卵磷脂和维生素E 提高烯禾啶对杂草的有效性及对谷子安全性的研究

宋喜娥, 周 浩, 郭永新, 姚 翔, 赵 娟, 杨雪芳,原向阳, 董淑琦, 温银元, 郭平毅

(1. 山西农业大学 农学院 作物化学调控工程技术研究中心，山西 太谷 030801；2. 山西省繁峙县平型关镇政府，山西 繁峙 034300)

谷子抗旱耐瘠，是发展有机旱作农业的潜力作物[1-2]，但在其生产中杂草危害严重，人工除草劳动强度大、成本高且效率低，而谷田化学除草因除草剂种类少、不同谷子品种对同一除草剂抗性差异较大等问题难以大面积推广应用，导致杂草防除难成为谷子产业化生产的主要障碍之一[3-5]。谷子品种‘晋谷21 号’米质优良、口感较好，是备受老百姓青睐的好米品种之一，也是推广面积较大的品种之一，但因其对除草剂较敏感，可安全施用的除草剂较少，加之受不同种植方式和环境的影响，致使药害频频发生，多数种植区仍然依靠人工除草[6]。研究表明，添加助剂可以提高除草剂药效，实现减量施用，提高对作物的安全性[7-8]。吴仁海等[9]研究发现，解草啶拌种可显著缓解二甲戊灵对‘豫谷18 号’的药害；张洁等[10]研究发现，敌克松、硅藻土包衣可缓解除草剂乙阿合剂对‘晋谷29 号’的药害；杨慧杰等[11]指出，芸苔素内酯可缓解阔世玛对谷子的药害。卵磷脂可以提高作物抗逆性[12]，马菁平[13]研究表明，叶面喷施卵磷脂可以减缓受到冷害的玉米幼苗叶绿素的降解速率及丙二酫的产生速率，降低膜透性，提高保护酶活性，从而提高玉米幼苗的抗冷性。安融乐是由南非西北大学从大豆中提取的新型植物源喷雾助剂，主要成分为卵磷脂和维生素E，不仅可以提高作物对逆境的抗性及除草剂防效[14-22]，还可提高茶叶产量[23]、对防治大白菜花叶病毒病也具有积极作用[24]。相世刚等[15,17-18]研究表明，安融乐与氰氟草酯混用，能提高对稻田稗草和千金子的防除效果，且对水稻安全；与氯氟吡氧乙酸和2 甲4 氯混用，能有效提高对目标杂草的防效；与草甘膦异丙铵盐混用，能有效提高除草剂作用速度及对靶标杂草的防效。程文超等[19-20]研究表明，安融乐对异丙隆、唑啉草酯、啶磺草胺和甲基二磺隆均有显著的增效作用。烯禾啶属于环己烯酮类乙酰辅酶A 羧化酶 (ACCase) 抑制剂，是选择性内吸传导型茎叶处理剂，可以有效防除禾本科恶性杂草[25-26]，广泛用于杂交谷田防除禾本科杂草，但‘晋谷21 号’因对其较敏感而无法应用。本研究以此为切入点，将安融乐与烯禾啶混用，探索安融乐对烯禾啶的增效作用及其在常规谷田的减量施用技术，旨在为拓宽烯禾啶的应用范围，推广谷田杂草化学防除技术及推动谷子产业化发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试谷子品种：晋谷21 号，由山西省农业科学院经济作物研究所提供。

供试药剂：安融乐 (3%卵磷脂 • 维生素E 悬乳剂)，由南非尼勒思科 882 有限责任公司生产，北京成禾佳信农资贸易有限公司提供，推荐剂量为5 000 倍液；12.5%烯禾啶 (sethoxydim)乳油，由中农华 (天津) 农用化学品有限公司提供，推荐剂量为1 500 mL/hm2。

