除草劑在甘蔗生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進展

趙勇，昝逢剛，羅志明，趙俊，趙培方，劉家勇

（云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/云南省甘蔗遺傳改良重點實驗室，開遠661699）

除草劑在甘蔗生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進展

趙勇，昝逢剛，羅志明，趙俊，趙培方，劉家勇*

（云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/云南省甘蔗遺傳改良重點實驗室，開遠661699）

主要探究了二甲四氯、莠滅凈和敵草隆3種常用甘蔗田間除草劑的除草效果、對甘蔗品種農(nóng)藝和生理的影響、不同甘蔗品種對3種除草劑的藥害、在甘蔗及土壤中的殘留動態(tài)、化學(xué)檢測方法以及如何加速除草劑分解等。通過研究甘蔗中除草劑的殘留量，揭示除草劑噴施劑量對甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，旨在為進行甘蔗基因型抗除草劑特性評價，篩選抗除草劑基因型甘蔗品種提供信息，為以后甘蔗育種提供新的參考方向。

甘蔗；除草劑；敏感性；殘留降解

甘蔗是生產(chǎn)蔗糖的原料，且可提煉乙醇作為能源替代品。在世界食糖總產(chǎn)量中，蔗糖約占65%，中國則占90%以上。同時，甘蔗還是輕工、化工和能源的重要原料。因而，發(fā)展甘蔗生產(chǎn)對提高人民的生活、促進農(nóng)業(yè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，乃至對整個國民經(jīng)濟的發(fā)展都具有重要的意義和作用。在甘蔗生產(chǎn)中，影響甘蔗高產(chǎn)的因素很多，如品種[1]、栽培條件[2]、水肥管理[3]、地理環(huán)境影響[4]等。而蔗田雜草[5]也是影響甘蔗高產(chǎn)的重要因素之一。雜草直接與甘蔗爭肥、爭水、爭光照，嚴(yán)重影響甘蔗的產(chǎn)量和品質(zhì)。防除不及時而造成雜草與甘蔗爭光搶肥，影響甘蔗正常生長，受草害嚴(yán)重的田塊甘蔗可減產(chǎn)30%～70%[6]。我國蔗田的雜草有40多科100余種，主要雜草有馬唐、勝紅薊、光頭稗、牛筋草、狗牙根、雙穗雀稗、香附子、脈耳草等。應(yīng)用廣泛的蔗田除草劑有二甲四氯[7]、敵草隆[8]、莠滅凈[9]、蔗草滅[6]、乙草胺[10]、莠去津[11]、草凈津[12]、甲草嗪[13]、阿滅凈[14]等。莠滅凈為一種三氮苯類選擇性內(nèi)吸傳導(dǎo)型除草劑，對植物的光合作用有抑制作用，屬選擇性除草劑。殺草作用迅速，可被0～5cm土壤吸附，形成藥層，使雜草萌發(fā)出土?xí)r接觸藥劑。對剛萌發(fā)的雜草防效最好。用于防治玉米[15]、甘蔗田的馬唐、狗尾草等一年生田間雜草。二甲四氯為苯氧乙酸類選擇性內(nèi)吸傳導(dǎo)激素型除草劑，可以破壞雙子葉植物的輸導(dǎo)組織，使生長發(fā)育受到干擾，莖葉扭曲，莖基部膨大變粗或者開裂。二甲四氯被廣泛用于小麥田[16]、城市草坪、麻類作物防除一年生或多年生闊葉雜草和部分莎草。敵草隆用于棉花[17]、甘蔗、溫帶樹木和灌木水果的除草。近年來，除草劑在甘蔗生產(chǎn)中應(yīng)用研究不斷深入，除草劑的作用機理[18]、除草作用范圍[19]及除草效果[20]、殘留檢測[21]、在土壤中動態(tài)消解[22]及對甘蔗生產(chǎn)的影響[23]都有涉及。本文主要探討二甲四氯、莠滅凈、敵草隆3種除草劑在蔗田中的應(yīng)用及殘留降解情況，以便研究這3種除草劑對甘蔗生長的影響，探究3種除草劑作用下的敏感材料及非敏感甘蔗材料和品種。

