两种稻田除草剂引起的烟草药害及替代除草剂筛选试验

2019-04-13沈会芳蒲小明张景欣孙大元林壁润

广东农业科学 2019年1期

沈会芳，蒲小明，张景欣，孙大元，林壁润

（广东省农业科学院植物保护研究所/广东省植物保护新技术重点实验室，广东广州 510640）

【研究意义】现阶段，烟草是我国国家和地方财税的重要经济来源。在南方烟区，烟草种植多采用烟稻轮作模式，为省工省时，普遍使用除草剂防控杂草。每年我国使用除草剂有效成分在 8×104t 以上［1］。但有些除草剂具有较强的稳定性，使用不当，易对作物造成持久的药害。根据近年的农作物药害诊断，各烟叶产区都出现了不同程度的除草剂药害现象，且呈不断上升的趋势［2］。【前人研究进展】二氯喹啉酸是1988年在德国上市的稗类特效除草剂，可有效防除超过50种常见恶性杂草。二氯喹啉酸为长残效除草剂，在土壤中的持效期长，对水稻生长安全，但对茄科作物如烟草极易产生药害［3-4］。研究表明，在烟稻轮作系统下，水稻季二氯喹啉酸使用量超过750 g/hm2，烟叶中二氯喹啉酸的残留为0.00648～0.103 mg/kg，严重影响烟叶的品质和后续加工利用，使用总量超过1 500 g/hm2时会出现中重度药害；在保持水层的稻田中，二氯喹啉酸在田水和土壤中的半衰期分别为8.7、14.1 d，在自然沉降的稻田中，二氯喹啉酸在土壤中的半衰期为10.8 d［5］。陈泽鹏等［6］研究表明二氯喹啉酸半衰期为22 d，在180 d后，土壤中仍然检测到0.069～0.085 mg/kg的残留量，推论稻田中一次施用二氯喹啉酸后，烟草的安全间隔期为342 d。由于药效好、价格低廉、选择性强，近年来，二氯喹啉酸在南方的使用量越来越大。2009年广东省平均每公顷耕地施用除草剂的费用和平均每公顷水稻田施用除草剂二氯喹啉酸的费用分别是全国平均水平的2.6 倍和1.7倍［7］。二氯喹啉酸成为对烟草危害最大的一类除草剂。对皖南烟区烟稻轮作烟田的调查表明，凡是除草剂造成毒害的烟田，上年均使用过二氯喹啉酸和二甲四六除草剂［8］。磺酰脲类除草剂自1982年由杜邦公司首次开发，是另一种可对烟草产生药害的重要稻田除草剂，中国农药网2014年公布的数据表明，2011年全世界磺隆类除草剂的销售额已达23.74亿美元，占整个除草剂市场的11.0%［9］。近年来，磺隆类除草剂对后茬烟草药害也越来越引起关注。【本研究切入点】烟草一旦发生二氯喹啉酸或磺隆类除草剂药害，及时施用吸附剂或解毒剂可以缓解药害发生程度，研究表明，在土壤中施加生石灰，土壤pH值均明显升高、可加快二氯喹啉酸的分解，减轻药害［10-11］。加入活性碳或生物碳可吸附土壤中的二氯喹啉酸，降低烟草或蔬菜根际土壤中二氯喹啉酸的浓度，减轻除草剂对作物的危害［11-13］。但此时除草剂药害已造成烟草产量和质量上的损失，且施用吸附剂或解毒剂也大幅度增加烟草的生产成本。【拟解决的关键问题】筛选目前已引起药害的二氯喹啉酸和磺隆类除草剂替代品种，以供种植户选择使用，这将是一种从源头上控制除草剂药害的有效方法。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试除草剂99.1%二氯喹啉酸标准样品、98.4苄嘧磺隆标准样品，为上海市农药研究所研制，其他供试除草剂见表1。供试烟草品种粤烟98（Nicotiana tobacum），由南雄烟草研究所提供。供试土壤取自广东省农业科学院大丰试验田，未施用任何农药，经自然风干过筛备用。

