水稻种子丸粒化技术防除田间杂草初探

朱永东， 黄 华， 冯 夏， 徐汉虹

(1.华南农业大学天然农药与化学生物学教育部重点实验室，广东广州 510642；2. 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)

移栽与直播是目前我国东北水稻生产上应用面积最广的2种种植方式。近年来，水资源的枯竭、劳动力的短缺和劳动力成本的上升，已经威胁到水稻移植制度的可持续性和生产力，传统的水稻移植制度已不再适应我国农业的可持续发展[1-2]。水稻直播栽培是将水稻种子直接播种，不需要繁育秧苗再移栽，可以节约水资源，降低劳动力投入，减少化肥施用量，是一种轻简化、高效益、生态、环保的种植模式[3-4]。但与移栽水稻相比，直播稻田内干湿交替，杂草发生条件优越，而杂草与水稻争肥、争光，挤占了水稻秧苗的生长空间，严重影响了水稻高产稳产，限制了直播田的发展[5]。因此，为了提高防效，农户不断加大药量和增加用药次数，导致部分杂草的抗药性越来越强，少数地区草害甚至已经到了无药可控的局面，草害已严重限制了直播稻的推广发展[6-7]。

种子丸粒化是为改善种子形状不规则、重量较轻等缺点而采用机械手段使其形状规则、重量增加以适应机械播种要求的方法，同时为植株生长提供药、肥等保障，增强抗逆性[8]。种子丸粒化技术研究，始于20世纪40年代的美国，20年后传至日本、欧洲[9]。在20世纪90年代，欧洲西北部的甜菜种子、英国的莴苣种子基本上达到了丸粒化的生产标准。我国于20世纪80年代开始对种子丸粒化技术进行试验研究，21世纪以来相继在棉花、番茄、胡麻、高粱等小粒种子和杨柴、花棒等大粒种子中研究应用并表现出良好的效果[10-14]。Mei 等发现在淹水条件下，在水稻种子丸粒化中加入二氧化钙会使水稻直播田的种子出芽率显著提高[15]。熊腾飞等发现菜心种子丸粒化包衣可达到缓释氟啶虫胺腈效果，能有效延长氟啶虫胺腈的持效期[16]。

除草剂种子丸粒化处理是将除草剂集中在种子和根部，在保证农药利用率和持效期的同时，可以避免农药与非靶标生物接触，减少流失。目前，这是一项概念验证研究，旨在测试除草剂丸粒化配方对水稻出苗和田间主要杂草的影响，为后期大面积推广提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试药剂 所用除草剂共8种，均为常见的水稻直播田除草剂(表1)。

表1 供试除草剂及其用量Table 1 The type and dosage of tested herbicides

1.1.2 供试杂草和水稻 稗属杂草(EchinochloaBeauv.)、异形莎草(CyperusdifformisL.)、千金子[Leptochloachinensis(L.) Nees ]，均采自华南农业大学试验基地。水稻品种为19香，由广东省农业科学院提供。

1.1.3 供试包衣机器和材料 RH-325型种子包衣丸粒机(青岛润华农业科技有限公司)、高岭土(大同金源高岭土责任有限公司)、凹凸棒粉(常州鼎邦矿产品科技有限公司)、硅胶粉(山西诺泰生物科技有限公司)。

1.2 方法

1.2.1 种子丸粒化包衣 参考种子丸粒化文献进行包衣处理[16]。分别取10%嘧草醚粉剂7.50、5.00、3.75、2.50 g，选取250 g水稻种子和高岭土、凹凸粉(重量比2：1)组成的包衣材料，称量后混合均匀。将种子和包衣粉(重量比1 ∶1)加入包衣机不同位置中进行包衣，总包衣时间约 20 min，机器转速度为120 r/min，水泵进水速度为 15 mL/min。包衣完成后，将丸粒化的种子过20目筛，去除未丸粒化的残余粉剂与丸粒化不合格的种子，得到丸粒化种子，置于烘干机中，80 ℃烘干40 min后封装保存。最终依次得到药种比(原药总重量/种子总重量)为3 ∶1 000、2.5 ∶1 000、1.5 ∶1 000、1 ∶1 000 的10%嘧草醚粉剂丸粒化包衣种子。苄嘧磺隆粉剂、吡嘧磺隆粉剂、扑草净粉剂的包衣方法与嘧草醚粉剂相同。

氰氟草酯乳油、丁草胺乳油、乙草胺悬浮剂、五氟磺草胺悬浮剂的包衣处理方法相同，以25 g/L五氟磺草胺悬浮剂为例进行说明，量取200 mL悬浮剂，加入50 g 100目硅胶粉，搅拌均匀配成10%粉剂并晾干后备用。后期包衣方法同10%嘧草醚粉剂包衣方式。

