4%双唑草腈SC对直播水稻的安全性及除草活性研究

顾慧萍,袁国徽,高 原,田志慧∗

(1光明食品(集团)有限公司,上海200040;2上海市农业科学院生态环境保护研究所,上海201403)

双唑草腈系德国拜耳公司研制、日本农用化学品公司Kyoyu农业开发的具有吡唑并吡啶环结构的原卟啉原氧化酶(PPO)抑制剂[1],其对水稻和环境安全,残效期适中,对后茬作物无不良影响[2]。该药剂于2007年在日本取得登记,随后其单剂及混剂在日本逐渐商品化,至2013年,双唑草腈在日本水稻田应用面积达61.3万hm2,占水稻总耕种面积的38.4%,位居除稗剂之首[3]。2016年9月,双唑草腈原药及其2%颗粒剂由湖北相和精密化学有限公司取得移栽稻田独家登记。室内和田间试验结果表明,双唑草腈对稻田稗草(Echinochloaspp.)、千金子[Leptochloa chinensis(L.)Nees.]、鸭舌草[Monochoria vaginalis(Burm.f.)Presl ex Kunth]、节节菜[Rotala indica(Willd.)Koehne]、异型莎草(CyperusdifformisL.)、水苋菜属(Ammanniaspp.)等杂草均具有很高的除草活性,且对水稻生长安全[4-5],水稻移栽后6—12 d和直播水稻2—3叶期使用2%双唑草腈颗粒剂均可有效防除田间一年生杂草[6-9]。2019年,湖北相和精密化学有限公司研发了4%双唑草腈SC产品。为了进一步明确该新剂型产品在机直播稻田应用前景及应用技术,本研究于2019—2020年考察4%双唑草腈SC随播随用对3种不同类型水稻品种不同芽长稻谷出苗生长的安全性、以及水稻苗期茎叶处理对水稻生长的安全性和除草活性,以期为直播水稻安全生产提供新途径。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试药剂:4%双唑草腈悬浮剂(SC),由湖北相和精密化学有限公司提供,300 g∕L丙草胺(pretilachlor)EC,先正达作物保护有限公司产品,市售;30%苄嘧·丙草胺(bensulfuron-methyl·pretilachlor)OD,江苏丰山集团股份有限公司产品,市售。

供试水稻品种:‘南粳46’(常规粳稻)、‘申优26’(杂交粳稻)、‘旱优73’(籼稻),由上海市农业科学院作物育种与栽培研究所提供。

杂草种类:稗[Echinochloa crusgalli(L.)Beauv.]、千金子[Leptochloa chinensis(L.)Nees.]、异型莎草(Cyperus difformisL.)、耳叶水苋(Ammannia arenariaH.B.K.)、丁香蓼(Ludwigia prostrataRoxb.)。

1.2 试验方法

1.2.1 双唑草腈随播随用对水稻出苗与生长的影响

采用室内盆栽试验,各供试水稻品种均设3个芽长处理,分别为:(1)稻谷浸种后不催芽,(2)稻谷浸种后催芽至露白,(3)稻谷浸种后催芽至芽长为种子纵长的1∕2。稻谷采用分期浸种催芽的方法,在25℃光照培养箱中浸种48 h、催芽24—48 h不等,然后于同一天分别挑选芽长达标的稻谷播种。取未使用过除草剂的表层土壤过筛后风干,装入上口直径为15 cm、底部有孔的塑料盆钵中,播种前1 d加水至土壤饱和湿润状态备用。挑选上述均匀一致的稻谷播入塑料盆钵中,每盆钵分别均匀播种供试水稻种子25粒,播种当天分别用4%双唑草腈SC 1 500 mL∕hm2、3 000 mL∕hm2进行土壤喷雾处理。喷雾器为西班牙产“没得比”5 L喷雾器,兑水量450 mL∕hm2。处理后把试验盆钵放入盛水的周转箱中,从底部吸水保持盆钵内土壤湿润,并连同周转箱一起置于温室内培养。试验期间温室内温度白天25—30℃,夜晚17—22℃。不同水稻品种处理分别设空白对照。试验重复4次。

