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防除不同生境下加拿大一枝黄花的除草剂研究

2024-03-03曹晶晶谷涛张自常李贵娄远来王红春

杂草学报 2024年4期
关键词:除草剂

摘要:为筛选出适宜不同生境下加拿大一枝黄花的防除药剂,2023年在江苏省南京市溧水区,采用室内生测法测定29种除草剂组合物对加拿大一枝黄花生物活性的影响,并对各除草剂的环境安全性与适用范围进行了分析。结果表明,在加拿大一枝黄花株高为30 cm时,草甘膦、草铵膦及其与氯氟吡氧乙酸或三氯吡氧乙酸等激素类除草剂混配,对植株地上部的生长和地下根茎再生的抑制效果较差;筛选出一系列对地上茎叶和地下根茎抑制率均为100%的药剂,其中双氟·氟氯酯、双氟·氯氟吡、2,4-滴异辛酯、2甲4氯钠盐、双唑草酮等的生态毒性为低毒,在土壤中易降解,可用于防除小麦田、玉米田、果园、桑园、茶园等生境下的加拿大一枝黄花,环嗪酮+草铵膦、氨氯吡啶酸、甲嘧磺隆、氟草啶、草甘膦·氟氯氨草酯等可用于防除非耕地的加拿大一枝黄花,而环嗪酮+草铵膦、氟草啶药效见效最快,可用于非耕地加拿大一枝黄花的应急控害。

关键词:加拿大一枝黄花;除草剂;防除效果;环境安全性

中图分类号:S482.4" 文献标志码:A" 文章编号:1003-935X(2024)04-0082-09

Research on Herbicides for Controlling Solidago canadensis L. in Different Habitats

CAO Jingjing,Gu Tao,ZHANG Zichang,LI Gui,LOU Yuanlai,WANG Hongchun

(Institute of Plant Protection,Jiangsu Academy of Agricultural Sciences,Nanjing 210014,China)

Abstract:This study investigated the herbicidal activities of 29 herbicides combinations against Solidago canadensis L. under greenhouse conditions in Lishui District,Nanjing City,Jiangsu Province during 2023,proposing herbicide options for the control of S. canadensis in various habitats based on the specific environmental safety and applicability of these herbicides. The results indicated that glyphosate,glufosinate-ammonium,and their combinations with the hormonal herbicides such as fluroxypyr and triclopyr provided inadequate control of both the aboveground plant and its rhizomes when the plants reached a height of 30 cm. Several herbicides demonstrated 100% inhibition rates on both aboveground shoots and rhizomes. Halauxifen-methyl·florasulam,florasulam·fluroxypyr,2,4-D-ethylhexyl,MCPA-sodium,and bipyrazone which are characterized by low ecological toxicity and rapid degradation in soil,are recommended for controlling S. canadensis in various crops habitats such as wheat fields,corn fields,orchards,mulberry fields,and tea gardens. Conversely,hexazinone+glufosinate-ammonium,picloram,sulfometuron-methyl,flufenoximacil,and glyphosate·fluchloraminopyr were employed for controlling S. canadensis in uncultivated lands. Notably,hexazinone+

收稿日期:2024-06-26

基金项目:江苏省农业科技自主创新资金[编号:CX(22)3021]。

作者简介:曹晶晶(1990—),女,江苏常州人,博士,助理研究员,研究方向为农田草害防控。E-mail:caojingjing2017@163.com。

通信作者:王红春,博士,副研究员,研究方向为农田草害防控。E-mail:whc23@jaas.ac.cn。

glufosinate-ammonium and flufenoximacil demonstrated the most rapid efficacy and could be suitable for the emergency control of S. canadensis in non-cultivated lands.

Key words:Solidago canadensis L.;herbicide;control effect;environment safety

加拿大一枝黄花(Solidago canadensis L.)是菊科一枝黄花属多年生植物,原产于北美1,1935年作为观赏植物引入上海,后逸为野生。20世纪80年代以后,加拿大一枝黄花广泛分布于华东地区,并呈现向周边地区扩散蔓延的趋势2。目前,我国华东、华南、华中、西南地区多个省份的铁路边、公路边、林地、耕地、园地、灌溉沟渠等多种生境都有加拿大一枝黄花分布。加拿大一枝黄花具有极强的环境适应能力、竞争能力和繁殖能力,能快速形成优势种群,严重破坏入侵地的植被与生态系统3-6。加拿大一枝黄花也极易入侵管理粗放的园地、旱地作物田等区域,与作物竞争养分和空间,对农业生产也造成了极大的威胁7-8