1.2.2 盆栽试验 盆栽试验于2021年4—6月在广东省农业科学院植物保护研究所进行。以清水包衣种子为对照，每组处理5次重复。试验在30 cm×20 cm×8.5 cm周转箱中进行，每箱播20 粒丸粒化种子，条播成2行，每行10粒。同时播种稗属草、异形莎草、千金子种子各50粒。置于室内30 ℃恒温箱，每天光照12 h进行培养，保持水层2 cm，12～24 h内排干表层水，12 d后加水淹没杂草。于14、21、28 d时分别调查水稻的发芽率、株高、根长、干重以及杂草抑制率。

水稻种子发芽率=发芽水稻种子粒数/供试水稻种子粒数×100%；

杂草种子抑制率=未发芽杂草种子粒数/供试杂草种子粒数×100%。

1.2.3 田间试验 于2021年6月2日至10月22日在广东省韶关市武江区龙归镇涂屋村试验地(113°59′15.44″E，24°80′13.22″N)进行防效调查。土壤为半粉沙质，有机质含量3.7%，pH值6.8。播种方法如下：每穴播种3粒水稻种子，株间距为25 cm×13 cm。每个小区面积为5 m×5 m=25 m2，共6个试验小区。调查方法为随机取样，每处理小区取样3点，每处理小区取样面积为1 m2。保持水层2 cm，12～24 h内排干表层水，12 d后加水淹没杂草。播种后15、25、35 d调查记录各处理小区的杂草株数，计算杂草株防效或鲜重防效。水稻产量测定：调查方法为随机取样，每处理小区取样3点，每处理小区取样面积为1 m2，计算理论产量。

杂草株防效=(空白对照区残存杂草株数-处理区残存杂草株数)/空白对照区残存杂草株数×100%。

杂草鲜重防效=(空白对照区残存杂草鲜重-处理区残存杂草鲜重)/空白对照区残存杂草鲜重×100%。

理论产量(kg/hm2)=单位面积有效穗数(穗/m2)×穗粒数(粒)×结实率(%)×千粒重(g)×10-2。

1.2.4 数据分析 数据采用SPSS 20.0软件进行统计分析，应用Duncan’s新复极差法检验不同处理间的显著性差异。

2 结果与分析

2.1 对水稻安全性和杂草抑制效果

除草剂种子丸粒化包衣的用量参考8种除草剂有效成分用量范围值，以不高于有效成分用量最大值为原则，除草剂用量依次递减。每种除草剂选用4种配方进行包衣如表2所示。

表2 不同除草剂不同药种比处理Table 2 Different herbicides with different seed ratio treatment

由表3可知，不同处理组包衣对水稻种子发芽率的影响存在差异。处理组水稻发芽率和杂草抑制率都在80%以上的共有5种不同丸粒化的配方，分别是C3、C4、F4、G3、G4处理。清水包衣对照组的水稻发芽率为86.67%。8种除草剂除D处理组(氰氟草酯)是茎叶处理剂外，其他除草剂均为芽前除草剂。D4的发芽率为85.33%，对水稻安全，但是除草效果仅为21.00%。高药种比的处理D1的抑制率为58.33%，但发芽率为66.00%，不适宜用于种子丸粒化包衣。

表3 不同处理对水稻安全性和杂草种子抑制效果调查Table 3 Investigation on control effect of different treatments on weeds seeds and their selectivity to rice

将5种除草剂配方对水稻的株高、根长、干重进行对比，筛出对水稻安全的配方用于田间试验如表4所示。就水稻株高、根长方面而言，只有G3处理组与其他处理有极显著差异，水稻平均株高、根长分别为8.17、10.20 cm，因此G3处理不适合进一步研究；可将C3、C4、F4、G4用于田间试验，同时增加1组复合除草剂(嘧草醚+五氟磺草胺)药种比1.5 ∶6 ∶1000(C3+G4)初步探索复配除草剂丸粒化控草的效果。

表4 不同处理播种后15 d对水稻幼苗素质影响Table 4 Effect of different treatments on rice seedling quality 15 days after sowing

2.2 对杂草防效

2.2.1 杂草株防效 由表5可知，播种后15 d，C3+G4处理对水直播稻田5种杂草处理防效均达82.00%以上，总草的防效显著高于其他处理。由表6可知，播种后25 d，C3+G4处理组的总草防效为89.35%，极显著高于其他处理。由表7可知，播种后35 d，所有处理组对杂草均有良好的株防效，其中C3+G4处理的总草防效为88.75%，均极显著高于其他处理组。

