烟田杂草防控技术研究进展

周 挺，张炳辉，杨振纲，梁颁捷，肖 顺，顾 钢*

(1.福建省烟草公司 烟草科学研究所，福建 福州 350003；2.福建省烟草公司 三明市公司烟科所，福建 三明 365000； 3.福建农林大学 植物保护学院，福建 福州 350002)

我国杂草发生面积约9246.7万hm2[1]，生长过程中与作物争光、争肥造成直接经济损失10%～19%[2]，每年需要投入防治经费235亿元[1]。由于杂草抗药性的发展，除草剂的使用量逐渐加大，对环境、生态及后茬作物安全极为不利。此外，有些杂草还是作物病原的携带者或潜在来源[3]，如酸浆(PhysaliswrightiiGray)、非洲芥菜(BrassicatournefortiiGouan)是黄瓜花叶病毒的重要毒源[4]，胜红蓟(AgeratumconyzoidesL.)既是烟草丛顶病毒(Tobacco bushy top virus，TBTV)和番茄斑萎病毒(Tomato spotted wilt virus，TSWV)的携带者，又是介体昆虫蓟马的中间寄主[5-6]，在自然条件下存在通过蓟马跨物种传播的可能。藿香蓟(AgeratumconyzoidesL.)、杜氏鼠尾草(SalviadugesiiFernald)、鸭跖草(CommelinacommunisL.)是烟草青枯菌(Ralstoniasolanacearum)的中间寄主和携带者[7-8]，成为田间青枯病发生的重要初侵染源，即使采取轮作的耕作模式，短期内也难以奏效[9]。据报道播娘蒿(Descurainiasophia)[10]、龙葵(SolanumnigrumL.)[11]是烟田重要害虫烟蚜的越冬寄主和中间寄主，易导致病毒病的传播和蔓延[12]。因此，人们十分关注田间杂草的防除，控制了杂草就可以有效控制病虫源。本文根据现有资料，梳理了烟田杂草防除技术的进展，对今后的发展趋势也进行了探讨，为建立高效的烟田杂草综合防治体系提供参考。

1 人工与机械控草

1.1 人工控草

人工除草是我国烟区十分普遍的除草手段。烟苗移栽后4～9周是除草的关键时期[13]，采用中耕措施铲除杂草，并翻压入土，减轻危害，每个生产季节需要除草2～3次。2017年周阳[14]发明了一种省力型除草锄，结构简单，使用方便，通过手脚配合，翻开泥土，去除杂草，减少腰部脊椎受力。2018年曹荣华[15]发明了一种人工除草耙，耙齿与耙头可顺时针旋转，旋转90°时耙子可当锄头使用，方便除草，旋转180°可与地面平行，便于搂平地表杂草。针对寄生性种子植物，如独脚金(Striga)和列当(Orobanche)，人工拔除可以逐年减少种子数量，能有效控制其危害程度[16]，但花费的时间长，严重发生田块的除草效果不明显。

1.2 机械控草

目前，国内的除草机多为中耕除草机[17]。2010年崔传斌等[18]将除草机械与施药装置组合成烤烟中耕除草机，在拖拉机的牵引下工作，与人工相比，除草效率提高了10倍。2012年李昌[19]对锄草犁进行了改造，犁头分大小犁头，小犁头铲除烟埂两侧杂草，大犁头将地沟里的泥土铲起翻向两侧烟埂，清除杂草更彻底，且不损伤烟苗。2017年刘文涛等[20]发明了一种背负式烟草中耕除草机，机身小型化，可单人背负操作，适合不同地形地貌和土壤类型，同时减少对烟叶的损伤。2018年张继宏[21]发明了一种便携式除草机，通过挡板的设置，减少断草的飞溅；通过滚轮组件的设置，便于移动和操作，降低疲劳度；通过卡圈的设置，横支板及剪切刀片能上下调控，刀片与地面之间有可调节的缓冲空间。

