4种除草剂对半夏田间杂草的防除效果及半夏产量、品质的影响

陈睿杰, 罗夫来

(贵州大学农学院/贵州省药用植物繁育与种植重点实验室,贵州贵阳 550025)

半夏[Pinelliaternata(Thunb.) Breit.]为天南星科半夏属多年生草本植物,以块茎入药,是临床常用的化痰止咳平喘药,具有燥湿化痰、降逆止呕、消痞散结的功效,始载于《神农本草经》[1-3]。现代医药学研究表明,半夏块茎含有多种生物碱、有机酸、 挥发油、黄酮、甾体和糖类等多种化学成分,具有止呕、镇咳平喘、抗动脉粥样硬化与降压、抗癫痫、抗衰老、抗肿瘤和抗新型冠状病毒肺炎等药理作用[4-6]。贵州省是我国半夏人工种植主产区,赫章半夏和大方圆珠半夏均是国家地理标志保护产品[2]。

半夏植株矮小,极易受杂草危害,大田种植时不及时除草则会严重影响半夏生长,导致产量与品质下降[7],由于植株矮小瘦弱,生产上只能依赖人工拔除的方式除草,通常1个生长季需除草3～4次,费工费时,增加成本,且除草效果差,极易形成草荒,高额的人工费使投入成本加大,成为制约产业发展的关键因素。目前,化学除草技术已被广泛应用于玉米[8]、水稻[9]、小麦[10-12]等大宗作物田,由于中药材特殊的商品属性,对农药的使用管控极为严格,加之中药材种植种类多且规模较小,因此,中药材的化学除草技术研究尚在起步阶段。目前,中药材化学除草技术的研究方向主要集中在对具体中药材田中杂草防除效果、对作物的安全性评价、农药残留以及对中药材的品质影响等方面。专家学者对半夏田中的杂草化学防除也进行了一定的研究,李西文等根据除草剂在半夏田中的除草效果及产生的药害对各除草剂进行了初步筛选[13];叶照春等对5种芽前除草剂在半夏田中施用后的防除效果及其对半夏的安全性评价与产量的影响进行了研究[7]。但是,尚没有学者同时使用芽前芽后2类除草剂来对半夏田进行杂草防除效果及对半夏农艺性状、产质量影响的研究。因此,本研究选用4种常用除草剂,比较其对半夏田间杂草防除效果及半夏的影响,探究化学防除半夏田间杂草的可行性,以期为半夏现代化栽培提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于贵州省贵阳市花溪区大将山(106°40′E,26°25′N)进行,花溪区具有高原季风湿润气候的特点,冬无严寒,夏无酷热,无霜期长,雨量充沛,湿度较大。年平均气温为14.9 ℃,无霜期平均246 d,年降水量1 178.3mm。试验地海拔1 109 m左右,土壤理化性质为:pH值7.27,有机质含量53.88 g/kg,碱解氮含量169.35 mg/kg,速效磷含量4.92 mg/kg,速效钾含量40.20 mg/kg。前茬为马铃薯,未用过除草剂。

1.2 供试材料

半夏品种为赫章半夏。

试验药剂:50%乙草胺乳油(EC)(山东乐邦化学品有限公司);960 g/L精异丙甲草胺EC[先正达(江苏)作物保护有限公司];15%精喹禾灵EC(山东碧奥生物科技有限公司);108 g/L高效氟吡甲禾灵EC(浙江天丰生物科学有限公司)。

施药器械:YF-16型背负式手动喷雾器(台州市路桥承玻奇花塑料厂),工作压力为0.2～0.3 MPa,流速为750 mL/min,双孔圆锥雾化喷头。

1.3 试验设计

2021年4月2日在试验田中撒播半夏块茎,小区播种量为1.62 kg/个。设4个药剂处理,各药剂用量分别按其田间常规推荐剂量设计(表1),另设清水处理为对照(CK)。随机区组设计,小区面积为5.4 m2(4.5 m×1.2 m),3次重复,共15个小区。