1.2.2 水稻1—2叶期使用双唑草腈的安全性

采用室内盆栽试验,在盆钵中分别播种催芽露白的3种水稻种子,每钵播种稻谷25粒,待水稻生长至1—2叶期时分别用4%双唑草腈SC 1 500 mL∕hm2、3 000 mL∕hm2,兑水量300 mL∕hm2,使用西班牙产“没得比”5 L喷雾器进行茎叶喷雾处理。施药后保持培养钵内土壤湿润状态,方法同上。

1.2.3 水稻2—3叶期使用双唑草腈的安全性

采用田间小区试验,供试水稻品种为‘南粳46’,人工播种,播种量75 kg∕hm2。水稻生长至2—3叶期时使用新加坡利农私人有限公司生产的HD400背负式喷雾器进行双唑草腈茎叶喷雾。试验设4%双唑草腈SC 1 500 mL∕hm2、2 250 mL∕hm2、3 000 mL∕hm2和3 750 mL∕hm24个剂量,兑水量450 mL∕hm2。小区面积20 m2,随机区组排列,小区用田埂分割,单灌单排。试验设4次重复。

1.2.4 双唑草腈的除草活性评价

评价采用田间小区试验,为确保田间有足够杂草基数,所有处理小区均人工接种稗、千金子、异型莎草、耳叶水苋、丁香蓼等杂草种子。水稻品种为‘南粳46’,稻谷浸种48 h、催芽24 h后人工播种,播种量75 kg∕hm2。试 验 设4%双 唑 草 腈SC 1 125 mL∕hm2、1 500 mL∕hm2、1 875 mL∕hm2、2 250 mL∕hm2、3 000 mL∕hm2、3 750 mL∕hm26个单用剂量和4%双唑草腈SC+300 g∕L丙草胺EC(1 500+1 125)mL∕hm2、(1 500+1 500)mL∕hm22个复配剂量,以生产上常用的土壤封闭处理剂30%苄嘧·丙草胺OD 1 500 mL∕hm2为对照药剂。播种当天使用新加坡利农私人有限公司生产的HD400背负式喷雾器进行土壤喷雾,兑水量600 kg∕hm2。小区面积20 m2,随机区组排列,单排单灌。各剂量处理设4次重复。

1.3 调查方法

施药后不定期观察水稻出苗和生长情况。室内盆栽试验于用药后14 d取样,测定盆钵中全部成苗水稻的株数、株高、地上部鲜重;田间小区试验于用药后14 d取样测定水稻的株数、株高和地上部鲜重,药后28 d取样测定除草效果,每小区取3个样方,每样方面积0.25 m2,按杂草种类计算株数防除效果。试验数据应用单因素方差分析(One-way ANOVA)中Duncan氏新复极差测验法进行差异性分析。单因素方差分析在SPSS 25.0软件上完成。

2 结果与分析

2.1 双唑草腈随播随用对水稻出苗与生长的影响

2.1.1 稻谷只浸种不催芽条件下用药的安全性

通过对施药后14 d调查数据进行方差分析,结果表明(表1):在稻谷只浸种不催芽播种条件下,使用4%双唑草腈SC 1 500 mL∕hm2进行土壤封闭处理,对3个供试水稻品种的出苗数、株高和地上部鲜重与对应品种空白对照相比均无显著差异;4%双唑草腈SC 3 000 mL∕hm2进行土壤封闭处理,对‘旱优73’的各项指标没有影响,但对‘南粳46’和‘申优26’的株高和地上部鲜重均有不同程度的抑制作用。表明在稻谷只浸种不催芽播种条件下,使用4%双唑草腈SC 1 500 mL∕hm2进行土壤封闭处理对水稻出苗与生长安全,但当剂量提高到3 000 mL∕hm2时对不同水稻品种的安全性下降。