仪器设备：CI-340 便携式光合仪，由思爱迪生态科学仪器有限公司生产；DUAL-PAM-100 叶绿素荧光仪，由德国WALZ 公司生产。

盆栽基质：丹麦进口品氏泥炭土 (成分为天然泥炭藓)，由PINDSTRUP 公司提供。基质营养成分为硝态氮39 g/m3、铵态氮28 g/m3、磷 (P2O5)76 g/m3、钾 (K2O) 132 g/m3、镁 (MgO) 14 g/m3、硼 (B) 0.3 g/m3、钼 (MO) 1.1 g/m3、铜 (Cu) 1.2 g/m3、锰 (Mn) 2.1 g/m3、锌 (Zn) 0.7 g/m3、离子 (铁)8 g/m3，pH = 5.5。

供试杂草：牛筋草Eleusine indica(L.) Gaertn.种子由山西农业大学化学调控工程中心提供。

1.2 试验设计

试验于2020 年5—10 月在山西农业大学农学院温室内进行。采用盆栽试验法进行药害缓解试验和除草剂增效试验。其中，药害缓解试验中烯禾啶和安融乐分别设置4 个浓度梯度 (表1)，3 次重复，共48 个处理。增效试验中烯禾啶设置1/4倍推荐剂量和1/2 倍推荐剂量2 个浓度，安融乐设置5 000 倍液、2 500 倍液和对照 (不添加安融乐)3 个浓度。将基质加入规格为10.2 cm × 8.5 cm 的花盆中，每盆播种均匀饱满的‘晋谷21 号’种子30 粒和牛筋草种子40 粒，覆土压实 (覆土厚度1～1.5 cm)，出齐苗后均间苗至留苗10 株，谷子与杂草均在3～5 叶期采用1 L 手持式气压喷雾器进行叶面喷雾处理，每次喷药时加压相同次数，均匀喷雾，喷液量为450 L /hm2。谷子于施药后7 d 测定农艺性状和叶绿素荧光参数等指标。杂草分别于药后7、15 和30 d 调查株数，称量鲜重并计算株防效和鲜重防效。

表1 烯禾啶及安融乐施药剂量Table 1 Application dose of sethoxydim and AnnGro®

1.3 测定项目及方法

1.3.1 谷子农艺性状调查 于药后7 d，每盆随机选取长势均匀一致的谷子幼苗3 株，用卷尺测量谷子株高 (地面距离最高生长点的长度)、倒二叶叶长及叶宽，计算谷子叶面积。按公式 (1) 计算叶面积。

式中：A为叶面积，cm2；L为叶长，cm；W为叶宽，cm，0.75 为折算系数。

1.3.2 谷子叶片光合色素含量测定 于药后7 d，每盆随机选取长势均匀一致的谷子幼苗3 株，取每株幼苗倒2 叶，除去叶脉后称取0.05 g，剪碎，放入10 mL 试管中，加入5 mL 96% 无水乙醇，浸提24 h 至叶片变白，浸提期间每隔6～8 h 摇晃一次试管，使光合色素与乙醇混匀，浸提液用分光光度计进行比色，分别测定OD665、OD649及OD470处的吸光度值，采用高俊凤[27]的方法计算叶绿素a 含量、叶绿素b 含量、类胡萝卜素含量和总叶绿素含量。

1.3.3 谷子叶片气体交换参数测定 于药后7 d，选择晴天上午9:00—11:00，采用便携式光合仪测定谷子倒二叶净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度。测定时光强为 (900 ± 50) μmol/(m2·s)，温度 (30 ± 2) ℃，CO2浓度为 (400 ± 50) μmol/mol。

1.3.4 谷子叶绿素荧光参数测定 于药后7 d，采用叶绿素荧光仪测定谷子倒二叶叶绿素荧光参数。测定时先将叶片经20 min 暗适应，随后照射检验光 (0.12 μmol/(m2·s)，600 Hz)。所测叶绿素荧光参数包括PSⅡ实际光化学效率 (Fv/Fm)、表观光合电子传递速率 (ETR Ⅱ)、非光化学淬灭系数(NPQ)和光化学淬灭系数 (qP)。测定时间5 min，饱和脉冲光强4 000 μmol/(m2·s)，脉冲时间0.8 s。

