不同除草剂减量与助剂复配对杂草防效、甘薯生长发育和产质量的影响

刘亚军，王文静，李 敏，胡启国，王红刚，储凤丽

（商丘市农林科学院，河南 商丘 476000）

田间杂草是威胁农作物生长发育的一类重要生物因子，能够争夺农作物生长所需的营养物质及水肥气热等自然资源，通过影响作物的光合作用使其生长发育不良，进而影响产量及品质[1-2]。随着社会老龄化和科技进步，从事农业活动的劳动力锐减，用工难、用工贵成为当前农业发展面临的重要现实问题[3-4]。人工除草费时费力，且劳动效率普遍较低，而化学除草省时省力又高效。近年来，人工劳动成本的不断提高使得人工除草逐步被化学除草替代[5-6]。除草剂是一类能够致使某种植物枯死的化学物质，具有明显的特异性和选择性[7]。

甘薯是豫东地区主要的粮食作物之一，因产量高、适应性广、易存活等[8]特点，深受当地农民、种植户的喜爱。近年来，随着甘薯产业的开发与宣传，甘薯的保健功能得到广大人民的认可[9-10]，甘薯种植效益逐年增加，极大地提高了农户种植甘薯的积极性。豫东地区甘薯生育期在5—11 月，此时期雨水较多，田间杂草丛生，极大地影响了甘薯产量及品质的提高。据统计，甘薯每年因杂草造成减产5%～15%，严重时可达50%以上[11]。为了提升甘薯田杂草的防除效果，减少农田劳动量，大多数种植者选择大剂量除草剂除草，但长久使用大剂量除草剂不仅提高了田间杂草的抗药性、增加了土壤环境污染的风险[12-13]，还对甘薯产量及品质产生影响[14]。因此，进行除草剂减量增效研究对甘薯产业的健康发展具有重要意义。

研究发现，除草剂的合理选择不仅可以提高田间杂草防控效率，还可以明显减弱除草剂对农作物的胁迫，使植物生长发育及体内生理生化代谢受到的影响降到最低[15-19]。邱思鑫等[20]研究发现，砜嘧黄隆、氟比甲禾灵在防控杂草的同时会对甘薯生长产生一定的药害作用，而二甲戊灵对甘薯生长无明显药害作用。孙厚俊等[21]研究发现，合理的除草剂能够降低杂草危害，提高甘薯产量和经济效益。张海等[22]、陶园等[23]、范建芝等[24]研究发现，合理的除草措施不仅能够提高田间杂草防除效果，还能够促进甘薯生长发育，提高作物产量。目前，在甘薯上的除草剂研究主要集中在种类和剂量筛选方面[25-26]，关于不同除草剂减量与助剂复配对杂草防效及甘薯生长发育的影响研究鲜有报道。为此，研究不同除草剂减量与不同助剂复配对杂草防效及甘薯生长发育、产量、品质的影响，确定适宜的除草剂减量与助剂复配方案，以期为豫东地区甘薯除草剂的安全选择提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况及试验材料

试验于2021 年6—11 月在商丘市农林科学院示范基地（116°38′E、39°93′N）进行。该区年均气温13.5～14.2 ℃，无霜期240 d，年降水量684.2 mm，年日照时长2 350 h。试验地前茬作物为小麦，土壤类型为黄潮土砂质土，耕作层（0～30 cm）土壤养分含量：有机质7.52 g/kg、全氮0.78 g/kg、全磷0.86 g/kg、速效 氮54.32 mg/kg、速 效 磷48.29 mg/kg、速 效 钾144.62 mg/kg，pH值为8.11。

供试甘薯品种：商薯18；供试药剂：960 g/L精异丙甲草胺乳油（青岛金尔农化研制开发有限公司）、330 g/L 二甲戊灵乳油（江苏龙灯化学有限公司）、激健（四川蜀峰作物科学有限公司）、迈丝（北京广源益农化学有限责任公司）。

1.2 试验设计

试验设8 个处理，分别为不施药不人工除草（CK1）、不施药人工除草（CK2）、施100%精异丙甲草胺乳油4.50 L/hm2（T1）、施70%精异丙甲草胺乳油3.15 L/hm2+激健150 mL/hm2（T2）、施70%精异丙甲草胺乳油3.15 L/hm2+迈丝100 mL/hm2（T3）、施100%二甲戊灵乳油5.00 L/hm2（T4）、施50%二甲戊灵乳油2.50 L/hm2+激健150 mL/hm2（T5）、施50%二甲戊灵乳油2.50 L/hm2+迈丝100 mL/hm2（T6），3 次重复，共计24 个小区，随机区组排列。小区面积为8 m×7.8 m，10 行区，每行栽种30 株。6 月12 日起垄，垄间距80 cm，株距26 cm，6 月25 日栽插甘薯苗。选用长25～30 cm、6～7片叶的甘薯苗，栽插前用剪刀剪齐，栽后株高均在10 cm 左右，便于株高、地上部鲜质量调查。栽苗后立即喷施除草剂及助剂进行土壤封闭，10 月25 日收获。施肥、浇水等管理措施按照当地农民习惯进行。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 甘薯幼苗药害 分别于施药后3、7 d 调查幼苗药害发生情况。与CK1、CK2相比，肉眼观察各个小区薯苗叶片有无失绿变黄、边缘形状、颜色变化等，主茎有无斑点、变黑等情况发生。

