蓖麻田间杂草与除草剂筛选研究进展*

汤 凯，由佳庆，罗 婷，闫靖芸，张 涛，李国瑞，陈永胜

（1.内蒙古民族大学农学院，内蒙古 通辽 028000；2.内蒙古民族大学蓖麻育种国家民委重点实验室，内蒙古 通辽 028000）

0 引言

蓖麻属于大戟科、蓖麻属一年生或多年生双子叶草本植物[1]，这种热带多年生灌木或南方地区小乔木原产于非洲。蓖麻作为重要的能源作物和油料作物，具有较高的经济价值和综合利用价值。蓖麻具有多种用途：1）生产润滑油，蓖麻中含有大量的蓖麻油酸，这是用于生产高级润滑油的重要原料；2）工业原料，凡是能用到石油的地方大多数可用蓖麻油进行替代，蓖麻油经加工后的产品可用于医学、航天航空、军事和化工等领域；3）动物饲料，榨油后的蓖麻饼因含有大量的蛋白质和基本的氨基酸，可用于动物饲料；4）用作药品，蓖麻可用于治疗破伤风、癫痫、风湿性关节炎等。蓖麻籽粒的含油量高达45%~54%，是当前唯一可以取代石油的可再生绿色油品资源[2]，根据蓖麻目前的发展现状与潜力，很多国家已将蓖麻生产上升到战略角度甚至被定为战略物资，蓖麻的能源化利用已被多个生物能源利用发达的国家积极开发[3]。

近年来，随着经济的增长，蓖麻、蓖麻油及其衍生物的市场需求正在迅速增长，世界范围内的增长率每年保持在3%~5%之间[4]。我国蓖麻种植面积较大，东起台湾，西至新疆，北起黑龙江，南至海南，均有种植，并且在四川、甘肃等地开始规模种植蓖麻，但是粗放式管理和蓖麻本身特性导致农户种植蓖麻田杂草危害严重[5]。此外，蓖麻只是一种小宗植物，市场上没有完全适合蓖麻的除草剂。而且蓖麻对除草剂极其敏感，稍不注意就可能会使蓖麻产生药害或者更大的伤害，严重时可能造成蓖麻死亡、绝产，因此，对蓖麻田间除草剂的要求极为严格。因此，生产上迫切需要一种适合蓖麻田间种植的除草剂，以促进蓖麻产业健康可持续发展。本文对蓖麻田间杂草危害、苗期前后适用除草剂进行总结，目的是筛选出适用于蓖麻田的除草剂，为我国蓖麻田间杂草防除提供理论依据，为蓖麻高效生长提供科学依据。

1 除草剂作用机理及分类

1.1 除草剂作用机理

除草剂具有除草效果好、时期短、花费时间少和生产成本低等多个优点。除草剂能够抑制杂草的光合效率，使杂草不能合成新的糖分和养分，待其消耗掉自身贮存的养分后使其“饥饿”而死[6]；抑制杂草在进行呼吸作用的过程中产生的电子传递和能量转移，使得该过程成为徒劳的消耗；抑制杂草细胞的有丝分裂，使杂草停止生长；破坏杂草体内的水分平衡，阻碍其有机物的运输，使杂草体内水平失衡，运输有机物的筛管破碎，最终杂草会因为能量缺失、体内的各种生理变化过程无法正常进行而死亡。

1.2 除草剂分类

目前，市场上已知的除草剂种类有很多，其除草效果和功效也各不相同，严格来说，除草剂的分类方式有很多。

1）根据除草剂除草性质不同可以分为选择性除草剂和灭生性除草剂。

选择性除草剂：除草剂对不同的杂草具有选择性，有的除草剂只能杀死某种杂草，而对另外一种杂草没有作用或对其他杂草造成的影响较小，对某些作物是安全的，但是会对其他作物产生危害，如氟乐灵、扑草净、禾草灵等。

灭生性除草剂：正常剂量下不加选择地消灭全部作物和杂草，如草甘膦、百草枯等。

2）根据作用方式不同可以分为内吸传导型除草剂和触杀型除草剂。

内吸传导型除草剂：除草剂会通过杂草的根茎或叶进入植物体内的各个部位并产生作用，破坏植物的结构和生理平衡，最终导致植株死亡，如二甲四氯、扑草净等[7]。

触杀型除草剂：药剂与杂草接触，尽管使用此类除草剂可以有效消灭直接接触药剂的部分植株组织，不过这种除草剂仅限于杀死杂草的地上部分，而无法有效清除更深层的杂草，如除草醚、五氯酚钠等。