表5 不同处理播种后15 d对杂草株防效Table 5 Control effect based on plant of different treatments on weed 15 days after sowing

表6 不同处理播种后25 d对杂草株防效Table 6 Control effects of different treatments on weed 25 days after sowing

表7 不同处理播种后35d对杂草株防效Table 7 Control effect of different treatments on weed 35 days after sowing

2.2.2 杂草鲜重防效 由表8可知，播种后 35 d，C3、C4处理对稗属草有良好的鲜重防效，分别为93.82%和83.40%，对马唐和鸭舌草的鲜重防治效果均较差，为30%～37%。F4和G4处理组对千金子、异形草、牛津草、马唐、鸭舌草、总草的鲜重防效均显著高于C3和C4处理。C3+G4处理组对千金子、异形莎草、牛津草、马唐、鸭舌草、总草的鲜重防效均高于其他处理组，除牛津草和鸭舌草的防效较低外，对其他杂草和总草的鲜重防效都在80.00%以上。

表8 不同处理播种后35 d对杂草鲜重防效Table 8 Effects of different treatments on fresh weight of weeds 35d after sowing

2.2.3 水稻产量调查 19香水稻由广东省农业科学院选育而成。该品种前期长势较慢，分蘖能力中等，茎秆较粗；中期抽穗很整齐，株高90 cm左右，穗长23.2 cm；后期倒伏能力强。该品种稻米粒型细长，品质好，米香浓郁，是作为高档米定单开发的优选品种，平均产量在7 500 kg/hm2左右。

由表9可知，就有效穗数而言，C3、F4、G4和C3+G4处理均较对照组极显著增加，最少增加 97穗/m2。穗粒数方面，C3+G4处理组与其他4组有极显著差异，较对照组增加了30粒/穗。对结实率影响最大的是C3+G4处理组，较对照增加了40.99%。千粒重方面，C3+G4处理组与其他处理组有极显著差异，较对照增加了8.97 g。理论产量方面，C3+G4处理组与其他处理组有极显著差异，较对照增加了5 932.56 kg/hm2。

表9 不同处理对水稻产量的影响Table 9 Effect of different treatments on yield of rice

3 结论与讨论

以直播田间杂草为防治对象，以水稻为供试植株，通过盆栽试验，研究了不同药种比的8种除草剂种子丸粒化包衣处理后对水稻的安全性和对杂草防效，筛选出4种对水稻安全的除草剂配方。增加1组复配处理后，通过大田试验，研究了5种除草剂配方在田间的效果，筛选出对杂草防效较高的除草剂配方(C3+G4)。

盆栽试验结果表明，种子丸粒化除草技术具有可行性。播种后15 d，5种除草剂配方发芽率和杂草抑制率都在80%以上，C3、C4、F4、G4处理组在幼苗素质方面表现优异。由于除草剂药害的原因，同一除草剂包衣药种比增加后，水稻的发芽率一般会下降。种子丸粒化后具有缓释作用，12 d后进行淹水处理，杂草茎叶会接触残留的除草剂进而抑制其生长。氰氟草酯是内吸传导性除草剂，对水稻具有优良的选择性，对低龄稗草具有优异的防效，故选用氰氟草酯包衣进行试验。通过盆栽试验发现，氰氟草酯虽然对水稻安全，但除草效果不佳，不适宜用于田间试验。

田间试验表明，除草剂混剂的除草效果均显著高于单剂的除草效果。播种后15、25、35 d，C3+G4 处理对稻田总草的株防效极显著高于其他处理组。测产时，C3+G4处理组理论产量显著高于其他处理组，产量为7 161.50 kg/hm2。由于19香水稻属于丝苗型优质水稻，产量会比普通杂交稻低，一般产量在7 500 kg/hm2左右，但在长江中下游用于晚稻种植时产量一般在9 000 kg/hm2以上。19香水稻米饭软硬适中、芬香可口，逐渐受到人们的青睐。通过田间试验发现，种子丸粒化水稻比移栽稻更抗倒伏，有可能是因为缺少移栽过程，所以水稻根系更加发达。

一般传统方式使用封闭除草剂处理后还须施药2次，才能达到防除杂草的目的[17-18]。除草剂种子丸粒化控草技术只需要包衣1次药，就可达到长期防控杂草的效果。除草剂种子丸粒化控草技术是在防治水稻直播田田间杂草方面的一次技术创新，具有省时、省力、环保、高效、经济等优点，具备大规模推广的应用价值。