1.3.2 杂草防效 分别于施药后5、10、15、30 d，每小区随机选取2 个1 m2地块，调查杂草株数和杂草鲜质量，并按照公式[21]计算杂草株防效与鲜质量防效。每次调查完后进行地点标记，避免由地点重复引起的误差。

株防效=（CK1 杂草株数-除草剂处理杂草株数）/CK1杂草株数×100%；

鲜质量防效=（CK1 杂草鲜质量-除草剂处理杂草鲜质量）/CK1杂草鲜质量×100%。

1.3.3 甘薯生长发育及生理生化指标 于施药后45 d，选取小区中间连续10 株调查株高、地上部鲜质量，测定叶片叶绿素含量（SPAD 值）以及净光合速率，并随机选取3 株的叶片用于过氧化氢酶（Catalase，CAT）、过氧化物酶（Peroxidase，POD）、超氧化物歧化酶（Superoxide dismutase，SOD）活性以及丙二醛（Malondialdehyde，MDA）含量的测定。其中，SPAD 值采用SPAD-502 叶绿素仪测定，净光合速率采用LI-6400 便携式光合仪测定，CAT、POD、SOD活性及MDA含量分别采用紫外吸收法、愈创木酚氧化法、氮蓝四唑光化还原法、硫代巴比妥酸法测定[27]。

1.3.4 甘薯产量及品质 甘薯收获时，测定小区全部薯块质量，折算产量。同时，每小区选取大小均匀，无明显病害、虫害薯块1 块，用于甘薯品质的测定。其中，淀粉、还原糖、可溶性糖、胡萝卜素、粗蛋白含量均按照张治安等[28]的方法测定。商品薯选定标准：单薯块质量＞100 g，无虫眼、无裂皮、无奇形异状。

1.4 数据统计分析

采用WPS 进行数据整理、作图，利用DPS 7.5软件、采用LSD法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同除草剂减量与助剂复配对甘薯幼苗药害及杂草防效的影响

施药后3 d，肉眼观察发现，与CK1、CK2 相比，T4 处理部分甘薯幼苗叶片卷缩、边缘锯齿状、颜色变深，并出现黑色斑点，主茎无斑点、变黑等情况。其他施药处理未见明显药害。施药后7 d，肉眼观察发现，T4 处理甘薯幼苗叶片逐渐恢复，但与CK1、CK2相比，仍有轻度药害症状。

由图1 可知，不同施药处理间杂草株防效与鲜质量防效均有较大的差异。整体来看，随着施药后时间的延长，杂草防效均呈现先升高后降低的趋势，施药后15 d，杂草株防效和鲜质量防效达到最高。施药后5、10 d，T2 处理的株防效和鲜质量防效均最高，总体上以T5 处理次之。其中，T2 处理株防效较其他处理分别显著提高16.94%～40.22%、5.71%～21.79%，鲜质量防效较其他处理分别提高8.54%～36.35%、1.50%～14.99%。施药后15 d，株防效和鲜质量防效均达到最高，均以T5 处理最高，其株防效较其他处理提高3.39%～11.71%，鲜质量防效较其他处理提高3.60%～11.10%，且均显著高于T1、T3、T4处理；T2、T6处理次之，与T5处理均无显著差异。施药后30 d，施药处理杂草株防效和鲜质量防效均不同程度地降低，仍均以T5 处理最高，T2、T6处理次之，T1 处理最低。在所有施药后时间中，T1与T3 处理间及T4 与T6 处理间的杂草株防效与鲜质量防效均无显著差异。综上可知，施药早期T2处理杂草防效较好，而随着施药时间延长，T5 处理杂草防效优于其他施药处理，且无明显药害。

图1 不同施药处理对甘薯田杂草株防效和鲜质量防效的影响Fig.1 Effect of different spray treatments on control effect of plant and fresh weight of weed in sweet potato field

