机插秧同步施用噁草酮-复合肥缓释颗粒剂的研制及其田间应用

唐 伟, 张建萍, 杨永杰, 袁 静, 陈 杰*,, 陆永良*,

(1. 中国水稻研究所 水稻生物学国家重点实验室，杭州 311400；2. 浙江农林大学 林业与生物技术学院，杭州 311300)

水稻田机插秧具有节省秧田、高产稳产、节本省工等经济和社会双重效益，其在中国的应用正在稳步提升[1-2]。机插秧一般采用3.5～4.0叶期的中小苗宽窄行移栽，因此秧苗的抗逆性较常规手工插秧差。此外，机插移栽至封行时间相对较长，而移栽后干湿交替的田间环境有利于杂草的发生和为害[3-4]。

目前，中国机插秧稻田杂草主要以化学防除为主，一般要经过“一封二杀三补”的用药流程[4]，存在施药次数多及除草剂用量大等缺点，不仅耗费大量人力物力，还易造成农药环境污染及抗性杂草的产生。据统计，在中国，稗草、千金子、雨久花、鸭舌草、大慈姑和耳叶水苋等已产生明显抗药性[5-7]。目前水田杂草的抗药性主要是针对苗后茎叶处理的除草剂，因此提高封闭除草效率是稻田杂草防控的关键。

中国用于稻田机插秧封闭除草剂的剂型主要为以毒土法撒施的可湿性粉剂和颗粒剂，以及喷雾使用的乳油和水悬浮剂等[8-9]。研发具有控制释放功能的剂型，如缓释颗粒剂、大粒剂、水漂浮分散剂和展膜油剂等，能够延长药物的释放及药物对靶标的作用时间，可减少施药次数，减轻对环境的污染，并节省大量的劳动力。

噁草酮，化学名称为5-叔丁基-3-(2,4-二氯-5-异丙氧苯基)-1,3,4-噁二唑啉-2-酮，为原卟啉原氧化酶抑制剂，是选择性芽前、芽后广谱型除草剂，对水稻田主要禾本科、阔叶及莎草均有良好防效[10-12]。目前该除草剂主要剂型为乳油，以毒土法施药，用药时间为水稻移栽前3～5 d或移栽后4～5 d。目前，将噁草酮制备成缓释颗粒剂用于水稻移栽时同步防控杂草尚未见报道。本研究拟通过添加缓释包膜材料制得具有缓释性能的噁草酮-复合肥缓释颗粒剂，探究该颗粒剂在机插秧同步用药时对机插秧移栽水稻的安全性及田间杂草的防控效果，以期制定可以兼顾稻田苗前封闭除草和促进机插秧快速返青分蘖的“随插随用”用药技术，为机插秧田除草剂和肥料的高效利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试药剂及仪器

120 g/L 噁草酮乳油 (oxadiazon120 g/L EC)，江苏南通同济化工有限公司；26%吡嘧磺隆 • 西草净 • 扑草净 (简称吡 • 西 • 扑，pyrazosulfuronethyl + simetryne + prometryn) 可湿性粉剂 (WP)，浙江长兴第一化工有限公司；复合肥[平衡长之道 (含N 15%、P2O515%、K2O 15%)，粒径 (3.0 ±0.5) mm，挪威雅苒国际有限公司]；聚乳酸 (PLA)3051D (分子质量5 000～20 000，断裂伸长率4%～10%)，苏州优利科技材料有限公司；BSAS323S电子天平 (d= 1 mg)，赛多利斯科学仪器 (北京) 有限公司；实验室自制转鼓包衣机 (主要由包衣锅体、风管、喷嘴和加热器等部件构成)；侧深施肥插秧机 (洋马2FC-6)，洋马农机 (中国) 有限公司。