加拿大一枝黄花的危害受到全社会的日益关注,其防除技术也是众多学者研究的热点。利用天敌昆虫、病原微生物或寄生植物的生物防治具有特异性强、对环境污染小的优点,但防除效率有限,相关方法尚不成熟9-13,利用齐整小核菌(Sclerotium rolfsii)菌株SC64防除加拿大一枝黄花的生物除草剂在进一步推广应用阶段12,14。恢复植被、翻耕复种、水旱轮作等农艺措施虽能有效压缩加拿大一枝黄花的生存空间,减少加拿大一枝黄花的蔓延危害15-16,但往往存在地域性与局限性。人工拔除、机械铲除等物理措施效果立竿见影17,但费工费时、成本高、效率低。化学防治仍是当前治理加拿大一枝黄花最经济高效的方法,草甘膦、草铵膦是常用药剂,复配氯氟吡氧乙酸、三氯吡氧乙酸、2甲4氯等能有效增加防除效果,但存在着地下根茎杀除不彻底、易再生危害的问题18-21。因此,筛选能有效兼顾地上茎叶和地下根茎的化学除草剂至关重要。此外,这些配方多用于非耕地,属于灭生性除草剂;而加拿大一枝黄花生境类型多样,伴生植物各异,亟须筛选针对不同生境、因地制宜的化学除草剂配方。本研究以对(多年生)阔叶类杂草防效较好、内吸传导性能强、低毒低残留的非耕地、作物田除草剂及复配组合作为候选药剂,采用室内生测法,系统测定这些药剂对加拿大一枝黄花的生物活性,结合各除草剂的环境安全性与适用范围的分析,筛选获得一系列因地制宜、高效安全的化除配方,以期为加拿大一枝黄花的应急控害、精准选药与可持续治理提供理论依据与技术指导,为改善生态环境、保护农业生产提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料与药剂

供试材料为加拿大一枝黄花,叶龄为5~8叶期,高度为10 cm左右的实生苗(图1),于2023年5月初采集自江苏省南京市溧水区洪蓝街道吕家边休耕田。供试药剂基本信息如表1所示,包括草甘膦等非耕地或森林除草剂,其剂量最高为田间推荐施用剂量,还包括双氟·氟氯酯等小麦田或玉米地除草剂,其剂量为90~1 700倍液。

1.2 试验方法

将底部打孔、直径20 cm、高度22 cm的塑料小桶装满未使用过除草剂的育苗专用基质(江苏兴农基质科技有限公司),该基质pH值为5.8~7.0,有机质含量≥35%,全氮、全磷、全钾的总含量为3%~5%。挑选长势一致的健康幼苗6株,移栽到小桶内,置于日光温室(自然光照,昼夜温度为20~30 ℃,湿度为40%~60%)中培养。2023年6月中旬,待植株高度长至30 cm左右时,选择温度适宜的清晨,采用3WPSH-500D型生测喷雾塔(农业农村部南京农业机械化研究所)进行茎叶喷雾,圆盘直径50 cm,主轴转动速度 6 r/min,喷头孔径0.3 mm,喷雾压力0.3 MPa,雾滴直径100 μm,喷头流量90 mL/min,除草剂有效成分用量如表1所示,其中除草剂组合各成分的比例依据前期试验设定。设清水对照,每个处理6次重复。

1.3 调查内容

1.3.1 除草剂抑制等级 分别于施药后4、8、15、22、29、36、42 d,调查加拿大一枝黄花植株地上部分的生长抑制情况。植株抑制等级分为5个等级:0级(生长正常,无任何抑制症状)、Ⅰ级(少于30%叶尖、叶缘发黄,或叶片出现斑点、焦灼、黄化、卷曲、失绿、白化或枯萎等现象)、Ⅱ级(30%~60%叶片出现斑点、焦灼、黄化、卷曲、失绿、白化或枯萎等现象,生长受到一定抑制)、Ⅲ级(60%~90%叶片出现焦枯、部分掉落等现象,生长受到严重抑制)、Ⅳ级(90%~100%叶片发生枯萎,植株地上部分枯死)[22

1.3.2 除草剂抑制效果 施药后42 d,测定各处理加拿大一枝黄花地上部分的存活株数与株高,剪取植株地上部分、细致挖掘并清洗植株地下部分,分别称量植株地上部分和地下部分鲜重,分析供试药剂对加拿大一枝黄花的抑制率。