人工除草可以减免化学制品的投入，不失为一种有效的控草途径，但费工费时、劳动强度大、作业效率低，可能还会传播病原，也不能从根本上解决杂草的问题，无法适应大规模集约化生产。机械除草提高了除草效率，对浅根性杂草的除草效果明显，但烟株间杂草、深根性杂草的清除尚无有效的办法，每个生产季仍需多次作业。从机械化水平来看，进口机具机械水平高但不太符合中国国情[17]，国产机具机械化水平偏低[22]、实用性差。无论是人工除草还是机械除草，烟株旺长后，操作起来都十分不便。

2 化学控草

20世纪80～90年代，国内烤烟采用假植育苗技术，母苗床需喷施除草剂，若处理不慎，烟苗易产生畸形或死亡的现象，有些除草剂，如二氯喹啉酸还会影响种子的发芽和烟苗的生长。溴甲烷易挥发、除草效果好，兼有灭虫、防病的作用，成为苗床除草的首选，使用量大。据张成省等[23]统计，我国2004年烤烟育苗阶段溴甲烷的使用总量达79.379 t。由于全球性的禁用，国内开展了对替代溴甲烷的研究[24]，同时新型育苗技术，如漂浮育苗、湿润育苗的研发推广，完全避免了溴甲烷的使用。

迄今为止，大田除草环节中化学除草剂仍是除草的主力军[25]。1994年许周源等[26]开展了田间药效对比试验，结果表明，广灭灵、都尔、草萘胺等对1年生禾本科杂草的防效为85.1%～90.8%。秦西云等[27]比较了精稳杀得和禾草克的除草效果，药后45 d对单子叶杂草的防效：精稳杀得为98.81%、禾草克为98.21%，但两者对双子叶杂草无效。2013年程乐强等[28]报道了氟乐灵防除列当的效果显著，可将寄生率控制在5.8棵/株以下，但存在药害和残留期长的问题。为扩大除草剂的杀草谱，解决或延缓抗性，以及杂草群落演替，防治难度加大等问题[29]，除草剂的复配或混用受到关注。2007年Grichar等[30]报道了将作用机制不同的三氟啶磺隆和草甘膦复配，可将棉田杂草Texaspanicum的控制效果从79%提升至94%。2012年杜国涛[31]报道了砜嘧磺隆和高效氟吡甲禾灵复配成30%砜嘧磺隆·高效氟吡甲禾灵水分散剂，药后30 d的防效最高可达86.36%。2015年张国宾等[32]报道了3种芽前除草剂和3种芽后除草剂复配试验结果，认为芽前除草剂复配有增效作用，芽后除草剂复配无增效作用。2015年Eure等[33]报道了乙丁烯氟灵(Ethaluralin)单独使用对杂草Palmeramaranth几乎无控制效果，但与氟磺胺草醚(Fomesafen)复配使用，控制效果达92%。2017年文志强等[34]报道了5%精喹禾灵+48%灭草松组合，药后30 d的防效达92.90%。2018年陈兆杰等[35]采用枯叶指数、枯柄指数、鲜重防效等指标，评价了灭草松水剂和硝磺草酮可分散油悬浮剂对水葫芦、大薸的防除效果，认为2种不同剂型的除草剂也可以混配使用，并能提高防除效果。

化学除草具有快速高效、易操作、成本低的特点，在生产实践中易被农民接受，复配或混用可以扩大杀草谱，延缓杂草产生抗性的几率。但长期使用仍会带来诸如抗药性、药害、加剧水土流失等负面影响，以及农药残留对烟叶质量的影响。另外，除草剂复配或混用可能会使防治成本增加。