3）根据喷施方法不同可以分为茎叶处理剂和土壤处理剂。

茎叶处理剂：将除草剂溶液稀释在一定量的水中，以细小的雾滴喷洒在杂草幼苗上，如草甘膦、盖草能等。

土壤处理剂：将除草剂喷洒于土壤表面或通过混土把除草剂拌入土壤中，杀死萌发中的杂草，如西马津、阿畏达等。

4）根据施药时间不同可以分为播前除草剂、播后苗前除草剂和苗后除草剂。

播前除草剂：在作物播种前对土壤进行封闭处理，如氟乐灵、野麦畏等。

播后苗前除草剂：在播种后，为了保证作物的健康生长，应该在出苗前对土壤进行处理，以防止杂草的侵害。这种方法可以有效地阻止杂草的芽鞘和幼叶向植株的生长点传导，对作物幼苗不会产生影响。

苗后除草剂：杂草出苗后，直接向杂草植株上喷洒除草剂。

5）根据药剂不同可以分为水剂、水溶性粉剂、乳油和颗粒剂等。

水剂：水溶性除草剂与水配比成一定浓度的水溶液，如二甲四氯、草甘膦水剂等。

水溶性粉剂：直接溶于水中的固体除草剂，用软水稀释后喷雾，如五氯酚钠、钠盐等。

乳油：一种均匀油状的液体剂型，由除草剂原药、有机溶剂和乳化剂合成，用水稀释后成乳状液喷洒。

颗粒剂：将颗粒剂除草剂施到土壤，吸水后药剂从土壤中释放，被杂草吸收而发挥作用。

2 蓖麻田间杂草的危害

杂草生长与蓖麻竞争，影响蓖麻的正常生长发育[8]。蓖麻农田中，杂草以C4植物为主，蓖麻为C3植物。C4植物可以更加充分地利用光能、CO2和水进行有机物的生产，因此杂草表现出比蓖麻更强的竞争能力[9-11]。田间杂草的危害主要体现在以下几个方面。

2.1 与蓖麻争夺营养物质和养分

大多数杂草根系较为发达，吸收能力较强，生长迅速且后期遮挡或覆盖蓖麻，与蓖麻争夺生长所需要的水分、养分、光照和空间[12]，使蓖麻无法正常生长，从而降低蓖麻质量与产量。

2.2 提高病虫害传播风险

许多杂草是蓖麻病菌和害虫的中间寄主，田间杂草会增加病虫害发生的概率。

2.3 降低蓖麻产量与质量

杂草与蓖麻在养分、水分、光合方面存在一定的竞争，从而直接或间接危害蓖麻生长。杂草生长密度越大，蓖麻果穗数下降幅度越大。

2.4 增加管理费用和人工成本

由于蓖麻自身特性，蓖麻田间除草需要花费大量人力，采用化学药剂不仅会增加生产成本，而且还会影响蓖麻产量。尤其是“三夏”忙碌季节，时间紧、任务重、劳动强度大，如果雨季到来，中耕除草任务无法完成，很容易出现草荒，给蓖麻带来更大的损失[13]。

对于大量杂草的防治，如果投入大量人力只会得到事倍功半的效果。因此，蓖麻除草剂的筛选使用，对有效防治杂草、提高蓖麻产量和质量、提高作物生产效率具有重要的经济意义[14]。

3 蓖麻田间杂草及除草方式

蓖麻苗期生长极其脆弱，田间杂草生长会对蓖麻幼苗产生严重影响。我国不同蓖麻种植地区的杂草种类也有较大差异，王光明等[15]根据不同地区自然生长条件、经济状况、栽培习性以及品种适应性原则将我国蓖麻种植区域分为七个种植区，不同种植区蓖麻田间杂草类型与主要品种如表1所示。