1.3.3 供试药剂环境安全性与适用范围 查阅《现代农药手册》《农药毒性手册·除草剂分册》《世界农药大全:除草剂卷》23-25等资料,归纳各药剂的生态毒性、环境降解性与适用范围,其中生态毒性以药剂对红鳟鱼的96 h半数致死浓度(LC50)作为评估数据,环境降解性以药剂在土壤中的降解半衰期(DT50)作为评估数据。依据GB/T 31270.12—2014《化学农药环境安全评价试验准则 第12部分:鱼类急性毒性试验》,农药对鱼类的生态毒性等级划分为低毒(LC50>10.0 mg a.i./L)、中毒(1.0 mg a.i./L<LC50≤10.0 mg a.i./L)、高毒(0.1 mg a.i./L<LC50≤1.0 mg a.i./L)、剧毒(LC50≤0.1 mg a.i./L)[26。农药在土壤中的降解性等级划分为易降解(DT50≤30 d)、中等降解(30 d<DT50≤90 d)、较难降解(90 d<DT50≤180 d)、难降解(DT50>180 d)[27-28

1.4 数据处理

使用Excel软件分析加拿大一枝黄花的株数、植株地上部分鲜重与地下部分鲜重的抑制率,抑制率计算公式如下。

E=(WCK-Wt)/WCK×100%。

式中:E为株数、地上部分鲜重或地下部分鲜重抑制率,%;WCK为清水对照的株数(株)、地上部分鲜重(g)或地下部分鲜重(g);Wt为施药处理的株数、地上部分鲜重或地下部分鲜重。

采用IBM SPSS Statistics(version 20)软件进行差异显著性分析(LSD法,α=0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同药剂对加拿大一枝黄花的抑制等级

由表2可知,茎叶喷施不同药剂后,加拿大一枝黄花的生长均受到不同程度的抑制,而各处理药效发挥进程与最终药效程度表现不同。药后4~8 d,40 g/L氟草啶EC、25%环嗪酮SL+200 g/L草铵膦SL处理下,植株地上部分迅速枯死,抑制等级达到Ⅳ级;药后15~22 d,21%氨氯吡啶酸AS、200 g/L草铵膦SL、30%草甘膦·氟氯氨草酯ME、40 g/L氟草啶EC、25%环嗪酮SL+200 g/L草铵膦SL、75%甲嘧磺隆WP、50% 2,4-滴异辛酯EC、56% 2甲4氯钠盐SP、8%环磺酮OD、20%双氟·氟氯酯WG、20%双氟·氟氯酯WG+200 g/L 草铵膦SL、15%双氟·氯氟吡SC、10%双唑草酮OD处理下,植株地上部分生长受到严重抑制,抑制等级达到Ⅳ级;药后29~36 d,21%氨氯吡啶酸AS、70%苯嘧磺草胺WDG、200g/L草铵膦SL、30%草甘膦·氟氯氨草酯ME、40 g/L氟草啶EC、25%环嗪酮SL+200 g/L草铵膦SL、75%甲嘧磺隆WP、480 g/L三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯EC、480 g/L三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯EC+200 g/L草铵膦SL、50% 2,4-滴异辛酯EC、56% 2甲4氯钠盐SP、8%环磺酮OD、20%双氟·氟氯酯WG、20%双氟·氟氯酯WG+200 g/L草铵膦SL、20%双氟·氟氯酯WG+41%草甘膦异丙胺盐AS、15%双氟·氯氟吡SC、15%双氟·氯氟吡SC+41%草甘膦异丙胺盐AS处理下,药效发挥进程逐渐加重,抑制等级达到Ⅲ~Ⅳ级,上述药剂对加拿大一枝黄花地上部分的抑制作用持续至最后1次调查(药后42 d)。60%草甘·三氯吡WP、41%草甘膦异丙胺盐AS、41%草甘膦异丙胺盐AS+农用有机硅增效剂、40%麦畏·草甘膦AS、200 g/L氯氟吡氧乙酸异辛酯EC+41%草甘膦异丙胺盐AS、20%双氟·氟氯酯WG+41%草甘膦异丙胺盐AS处理后,植株叶尖干枯或顶端扭曲,生长受到轻中度抑制,至处理42 d抑制等级总体表现为Ⅰ级或Ⅱ级。