3 地膜覆盖控草

1981年，我国开始引进地膜栽培技术，该技术可以控草，减施除草剂和人工投入，得到烟区农户的普遍认可，现已成为烟田重要的控草方法之一。1987年钱浚[36]使用银膜覆盖，其防除杂草效果优于透明膜。2002年纪成灿等[37]研究表明，60 d后黑白配色膜的控草效果可达83.5%。2019年李世金等[38]也认为中间白、两边黑的地膜综合控草效果好。补彬等[39]研究认为白膜更利于作物对光能的利用，控草效果较黑膜提高1.12倍；但膜下高温高湿也有利于杂草的生长，总体上前期控草效果明显，后期效果有所下降，如果覆膜前喷施除草剂可以提高综合效果。2016年范建芝等[40]报道了二甲戊乐灵乳油+黑色地膜覆盖45 d时，防除效果好，总株防效在90%以上。2017年张依楠等[41]报道了仲灵异恶松+黑色地膜覆盖45 d对烟田杂草的总防效可达91.93%。这种覆膜封闭式除草，操作不当易引起药害，除草膜能减少覆膜前喷洒除草剂的环节，生产上也有除草膜使用的报道。1999年刘贯山等[42]报道了“都尔”除草膜对稗草的防除效果超过80%。2003年钱玉梅等[43]对比了4种除草膜，认为“广灭灵”除草膜的抑草效果最好，30 d时抑草效果达96.31%，45 d后降至89.22%。2005年李应金等[44]报道了“金都尔”除草膜对单子叶杂草的鲜重防效为56.0%，对双子叶杂草的鲜重防效为26.7%。除草膜在稻田和旱作田上的除草效果差异很大，可能与连作年限，杂草种类和土壤中种子数量等密切关联[45]，使用时要有选择性。

由于地膜难降解，残留易造成“白色污染”，以及土壤通透性变差等问题，人们尝试使用各种降解膜。2007年潘东英等[46]报道了光降解地膜在当季可降解63.68%，剩余部分待下茬继续降解。2019年张凯等[47]报道了BioSuee降解膜的抑草效果与普通地膜无异，但降解率有所提高，180 d后降解率可达95%。但降解膜在降解时间和烟叶质量改善方面也暴露出一些不足。2015年郭仕平等[48]报道了生物降解膜虽然在烤烟采收结束时能基本降解，但降解时间无法与烟株生育期保持同步，如地膜开裂早，保温保墒效果受影响，烟叶等级、产量略低于普通膜。2019年樊俊等[49]也认为降解膜的保温保湿性能不及普通膜，烤烟的农艺性状、产量和化学成分协调性也略逊色于普通地膜，245 d后生物降解膜和光氧降解膜的质量降解率也仅有59.9%和36.0%。

地膜覆盖无疑具有抑草效果，有些研究的效果甚至好于除草剂[39]。但单子叶杂草的叶片较尖，在膜下会旺盛生长并破膜钻出，效果不如双子叶杂草[50]，而且覆膜也会对杂草的生长规律和群落演替造成影响[29]。另外，揭膜、旧膜回收、残碎膜降解时间长以及影响下茬作物生长等，也不能在烟草全生育期内控制杂草。

4 生物防控

4.1 以虫控草

叶甲类昆虫能直接取食杂草的根茎叶花组织器官，达到控草的目的。2014年Haley等[51]报道了利用MogulonescruciferPallas幼虫咀嚼CynoglossumofcinaleL.的根部，能降低其繁殖能力，控制效果可达30%～35%。丁建清等[52]报道了杠板归小卵象甲(HomorosomachinensisWagner)幼虫咀嚼嫩杠板归芽后钻蛀顶端茎内，并向下蛀蚀，可使之从顶部向下枯死。蓼蓝齿胫叶甲(Gastrophysaatrocyanea)则取食蓼科杂草叶片，效果与虫口数量呈正相关，有虫株率达56%以上时，能有效地控制蓼科杂草的危害[53]；褐背小萤叶甲(GalerucellagrisescensJoannis)对酸模叶蓼的控制效果较高，当虫口密度为6.0头/株时，控制效果可达100%[54]，但存在危害其他经济作物的风险[52]。宽棘缘蝽(CletusschmidtiKiritschenko)的成、若虫都可以取食杠板归的果皮，裸露出不成熟的种子，使其繁殖能力受到抑制[52]。

