双唑草腈防除直播稻田杂草效果及其对水稻安全性研究

田志慧,袁国徽,沈国辉

(上海市农业科学院生态环境保护研究所,上海201403)

近年来,随着机械化水平的提高和劳动力成本的增加,水稻水直播栽培越来越受到稻农的青睐[1]。然而,水直播稻田前期采用干湿交替的水浆管理模式,杂草危害程度远重于人工移栽稻田和机插秧稻田,如防除不及时则极易造成水稻减产甚至绝收[2],因此,有效控制杂草已成为水直播水稻高产稳产的关键之一[3]。当前,我国稻田杂草防除仍以化学手段为主,辅以人工除草或生物治理等措施[4],而化学除草剂的长期大量使用导致杂草产生了严重的抗药性[5-12],如稗草对生产上广泛使用的主流除草剂乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂类的五氟磺草胺(penoxsulam)和乙酰辅酶A 羧化酶(ACCase)抑制剂类的氰氟草酯(cyhalofop-butyl)等均产生了抗药性[13-14]。做好杂草的早期防除能在提髙抗药性杂草防除成功率以及最大限度保护作物产量潜能方面发挥作用,是目前生产实践中解决杂草抗药性发展的有效措施[15]。因此,筛选具有新作用机理且在杂草芽前使用的高效广谱除草剂,对防除直播稻田杂草及延缓杂草抗药性产生具有非常重要的现实意义。

双唑草腈(pyraclonil)是由德国拜耳公司研制、日本农用化学品公司Kyoyu 农业开发的具有吡唑并吡啶环的新颖结构化合物的水稻田除草剂[16],该药剂于2007年在日本进行登记,随后其单剂及混剂在日本逐渐商品化,至2013年,双唑草腈在日本水稻田应用面积达61.3 万hm2,占水稻总耕种面积的38.4%,位居除稗剂之首[17]。2018年,湖北相和精密化学有限公司在我国取得双唑草腈原药和2%颗粒剂的登记,该制剂登记用于防除水稻移栽田一年生杂草。室内盆栽试验证明,双唑草腈对禾本科杂草稗草以及阔叶杂草鸭舌草具有良好的除草活性,同时在3 种水稻品种与稗草之间的选择性指数均高于丙草胺[18];在杂草出苗前、1 叶期和2 叶期以有效成分145.8 g∕hm2的剂量撒施1.8%双唑草腈颗粒剂对水稻田常见杂草的鲜重抑制率均在92%以上,且见效速度明显快于25 g∕L 五氟磺草胺油悬浮剂,并对供试粳稻和杂交稻品种安全[19]。机插秧稻田田间小区试验同样证明双唑草腈对稻田主要杂草有优异的防效及很高的水稻安全性[20]。本研究通过在田间开展2%双唑草腈颗粒剂防除水直播稻田杂草效果及对水稻的安全性试验,探索其在直播稻田的应用前景。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 供试作物

单季晚稻,水稻品种为粳稻‘青香软粳’,种植方式为人工水直播,水稻催芽至半粒谷长后人工撒施播种,播种量75.00 kg∕hm2,播种时间2018年5月28日。为防止麻雀叼食,影响试验的准确评价,于水稻播种后随即覆盖防雀网,至水稻2 叶1 心期时揭网。

1.1.2 供试杂草

为保证试验田有一定的杂草基数,在水稻播种的同时人工接种一年生杂草种子,其中禾本科杂草稗Echinochloa crusgalli(L.)Beauv.和千金子Leptochloa chinensis(L.)Nees 的接种量分别为3.00 kg∕hm2和2.50 kg∕hm2;阔叶杂草多花水苋Ammannia multifloraRoxb.、鸭舌草Monochoria vaginalis(Burm. f.)C.Presl 和丁香蓼Ludwigia prostrataRoxb.的接种量分别为1.50 kg∕hm2、1.20 kg∕hm2和11.25 kg∕hm2、莎草科杂草异型莎草Cyperus difformisL.的接种量为9.75 kg∕hm2。

1.1.3 供试药剂

(1)2%双唑草腈颗粒剂(GR),湖北相和精密化学有限公司产品,市售;(2)40%丙·苄(pretilachlor·bensulfuron-methyl)可湿性粉剂(WP),浙江乐吉化工股份有限公司产品,市售;(3)3% 氯氟吡啶酯(florpyrauxifen-benzyl)乳油(EC),美国陶氏益农公司提供;(4)10%氰氟草酯(cyhalofop-butyl)乳油(EC),美国陶氏益农公司产品,市售。