2.2 不同药剂对加拿大一枝黄花生物活性的抑制率

由表3可知,药后42 d,21%氨氯吡啶酸AS、70%苯嘧磺草胺WDG、200 g/L草铵膦SL、40 g/L氟草啶EC、25%环嗪酮SL+200 g/L草铵膦SL、75%甲嘧磺隆WP、480 g/L三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯EC、480 g/L三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯EC+200 g/L 草铵膦SL、50% 2,4-滴异辛酯EC、56% 2甲4氯钠盐SP、8%环磺酮OD、20%双氟·氟氯酯WG、20%双氟·氟氯酯WG+200 g/L草铵膦SL、15%双氟·氯氟吡SC、10%双唑草酮OD处理对加拿大一枝黄花的株数抑制率和地上部分鲜重抑制率均为100%;其中,70%苯嘧磺草胺WDG、200 g/L草铵膦SL、480 g/L三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯EC、480 g/L三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯EC+200 g/L草铵膦SL、8%环磺酮OD、20%双氟·氟氯酯WG+200 g/L草铵膦SL处理并不能完全抑制地下根茎的生长,其地下部分鲜重抑制率为68.2%~86.5%。其余药剂对加拿大一枝黄花的株数抑制率为5.6%~48.6%,地上部分鲜重抑制率为22.9%~76.0%,地下部分鲜重抑制率为18.9%~82.4%。其中60%草甘·三氯吡WP、41%草甘膦异丙胺盐AS、41%草甘膦异丙胺盐AS+农用有机硅增效剂、40%麦畏·草甘膦AS、200 g/L 氯氟吡氧乙酸异辛酯EC+41%草甘膦异丙胺盐AS、20%双氟·氟氯酯WG+41%草甘膦异丙胺盐AS处理对加拿大一枝黄花的株数抑制率均低于20%,地上部分鲜重抑制率均低于40%,地下部分鲜重抑制率均低于50%。

2.3 供试药剂的环境安全性与适用范围

由表4可知,供试药剂中,氨氯吡啶酸、氟氯吡啶酯的生态毒性为中毒,苯嘧磺草胺、草铵膦、草甘膦异丙胺盐、环嗪酮、甲嘧磺隆、三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯、2,4-滴异辛酯、2甲4氯钠盐、环磺酮、氯氟吡氧乙酸异辛酯、麦草畏和双氟磺草胺为低毒;氨氯吡啶酸、环嗪酮、三氯吡氧乙酸、氟氯吡啶酯的土壤降解性为中等降解,苯嘧磺草胺、草铵膦、草甘膦异丙胺盐、甲嘧磺隆、2,4-滴异辛酯、2甲4氯钠盐、环磺酮、氯氟吡氧乙酸异辛酯、麦草畏和双氟磺草胺为易降解。对加拿大一枝黄花的株数、地上部分鲜重、地下部分鲜重抑制率均为100%的药剂中,75%甲嘧磺隆WP、50% 2,4-滴异辛酯EC、56% 2甲4氯钠盐SP、15%双氟·氯氟吡SC为低毒、易降解;25%环嗪酮SL+200 g/L 草铵膦SL为低毒、中等降解;21%氨氯吡啶酸AS为中毒、易降解。

供试药剂中,氨氯吡啶酸、氟草啶、氟氯氨草酯、环嗪酮、甲嘧磺隆、三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯限用于非耕地,其余药剂适用于作物田。对加拿大一枝黄花的株数、地上部分鲜重、地下部分鲜重抑制率均为100%的药剂中,21%氨氯吡啶酸AS适用非耕地,不适用后茬为豆类、葡萄、蔬菜、棉花、果树、烟草、向日葵、甜菜、花卉等作物田;30%草甘膦·氟氯氨草酯ME适用非耕地;40 g/L氟草啶EC适用滩涂、非耕地;25%环嗪酮SL+200 g/L草铵膦SL适用常绿针叶林幼林抚育;75%甲嘧磺隆WP适用林地、非耕地,对短叶松、长叶松、多脂松、沙松、湿地松、油松和几种云杉等安全;50% 2,4-滴异辛酯EC、56% 2甲4氯钠盐SP、20%双氟·氟氯酯WG、15%双氟·氯氟吡SC、10%双唑草酮OD适用于小麦等作物田。