2.2 不同除草剂减量与助剂复配对甘薯幼苗生长发育及生理生化特性的影响

2.2.1 幼苗生长发育 施药后45 d，田间长势调查发现，不同施药处理甘薯幼苗生长发育差异较大（图2）。整体来看，施药处理株高、地上部鲜质量分别较CK2 降低1.82%～24.48%、3.52%～28.13%，除T5处理外，其他施药处理株高、地上部鲜质量均达到显著水平。而施药处理株高、地上部鲜质量分别较CK1 显著提高5.60%～37.30%、17.05%～57.13%。不同施药处理间比较，T5 处理株高、地上部鲜质量均最大，株高较其他施药处理显著提高12.54%～30.02%，地上部鲜质量较其他施药处理提高2.77%～34.24%，除T6 处理外，均达到显著水平；T4 处理株高、地上部鲜质量均最低。综上，施药后T5 处理甘薯幼苗生长发育明显优于CK1及其他施药处理。

图2 不同施药处理对甘薯幼苗株高、鲜质量的影响Fig.2 Effect of different spray treatments on plant height and fresh weight of sweet potato seedling

2.2.2 叶片SPAD 值、净光合速率 施药后45 d，调查甘薯叶片SPAD 值和净光合速率发现（图3），与CK2 相比，施药处理SPAD 值降低1.01%～13.95%，除T5、T6 处理外，均达到显著水平；与CK1 相比，施药处理SPAD 值显著提高7.60%～23.78%。与CK1相比，施药处理净光合速率提高1.33%～15.98%；与CK2 相比，各施药处理表现不同，除T5 处理净光合速率高于CK2 外，其他施药处理均较CK2 不同程度下降。不同施药处理间比较，T5处理SPAD值、净光合速率均最大，较其他施药处理分别提高2.74%～15.04%、3.14%～14.45%，除T6 处理外，均达到显著水平；T4 处理SPAD 值显著低于T2、T5、T6 处理，净光合速率显著低于其他施药处理。综上，施药后T5处理叶片SPAD值和净光合速率最高。

图3 不同施药处理对甘薯幼苗叶片SPAD值和净光合速率的影响Fig.3 Effect of different spray treatments on SPAD value and net photosynthetic rate of sweet potato seedling

2.2.3 叶片抗氧化酶活性及MDA 含量 由图4 可知，与CK1相比，施药处理SOD、POD、CAT活性分别显著提高11.80%～33.38%、5.59%～20.20%、8.80%～41.40%，MDA 含量降低0.83%～17.02%。在所有处理中，T5 处理甘薯叶片SOD、CAT 活性均最高，较其他处理分别提高1.71%～33.38%、3.73%～41.40%，除CK2、T6 处理外，均达到显著水平。CK2 POD 活性最高，施药处理较CK2 降低3.11%～14.89%，除T5、T6 处理外，均达到显著水平。CK2 MDA 含量最低，施药处理较CK2提高1.89%～21.77%，除T5、T6处理外，均达到显著水平；T1 处理MDA 含量最高，显著高于除CK1 外的其他处理。综上，施药能够明显提高叶片抗氧化酶活性，降低丙二醛含量。

图4 不同施药处理对甘薯叶片抗氧化酶活性及MDA含量的影响Fig.4 Effect of different spray treatments on antioxidant enzymes activities and MDA content in leaves of sweet potato seedling

2.3 不同除草剂减量与助剂复配对鲜薯产量、商品薯率的影响

由图5可知，与CK1相比，施药处理鲜薯产量显著提高21.95%～46.72%；与CK2 相比，施药处理鲜薯产量降低0.64%～17.42%，除T5 处理外，均达到显著水平。不同施药处理间比较，T5处理鲜薯产量最高，较其他施药处理显著提高6.45%～20.31%；T1 处理产量最低，显著低于其他施药处理。CK2 商品薯率最高，其次为T5处理；CK1最低，施药处理显著提高7.63%～17.28%。不同施药处理间比较，T5 处理商品薯率最高，分别较T1、T3、T4 处理显著提高7.97%、7.91%、8.97%，与T2、T6 处理无显著差异；T4处理商品薯率在施药处理中最低，但与CK1 相比仍显著提高。综上，施药后T5处理鲜薯产量和商品薯率均最高。

图5 不同施药处理对鲜薯产量、商品薯率的影响Fig.5 Effect of different spray treatments on fresh sweet potato yield and commercial potato rate