1.2 噁草酮-复合肥缓释颗粒剂的制备

将噁草酮按有效成分质量分数0.3%的量与复合肥充分混匀，20 ℃下干燥。以此为核心，在转鼓包衣机中将质量分数为15%的聚乳酸包膜液由高压喷头喷至核心颗粒表面，通过锅体旋转，在外通风和加热器作用下于颗粒表面形成覆膜，制得噁草酮-复合肥缓释颗粒剂 (slow-release oxadiazonfertilizer granule，SROG) (以下简称缓释颗粒剂)。通过添加质量分数为3%、4%和5%包膜液，分别制备出3种不同配方的缓释颗粒剂，分别编号为A、B、C，待用。

1.3 田间小区试验

1.3.1 田间小区设置 试验分别于2018—2019年在中国水稻研究所富阳基地 (30.04°N, 119.55°E)开展，试验田为常规水稻单季或双季稻连作田，前茬为冬闲田，土壤为黏壤土，肥力中等。试验田经翻耕、整地、耙平后，先纵向垄土间隔，然后使用插秧机在垄间插秧。移栽行株距为30 cm×16 cm，插秧完毕后再以塑料隔板进行横向间隔，形成20 m2的小区。每纵向垄行边均留有排水沟，小区单排单灌，确保不窜水、不窜药。小区设置和缓释颗粒剂施药在机插移栽当天内完成。

1.3.2 药剂处理 试验分两部分独立进行。

1.3.2.1 不同配方缓释颗粒剂田间药效和安全性测定 包括3种不同缓释颗粒剂按180 kg/hm2剂量于机插移栽当天用药，以机插秧田常规封闭除草剂120 g/L 噁草酮EC和26%吡 • 西 • 扑WP按推荐剂量拌等量复合肥于机插移栽后5 d用药为对照药剂处理。

1.3.2.2 缓释颗粒剂不同用药剂量下的田间药效和安全性测定 以缓释颗粒剂B为材料，于机插移栽当天施药，设置相当于噁草酮田间推荐剂量的60%、80%、100%和120% 4个处理。

上述两组试验均以不施用任何药剂和肥料的为空白对照处理 (CK)，每组试验各处理随机排列，4次重复。具体信息见表1。

表1 试验设计及药剂处理信息Table 1 Information of the experimental design and treatment

1.3.3 取样及调查

1.3.3.1 水稻安全性调查 施药后持续观察机插秧苗的叶片和茎基部可能出现的药害症状以及水稻生长状况，分别于药后20 d和35 d时采用对角线4点取样。每小区挖取10簇秧苗，用自来水冲洗后晾干，分别测量植株的株高、地上部分鲜重和分蘖数。

锦水东北流，波荡双鸳，雄巢汉宫树，雌弄秦草芳。宁同万死碎绮翼，不忍云间两分张。此时阿娇正娇妒，独坐长门愁日，但愿君恩顾妾，岂惜黄金买词赋。相如作赋多黄金，丈夫好新多异心。一朝将聘茂陵女，文君因赠白头吟，东流不作西归水，落花辞条羞故林。兔丝故无情，随风任倾倒。谁使女萝枝，而来强萦抱。两草犹一心，人心不如，莫卷龙须，从他生网丝。且留琥珀枕，或有梦来，覆水难收岂满杯，弃妾已去难重回。古来得意不相负，祇今惟见青陵台。（李白《白头吟》）

1.3.3.2 杂草防效调查 同样采用对角线4点取样，每样点取样面积为0.5 m × 0.5 m。于施药后第20 天调查单位面积杂草株数，计算株防效；第35天调查单位面积内杂草株数和地上部分鲜重，按公式 (1) 计算杂草株防效和鲜重防效 (E)[13]。

式中，NCK为空白对照区杂草株数或鲜重，mg；NPT为试验处理区残存杂草的株数或鲜重，mg。

1.4 缓释颗粒剂的机械化施用探索

在田间小区试验的基础上，以生产上常规的侧深施肥插秧机对缓释颗粒剂进行机械撒施试验，其中插秧机略有改动，即去除了出料口深施肥的金属插口，使得机器开动时缓释颗粒剂撒施于田间土表而不进入土壤内。预先对插秧机进行调试，使其在正常插秧行走速度下每亩撒施颗粒剂约12 kg，即180 kg/hm2。具体操作为：①将缓释颗粒剂按照每亩用量12 kg (即180 kg/hm2)标准均匀装填于6只肥料箱；②按常规流程装育秧盘；③开始插秧，并同时开启肥料撒施。在设定好撒施速度后，缓释颗粒剂的撒施与机插完全同步，不受插秧机行走速度的影响，撒出的颗粒剂主要散落在土表。