1.3.5 谷子叶片抗氧化酶活性及丙二醛测定 于药后7 d 取谷子倒二叶，除去叶脉后称取0.1 g，剪碎，放入研体，加入2 mL pH 7.8 的磷酸缓冲液，冰浴研磨成匀浆，于4 ℃、12 000 r/min 下离心15 min，取上清液，于4 ℃保存，待测。

1.3.5.1 抗氧化酶活性 超氧化物歧化酶 (SOD)活性采用氮蓝四唑 (NBT) 的光化还原法测定[27]：取100 μL 酶液，加入3 mL SOD 反应液，照光20 min后，于560 nm 处比色，记录其吸光度值；过氧化物酶 (POD) 活性采用愈创木酚氧化法测定[27]：取100 μL 酶液，加入3 mL POD 反应液，于470 nm处比色，每隔 1 min 读取吸光值，共读取3 次。过氧化氢酶 (CAT)活性采用过氧化氢法测定[27]：取100 μL 酶液，加入1.5 mL pH 7.8 磷酸缓冲液、1 mL 蒸馏水、0.3 mL 0.1 mol/L H2O2，记录其在240 nm 处吸光度值的变化，每30 s 记录1 次，共计3 min。

1.3.5.2 丙二醛 (MDA) 含量 采用硫代巴比妥酸法测定[27]。取谷子倒二叶于研钵中，加入5 mL 体积分数1% 的三氯乙酸 (TCA) 溶液，研磨成匀浆，倒入15 mL 离心管中，加入5 mL 体积分数0.5%的TCA 溶液并摇匀。沸水浴15 min 后迅速取出，放入冷水中冷却至室温，于3 000 r/min 下离心15 min。取上清液并测量体积，以体积分数0.5%的TCA 溶液作为参比，分别测定其在532 nm和600 nm 处的吸光度值。

1.3.6 谷子叶片乙酰辅酶A 羧化酶活性测定 采用间接酶联免疫吸附法测定[28]。试剂盒购置于仓昌硕生物科技有限公司，数据通过该公司提供的软件计算得出。

1.3.7 杂草防效调查 分别于药后7、15 和30 d调查每盆杂草的残存株数，称取地上部鲜重，按公式 (2) ～ (4) 计算株防效、鲜重防效及增效。

式中：P1为烯禾啶对杂草的株防效；NCK1为对照组杂草株数；NT1为处理组杂草株数；P2为烯禾啶对杂草的鲜重防效；NCK2为对照组杂草鲜重；NT2为处理组杂草鲜重；P3为安融乐对烯禾啶的增效；X1为安融乐与烯禾啶混用后防效；X2为单用烯禾啶防效。

1.4 数据处理

数据采用Microsoft Excel 2010 整理和作图，用DPS 7.5 统计软件对数据进行分析，采用Duncan's新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 安融乐对烯禾啶胁迫下‘晋谷21 号’农艺性状的影响

图1、2 显示，施用烯禾啶单剂对‘晋谷21 号’株高和叶面积均有显著抑制作用，且浓度越高，抑制作用越强。当烯禾啶浓度分别为1/8 (A1B0)、1/4 (A2B0) 和1/2 (A3B0) 倍推荐剂量时，‘晋谷21 号’株高分别比对照显著降低9.15%、10.90%和23.41%，叶面积分别比对照显著降低10.02%、16.53%和33.15%。而单用不同浓度安融乐时，除2 500 倍液处理的株高和叶面积显著高于对照外，其他处理均与对照间无显著差异。

添加不同浓度安融乐后，烯禾啶对谷子株高和叶面积的抑制作用得到不同程度的缓解，缓解效果随安融乐浓度的升高呈先升高后降低趋势。其中安融乐剂量为2 500 倍液时缓解效果最好，‘晋谷21 号’株高和叶面积均显著高于对照 (A1B0、A2B0、A3B0：不添加安融乐) 和添加1 倍推荐剂量安融乐时的值。

