产量产生了显著影响，智能机械施药处理小麦产量显著高于常规施药机处理；而除草剂剂量因素对小麦产量的影响并不显著。可见，智能施药机在降低20%的除草剂使用量条件下可以达到与常规施药机相当的除草效果，而且对小麦的增产效果更优。该研究结果有助于推动我国农田杂草化学防治中智能机械在除草剂减量使用中的大规模应用。

关键词 冬小麦； 播娘蒿； 苯磺隆； 减量施药； 机械施药

中图分类号： S 491

文献标识码： B

DOI： 10.16688/j.zwbh.2017422

Abstract Field experiment with two-factorial split plots design was conducted to detect the efficacy on Descurainia sophia （L.） and winter wheat safety of tribenuron-methyl applied by three different application machines at reduced dose，including intelligent anti-drift machine， the intelligent traditional machine， and the traditional machine. The results indicated that the factor of application machine， herbicide， and their interaction had no significant effect on the control efficacy againstD. sophia and on winter wheat growth. The factor of application machine had a significant effect on wheat yield， and the wheat yield under two intelligent machine treatments was significantly higher than under the traditional machine treatment. The factor of herbicide dose had no significant on winter wheat yield. These results showed that the application of tribenuron-methyl by intelligent machine at reduced dose could achieve a similar weed control efficacy and higher crop yield compared with the application by the traditional machine. The study is helpful for boosting the mechanical herbicide application at reduced dose in agriculture.

Key words winter wheat； Descurainia sophia； tribenuron-methyl； dose reduction； mechanical herbicide application

农药在保证我国的粮食安全方面作出了杰出贡献，自2007年开始我国农药产量与使用量已居全球第一[1]。随着农药在农业生产中的广泛使用，虽然农药使用量逐年增大，但受保护作物的产量损失并未显著降低[2]，而且农药用量大、施药次数多、操作使用不合理导致作物药害、农产品农药残留超标、环境污染加剧等一系列负面问题越来越严重。其中一个重要原因是我国施药设备与技术落后，农药有效利用率不足30%[3-4]。为推进农业发展方式转变，有效控制农药使用量，保障农业生产、农产品质量和生态环境安全，促进农业可持续发展，农业部制定了《到2020年农药使用量零增长行动方案》，以切实解决我国目前存在的化学农药使用量大、有效利用率低、盲目用药和滥用农药的突出问题，改变食品安全和环境安全问题面临的严峻局面[5]。

作为最主要的三大农药类别之一，除草剂近年来的增长率远高于杀虫剂和杀菌剂，在农药产品中所占比例呈现加大趋势，已经成为产量和使用量最高的农药类别，而且随着农业规模化和集约化的发展，未来除草剂有望占到农药市场70%以上的份额[6]。大量施用化学除草剂带来了诸如环境污染、除草剂不合理使用引起的严重作物药害、单一除草剂品种长期大规模使用引起的杂草抗性发展等一系列问题[7-8]。因此，除草剂的减量使用是实现农藥使用量零增长目标的重要研究内容。要满足用更少的除草剂解决生产和生活中杂草防控的需求，提高除草剂使用效率是一条重要途径。因此，基于除草剂高效使用的杂草精准防治是当前杂草科学领域研究的热点[9-10]。

农药、施药技术和药械是保证有害生物防控效果的三大主要构成因素，施药是个系统工程问题[3]。现有有关农作物植保方面的研究大都集中在农药制剂对有害生物的作用效果和对作物安全性方面，而对农药使用技术和施药机具方面的研究较少，这是我国农药利用率不高的一个主要因素[11]。20世纪50年代以来，国际上农药使用技术不断改进、完善，大量使用低容量、超低容量、控滴喷雾、循环喷雾、反飘喷雾等一系列新技术、新机具，施药量大大降低，农药的利用率和工效大幅提高[1]。但我国至今仍沿用市场占有率达80%的手动喷雾机，采用大容量喷雾的方法，技术水平至少落后于发达国家20～30年[12]。虽然近年来，国内的科研单位、企业和高校研究和采用了一系列新型施药技术，包括高地隙底盘、航空施药、精准变量施药和静电喷雾等，但由于我国农业生产规模小，农民经济收入较低等因素，国产大型高地隙自走式喷杆喷雾机仅在部分大型农场小范围使用。

国家农业智能装备技术研究中心采用电子集成控制技术，研制了综合运用GPS定位系统、电子液压控制系统，集成压力传感器、流量传感器、车辆行走速度传感系统的智能变量施药机。通过变量施药系统自动采集各路传感器信号，经信息融合实现化学农药的变量喷洒。本研究针对华北平原冬小麦田常见杂草播娘蒿的化学防治，运用上述智能变量施药机减量施用常见除草剂苯磺隆，旨在评估该智能变量施药机在除草剂减量使用防治麦田常见杂草的可行性和实用性，为推动该智能机械在除草剂减量使用领域的广泛应用提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点位于河北省石家庄市赵县赵州镇南姚家庄村光辉农业机械服务专业合作社（37°43.358′N，114°48.643′E）。土壤养分和理化性质等由中国农业大学资源与环境学院检测，其pH 8.17，速效P 19.45 mg/kg，速效K 180 mg/kg，全N 14.97 g/kg。土壤机械组成参考国际制土壤质地分类标准，数据由中国农业大学资源与环境学院提供，其中黏粒占3.0%，粉粒占25.5%，沙粒占71.5%。