实蝇类昆虫可穴居植物组织内并形成虫瘿，降低杂草的繁殖力，从而实现控草的目的。2012年桂富荣等[55]报道了泽兰实蝇(ProcecidochoresutilisStone)寄生紫茎泽兰(Ageratinaadenophora)后，其开花数量、结籽率、平均发芽率都显著降低。2014年张学勤等[56]报道了加拿大蓟(Cirsiumarvense)被卡氏绕实蝇(Urophoracardui)寄生后会产生虫瘿，大部分营养物质被消耗，导致植株矮小，抗性下降，茎、花和叶萎缩或畸形，无法生成种子，再生能力下降甚至被阻止，但不会致死。

刺吸式口器昆虫刺吸植物后，植物长势变弱，繁殖力下降。如B型烟粉虱唾液中的某种成分会诱导西葫芦出现银叶症状[57]。欧美国家评估了木虱(Aphalarisitadori)的生态安全，释放后能在日本虎杖(Fallopiajaponica)上大量繁殖而影响其形态和活力，达到控制虎杖数量的目的[58]。目前国内尚未见利用刺吸式口器昆虫防控杂草的报道，2013年王真辉等[59]开展了假臭草(Praxelisclematidea)丛枝病植原体传播昆虫媒介的研究，认为蚜虫(Rhopalosiphumspp.)是该病原的专一昆虫媒介，对其传毒特性与机理的揭示，将有助于假臭草的生物防治。

4.2 以菌控草

利用杂草致病菌控制杂草具有一定的应用潜力。2004年陈乾锦等[60]从12科33种杂草上分离到37种致病真菌。2006年时焦等[61]报道了蓟柄锈菌(Pucciniaobtegens)侵染小蓟[Cephalanoplossegetum(Bunge) Kitam.]，可造成小蓟矮化或不能正常开花结籽，重者则死亡。2006年孔令晓等[62]分离到1株可侵染列当(OrobanchecumanaWallr.)的镰刀菌(Fusariumsp.) L2，但对玉米、棉花、向日葵和烟草安全，其粗毒素提取液对列当种子的萌发具有明显的抑制作用，烟田施用培养物后，列当的寄生率极显著地下降，其中沟施固体培养物的防效为92.4%，沟内喷洒孢子悬浮液的防效为83.6%。2011年吴元华等[63]报道了烤烟穴施生防菌(Fusariumsp.)后，再于列当寄生前喷施3次菌悬液，列当的出土时间延迟1～3 d，生长速度缓慢，最高防效可达62.44%，且防治效果与使用次数有关，呈现明显的剂量效应。受烟草剑叶病致畸的启发，2016年Binne等[64]从独脚金和列当上分离获得特殊致病形态的镰刀菌(FusariumoxysporumF. spstrigae)，预先定殖于玉米和高粱根部，独脚金种子萌发率可降低80%～90%。2016年Chen等[65]从土传病害的拮抗微生物中筛选到1株链霉菌(Streptomycesenissocaesilis)，室内菌液处理列当种子，其萌发率下降40%～50%，田间喷雾菌液处理土壤，130 d后种子的萌发率下降47.5%。但杂草致病菌受环境因素影响大，在相对湿度76%～100%且有水条件下，蓟柄锈的夏孢子可正常萌发，否则芽管会因缺水变形[66]，茎点霉(Phomasp.)Hf-01对藜、车轴草和鸡眼草的防效会因湿度不足而下降[67]。

特定的致病菌只能防除特定种类的杂草，杀草谱有限，施用时期必须具备高湿条件，甚至需要借助机械划伤杂草，帮助病菌的侵染[68]。另外，杂草病原物可能会侵染非靶标作物[69]。因此，目前应用微生物控草的成功案例还不多[70]。利用昆虫天敌控草也会遇到食谱单一而无法完全控制烟田杂草群落，杂食性昆虫也可能会为害非靶标作物，目前成功应用的报道也不多见。