1.4 施药时间与方法

在半夏播种(2021年4月3日)后,50%乙草胺EC和960 g/L精异丙甲草胺EC按750 L/hm2兑水进行土壤喷雾处理,施药当天天气阴;在半夏展叶期(2021年5月3日)、杂草3～4叶期,将15%精喹禾灵EC和108 g/L高效氟吡甲禾灵EC按450 L/hm2兑水进行茎叶喷雾处理。施药当天天气阴,微风。

表1 供试药剂用量设计Table 1 Design of test herbicide dosage

1.5 调查内容与方法

1.5.1 半夏生长情况调查 于半夏播种后35 d观测半夏的生长情况,每个小区采用等距抽样法观测3个点,每点观测1 m2,调查半夏的出苗数以及株高、茎粗、主叶长、主叶宽4个农艺性状。半夏出苗率=样方植株数量/样方理论出苗数×100%。

1.5.2 除草效果调查 杂草出苗后调查各处理的杂草情况,根据对照的主要杂草种类,统计不同处理对主要杂草的防除效果:在施用芽前除草剂后30、45、60 d对半夏安全性和除草效果进行调查;在施芽后除草剂后15、30 d对半夏安全性和除草效果进行调查。每个小区采用等距抽样法调查3个点,每点1 m2,分别调查杂草种类、株数,并于最后一次拔除调查区内全部杂草,并称其鲜重,计算株防效和鲜重防效。

株防效/鲜重防效=(1-PT/CK)×100%。

式中:PT为药剂处理杂草株数(鲜重);CK为对照处理小区杂草株数(鲜重)。

1.5.3 半夏产量调查 参考唐成林的方法[14],于半夏植株倒苗后采收各小区地下球茎,去除杂质,筛选直径小于 1.2 cm 的球茎用于留种,直径大于1.2 cm的球茎初加工制成商品药材,分别称定种子和药材质量。

1.6 数据分析

利用Microsoft Excel 2007和SPSS 22.0统计软件处理数据,用Duncan’s新复极差法比较各处理间差异显著性(α=0.05)。

2 结果与分析

2.1 试验地杂草种类

由表2可知,试验地杂草种类主要有10种,隶属于6科10属。其中,菊科种类最多,有4种;其次是旋花科,有2种;藜科、莎草科、 禾本科及唇形科各1种。

表2 试验地杂草种类Table 2 Types of weeds in the P. ternata field

2.2 半夏的生长情况及农艺性状

从表3可以看出,试验各处理对半夏的茎粗、主叶长和主叶宽无显著影响,但对半夏的出苗率和株高存在显著影响(P<0.05)。其中,各处理半夏的茎粗、主叶长和主叶宽均集中在1.38～1.49 mm、4.9～5.6 cm、2.2～2.6 cm之间。960 g/L 精异丙甲草胺EC处理的半夏出苗率最高,达到84.87%,随后依次是CK(74.75%)、108 g/L 高效氟吡甲禾灵EC处理(59.59%)、15%精喹禾灵EC处理(46.82%)和50%乙草胺EC处理(45.96%),除了最后两者间不存在显著差异以外,其余处理间均存在显著差异。108 g/L高效氟吡甲禾灵EC处理的半夏株高最高,为 6.3 cm,随后依次是960 g/L精异丙甲草胺EC处理(6.1 cm)、15%精喹禾灵EC处理(5.7 cm)、CK(5.5 cm)、50%乙草胺EC处理(4.9 cm),其中108 g/L高效氟吡甲禾灵EC处理、960 g/L精异丙甲草胺EC处理和15%精喹禾灵EC处理的半夏株高显著高于50%乙草胺EC处理。

表3 播种35 d后不同除草剂处理的半夏出苗率及农艺性状Table 3 Seedling emergence rate and agronomic characters of P. ternata treated with different herbicides at 35 days after sowing

2.3 芽前除草剂对半夏田中杂草的防除效果

2种芽前除草剂施药30、45、60 d后对不同杂草防治效果见表4。施药30 d后,2种芽前除草剂的总株防效均在75%以上,50%乙草胺EC的防除效果比960 g/L精异丙甲草胺EC好,但差异不显著。50%乙草胺EC和960 g/L精异丙甲草胺EC对鬼针草的防效均高于圆叶牵牛;50%乙草胺EC的对鬼针草的防效比960 g/L精异丙甲草胺EC高。