2.2 安融乐对烯禾啶胁迫下‘晋谷21 号’光合色素含量的影响

由表2 可知，烯禾啶对‘晋谷21 号’叶片叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素和总叶绿素含量均有抑制作用，且浓度越高，抑制作用越强，其中1/2 倍推荐剂量时抑制作用最强，各指标均显著低于对照。在1/8 倍推荐剂量和1/4 倍推荐剂量时，各色素含量与对照间无显著差异。单用安融乐时，随着安融乐浓度的升高，‘晋谷21 号’叶绿素a、叶绿素b、类胡罗卜素和总叶绿素含量呈先升高后降低趋势，其中安融乐施用剂量为2 500 倍液时各指标值最高，且与其他处理间差异显著。

表2 安融乐对烯禾啶胁迫下‘晋谷21 号’叶片光合色素含量的影响Table 2 Effects of AnnGro® on photosynthetic pigment contents of ‘Jingu 21’ under sethoxydim stress

不同浓度安融乐与烯禾啶混用后，谷子光合参数各指标呈先升高后降低趋势，其中安融乐施用剂量为2 500 倍液时各参数值最高，说明此浓度下安融乐对烯禾啶胁迫下‘晋谷21 号’光合参数的抑制缓解效果最好。

2.3 安融乐对烯禾啶胁迫下‘晋谷21 号’叶片气体交换参数的影响

由表3 结果可知：随着单用烯禾啶浓度的升高，‘晋谷21 号’叶片净光合速率、气孔导度及蒸腾速率均显著降低，胞间CO2浓度显著升高，表明烯禾啶对‘晋谷21 号’有胁迫作用。随着单用安融乐浓度的升高，‘晋谷21 号’叶片净光合速率及气孔导度均呈先升高后降低趋势，蒸腾速率逐渐升高，胞间CO2浓度呈先降低后升高趋势。当安融乐用剂量为2 500 倍液时的净光合速率、气孔导度最高；1 666.7 倍液时的蒸腾速率最高，但与2 500 倍液时无显著差异；2 500 倍液时的胞间CO2浓度最低。说明2 500 倍液的安融乐对‘晋谷21 号’叶片气体交换参数无显著不良影响。

表3 安融乐对烯禾啶胁迫下 ‘晋谷21 号’ 叶片气体交换参数的影响Table 3 Effects of AnnGro® on gas exchange parameters of ‘Jingu 21’ under sethoxydim stress

安融乐与烯禾啶混用后，随着安融乐浓度的升高，对烯禾啶的胁迫有不同程度的缓解。‘晋谷21 号’叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率呈先升高后降低趋势，胞间CO2浓度呈先降低后升高趋势。在烯禾啶浓度分别为1/8、1/4 和1/2 倍推荐剂量时，添加安融乐2 500 倍液时，‘晋谷21 号’叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均达到最大，胞间CO2浓度最低。与单用烯禾啶相比，净光合速率显著升高13.65%、28.24%、24.69%，气孔导度显著升高24.73%、20.57%、12.16%，蒸腾速率显著升高10.10%、16.28%、9.55%，胞间CO2浓度显著降低36.71%、28.44%、25.41%。可见，不同浓度安融乐与烯禾啶混用后可有效缓解烯禾啶对‘晋谷21 号’叶片气体交换参数的胁迫，其中添加2 500 倍液安融乐时缓解效果最好。

2.4 安融乐对烯禾啶胁迫下‘晋谷21 号’叶片叶绿素荧光参数的影响

由表4 可知：随着单用烯禾啶浓度的升高，‘晋谷21 号’叶片的Fv/Fm、ETR (Ⅱ)、qP 均降低，NPQ 则逐渐升高，浓度最高 (1/2 倍推荐剂量)时Fv/Fm、ETR (Ⅱ)、qP 降到最低，NPQ 则最高。随着单用安融乐浓度的升高，‘晋谷21 号’叶片的Fv/Fm、ETR (Ⅱ)、qP 均呈先升高后降低趋势，NPQ 则呈先降低后升高趋势。