1.2 试验方法

采用田间小区试验,2%双唑草腈GR 设150 g a.i.∕hm2、180 g a.i.∕hm2和210 g a.i.∕hm23个剂量,均采用直接撒施法施药,施药时间为2018年6月14日,施药时水稻2—3 叶期,稗和千金子1—2 叶期,阔叶杂草0—1 对真叶期。施药时田间保持2—3 cm 水层并保水4—5 d。其他药剂处理采用喷雾法施药,施药工具为新加坡利农私人有限公司生产的HD400 背负式喷雾器,扇形喷头,压力45 Pa,喷射速率1250 mL∕min,喷液量450 L∕hm2,其中40% 丙·苄WP 480 g a. i.∕hm2的施药时间为水稻播种后1 d(2018年5月29日),杂草萌芽期施药时畦面保持湿润不积水;3%氯氟吡啶酯EC 27 g a.i.∕hm2和10%氰氟草酯EC 90 g a.i.∕hm2混合使用的施药时间为水稻4—5 叶期,施药时稗和千金子3—5 叶期,阔叶杂草1—2 对真叶期(2018年6月21日),施药前1 d 排干小区水层,施药后1 d 覆水,并保持2—3 cm 水层4—5 d。试验田小区面积20 m2,小区随机区组排列,小区之间筑田埂隔开,单排单灌。各处理均4 次重复。

1.3 调查方法

1.3.1 药效调查

施药后14 d 调查各处理残存杂草株数,计算株数防效;施药后28 d 取样调查各处理残存杂草株数的同时称量杂草鲜重,计算株数防效和鲜重防效。调查时随机取样,每小区取4 点,每点0.25 m2,并按杂草种类分别计数。

式中,CK 为空白对照区杂草株数或鲜重,PT 为施药处理区残存杂草株数或鲜重。

1.3.2 水稻安全性调查

施药后不定期目测各处理区水稻生长情况,如有药害则应详细记录药害的症状及恢复正常生长所需要的时间;施药后14 d 每小区随机取水稻20 株,测定水稻的苗数、株高、分蘖数、植株鲜重、根长和根系鲜重。

1.3.3 水稻产量测定

水稻成熟时,每小区随机取样1 m2,测定水稻的穗数、每穗粒数和千粒重,计算理论产量。理论产量(kg∕hm2) =1 m2穗数×10000 ×每穗粒数×(千粒重∕1000)∕1000。

2 结果与分析

2.1 双唑草腈对直播稻田杂草的防除效果

2.1.1 对禾本科杂草的防除效果

双唑草腈对水直播稻田禾本科杂草稗和千金子均有优异的防除效果。施药后14 d,2%双唑草腈GR除低剂量150 g a. i.∕hm2外,中、高剂量180—210 g a. i.∕hm2对稗、千金子的株数防效分别为91.30%、96.46%—98.23%,与当前稻田主流茎叶处理除草剂组合3%氯氟吡啶酯EC +10%氰氟草酯EC(27 +90)g a.i.∕hm2的株数防效92.39%、97.79%无显著差异,与经典芽前处理除草剂组合40%丙·苄WP 480 g ai∕hm2的株数防效93.48%、100% 也无显著差异(表1)。施药后28 d,2% 双唑草腈GR 150—210 g a.i.∕hm2对稗和千金子仍保持优异的防效,株数防效分别为87.70%—92.94% 和90.71%—98.23%,鲜重防效分别为89.27%—96.36%和92.80%—96.38%,与上述两个对照药剂的防效均无显著差异(表2、表3)。

2.1.2 对莎草科杂草的防效

除低剂量外,2%双唑草腈GR 180—210 g a. i.∕hm2对莎草科杂草异型莎草防除效果优异,施药后14 d,株数防效98.86%—100%,与对照药剂3%氯氟吡啶酯EC +10%氰氟草酯EC(27 +90)g a.i.∕hm2和40%丙·苄WP 480 g ai∕hm2的防效均无显著差异(表1)。施药后28 d,2%双唑草腈GR 150—210 g a.i.∕hm2对异型莎草的株数防效和鲜重防效分别为92.05%—100%和92.96%—100%,除低剂量150 g a.i.∕hm2外,其他两个供试剂量与两个对照药剂均没有显著差异(表2、表3)。

2.1.3 对阔叶杂草的防效

双唑草腈对不同阔叶杂草的防除效果不一,施药后14 d,2%双唑草腈GR 150—210 g a.i.∕hm2对多花水苋、鸭舌草、丁香蓼的株数防效分别为88.24%—98.53%、89.36%—100%、62.24%—84.69%。对多花水苋和鸭舌草的防效,除低剂量150 g a.i.∕hm2外,中、高剂量与对照药剂3%氯氟吡啶酯EC +10%氰氟草酯EC(27 +90)g a.i.∕hm2和40%丙·苄WP 480 g a.i.∕hm2的防效均无显著差异;3个供试剂量对丁香蓼的防效均显著高于3%氯氟吡啶酯EC+10%氰氟草酯EC(27 +90)g a.i.∕hm231.63%的防效,但均不及40%丙·苄WP 480 g a.i.∕hm2100%的防效(表1)。