表1 供试除草剂基本情况Table 1 Basic situation testing herbicide

1.2 试验方法

1.2.1 二氯硅啉酸对烟草生长的影响称取二氯喹啉酸标准样品，用丙酮溶解制成 0.5 mg/mL溶液，然后用去离子水梯度稀释，加入少量乳化剂混合均匀。称取10 kg土壤，加入不同浓度药剂，使药剂与土壤混合均匀，土壤中二氯喹啉酸浓度分别为 0、10-4、2×10-4、10-3、2×10-3、10-2、2×10-2、10-1、2×10-1mg/kg。将带药土壤装盆，移栽生育期一致的烟苗，每个处理3次重复，每个重复5株烟苗，放入温室中培养，每天观察记录烟草生长情况。培养20 d后，调查烟草株高，选取烟株中上部叶片，测量其叶长、叶宽，计算二氯喹啉酸对株高、叶长、叶宽抑制率。临界值取值：株高抑制率、叶长抑制率、叶宽抑制率为10%～15%的施药剂量，二氯喹啉酸以叶宽抑制率作为主要参考标准。

1.2.2 苄嘧磺隆对烟草生长的影响称取苄嘧磺隆标准样品，用二氯甲烷溶解制成0.5 mg/mL溶液，用去离子水进行梯度稀释，加入少量乳化剂混合均匀，然后采用1.2.1方法，使供试土壤中苄嘧磺隆浓度分别为 0、10-4、2×10-4、10-3、2×10-3、10-2、2×10-2、10-1、2×10-1mg/kg。苄嘧磺隆临界值取值以株高抑制率作为主要参考标准。

1.2.3 替代安全除草剂筛选试验选用二氯喹啉酸、苄嘧磺隆和6种常用稻田除草剂制剂（表1），按除草剂在大田防治杂草的推荐浓度进行杂草防治试验。

选择含禾本科、莎草类和阔叶类杂草的试验田，分9个小区，3次重复，另设不施药空白对照。按除草剂推荐浓度对试验小区杂草进行茎叶喷雾处理，施药后20、40 d分别调查除草剂对3种杂草的防控效果。每个处理小区和对照区随机取4点，每点0.25 m2，调查杂草种类、株数、鲜重，计算株防效和鲜重防效。

2 结果与分析

2.1 二氯喹啉酸对烟草生长的影响

2.1.1 施药后烟草药害症状观察由图1（彩插一）可见，当土壤中二氯喹啉酸浓度低于10-4mg/kg时，对烟草无影响；浓度为2×10-4mg/kg时，植株生长受抑制，长势稍差；当浓度增加到10-3mg/kg时，烟草植株长势差，叶片特别是上部叶片变窄，叶长变短；浓度为2×10-3mg/kg时，植株矮小，整株烟草叶宽变窄，叶缘向背面卷，叶面凹凸不平，叶色浓绿，叶片变厚，叶长宽比失调，叶面积明显减小，烟叶的产量和质量受到严重影响；当浓度增加到10-2mg/kg时，烟株明显矮化，叶片畸形症状明显，狭长呈线型，平均叶宽只有几厘米，长宽比严重失调，叶缘向背面卷，叶尖向下勾，叶脉突出，叶色浓绿，叶片变厚，烟草植株已无商业价值。进入团棵期后烟草生长迅速，对照植株长势快，而药害烟株生长缓慢，后期二氯喹啉酸对烟草生长抑制率明显大于前期。

2.1.2 二氯喹啉酸对烟草生长的影响施药后20 d，测量各处理烟株的株高、叶长和叶宽，结果见表2。从表2可以看出，当浓度为2×10-4mg/kg时，二氯喹啉酸对烟草叶宽抑制率已达14.97%；浓度增加至10-3mg/kg，对烟草叶宽抑制率达35%以上，对叶长抑制率达16.79%，叶片面积明显下降，对烟草产量和品质已造成严重影响；当二氯喹啉酸浓度增加至10-2mg/kg，对叶宽抑制率高达75%以上，烟草叶片宽度仅2 cm左右，狭长呈线型，整株烟草基本无商业价值。表明二氯喹啉酸可影响烟草叶长、叶宽和株高，但对叶宽的抑制作用更明显，可见二氯喹啉酸药害可对烟草生产造成严重损失。

表2 二氯喹啉酸对烟草生长的影响Table 2 Effects of dichloroquinolinic acid on the growth of tobacco