1.2 试验材料

10%苯磺隆可湿性粉剂，由张家口长城农药有限公司提供，推荐使用有效剂量（下同）为28.125 g/hm.2；小麦品种为‘石新828，播种日期为2016年10月2日，播种量为187.5 kg/hm.2。施药时小麦处于越冬后返青期；播娘蒿为优势杂草（占95%以上），8～12叶期，发生密度约为112～136株/m.2；偶见少量荠菜和雀麦。

1.3 试验方法

采用两因素裂区试验设计，主区为不同施药机械，副区为除草剂剂量，重复4次。施药机1为自走式高地隙精准变量喷药机，加防飘装置，以下简称智能防飘，喷头类型为AI11003vs，蓝色；施药机2为自走式高地隙精准变量喷药机，无防飘装置，以下简称智能普通，喷头类型为LECHLER110-03，蓝色；施药机3为3WX-280型自走式旱田作物喷杆喷雾机，以下简称普通机，喷头类型为HYPROF110-02（黄色）+F110-03（蓝色）+F110-04（红色）。施药机1和2均由国家农业智能装备工程技术研究中心研制，施药机3由河北农哈哈机械集团有限公司生产。智能施药机兑水量为200 L/hm.2（其中减量施药组调整喷雾量为180 L/hm.2），喷头离地高度为80 cm；普通施药机为350 L/hm.2（减量施药处理兑水量也为350 L/hm.2），喷头离地高度为50 cm。施药时间为2017年3月12日上午10：00-11：30，无定向风速约5 m/s（图1）。

施药后40 d每个试验小区平均分成4段作为取样区，在每个取样区随机选取5个0.25 m.2样方，剪取样方内杂草地上部分称量鲜重；随机选取10株小麦测量株高。同时观察施药后小麦有无叶片变色、萎蔫等药害症状。于小麦收获期（2017年6月7日）采用如上的取样方法在每个取样区随机选取10个0.25 m.2样方，收集样方内所有小麦穗，计数穗数、随机计数10穗麦穗的穗粒数，随机计数1 000粒麦粒称重，记录千粒重，最后称量所有麦粒的总重量，推算产量。

1.4 数据处理

不同药剂和施药机处理对播娘蒿的防除效果采用杂草地上部分鲜重作为统计指标。采用SPSS 22.0两因素方差分析方法比较不同处理对播娘蒿的防除效果和对小麦产量的影响，为保证数据的正态性，百分数数据进行必要的平方根反正弦转换，多重比较采用LSD方法，显著水平为α=0.05。

鲜重防效=FWCK-FW处理FWCK×100%，

式中，FWCK和FW处理分别指清水对照和处理小区播娘蒿地上部分的鲜重。

2 结果与分析

2.1 智能施药机减量施用苯磺隆对播娘蒿的防治效果

两因素方差分析结果表明，施药后40 d，不同施药机械和不同施药剂量及其二者的交互作用对播娘蒿的防除效果均无显著差异（在α=0.05显著水平下P值分别为0.113， 0.768和0.954）。无论是推荐剂量组还是减量施药组，三种施药机施药对播娘蒿的防效均在90%以上，智能普通机施药相较于其他两种施药机处理防效略低（93.06%），智能防飘机处理的防效最高，达到98.82%。苯磺隆的使用剂量降低20%，三种施药机施药后防效均无显著降低（表1）。可见，智能机械可以达到与普通施药机相当甚至更优的除草效果，而且在机械施药中除草剂使用量降低20%并不会对防效产生显著影响。

2.2 智能施药机减量施用苯磺隆对小麦的安全性

施药后40 d，通过测量小麦植株高度来评价不同施药处理对小麦营养生长的影响。两因素方差分析结果表明：不同施药机械和不同施药剂量及其二者的交互作用对小麦株高的影响均不显著（在α=0.05显著水平下P值分别为0.081，0.262和0.967），苯磺隆无论是使用推荐剂量还是减量20%，三种施药机施药对小麦株高均无显著影响，且与清水对照和人工除草处理的差异也不显著（表2）。

试验于小麦收获期调查了不同处理区的小麦产量及单位面积穗数、穗粒数和千粒重。两因素方差分析结果表明：施药机因素对小麦产量等4项指标的影响达到了显著水平（P<0.05），而除草剂剂量因素及其与施药机因素间的互作效应影响均不显著（表3）。