5 转基因控草

抗除草剂是作物主要的转基因应用性状。2007年刘锡娟等[71]将G2-epsps经植物编好密码子优化获得aroAG2M和2mG2-epsps，添加引导肽后将其分别转入烟草，得到的转基因烟草可以抗0.4%草甘膦溶液。2009年孙鹤等[72]在此基础上将2mG2-epsps去掉内质网定位信号KDEL，引入拟南芥epsps叶绿体定位信号CPT，得到的转基因烟草种子可在含10 mmol/L草甘膦异丙铵盐的培养基上萌发，T1代转基因幼苗可以耐受0.8%的草甘膦溶液。2011年郭三堆等[73]从对草甘膦不敏感的苘麻中克隆了epsps基因，转该基因烟草可以抗1%浓度的草甘膦溶液。2011年王忆平等[74]将抗草甘膦的恶臭假单胞菌菌株P.P4G-1的aroA基因经烟草密码子优化后获得PparoA1optimized，添加叶绿体引导肽后转入烟草获得高抗草甘膦植株。

2009年全球转基因植物种植面积已达1.34亿hm2[75]，由于我国烟草行业对转基因烟草种植的严格管控，抗除草剂的转基因研究未见生产应用的报道。

6 生态控草

通过合理轮作、间作，可以改变生境，改变杂草类群，实现安全生产。1998年Carruthers等[76]通过对比试验，认为玉米与豆科作物间作可作为玉米单作的一种替代模式，可以在保持现有杂草控制水平下，减少除草剂的使用。2012年Chen等[77]比较了苜蓿(MedicagosativaL.)、甘薯(IpomoeabatatasL. Lam.)、花生(ArachishypogaeaL.)、向日葵(HelianthusannuusL.)和玉米(ZeamaysL.)间作对苍耳(Xanthium)的控制效果，认为玉米-向日葵间作对苍耳的控制最为有效，苍耳的干重降低49.18%～52.87%。2015年Eure等[33]报道了在其所观察的范围内，哈密瓜与棉花间作对长芒苋(Palmeramaranth)的防控效果92%，与单作使用化学除草无显著差异。2015年丁伟等[78]报道了烟草-油菜轮作可以抑制杂草种子的萌发和生长。对于寄生性种子植物，1996年Dhanapal等[79]利用诱捕植物柽麻(CrotalariajunceaL.)、绿豆[Vignaradiata(Linn.) Wilczek]与烟草轮作，可以有效防控列当，经济损失减少42%。2007年Aly[16]报道了谷类作物与豆科植物间作、玉米与豇豆或甘薯间作可以降低独脚金和列当的寄生率。2012年陈德鑫等[80]报道了烟草与玉米长时间轮作也可以减少列当的危害，但玉米残株腐烂产生的咖啡酸、肉桂酸、香豆酸、没食子酸、香草醛、苯甲醛等会抑制烟草的正常生长[81]。

生态控草是农业可持续发展中控草的重要措施之一，国内已有成功案例[82]，但目前还存在认知度、接受度的问题，烟田采用该技术的还不多。另外，选择何种植物，既能高效抑草又不影响烟株生长，以及配套栽培技术等尚需深入研究。