2.2 苄嘧磺隆对烟草生长的影响

2.2.1 施药后烟草药害症状观察由图2（彩插一）可见，土壤中苄嘧磺隆浓度低于2×10-4mg/kg时，对烟株生长无明显影响；当增加至2×10-3mg/kg时，株高受轻微影响，与对照相比植株稍矮小；当土壤中苄嘧磺隆浓度为2×10-2mg/kg时，烟叶上部叶片浓绿，下部叶片出现黄化现象，与对照相比植株矮小，植株茎部节距变短，叶长和叶宽也受抑制，叶面积明显减小，鲜叶产量受影响；当苄嘧磺隆浓度为10-1、2×10-1mg/kg时，烟株矮化更加明显，上部新叶浓绿，下部叶片明显黄化，单株有效叶片数量减少，对叶长影响大于叶宽。苄嘧磺隆药害表现缓慢，持续时间较长，且较难恢复。

2.2.2 苄嘧磺隆对烟草生长的影响由表3可知，土壤中苄嘧磺隆浓度为2×10-3mg/kg时，对烟草株高的抑制率为15.31%，对叶长和叶宽的抑制率小于10%；浓度增加到10-2、2×10-2mg/kg时，烟草株高受到明显影响，抑制率分别达34.69%和44.74%，烟草节距变短，单株有效叶片数减少，对叶长和叶宽抑制率也达到10%以上，烟叶面积减少；浓度为10-1、2×10-1mg/kg时，烟株明显矮化，抑制率达到55%以上，叶长抑制率达20%以上，叶宽抑制率在15%左右，叶面积明显减少，单株烟叶产量下降。可见，苄嘧磺隆可影响烟草叶长、叶宽和株高，但对株高的抑制作用更明显。

表3 苄嘧磺隆对烟草生长的影响Table 3 Effects of Bensulfuron-methyl on the growth

2.3 除草剂替代品种筛选

由表4、表5可知，二氯喹啉酸对稗草等禾本科杂草有特效，药后40 d防治效果均在91%以上；苄嘧磺隆对阔叶类和莎草类杂草防效较好，尤其是对阔叶类杂草药后40 d防治效果达到91%以上。这两种除草剂均是稻田常用除草剂品种，但在烟稻轮作种植模式下，这两种除草剂在土壤中的残留均可对后茬烟草造成药害，给烟草生产造成损失。因此需要筛选对后茬烟草安全的稻田除草剂替代品种，以供种植户选择，从源头上控制除草剂药害的发生。

表4 药后20 d对杂草的防治效果（%）Table 4 Control effect on weeds 20 days after application

表5 药后40 d对杂草的防治效果（%）Table 5 Control effect on weeds 40 days after application

丁草胺对禾本科杂草防治效果较好，药后40 d对禾本科杂草株防效和鲜重防效达88%以上，但对阔叶类杂草的防治效果较差，药后40 d防治效果降到70%以下，丁草胺对后茬作物烟草安全。苄·丁和苄·二氯两种复配制剂均对三类杂草都有较好的防治效果，药后20 d防治效果在90%以上，药后40 d在82%以上。苄·二氯是苄嘧磺隆和二氯喹啉酸混配制剂，除草谱广，但在混配药剂中二氯喹啉酸含量较高，不建议使用；苄·丁是苄嘧磺隆和丁草胺混配药剂，除草谱广，混配制剂中苄嘧磺隆含量为0.7%，浓度较低，在推荐使用量时对后茬烟草安全，可谨慎使用。精喹禾灵对稗草等禾本科杂草有特效，药后40 d防治效果在90%以上，但对莎草类和阔叶类杂草防效相对较差。精喹禾灵主要是在阔叶田中使用，易对水稻产生药害，不建议在稻田使用，可在烟田使用。乳氧禾草灵对阔叶类杂草防效较好，药后40 d防治效果在92%以上，但对禾本科杂草防效较差。乙羧氟草醚对阔叶类和稗草等禾本科等杂草防治效果都较好，药后40 d防治效果均在85%以上，对水稻和后茬作物烟草安全。