通过比较不同施药机处理对小麦产量及其构成指标的影响，结果表明：智能防飘和智能普通施药机处理小麦千粒重和产量均显著高于普通施药机处理，而其两者之间的差异并不显著（表4）。可见，智能机施药处理小麦产量显著高于普通施药机处理，且苯磺隆使用剂量降低20%仍可达到与推荐剂量相当的小麦增产效果。

3 结论与讨论

随着我国农业现代化和信息化的发展，农业生产已由粗放式低水平向精准化高科技化方向发展，自走式高地隙智能施药机就是为适应现代化精准农业发展起来的一种新型植保机械。为了更好地服务于中国农业，开发出更加符合中国市场的植保机械产品，国内外的科研单位、企业和高校等都加快了生产自走式植保機械的步伐[13]，但到目前为止，受我国农业生产规模小，农民经济收入较低等因素限制，该植保机械产品在农药施用尤其是除草剂施用方面的应用还很少。高地隙智能施药机主要用于玉米、高粱等高秆作物的农药喷洒进行害虫防治，离地间隙一般可以达到2 m，解决了生产中喷杆喷雾机离地间隙小导致机械施药无法开展的缺陷。本研究中所使用的自走式高地隙精准变量喷药机底盘离地高度为1.8 m，喷头离地垂直距离为1 m，而且与传统普通施药机相比，智能施药机采用电子集成控制技术，通过综合运用GPS定位系统、电子液压控制系统，集成压力传感器、流量传感器、车辆行走速度传感系统等，将施药机行走速度与喷雾流量完美匹配，可以实现目标施药量的精准实现。从本试验对播娘蒿的防治效果来看，两种智能机处理的防效均达到了90%以上，可达到与普通施药机相当的除草效果。由于施药过程中的兑水量降低（人工背负式喷药兑水量至少为450 L/hm.2，而本研究智能机施药兑水量为180～200 L/hm.2），智能机施药更节水、更高效。此外，两种智能施药机处理中，在智能普通施药机基础上，智能防飘机处理进一步改变了喷头类型并且加装了雾滴防漂移装置，但二者施药后的除草效果差异并不显著。这与本地施药过程中环境风速较低，防漂移装置和喷头的优势并未得以体现有关。因此，对智能防飘机的施药优势还有待于进一步在不同环境风速条件下继续验证。

除草剂减量使用是农药减量使用研究的重要组成部分，国外关于除草剂减量使用方面的研究已有接近30年的历史[14-16]。除草剂的减量使用对提高除草剂使用效率、提高对主栽作物和农产品以及环境安全性方面具有重要的研究意义，但在一些气候条件较为不利或者杂草耐药性更强的地区，减量施药可能面临较大的风险。苯磺隆是由美国杜邦公司开发的一种磺酰脲类选择性内吸传导型的ALS抑制剂，自1988年在我国取得登记以来其市场占有率已超过其他小麦阔叶除草剂的总和，成为我国小麦田防除阔叶杂草的主导产品，在我国已有约30年的使用历史[17-18]。播娘蒿是我国黄淮海平原和华北平原麦区的一种主要阔叶杂草[19]，随着苯磺隆在冬小麦田的长期、大规模使用，播娘蒿已对其表现出明显的抗药性[20-25]。为了稳定或者提高对播娘蒿的防治效果，各地普遍在推荐剂量的基础上盲目随意加大该药的使用剂量，这更加促进了播娘蒿抗药性的发展。本研究在苯磺隆的推荐使用剂量范围内采用智能机械精准施药，结果表明即使降低20%的使用剂量仍可保持对播娘蒿的优异防除效果。這说明本地区播娘蒿生物型尚未对苯磺隆产生明显抗性，在推荐使用剂量范围内采用智能机械精准施药仍可达到优异的防除效果。

除草剂的不当使用危害主栽作物的生长最终造成作物产量损失是除草剂使用负效应的一个重要方面，而且主栽作物的不同品种对同一除草剂敏感性也不同[26]。本研究不同的施药处理对小麦抽穗后株高并无显著影响，而收获后产量测定结果表明普通施药机处理小麦产量低于智能施药机处理（表4）。在施药剂量相同的情况下普通施药机施药虽对小麦的营养生长无显著影响，但其兑水量更高，这对小麦后期生长的隐性药害可能更为严重（如普通施药机处理小麦的千粒重更低）。此外，除草剂剂量因素对小麦产量各项构成指标的影响并不显著，表明无论使用普通施药机还是使用智能施药机施药，在降低20%除草剂使用量的条件下小麦产量均可达到与推荐剂量施药相当的水平。可见，在至少降低20%苯磺隆使用剂量的条件下应用智能施药机施药防除本地区麦田杂草播娘蒿的做法切实可行。该研究结果将为该高地隙智能施药机进行除草剂减量使用防除麦田杂草播娘蒿工作的大范围推广应用提供重要的参考依据。

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（责任编辑：杨明丽）