2.1.2 稻谷催芽至露白条件下用药的安全性

试验结果表明(表1),稻谷浸种催芽至露白后播种,无论是4%双唑草腈SC 1 500 mL∕hm2,还是3 000 mL∕hm2随播随用,对3个供试水稻品种各项评价指标与对应品种空白对照相比均没有显著差异。表明4%双唑草腈SC 1 500—3 000 mL∕hm2进行土壤封闭处理,在稻谷催芽至露白条件下随播随用对供试水稻品种安全。

2.1.3 稻谷芽长半粒谷条件下用药的安全性

调查数据分析表明(表1),当稻谷催芽至芽长为种子纵长的一半时随播随用4%双唑草腈SC处理,在1 500 mL∕hm2剂量下,对3个供试水稻品种‘旱优73’、‘南粳46’、‘申优26’的出苗数、株高和地上部鲜重与对应品种空白对照相比均没有显著差异。当施药剂量提高至3 000 mL∕hm2时,对‘申优26’的各项生长指标没有不良影响,但对‘旱优73’和‘南粳46’的株高和鲜重有抑制作用。表明在芽长半粒谷播种条件下随播随用4%双唑草腈SC 1 500 mL∕hm2对供试水稻品种安全,但当剂量进一步提高至3 000 mL∕hm2时其安全性下降。

表1 4%双唑草腈SC随播随用对不同水稻品种的安全性(药后14 d)Table 1 Safety of 4%Pyraclonil SC simultaneously with sowing application on different rice varieties(14 days after application)

2.2 水稻1—2叶期使用双唑草腈的安全性

试验结果表明(表2),水稻生长至1—2叶期时使用双唑草腈进行茎叶喷雾,4%双唑草腈SC 1 500—3 000 mL∕hm2用量下各处理对3个供试水稻品种的株数、株高、地上部鲜重与相应品种空白对照相比,均无显著性差异。表明4%双唑草腈SC 1 500—3 000 mL∕hm2在水稻1—2叶期使用对供试水稻品种是安全的。

表2 4%双唑草腈SC水稻1—2叶期用药对不同品种的安全性(药后14 d)Table 2 Safety of 4%Pyraclonil SC application on different rice varieties under the 1—2 leaf stage(14 days after application)

2.3 水稻2—3叶期使用双唑草腈的安全性

取样测定结果表明(表3),水稻2—3叶期使用4%双唑草腈SC处理,除了3 750 mL∕hm2处理供试水稻品种‘南粳46’的株高为31.86 cm,显著低于对照处理株高35.53 cm,其他各剂量处理对水稻的茎蘖数、株高、根长、地上和地下部鲜重等指标均无不良影响。相反由于空白对照区杂草为害较双唑草腈处理区更严重,因而水稻幼苗生长势更弱。

表3 4%双唑草腈SC水稻2—3叶期用药对水稻生长的影响(药后28 d)Table 3 Effects of 4%Pyraclonil SC application on the growth of rice under the 2—3 leaf stage(28 days after application)

2.4 双唑草腈的田间除草效果及对水稻安全性

田间试验结果表明(表4),播种后当天随播随用4%双唑草腈SC 1 125—3 750 mL∕hm2,施药后14 d目测对稻田杂草防除效果优异。药后28 d取样调查,各处理对千金子、异型莎草、耳叶水苋和丁香蓼的株数防效均为100%,与对照药剂30%苄嘧·丙草胺OD 1 500 mL∕hm2无显著差异;对稗的株数防效为60.15%—93.36%,除最低剂量4%双唑草腈SC 1 125 mL∕hm2外,其他5个剂量处理与4%双唑草腈SC+300 g∕L丙草胺EC(1 500+1 125)mL∕hm2、(1 500+1 500)mL∕hm2复配剂和对照药剂30%苄嘧·丙草胺OD 1 500 mL∕hm2的防效均无显著差异。

表4 4%双唑草腈SC防除直播稻田杂草效果(药后28 d)Table 4 Control efficacy of 4%Pyraclonil SC on weeds in direct-seeding rice field(28 days after application)