1.5 数据分析

试验数据用Excel 2007进行初步处理，采用SPSS 17.0软件进行方差分析，应用Duncan氏新复极差法进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 噁草酮-复合肥缓释颗粒剂的制备

结果显示：本研究所制得的噁草酮-复合肥缓释颗粒剂为球形或椭球型；直径3 mm ± 1 mm；粉尘含量＜3%，噁草酮有效成分含量约0.25%。经实验室初步测定，3种噁草酮-复合肥缓释颗粒剂(A、B和C) 在20 ℃水中明显膨化溶解的时间约分别为3、5和7 d。

2.2 缓释颗粒剂的水稻安全性和田间杂草防效

田间观察结果显示：拌肥毒土法撒施的复合肥颗粒在撒施到田间3～5 h后，颗粒即开始膨化、分散和溶解；而将缓释颗粒剂直接撒施到田间后，未出现立即崩解，药后3 d缓释颗粒剂A明显膨化溶解，颗粒剂B和C则分别在药后5 d和7 d膨化溶解，表明3种配方的颗粒剂缓释性能有所差异。缓释颗粒剂溶解后，田间水层可观察到一层明显的药膜。

水稻安全性观察结果显示：缓释颗粒剂A、B、C 3个处理小区在整个试验期间水稻未见明显药害症状，植株叶色、茎干颜色等与空白对照区一致。两种对照封闭除草剂拌肥撒施处理区，药后4 d部分水稻植株与未施药的对照区比较，叶色偏淡，部分植株由于心叶浸于水中药害较为严重，表现为心叶枯死，植株发黄，严重的整株枯死，但随着时间推移可逐渐恢复生长，药后30 d时植株完全恢复正常生长。施药后10 d开始，供试药剂处理区水稻长势明显优于空白对照。

表2 不同噁草酮-复合肥缓释颗粒剂对机插移栽田水稻秧苗的安全性 (药后20 d和35 d)1)Table 2 Effect of different slow-release oxadiazon-fertilizer granules on the growth of mechanical transplanting rice seedlings (20 d and 35 d after application)1)

调查发现，稻田杂草以稗属杂草Echinochloaspp.、鸭舌草Monochoria vaginalis(Burm.f.)Presl为主，丁香蓼Ludwigia prostrateRoxb.、陌上菜Lindernia procumbens(Krock.) Philcox等杂草零星发生，极少量野荸荠Heleocharis plantagineiformisTang et Wang。药后20 d缓释颗粒剂A、B、C在噁草酮有效成分450 g/hm2剂量下，对稗草、鸭舌草、阔叶杂草 (包括丁香蓼、陌上菜) 的株防效分别为91.4%～94.3%、91.1%～94.8%和91.4%～92.6%；常规封闭除草剂噁草酮 (有效成分450 g/hm2) 和吡 • 西 • 扑 (有效成分390 g/hm2) 对上述杂草的株防效为91.4%和92.4%、94.8%和92.6%、88.9%和92.6% (表3)。施药后35 d缓释颗粒剂A、B、C在有效成分450 g/hm2剂量下对稗草、鸭舌草及阔叶杂草的株防效分别为91.5%～94.6%、92.3%～95.1%和92.5%～94.6%；常规封闭除草剂噁草酮和吡 • 西 • 扑对上述杂草的株防效为93.8%和93.1%、94.4%和93.7%、90.3%和92.5%。施药后35 d缓释颗粒剂A、B、C在有效成分450 g/hm2剂量下对稗草、鸭舌草及阔叶杂草鲜重防效分别为92.0%～95.0%、93.1%～95.6%和91.3%～95.2%；常规封闭除草剂噁草酮和吡 • 西 • 扑对上述杂草鲜重防效为95.8%和93.5%、93.8%和93.7%、93.9%和91.8%。可见，缓释颗粒剂对田间主要杂草的封闭防除效果优于或与常规封闭除草剂相当。