施药45 d后,2种芽前除草剂对各杂草防治效果存在差异,其中50%乙草胺EC对牛膝菊(100.00%)、白茅(99.62%)、宝盖草(100.00%)、鬼针草(93.66%)、藜(100.00%)、豨莶(100.00%)等杂草的防效较好,均达到90%以上;野艾蒿防效次之,为84.69%;对圆叶牵牛防效最差,为12.00%。960 g/L精异丙甲草胺EC对牛膝菊(98.28%)、白茅(100.00%)、宝盖草(98.90%)、藜(98.39%)、豨莶(98.00%)等杂草的防效较好,均达到90%以上;对野艾蒿防效(88.78%)次之;对鬼针草防效(42.25%)较差;对圆叶牵牛(-12.00%)的防效消失。2种芽前除草剂对香附子和打碗花的防效分别达-39.34% ～-65.57%和-1 000.00%～-2 100.00%,猜测是对香附子的防效消失,对打碗花没有防除作用,并且由于竞争生存空间压力减小,从而促进生长。2种芽前除草剂施药45 d后对禾草、阔叶草及杂草群体总防效均在80%以上,其中960 g/L精异丙甲草胺EC对禾草的防除效果显著高于50%乙草胺EC,而50%乙草胺EC对阔叶草及总杂草群体的防除效果比960 g/L精异丙甲草胺EC好,但差异不显著。

施药60 d后,2种芽前除草剂对牛膝菊、白茅、宝盖草、鬼针草、野艾蒿、藜等杂草仍具有较好防效,且株防效与鲜重防效基本一致。其中,50%乙草胺EC对牛膝菊(99.91%)、白茅(99.68%)、宝盖草(100.00%)、藜(100.00%)等杂草的株防效仍达到90%以上,对鬼针草(88.02%)、野艾蒿(84.37%)、圆叶牵牛(4.54%)、豨莶(62.96%)的防除效果有所下降;960 g/L精异丙甲草胺EC在施药60 d后对牛膝菊(99.56%)、白茅(99.14%)、宝盖草(100.00%)、藜(100.00%)等杂草的株防效仍达到90%以上,对豨莶(37.04%)的株防效大幅下降。后期香附子和打碗花的竞争优势更加明显,导致圆叶牵牛的生存空间减少。2种芽前除草剂在施药60 d后对禾草、阔叶草及杂草群体总防效仍均在80%以上,除960 g/L精异丙甲草胺EC对禾杂草的鲜重防效高于50%乙草胺EC,50%乙草胺EC对禾草的株防效及对阔叶草和总杂草群体的株防效、鲜重防效都高于960 g/L精异丙甲草胺EC的,但差异均不显著。

表4 2种芽前除草剂施药30、45、60 d后的杂草防除效果Table 4 Weed control effect of two pre-emergence herbicides after 30,45,60 days of application

2.4 芽后除草剂对半夏田中杂草的防除效果

由表5可知,这2种芽后除草剂在施药15 d后对白茅等禾草具有明显防效。15%精喹禾灵EC在施药15 d后对藜、牛膝菊、豨莶、宝盖草、鬼针草的防效分别为85.48%、60.78%、44.00%、29.28%、10.56%,对野艾蒿、圆叶牵牛、香附子、打碗花等杂草无防除作用;108 g/L高效氟吡甲禾灵EC在施药15 d后对宝盖草、藜、牛膝菊的防效分别为35.36%、24.19%、0.47%,对鬼针草、野艾蒿、圆叶牵牛、香附子、豨莶、打碗花等杂草无防除作用。2种芽后除草剂对禾草的防效均为100.00%,对阔叶草及总杂草群体的防效均较差,15%精喹禾灵EC的防效比 108 g/L 高效氟吡甲禾灵EC的好,但差异均不显著。