7 火焰除草

火焰除草是一种有效的非选择性、非化学的控草方法，通过专门的器具燃烧液化石油气(Liquefied petroleum gas，LPG)产生高温，使杂草细胞受热膨胀破壁、蛋白质凝固等导致杂草的枯萎死亡。2008年Juan等[83]报道，采用火焰防除狗尾草，防除效果与处理速度呈负向关系，狗尾草2～4叶期，处理速度为2、4、6、8 km/h时，防效分别为87%、55%、9%、23%；2016年Favarato等[84]报道了杂草干鲜重和发生率与处理速度的负向关系，10 s/m2处理速度的综合控草效果好，杂草干重降低92.02%，发生率下降86.69%。由于叶鞘的保护，单子叶杂草较阔叶杂草更耐热，可能需要再次处理[83]。2019年郭文磊等[85]也报道了牛筋草对火焰的敏感性低于阔叶杂草皱果苋和苦蘵，在狗尾草、马唐、稗草、香附子、马齿苋、凹头苋为优势杂草的夏玉米免耕地，1次处理的控草效果并不理想[86]。处理时间、除草效果与LPG剂量呈正向关系，剂量为52.5～87.5 kg/hm2时，7 d后对6叶期之前的杂草株防效达80.6%～96.1%，对10叶期之后的杂草株防效为41.5%～79.4%；剂量为122.5～175.0 kg/hm2时，对各类杂草株防效在77.6%～100.0%之间，鲜重防效在80.5%～100.0%之间[85]。

火焰除草有利于减施除草剂和延缓抗药性，具有一定的应用潜力。但使用时间上有局限性，必须在作物移栽前使用；随着杂草叶龄的增加，其防除效果下降明显[85]，烟株旺长后，该方法也难施展。另外，火焰除草的成本远高于化学除草，可能还会影响土壤腐殖质含量和养分，实用性受限，目前国内在烟草生产上未见相关应用的报道。

8 结束语

从国内外农田控草理念的趋势看[87-88]，单一的控草技术已不能完全适应持续的烟叶生产，应探索多学科、多技术的融合。随着控草资源的深入研究，高效、安全的控草技术将不断出现，烟田杂草治理将向无公害化发展。

8.1 常规技术解决眼前烟叶生产中的实际问题

目前，化学除草剂单一化使用的现象会导致杂草防除难度加大。单一除草剂的“选择性”，可能会导致杂草优势群落的演替而出现除草剂“无效”现象。因此，应加强化学除草剂合理轮换和科学复配使用，避免或延缓杂草抗药性的产生，扩大杀草谱，提高除草效率。另外可以尝试无机盐、植物油助剂增效减施技术，如烟嘧磺隆添加硫酸铵[89-90]，对防除稗草和狗尾草有明显的增效作用。

8.2 着眼未来，创制或研制新型除草剂剂型

新剂型方面，王建良[91]采用纳米羟基磷灰石配制纳米除草剂丁草胺，不仅除草效果好，而且残留少，可以最大程度地避免抗药性的产生。缓释控制技术方面，李世奎等[92]采用八氢视磺酸-羧甲基壳聚糖聚合物作为氟乐灵的载体，可以延缓氟乐灵的释放速度，7 d累计释放率为59.1%，表现出良好的控释缓释性能。Gao等[93]的制备超分子纳米囊技术，展示了化学除草剂未来发展的趋势，制备的除草剂新剂型非光照下，纳米囊十分稳定，只有阳光刺激，纳米囊方破裂释放出农药，从而达到除草效果。联合降解技术方面，采用纳米技术构建纳米/微生物联合体系，加速除草剂的降解。王伟萍等[94]构建了纳米Fe3O4/微生物联合体系，对2,4-D降解有明显的协同效应，纳米Fe3O4首先还原降解2,4-D，形成中间产物2,4-DCP，被微生物作为唯一的碳源利用而降解，7 d时2,4-D的残留仅剩35.7%，降解效率显著高于单一纳米Fe3O4或微生物体系。

8.3 生态治理与生物控草有机结合，持续控草

以草控草[95]、微生物控草[96]和昆虫控草[97]已有报道。因此，有必要开展筛选能高效抑草又有益于烟草生产的绿肥植物、筛选杂草高致病菌和控草力强的天敌昆虫，分时段或全生育期综合应用。如移栽期播种绿肥植物抑制杂草，之后根据田间杂草的危害程度，动态利用杂草致病菌或天敌昆虫抑草，实现全程生态防控烟田杂草。