施药后28 d,2% 双唑草腈GR 150—210 g a. i.∕hm2对多花水苋的株数防效和鲜重防效分别为81.45%—93.01%和83.50%—93.90%,中、低剂量的防效与对照药剂3%氯氟吡啶酯EC +10%氰氟草酯EC(27 +90) g a.i.∕hm2的防效无显著差异,中、高剂量与对照药剂40%丙·苄WP 480 g a.i.∕hm2的防效无显著差异;对鸭舌草的株数防效和鲜重防效分别为90.77%—100%和90.00%—100%,除低剂量处理外,中、高剂量的防效与上述两个对照药剂均无显著差异;对丁香蓼的株数防效和鲜重防效分别为69.30%—81.14%和66.52%—81.10%,3个供试剂量的防效均显著优于对照药剂3%氯氟吡啶酯EC +10%氰氟草酯EC(27 +90)g a.i.∕hm2的防效,高剂量处理与对照药剂40%丙·苄WP 480 g a.i.∕hm2的防效无显著差异,但中、低剂量差于对照(表2、表3)。

表1 双唑草腈防除直播稻田杂草效果(药后14 d,株数防效)Table 1 Plant control efficacy of pyraclonil on weeds 14 days after treatment in direct seeding rice field

表2 双唑草腈防除直播稻田杂草效果(药后28 d,株数防效)Table 2 Plant control efficacy of pyraclonil on weeds 28 days after treatment in direct seeding rice field

表3 双唑草腈防除直播稻田杂草效果(药后28 d,鲜重防效)Table 3 Fresh weight control efficacy of pyraclonil on weeds 28 days after treatment in direct seeding rice field

2.2 双唑草腈对直播水稻的安全性

施药后不定期观察,2%双唑草腈GR 150—210 g a.i.∕hm23个剂量在直播水稻2—3 叶期撒施处理后,水稻生长期间没有出现不良药害症状。药后14 d 取样测定表明,与对照药剂3%氯氟吡啶酯EC +10%氰氟草酯EC(27 +90) g a.i.∕hm2和40%丙·苄WP 480 g a.i.∕hm2以及空白对照相比,2%双唑草腈GR 各供试剂量对水稻的茎蘖数、株高、植株鲜重和根系鲜重等生育指标均无不良影响(表4)。

表4 双唑草腈对水稻生长指标的影响(药后14 d)Table 4 Effects of pyraclonil on rice growth 14 days after treatment

水稻成熟时测产结果同样表明,2%双唑草腈GR 150—210 g a.i.∕hm2各剂量处理的水稻穗数、每穗粒数、千粒重和理论产量等指标与对照药剂3%氯氟吡啶酯EC+10%氰氟草酯EC(27 +90)g a.i.∕hm2和40%丙·苄WP 480 g a.i.∕hm2均无显著差异,但产量显著高于空白对照,增产幅度147.43%—153.41%(表5)。

表5 双唑草腈对水稻产量的影响Table 5 Effects of pyraclonil on rice yield

3 结论与讨论

本研究表明,在稻田浅水层条件下,水直播水稻2—3 叶期使用2%双唑草腈GR 180—210 g a.i.∕hm2直接撒施并保水4 d 以上,可有效防除水直播稻田稗、千金子、异型莎草、鸭舌草、多花水苋等杂草且对直播水稻的茎蘖数、株高、植株鲜重和根系鲜重等生育指标均无不良影响,证明双唑草腈能安全应用于直播稻田。同时,2%双唑草腈GR 180—210 g a.i.∕hm2对三大类杂草的防除效果与对照药剂40%丙·苄WP 480 g a.i.∕hm2的防效无显著差异,证明双唑草腈可以取代丙草胺与苄嘧磺隆组合或与其交替使用。

我国自20 世纪90年代起应用丙草胺与苄嘧磺隆组合防除直播稻田杂草,至今已有20 多年的历史。在稻田杂草抗药性越来越明显的情况下,除了通过改进水稻栽培管理方式和耕作制度等进行应对之外,最主要的解决手段仍在于开发、筛选不同作用机理的除草剂。在除草剂的选择上,应注重采用不同作用机理的除草剂,并交替使用[21];在用药时间上,应尽可能选择杂草早期[15]。双唑草腈兼具上述特点,其为原卟啉原氧化酶(PPO)抑制剂,是一种触杀型广谱性除草剂,根部和叶基部为该剂的主要吸收部位[17],药剂处理后3—7 d 杂草即可表现出死亡症状。一方面,由于原卟啉原氧化酶(PPO)抑制剂类除草剂抗药性发展缓慢,且与磺酰脲类、激素类除草剂不存在交互抗性问题,对磺酰脲类抗性的杂草显示卓效;另一方面,双唑草腈一般在稻田稗发生初期进行防除,符合杂草早期防除的要求,所以双唑草腈将成为解决稻田对磺酰脲类产生抗性的杂草非常有潜力的品种[22]。

双唑草腈原药和2%颗粒剂在我国已取得移栽稻田登记,本研究结果将拓宽双唑草腈的应用范围,并为将来双唑草腈在直播稻田开展登记提供技术支撑和依据。