药后14 d取样测定表明(表5),4%双唑草腈SC 1 125—3 000 mL∕hm2各剂量在水稻播种后当天随播随用处理后,各供试剂量下水稻的株数、株高和地上部鲜重与4%双唑草腈SC+300 g∕L丙草胺EC(1 500+1 125)mL∕hm2、(1 500+1 500)mL∕hm2复配剂、对照药剂30%苄嘧·丙草胺OD 1 500 mL∕hm2及空白对照均无显著差异。

表5 4%双唑草腈SC对水稻生长的影响(药后14 d)Table 5 Effect of 4%Pyraclonil SC on rice growth(14 days after treatment)

3 结论与讨论

本研究结果表明,在稻谷浸种不催芽、露白、芽长半粒谷等3种不同催芽状态下,4%双唑草腈SC 1 500 mL∕hm2处理对3个供试水稻品种‘旱优73’‘南粳46’‘申优26’的出苗数、株高、地上部鲜重均无不良影响,说明4%双唑草腈SC在此剂量下在直播稻田随播随用是安全的。但当4%双唑草腈SC用量提高至3 000 mL∕hm2时,不同水稻品种的安全性表现不一,存在一定安全隐患,因而此剂量不宜在播种时随播随用。当水稻生长至1—3叶期时用药,4%双唑草腈SC 1 500 mL∕hm2和3 000 mL∕hm2处理对水稻生长均表现安全,说明随着水稻的出苗生长,其对双唑草腈的耐药性也在同步提高。田间除草活性评价试验结果还表明,4%双唑草腈SC 1 500—3 750 mL∕hm2随播随用处理对直播稻田主要优势杂草千金子、异型莎草、耳叶水苋、丁香蓼的株数防效均为100%,对稗的株数防效为74.99%—93.36%,经方差分析,各剂量之间无显著差异,与4%双唑草腈SC+300 g∕L丙草胺EC(1 500+1 125)mL∕hm2、(1 500+1 500)mL∕hm2复配剂和对照药剂30%苄嘧·丙草胺OD 1 500 mL∕hm2的防效也均无显著差异。这证明4%双唑草腈SC 1 500 mL∕hm2随播随用处理不仅对供试水稻品种安全,而且可有效控制直播稻田主要优势杂草。

原卟啉原氧化酶抑制剂类除草剂的作用靶标为原卟啉原氧化酶(PPO),通过植物中原卟啉原氧化酶积累而发挥药效[10],由于该类除草剂具有超高效、低毒的优点,近年来已成为新型除草剂开发的一个重要领域[11]。乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂和乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)抑制剂是稻田除草剂的主流品种,但近年来稻田杂草对这两大类药剂的抗药性发展迅速[12-13]。当前,稗草对生产上广泛使用的除草剂如激素类的二氯喹啉酸(Quinclorac)、ALS抑制剂的五氟磺草胺(Penoxsulam)以及ACCase抑制剂的氰氟草酯(Cyhalofop-butyl)等相继产生了抗药性[12-19]。已有研究结果表明,PPO抑制剂类除草剂可有效防除抗ALS抑制剂类除草剂的多种杂草,因而在抗性杂草治理中具有广阔的应用前景[20]。当前,直播稻田最常用的随播随用除草剂品种为苄嘧·丙草胺(Bensulfuron-methyl·Pretilachlor),但由于该品种控草持效期较短,且因使用时间较长,对某些阔叶杂草的防效呈下降趋势。本试验研究了4%双唑草腈SC随播随用对不同芽长稻谷出苗和幼苗期使用对水稻生长的影响及其除草活性,结果表明,4%双唑草腈SC 1 500 mL∕hm2对不同芽长的水稻品种出苗和生长安全,3 000 mL∕hm2对1—3叶期水稻生长无不良影响,而且除草活性高,这一研究结果不仅为双唑草腈在直播稻田上的应用探明了前景,而且为直播稻田交替使用随播随用土壤封闭除草剂提供了更多的选择。