2.4 不同除草剂减量与助剂复配对甘薯品质的影响

不同施药处理对薯块各品质指标的影响不同（图6）。与CK1 相比，施药处理淀粉、还原糖、可溶性糖、胡萝卜素、粗蛋白含量分别提高6.72%～17.00%、19.44%～33.10%、2.45%～7.83%、9.16%～20.64%、4.81%～16.55%；与CK2 相比，除T5 处理淀粉、还原糖、胡萝卜素、粗蛋白含量略高外，其他施药处理各品质指标均不同程度下降。不同施药处理间比较，T5 处理淀粉、还原糖、可溶性糖、胡萝卜素、粗蛋白含量均最高，较其他施药处理分别提高3.54%～9.635%、1.77%～11.43%、0.54%～5.25%、1.16%～10.44%、5.69%～11.21%。其中，淀粉含量显著高于T1、T2、T3、T4 处理，还原糖含量显著高于T1、T3、T4、T6 处理，胡萝卜素含量显著高于T1、T2、T3、T4处理，粗蛋白含量显著高于其他施药处理，可溶性糖含量无显著差异。综上，施药后T5处理甘薯品质明显优于CK1及其他施药处理。

图6 不同施药处理对甘薯品质的影响Fig.6 Effect of different spray treatments on sweet potato quality

3 结论与讨论

因薯苗前期生长所需水分较多，田间土壤持水量保持在较高水平，使得杂草发生速度较快，但由于不同种类杂草发生时间不一致，不同除草剂种类、剂量以及复配助剂的选择对田间杂草防效均可能产生不同的效果[29]。本研究结果表明，不同施药处理杂草防效差异较大，整体来看，杂草株防效与鲜质量防效随着喷药时间的延长先升高后降低。施药后10 d，精异丙甲草胺乳油处理杂草防效均相应地高于二甲戊灵乳油处理，但随着施药时间延长，二甲戊灵乳油处理杂草防效均相应地高于精异丙甲草胺乳油处理。结合甘薯植株药害调查结果分析，可能是精异丙甲草胺乳油作用时间较快，能够较早地选择性杀死某类杂草，但随着施药时间的延长，药效逐渐降低；而二甲戊灵乳油作用时间稍晚，但是药效较强，不仅能够较好地控制田间杂草，还对甘薯植株产生一定的药害。本研究结果还表明，除草剂减量复配激健处理杂草防效明显优于除草剂单施处理和除草剂减量复配迈丝处理，且除草剂单施处理与除草剂减量复配迈丝处理杂草防效均无显著性差异。这与张志刚等[30]的研究较一致。这可能是由于除草剂减量过多，迈丝助剂提升的药效不足以抵消除草剂的减量幅度，而激健助剂与精异丙甲草胺乳油、二甲戊灵乳油反应效果优于助剂迈丝；也可能是除草剂减量至一定剂量范围虽然能够杀死某些杂草，但对另一些杂草的毒害作用可能会降低，从而未表现出明显差异[31]。

除草剂能够特异性地选择干扰、抑制杂草的生理代谢致使其枯死，但选择是相对的，大多数除草剂均会对作物生长发育及生理代谢产生一定的负面影响，而除草剂的合理选择会对作物安全性产生较大的影响[32]。本研究发现，与不施药人工除草处理相比，各施药处理的株高、植株鲜质量以及SPAD值、净光合速率均不同程度降低。其中，除50%二甲戊灵乳油+激健处理与不施药人工除草处理无显著差异外，其他处理均显著降低；100%二甲戊灵乳油处理株高、植株鲜质量以及SPAD 值、净光合速率在所有施药处理中均最低，这与张世兰等[33]的研究较一致。综合分析认为，二甲戊灵乳油常规剂量除草效果较好，但对甘薯植株生长产生一定的药害，能够干扰体内生理代谢，减弱植株的生长发育。而除草剂减量复配合适的助剂不仅除草效果好，还能够减少除草剂剂量及残留量，较大程度地减弱除草剂对植株的负面影响，从而在株高、地上部鲜质量、SPAD 值、净光合速率、产量以及品质方面的表现优于单施除草剂处理。

植物体内存在一套复杂的活性氧清除系统能够抵御外界的胁迫伤害，其抗氧化酶活性与植物的抗逆性存在一定的相关性[34]。丙二醛含量能够反映植物细胞膜脂过氧化的程度[35]。本研究发现，与不施药人工除草处理相比，除50%二甲戊灵乳油+激健处理的CAT 活性略高外，其他施药处理的SOD、POD、CAT 活性均不同程度下降，MDA 含量上升。由此可知，高浓度的除草剂会给植株造成一定的伤害，而二甲戊灵乳油减量复配激健处理不仅能够保障田间杂草防控效果，还能够减弱除草剂对植株的负面影响，从而使得甘薯植株生长发育与不施药人工除草处理差异较小。目前，甘薯除草剂登记品种有很多，但不同除草剂药理、作用时间、环境因素以及复配助剂要求均有所不同，需要进一步探究。