表1 蓖麻的田间杂草

蓖麻田常用的除草方式主要是传统的人工除草、机械除草和化学除草[16]，如表2所示。

表2 蓖麻田常用除草方式

4 蓖麻田杂草的科学防除

蓖麻田除草可根据蓖麻的生长期分为苗前和苗后两个阶段。

4.1 蓖麻苗前田间杂草处理

蓖麻前期出苗一般在一个月左右，苗期地表光秃，杂草没有竞争迅速生长，因此苗前是最需要使用除草剂的时期。曹越等[17]在多年试验研究后发现蓖麻生长不适合用长效除草剂，因此排除了高效、残留时间长的咪唑乙烟酸、异恶草松、氟磺胺草醚、唑嘧磺草胺等除草剂。扑草净2 250 g/hm2的浓度和氟乐灵1 800 g/hm2的浓度对蓖麻不会产生药害，扑草净对藜、田旋花、狗尾巴草以及牛筋草的株防效能达到78%以上，但是对苍耳的株防效只有25%左右。甲乙莠6 000 g/hm2浓度的药害不明显，植株正常生长，7 500 g/hm2的浓度会对蓖麻造成一定的伤害，随着时间的推移，药害会逐渐减弱。在将氟乐灵和扑草净、氟乐灵和甲乙莠混合后，发现除苍耳外株防效能够达到77.9%~96.3%，鲜重抑制率能达到89.6%~90.2%。最终得出结论：只施用一种药品或者一次施药很难得到理想的除草效果，要想达到理想的除草效果，必须将两种或者两种以上的除草剂复配进行喷施才行。

乔文杰等[18]针对通辽蓖麻田间杂草，采用播后苗前封闭除草剂，发现苗前施用10%咪唑乙烟酸和10%乙羧氟草醚后会对蓖麻出苗率产生影响，即使出苗也会对幼苗产生药害，叶片发黄，蓖麻生长受阻，很难恢复，对蓖麻生长不安全，这与曹越等[17]的试验结果有些相同。同时发现针对不同的处理方法也要选用不同的除草剂，进行土壤处理，选用10 mL/L~12 mL/L 50%乙草胺对杂草综合防效最好；进行茎叶喷施处理，选用6 mL/L~9 mL/L 20.8%烯禾氟磺胺对杂草防效最好。

高梅等[19]在2017 年施用市面上常见的3 种除草剂对云南蓖麻田间苗前杂草进行防除，最终发现氟乐灵、精异丙草胺、二甲戊灵各处理对蓖麻没有产生药害，在药后14 天蓖麻仍然能够正常生长，但是高浓度的氟乐灵和二甲戊灵会使蓖麻株高降低以及叶绿素含量降低，氟乐灵的施用会影响蓖麻的生长发育。在2017 年的基础上，在2018 年筛选出效果较好的两个处理，经分别喷施和混合喷施后发现，混合喷施后除草效果与人工除草效果相当，但是分别喷施后无论是株防效还是鲜重防效都略差于人工除草，这与前人的试验结果相仿。喷施除草剂后蓖麻出苗期变长，株高和主穗长都会降低。

郭志刚等[20]对豫北地区一年生杂草进行防除，通过81.5%乙草胺乳油，240 g/L 乙氧氟草醚乳油，960 g/L 异丙甲草胺乳油，330 g/L 二甲戊灵乳油，15%噻吩磺隆可湿性粉剂5 种苗前除草剂及其混配确定安全有效的除草剂品种或混合喷施技术。调查得出，在对蓖麻的安全性试验中，安全性最高的是二甲戊灵和噻吩磺隆，其次是乙草胺和异丙甲草胺，其中效果最差的是乙氧氟草醚，无论是单施还是和安全性较高的噻吩磺隆复配施用，蓖麻的成活率都在三成以下，这与刘萍等[21]在鲁中地区做的除草剂试验结果不同。试验结果为：单施试验中效果最好的是960 g/L 异丙甲草胺乳油2 250 mL/hm2处理，株防效和鲜重防效分别达到了85.50%和91.56%；复配施用中效果最好的是15%噻吩磺隆可湿性粉剂225 g/hm2+960 g/L 异丙甲草胺乳油2 250 mL/hm2处理，其株防效和鲜重防效可达到98.35%和98.47%。因此，为安全高效地防除杂草，可施用乙草胺、异丙甲草胺、二甲戊灵3 种单剂，或将3 种单剂与噻吩磺隆混配使用。对于施用异丙甲草胺出现的轻微毒害，可用赤霉素或芸薹素喷施缓解[22]。

4.2 蓖麻苗后田间杂草处理

目前，蓖麻田暂时缺乏非常合适的苗后除草剂。刘伟等[23]提出乙氧氟草醚作为苗后除草剂在蓖麻田产生的效果值得以后在田间进行重复试验，因为蓖麻田很缺少苗后除草剂。

高梅等[19]在2017 年施用砜密磺隆、精喹禾灵、二甲四氯纳、氯氟吡氧乙酸异辛酯和灭草送5 种除草剂后观察苗后蓖麻生长情况，筛选出效果好、蓖麻生长情况较好的两个处理，分别是有效成分为90 g/hm2的25%砜密磺隆和62 g/hm2的45%精喹禾灵；在2018 年对两种除草剂进行单施和复配施用，最终试验结果发现施用砜密磺隆和精喹禾灵后蓖麻株高显著高于人工除草后的蓖麻，所有处理蓖麻的植株有效穗数显著高于人工处理，砜密磺隆复配处理下，蓖麻的主穗长、主穗位高和单株有效穗数、主穗蒴果数、单位面积产量均显著提高，但是蓖麻的成活率却显著低于人工处理。研究表明，对蓖麻的单株产量贡献率最大的分别是蓖麻的分支产量、植株长势和主穗产量[24]，因此，砜密磺隆除草剂在蓖麻田防除杂草、提高产量方面有很好的前景。