3 讨论与结论

加拿大一枝黄花的治理是近年来社会关注的热点,利用化学方式防治加拿大一枝黄花是最快速、经济的方法,而针对不同生境的加拿大一枝黄花防除药剂选择缺乏相关研究。加拿大一枝黄花具有强大的种子和根状茎繁殖能力,常规药剂对植株地上部分有一定的防效,但对地下根状茎的再生控制效果较差,药后容易再次泛滥,治理困难。许永超等筛选出对加拿大一枝黄花有效果的化学药剂,但未明确这些药剂对地下根茎的抑制效果20-21。本研究将对地下根状茎的抑制效果作为判断药剂生物活性的重要依据。结果表明,在供试剂量下,草甘膦与三氯吡氧乙酸、麦草畏、氯氟吡氧乙酸异辛酯等激素类除草剂混配,虽然能引起植株顶端扭曲、叶尖干枯,但对地上茎叶和地下根状茎的抑制效果都较差;草铵膦与三氯吡氧乙酸丁氧基乙酯、双氟·氯氟酯混配,虽然能有效抑制地上茎叶的生长,但不能完全杀死地下根状茎;双氟·氟氯酯、双氟·氯氟吡、2,4-滴异辛酯、2甲4氯钠盐、氨氯吡啶酸、草甘膦·氟氯氨草酯、双唑草酮、环嗪酮+草铵膦、甲嘧磺隆、氟草啶能完全抑制地上茎叶与地下根状茎的生长,可作为防除加拿大一枝黄花的备用药剂。本研究明确了双氟·氟氯酯、双氟·氯氟吡、双唑草酮、苯嘧磺草胺、氟草啶等除草剂对加拿大一枝黄花的抑制进程与防除效果,可为加拿大一枝黄花的化学治理提供更多的药剂选择。

加拿大一枝黄花的生境类型多样,药剂的选择不仅要考虑防除效果,也要充分考虑其对伴生植物、后茬作物、生态环境等的安全性。本研究系统归纳了供试药剂的生态毒性与环境降解性,上述可有效防除加拿大一枝黄花的备用药剂中,环嗪酮+草铵膦为低毒、中等降解,氨氯吡啶酸为中毒、中等降解,苯嘧磺草胺、草铵膦、甲嘧磺隆、2,4-滴异辛酯、2甲4氯钠盐、氯氟吡氧乙酸异辛酯、麦草畏、双氟磺草胺为低毒、易降解,同时全面分析了药剂的适用范围与使用限制,为不同生境加拿大一枝黄花的精准安全防控、应急控害与可持续治理提供了产品储备与理论依据。对于加拿大一枝黄花大面积入侵的未利用地,可以使用氨氯吡啶酸、草甘膦·氟氯氨草酯、环嗪酮+草铵膦、甲嘧磺隆、氟草啶,快速杀死植株并防止根状茎再生;对于交通运输、水利设施、工矿用地、城乡住宅等建设用地和林地、农田交通等农用地,可以使用草甘膦·氟氯氨草酯、甲嘧磺隆等有效、低毒同时易降解的药剂;对于耕地、草地等农用地,可根据相关药剂的适用范围,针对性地选择双氟·氟氯酯、双氟·氯氟吡、2,4-滴异辛酯、2甲4氯钠盐和双唑草酮进行探索验证。

此外,化学防治还存在化除时期不科学的问题。4月前加拿大一枝黄花株高较矮、增长缓慢,不利于除草剂的吸收及其向地下根茎的传输,易造成浪费和地下根茎再生危害;6月后,植株株高过高、地上生物量大,对除草剂的敏感性降低,加大药量又极易增加环境污染风险。因此,应针对具体生境选择株高适中、增长较快的时期尽早开展化学防治。本研究发现,植株株高为30 cm左右时,供试除草剂推荐剂量条件下,多种除草剂对加拿大一枝黄花都取得了很好的防除效果,对于更高的植株或者降低剂量能否取得理想效果还有待进一步研究,且对作物的安全性还有待进一步验证。本研究将地下部分的鲜重抑制率作为除草剂对地下根状茎抑制效果的判断依据,而根状茎的再生能力与根状茎的数量直接相关,后续可将根状茎的数量作为评价除草剂对地下根状茎抑制效果的重要依据。周漪波等进行田间小区试验,证明了氨氯吡啶酸能杀死加拿大一枝黄花整株所有部位,可防止根状茎再生,且持效期久29。本研究筛选出的其他兼顾地上茎叶和地下根茎的化除药剂的防除效果,还需要进一步开展相关田间试验验证,为加拿大一枝黄花的高效、安全化除提供更多数据支撑。

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