药后30 d增加了鲜重防效指标,其与株防效基本一致。这2种芽后除草剂在施药30 d后对白茅等禾草仍具有明显防效,均为100%。在施药30 d后,这2种芽后除草剂对非禾本科杂草的防效均下降,其中15%精喹禾灵EC对宝盖草和豨莶的防效消失明显;108 g/L高效氟吡甲禾灵EC对宝盖草和藜的防除效果消失明显。15%精喹禾灵EC对总杂草群体的鲜重防除效果比 108 g/L 高效氟吡甲禾灵EC的好,且差异显著,15%精喹禾灵EC对阔叶草的株防效、鲜重防效以及总杂草群体的株防除效果均比108 g/L高效氟吡甲禾灵EC的好,但差异均不显著。结合2次杂草防除情况调查发现,这2种芽后除草剂虽然无法杀死部分非禾草,但能够延缓其生长,对非禾草的防除有一定的效果。

2.5 除草剂对半夏产量和品质的影响

由表6可知,各除草剂处理的半夏产量均高于CK,其中960 g/L精异丙甲草胺EC处理的产量最高,达到1 011.37kg/hm2,其次是50%乙草胺EC(898.71 kg/hm2)、15%精喹禾灵EC(760.81 kg/hm2),108 g/L高效氟吡甲禾灵EC(474.28 kg/hm2)处理的最低,50%乙草胺EC 处理和960 g/L精异丙甲草胺EC处理显著高于108 g/L高效氟吡甲禾灵EC处理和CK。50%乙草胺EC 处理、960 g/L精异丙甲草胺EC处理和15%精喹禾灵EC处理的半夏药材商品率均显著高于CK。

各处理半夏药材的水分、灰分、浸出物和琥珀酸含量均符合《药典》(2015版和2020版)中的标准。其中,960 g/L精异丙甲草胺EC处理的半夏药材水分含量最高,但各处理间差异均不显著。15%精喹禾灵EC处理的半夏药材灰分含量最高,显著高于50%乙草胺EC处理和CK。960 g/L精异丙甲草胺EC处理的半夏药材浸出物含量最高,但各处理间差异均不显著。15%精喹禾灵EC处理的半夏药材琥珀酸含量最高,但各处理间差异均不显著。综上,施用这4种除草剂均能提高半夏产量,其中960 g/L精异丙甲草胺EC效果最为明显,且对药材品质没有明显影响。

3 讨论与结论

试验结果表明,这4种除草剂对半夏田间杂草的总防除效果表现为50%乙草胺EC>960 g/L精异丙甲草胺EC>15%精喹禾灵EC>108 g/L高效氟吡甲禾灵EC。其中,960 g/L精异丙甲草胺EC的杂草防除效果较好且不会对半夏的生长及产质量产生不良影响;50%乙草胺EC的杂草防除效果最好但存在抑制半夏出苗现象,结合半夏块茎产量综合分析可知,其影响能够逐步恢复,对半夏产量影响较小;15%精喹禾灵EC和108 g/L高效氟吡甲禾灵EC对一年生禾草防除效果较好,但对其他杂草种类的防效较差,不宜用于各类杂草生长的半夏田。

半夏作为中药材,在选用除草剂时,除草剂对半夏的生长及药材产质量的影响是一个重要考虑因素。金银兰在对桔梗直播田除草剂的筛选研究中发现,乙草胺对桔梗的出苗率影响较大,但后期能够慢慢恢复[15-16],与本试验中得出的乙草胺对半夏的影响基本一致。殷庭超等还研究发现,50%乙草胺EC存在抑制牛至分蘖发生的现象[17-18]。综上所述,50%乙草胺EC可能存在抑制种苗生长的作用,为保证半夏的产质量,不建议50%乙草胺EC在半夏田中推广使用;15%精喹禾灵EC和 108 g/L 高效氟吡甲禾灵EC属于一年生禾草专用除草剂,对半夏生长影响小,但这2种除草剂对半夏田中的杂草总防除效果较差,在生产上可与其他类型除草剂进行复配使用; 960 g/L精异丙甲草胺EC对半夏田中的杂草防除效果较好,但对香附子、打碗花等部分杂草并无防除作用,因此建议根据半夏田中杂草种类及生长情况来选择或复配使用除草剂。