表3 不同噁草酮-复合肥缓释颗粒剂对机插移栽田主要杂草的防除效果 (药后20 d和35 d)1)Table 3 Weed control efficacy of different slow-release oxadiazon-fertilizer granules in mechanical transplanting rice field (20 d and 35 d after application)1)

2.3 缓释颗粒剂不同施药剂量下对水稻安全性和田间杂草防效

缓释颗粒剂B在108～216 kg/hm2剂量下处理，整个试验期间水稻未见明显药害症状，植株叶色、茎干颜色等与空白对照一致。药后20和35 d水稻株高、地上部分鲜重和分蘖数调查结果 (表4)显示：药后20 d缓释颗粒剂B处理的水稻株高大于39 cm，地上部分鲜重大于2.9 g/株，单株分蘖数大于2.4；药后35 d缓释颗粒剂A、B、C处理的水稻株高大于64 cm，地上部分鲜重大于13 g/株，单株分蘖数大于2.8，其中株高、地上部分鲜重及分蘖数显著高于空白对照。当剂量降低至田间推荐剂量的60% (即108 kg/hm2或有效成分270 g/hm2)时，水稻生长由于返青分蘖肥的同步降低而受到影响，株高、地上部分鲜重和分蘖数低于其他处理，当缓释颗粒剂施用剂量在田间推荐剂量的80% (即144 kg/hm2或有效成分360 g/hm2) 以上时，水稻生长与常规推荐剂量处理间无差异。

表4 噁草酮-复合肥缓释颗粒剂B不同剂量处理对机插移栽田水稻秧苗的安全性 (药后20 d和35 d)1)Table 4 Effect of different rates of slow-release oxadiazon-fertilizer granule B on the growth of mechanical transplanting rice seedlings (20 d and 35 d after application)1)

药后20 d，其对稗草、鸭舌草和阔叶杂草 (包括丁香蓼、陌上菜) 株防效分别为89.2%～94.6%、92.6%～94.8%和92.6%～94.3%；药后35 d，相应的株防效分别为89.2%～94.6%、90.2%～95.1%和90.3%～93.6%，鲜重防效分别为89.8%～94.9%、90.4%～95.6%和92.6%～94.8% (表5)。当剂量降低至田间推荐剂量的60%时，缓释颗粒剂对杂草防除效果略有下降，田间水稻行间有少量残存杂草；当缓释颗粒剂施用剂量在田间推荐剂量的80%以上时，田间杂草防效之间差异不显著，说明在条件适宜情况下可减量20%噁草酮施药量。

表5 噁草酮-复合肥缓释颗粒剂B不同剂量处理对机插移栽田主要杂草的防除效果 (药后20 d和35 d)1)Table 5 Weed control efficacy of oxadiazon-fertilizer granule B with different dose of slow-release in mechanical transplanting rice field (20 d and 35 d after application)1)

2.4 缓释颗粒剂的机械化施用

运用侧深施肥插秧机对缓释颗粒剂进行撒施(图1)，在多个试验点的田间试验中，颗粒剂的撒施误差小于10%，且后期对田间主要杂草封闭防除效果达90%以上 (详细数据未列出)。水稻插秧同步应用噁草酮-复合肥缓释颗粒剂的技术改变了传统机插秧模式，通过此插秧-封闭除草-施返青分蘖肥一体化机械作业，除草剂和肥料用量可降低20%，保障杂草控制效果的同时促进秧苗快速返青生长。实现机插同步用药施肥一条龙，从而减少农田操作次数，进一步缓解插秧前后劳动力短缺问题，满足日益增长的水稻生产机械化需求。