同为油料双子叶作物的大豆花生在喷施灭草松[25]选择性触杀型除草剂后，杂草处理效果较好，植物也表现得相对安全[26]，但是在试验中却发现灭草松会对蓖麻产生严重的药害性，使叶绿素含量和株高显著降低。二甲四氯等激素类除草剂在稻、麦等禾本科作物[27]以及马铃薯上表现出很好的杂草防除效果，但是二甲四氯属于长效除草剂，喷施后对蓖麻植株和叶片都会产生药害，对蓖麻生长发育产生严重影响，有的植株在苗期就已经出现死亡现象。

同为大戟科作物的还有一品红、木薯、秋枫等。可以从蓖麻同科属作物中借鉴一些能够用到蓖麻苗后处理的合适除草剂。其中，非粮能源植物木薯作为乙醇原料具有巨大潜力，成为我国绿色能源发展战略的焦点，种植面积也在不断扩大，草害是影响木薯高效优质生产的主要因素之一[28]，草害一般会使木薯产量降低10%~20%甚至更多。因此，木薯田除草工作也迫在眉睫。

郭成林等[29]选取了18 种除草剂并采用茎叶定量喷雾法对木薯的安全性进行测试，结果表明，精喹禾灵、精噁唑禾草灵、烯草酮和高效氟吡甲禾灵、灭草松、氟磺胺草醚、乙羧氟草醚和三氟羧草醚对木薯的抑制效果不明显，其中精喹禾灵、精噁唑禾草灵、烯草酮和高效氟吡甲禾灵在使用剂量范围内木薯表现为安全。同时，触杀型除草剂对木薯心叶和幼梢容易造成一定的危害，因此，在使用时应注意避开木薯心叶和幼梢部分。

4.3 蓖麻转基因抗除草剂研究

目前，关于蓖麻抗除草剂的报道少之又少，培育抗除草剂的蓖麻品种是一件十分具有意义的事情，有利于实现蓖麻轻简化栽培[30]。杨俊芳等[26]以汾蓖10 号为原材料，以萌发种子为受体，将带有pM3301UbiSpCP4 基因的农杆菌采用非组培的农杆菌介导萌发种子的转化方法导入蓖麻，最终获得阳性抗草甘膦蓖麻植株。Sousa 等[31]人对转基因蓖麻（TB14S-5D）进行咪唑啉酮除草剂抗性实验，该转基因蓖麻含有突变的Atahas 基因（编码一个乙酰羟酸合成酶，在653bp 位置上发生突变，导致丝氨酸到天冬酰胺的替换），该基因对咪唑啉酮类除草剂有一定的耐受性，最终发现，在使用高于市场用量3.5 倍的剂量（250 g/hm2）后，转基因品系仍健康正常生长，而野生型则全部死亡。

5 展望

目前，蓖麻还没有完全合适的除草剂，需要加强对蓖麻除草剂的筛选工作，保证蓖麻的健康生长发育。市面上所流行的除草剂大多是通过抑制杂草光合作用，破坏细胞呼吸作用，抑制细胞间电子传递和能量转移而使杂草死亡。未来，有望研发一种新型除草剂，这种药剂被施入土壤中或者喷施在土壤表面，通过杀死杂草根际微生物来阻断杂草根部从土壤中获取有机物质。

一方面，应加大对适合蓖麻的除草剂的研发力度；另一方面，应培育具有抗除草剂特性的蓖麻新品种。培育抗除草剂蓖麻品种有利于实现蓖麻轻简化栽培，具有重大的现实意义。农作物除草剂抗性育种有望通过基因编辑技术取得更好的结果[32]，基因编辑技术是安全种植和工业使用蓖麻的基础。未来除草剂的开发与应用应注意除草剂种类、应用策略、作物种类等多个方面，可以通过多类型、多重抗性组合的杂草防除方式来降低杂草对农业的影响以及杂草产生抗性的风险[33]。