3 讨论

二氯喹啉酸对烟草叶宽抑制作用较明显，当土壤浓度为10-2mg/kg时，对叶宽的抑制率可高达70%以上，受害的烟叶缘背卷，叶尖下勾，药害严重时叶长狭长呈线型，叶畸形至绝收，症状不能恢复，给烟草种植户造成重大损失，本试验结果与张国宾等［14］的报道一致。张倩等研究认为可把 2.08×10-3mg/kg 作为二氯喹啉酸对烟草产生药害的致畸临界浓度，若土壤中二氯喹啉酸的浓度大于2.08×10-3mg/kg ，建议不要栽烟［15］。本试验中用含量99.1%二氯喹啉酸标准样品测定其对烟草生长的影响，土壤中二氯喹啉酸浓度达到2×10-4mg/kg时，对烟草叶宽抑制率达14.97%。二氯喹啉酸用于防治稻田杂草时的有效剂量较大，因此烟草前茬最好不要使用二氯喹啉酸。但二氯喹啉酸由于药效好、价格低廉、选择性强，近年来在南方稻区的使用量越来越大，尤其是田间杂草抗药性种群出现后，农户容易随意增加施用量和频度，致使二氯喹啉酸土壤残留药害威胁不断加剧。因此在烟稻轮作区加强二氯喹啉酸除草剂使用技术的宣传极为必要。

张仁阔等［1］、郝文波等［16］报道了氯嘧磺隆、苯磺隆、烟嘧磺隆等磺酰脲类除草剂能致烟株产生药害，持续时间长，不易恢复。本试验结果表明苄嘧磺隆对烟草株高影响较大，土壤含量为2×10-3mg/kg时，对株高抑制率在10%以上；土壤浓度为10-2、2×10-2mg/kg时，株高抑制率达34.69%和44.74%，烟叶节距变小，单株有效叶片减少，对烟叶产量和质量产生明显影响。张倩等［15］报道1.67×10-3mg/kg 为苄嘧磺隆对烟草产生药害的致畸临界浓度，与本试验结果基本一致。磺酰脲类除草剂具有活性高、选择性强、除草谱广和使用方便等优点，深受市场推崇。但烟草对苄嘧磺隆等磺酰脲类除草剂较为敏感。因此在烟稻轮作模式中应谨慎规范使用磺酰脲类除草剂，控制使用剂量和次数，避免烟草药害的产生。

目前，治理二氯喹啉酸残留药害的常规措施是使用解毒剂，如施用生石灰调节土壤的酸碱度，改变农药半衰期，加快消解速率，可缓解药害程度。活性炭可吸附土壤中二氯喹啉酸，降低烟草根部土壤中二氯喹啉酸浓度，缓解药害［17］。但此时药害已造成烟草产量和质量上的损失，且施用解毒剂也增加了生产成本。利用微生物降解技术来处理除草剂对土壤的污染问题，因其绿色安全、无二次污染、对土壤理化性质影响小等特点，成为国内外研究热点。其中，LU等从原药生产厂的污水处理池中分离得到LS（Ochrobactrumsp.）和WZI洋葱伯克氏菌（Burkhlderia cepecia），2株菌株能够高效降解二氯喹啉酸，降解率分别为95.7%和 93.5%［18-19］。但目前降解菌的研究仅局限于菌株的分离筛选和室内试验，还未有成功应用于大田的报道。为有效防控水田除草剂对下茬作物产生药害，筛选替代二氯喹啉酸和苄嘧磺隆的安全高效水田除草剂，从源头上控制除草剂药害，是最经济有效的方法。董丽红等比较8种除草剂对烟株生长的影响，认为25 g/L五氟磺草胺油悬浮剂、53%苄嘧·苯噻酰可湿性粉剂、35%苄·丁可湿性粉剂、30%苄·二氯可湿性粉剂和330 g/L二甲戊灵乳油可作为稻烟轮作区二氯喹啉酸的替代品种［20］。

4 结论

50%丁草胺乳油对禾本科杂草防治效果较好，药后40 d对禾本科杂草株防效和鲜重防效达88%，且对烟草安全，在推荐使用浓度下对后茬烟草无影响，可替代二氯喹啉酸使用；24.7%苄·丁粉剂除草谱广，药后40 d对3种杂草的防治在82%以上，在混配药剂中，苄嘧磺隆浓度明显降低，按推荐浓度使用时，对后茬烟草无药害，可谨慎使用；240 g/L乳氧禾草灵乳油对阔叶类杂草防效较好，药后40 d防治效果在92%以上，对水稻和烟草安全，可替代磺隆类除草剂在水稻田中使用；20%乙羧氟草醚乳油对阔叶类杂草防效和稗草等禾本科等杂草防治效果都较好，对水稻和烟草安全，可替代二氯喹啉酸和磺隆类除草剂在水稻田中使用。