表4 安融乐对烯禾啶胁迫下 ‘晋谷21 号’ 叶片叶绿素荧光参数的影响Table 4 Effects of AnnGro® on chlorophyll fluorescence parameters of ‘Jingu 21’ under sethoxydim stress

不同浓度安融乐与烯禾啶混用后，随着安融乐浓度的升高，‘晋谷21 号’叶片Fv/Fm、ETR(Ⅱ) 和qP 呈先升高后降低趋势，NPQ 则呈先降低后升高趋势。烯禾啶浓度分别为1/8、1/4、1/2 倍推荐剂量时添加2 500 倍液的安融乐，‘晋谷21 号’叶片的Fv/Fm、ETR (Ⅱ)及qP 达到最大值，NPQ 值降到最低，与单用相同浓度的烯禾啶相比，Fv/Fm分别升高11.11%、12.50%和23.08%，ETR (Ⅱ)分别升高11.81%、18.79%和23.30%，qP 分别升高11.43%、15.63% 和6.45%，NPQ 分别降低6.21%、3.38%和6.96%。可见，安融乐对缓解烯禾啶对谷子叶片叶绿素荧光参数的胁迫具有一定的效果，且当浓度为2 500 倍液时效果最好。

2.5 安融乐对烯禾啶胁迫下‘晋谷21 号’叶片抗氧化酶活性和丙二酫含量的影响

由表5 可知：随着单用烯禾啶浓度的升高，‘晋谷21 号’叶片的抗氧化酶活性和丙二醛含量均升高。安融乐与烯禾啶混用后，随着安融乐浓度的升高，‘晋谷21 号’叶片的SOD、POD 及CAT活性均呈先升高后降低趋势，MDA 含量则呈先降低后升高趋势。

表5 安融乐对烯禾啶胁迫下 ‘晋谷21 号’ 叶片抗氧化酶活性和丙二醛含量的影响Table 5 Effects of AnnGro® on antioxidant enzyme activity and MDA content of ‘Jingu 21’ under sethoxydim stress

烯禾啶浓度分别为1/8、1/4、1/2 倍推荐剂量时，添加2 500 倍液的安融乐，‘晋谷21 号’叶片的SOD、POD 和CAT 活性均达到最大值，MDA含量则降到最低，与单用相同浓度的烯禾啶相比，SOD 活性分别升高34.50%、15.47%和14.04%，POD 活性分别升高36.15%、15.22%和11.44%，CAT 活性分别升高26.81%、10.43% 和8.80%，MDA 含量分别降低12.08%、12.61%和12.42%。

2.6 安融乐对烯禾啶胁迫下‘晋谷21 号’叶片乙酰辅酶A 羧化酶活性的影响

烯禾啶的靶标酶为乙酰辅酶A 羧化酶(ACCase)，ACCase 活性的大小直接反映谷子受到药害的程度。由图3 可知，随着单用烯禾啶浓度的增加，‘晋谷21 号’叶片的ACCase 活性降低。随着添加安融乐浓度的升高，‘晋谷21 号’谷子叶片ACCase 活性呈先升高后降低趋势，说明添加安融乐可以缓解烯禾啶对谷子的胁迫作用，但存在最适浓度。当添加安融乐2 500 倍液时，谷子叶片ACCase 活性达到最大。在烯禾啶浓度分别为1/8、1/4、1/2 倍推荐剂量时添加2 500倍液安融乐，谷子叶片ACCase 活性与单用相同浓度的烯禾啶相比分别升高36.61%、28.33%和39.42%。

2.7 安融乐对烯禾啶防除谷田牛筋草的增效作用

表6 结果显示，随着药后时间的推移，烯禾啶对牛筋草的株防效和鲜重防效逐渐上升。且烯禾啶浓度越高防效越高，1/2 倍推荐剂量烯禾啶单用，药后30 d 的株防效和鲜重防效分别为53.33%和73.10%，添加2 500 倍液安融乐后对牛筋草的株防效和鲜重防效显著，分别为73.33%和84.65%，也高于添加5 000 倍液时的防效。综上，添加不同浓度安融乐对烯禾啶防除牛筋草的株防效和鲜重防效的增效分别为25.01%～37.50%和10.40%～17.64%。