3 讨论

以高分子材料对肥料颗粒进行包膜，制备成缓/控释肥料颗粒剂以延缓或调节肥料养分的释放已有报道[14]。本研究中首先将噁草酮吸附在复合肥颗粒上再喷包膜液，溶剂蒸发后在颗粒表面形成覆膜，该条件下颗粒具有一定缓释效果，但包膜的均匀性、大批量生产工艺等需进一步研究。

目前中国水稻田常规用封闭除草剂主要仍以酰胺类、磺酰脲类除草剂为主[9]，且这些种类的化合物在中国已使用超过20年，存在抗性发生的风险。噁草酮属二唑酮类除草剂，是原卟啉氧化酶抑制剂，对稻田杂草有很好的防治效果，但移栽水稻在缓苗期对其耐受性差，易产生药害。另外，噁草酮通常以拌肥撒施为主，但施用的肥料用量较低，不能满足移栽秧苗返青分蘖所需的养分供给。本研究将噁草酮制备成缓释颗粒剂并在水稻移栽时同时施药，可有效避开缓苗期的秧苗接触到噁草酮。由于植物的根部难以吸收噁草酮或吸收量极小[15]，因此在秧苗缓苗后，噁草酮有效成分释放到田间，被表层土壤吸附形成稳定的药膜封闭层，可以很好地控制杂草的出苗，且对秧苗安全，该效应与传统噁草酮的施药方式即移栽后5～7 d用药对移栽水稻安全性和杂草防效类似[16-18]。此外，本研究将生产实际中所需的等量的复合肥与噁草酮一起制备成缓释颗粒剂，也保证了水稻返青分蘖期间肥料的充足供应。

采用常规的机插移栽田除草、移栽及施缓青分蘖肥，农民需进行3次或以上田间操作，在当今农村劳动力日益缺乏的条件下，提升和改进移栽及除草剂应用效率成为水稻移栽田亟需解决的问题。日本久保田公司研制了高速插秧机带侧深施肥功能，即在水稻插秧的同时将肥料一次性、准确定量地施于秧苗一侧、且具有一定深度土壤中，通过此插秧 + 施肥一体化机械作业，肥料用量可降低20%[19-20]。德国拜耳作物科学公司和日本久保田公司联合研制了水稻机插同步精准用药配套技术，该技术由垦收除草剂 (19%氟酮磺草胺悬浮剂)、机插同步施药器械及乘坐式插秧机3部分组成，可于插秧当日借助于悬挂在乘坐式插秧机背后的垦收组合除草剂专用施药器，实现同步精准用药[21]，但该技术需要配合特定的除草剂应用。本研究的噁草酮-复合肥缓释颗粒剂也可借助于对中国目前常用的侧深施肥插秧机进行改进后实现同步精准施药，水稻移栽、施肥、施用封闭除草剂一步到位，实现“随插随用”的效果，从而提高了水稻机插秧的生产效率。

综上所述，对噁草酮-复合肥缓释颗粒剂在机插秧田的具体使用技术及要点总结如下: ①插秧前田块要细致、平整。先由拖拉机翻耕后，经耙平、打浆等工序，避免田块因高低不平而导致秧苗心叶淹没。②缓释颗粒剂均匀撒施到田间后，10 d内田间只灌不排，保持3～5 cm水层覆盖。③缓释颗粒剂溶解后，要及时观察田间杂草出苗情况及水稻生长情况，根据实际状况制定杂草后续茎叶喷雾补防和水稻增施肥料措施。④在使用气吹式侧深施肥插秧机撒施颗粒剂时，应先去除深施装置，确保颗粒剂撒施在土壤表层，并对撒施速度进行调控，确保在正常机器行走速度下亩用药量偏差小于10%。

以噁草酮-复合肥缓释颗粒剂为代表的机插秧“随插随用”封闭除草缓释颗粒剂不仅对杂草封闭防效好，而且省工省药，对栽培稻也安全，在水源充足的水稻机插秧地区可推广，但不同地区应根据当地的田间杂草基数和土壤肥力状况等进行用药量和后期肥料使用上的修正。