表6 安融乐与烯禾啶混用对牛筋草的防效Table 6 Weed control efficacy of sethoxydim mixed with AnnGro®

3 结论与讨论

在除草剂配制和施用过程中加入助剂能改善除草剂药液特性，使其在较低用量下达到最佳防除效果[16]，成为降低除草剂用药量、提高农作物安全性、减少环境污染及缓解抗性杂草发生等行之有效的方法之一。安融乐作为一种新型植物源喷雾助剂，在提高除草剂药效方面的研究应用多集中在水稻、冬小麦、花生、棉花等作物上，但在谷子上的研究和应用尚未见报道。相世刚等[15-17]研究了安融乐对草甘膦异丙胺盐、稻田除草剂氰氟草酯、麦田激素型除草剂的增效作用及其机理，结果表明，安融乐对灭生性除草剂草甘膦异丙胺盐水剂有一定的增效作用，混用后可加速野芥菜EPSPS 失活，增加莽草酸积累量，有效提高药剂作用速度及对靶标杂草的防除效果；可提高氰氟草酯乳油19%～32%的药效，提高对稗草和千金子的防效；能有效提高麦田激素型除草剂对目标杂草的作用速度及防除效果，杂草死亡时间提前1～5 d，增效22.60%。研究发现，45 mL/hm2安融乐与啶磺草胺和甲基二磺隆混用，药后45 d对猪殃殃的株防效和鲜重防效分别提高8.40%和10.78%、11.49%和12.42%，且对小麦安全；45 mL/hm2安融乐与异丙隆和唑啉草酯混用，可显著提高对看麦娘的防除效果，药后45 d对看麦娘的株防效、鲜重防效分别提高20.03、17.25 个百分点及15.44、19.79 个百分点[19-26]。张瑞萍等研究报道，安融乐能有效增加不同剂型草铵膦对野芥菜的作用速度和防除效果，野芥菜死亡时间提前，杂草防效增效10.9%～44.8%[21]。胡荣娟等研究提出，建议飞防作业时，将10% 双草醚SC 减量20%后与助剂3%卵磷脂•维生素E 45～75 mL/hm2混用，对水稻安全且有增效作用[29]。本研究结果显示，在1/2 倍推荐剂量的烯禾啶中添加2 500倍液安融乐，药后30 d 对牛筋草的株防效和鲜重防效分别达到73.33%和84.65%，比单用烯禾啶时药效分别提高了37.5%和15.8%。说明安融乐对烯禾啶具有显著的减量增效作用，这与前人将安融乐应用于在水稻、小麦除草剂上的研究结果[15-18, 20-21]相一致。

将助剂与除草剂混用可以提高除草剂药效，降低用量，缓解除草剂对作物的胁迫，提高作物安全性。研究表明，在稻田及麦田除草剂中添加安融乐助剂，均可提高除草剂药效，降低施用量，提高对作物的安全性[15,17-18,25,29]。本研究结果表明，1/8、1/4 及1/2 倍推荐剂量的烯禾啶添加2 500倍稀释的安融乐，可有效缓解烯禾啶对‘晋谷21 号’谷子的胁迫，主要表现在谷子株高和叶面积比施用烯禾啶单剂分别增加16.76% 和24.94%，光合色素含量及叶绿素荧光参数等生理指标均显著高于对照及其他处理，谷子叶片保护酶活性达到最大，MDA 含量降到最低，谷子叶片ACCase 活性比施用烯禾啶单剂显著提高36.61%、28.33%及39.42%。说明安融乐可以有效缓解烯禾啶对晋谷21 号的胁迫，提高谷子的安全性，这与前人在水稻、小麦中的研究结果[15,20]一致。可见，安融乐在谷子田具有较好的应用前景，但本研究结果尚需开展多年多点田间药效试验，以明确安融乐对烯禾啶的增效和药害缓解作用及机制，为安融乐在谷田化学除草中的推广应用提供理论及技术支撑。