1 二甲四氯、莠滅凈、敵草隆對甘蔗的影響研究

1.13 種除草劑蔗田除草增收效果

人工除草費時費力，造成農(nóng)民生產(chǎn)成本增高，且不適用于大面積的甘蔗推廣。除草劑作為一種化學(xué)除草方法，具有人工除草所不能具有的優(yōu)勢，具有時間短、見效快且不易反復(fù)發(fā)作的優(yōu)點，宜于大面積甘蔗種植使用，且是目前蔗田的主要除草措施。梁元耀等[20]試驗表明，40%莠滅凈油懸浮劑可用于防除甘蔗地一年生雜草，在相當(dāng)劑量下，可有效防除大多數(shù)蔗田單雙子葉雜草。黃冬發(fā)等[24]研究發(fā)現(xiàn)，25%敵草隆可濕性粉劑對蔗地一年生單、雙子葉雜草的防除效果優(yōu)良，施藥一次基本可控制甘蔗苗期雜草的危害。56%二甲四氯鈉粉劑對雙子葉雜草勝紅薊、辣子草等防治效果較好[9]。因為每個除草劑的作用范圍和除草機理不同，在田間除草時可能并不只施用一種除草劑，可能要先后施用幾種或同時施用混劑，如果先后施用幾種除草劑也能達到消除田間雜草的作用，但是費時費力?；靹φ崽镫s草的防治效果要優(yōu)于單劑，將不同作用機制的除草劑進行復(fù)配，可以充分發(fā)揮各藥劑的優(yōu)點，增加藥劑對雜草的作用位點，提高除草效果。并且具有見效快、綜合防效高、持效期長等特點。黃立飛等[25]研究發(fā)現(xiàn)，蔗田用55%二甲四氯·莠滅凈·敵草隆WP防除各種單、雙子葉雜草的效果十分理想，見效快，持效期長，并可快速并長期控制主要雜草對甘蔗的危害，從而使產(chǎn)量與人工除草無明顯差異。龍代英等[26]發(fā)現(xiàn)在1125～2250a.i.g/hm2劑量的50%二甲四氯鈉·莠滅凈WP可有效防除大多數(shù)蔗田單、雙子葉雜草，防效與相近劑量的莠滅凈相當(dāng)而優(yōu)于二甲四氯鈉。68%二甲四氯·敵草隆·莠滅凈WP可防除甘蔗田禾本科雜草和多種闊葉雜草，中等劑量及以上劑量防除闊葉雜草和禾本科雜草效果與80%敵草隆、80%莠滅凈WP相當(dāng)，防除闊葉雜草效果較56%2甲醇氯SP好[27]。羅桂新等、方峰等[28-29]也有相同發(fā)現(xiàn)。

1.23 種除草劑對蔗苗農(nóng)藝、生理性狀的影響

噴施一定濃度的除草劑可以有效防治蔗田雜草蔓延及抑制雜草生長，提高甘蔗產(chǎn)量及質(zhì)量[30]。但同時對蔗苗的生長也會產(chǎn)生一定的影響[31]。這種影響主要表現(xiàn)在3個方面：農(nóng)藝性狀[6]、生理特征[32]和化學(xué)殘留[33]。

農(nóng)藝性狀上主要表現(xiàn)在株高、分蘗率、葉片形狀、成活率、總鮮重、地上部鮮重及有效莖等方面。黃瑤珠等[7]發(fā)現(xiàn)粵糖00-236、粵糖55號、粵糖93-159和新臺糖22號在用56%二甲四氯鈉進行處理后，低劑量時株高、分蘗率、葉片形狀、成活率、總鮮重、地上部鮮重及有效莖等方面沒有藥害癥狀，長勢與噴施清水對照基本相同，當(dāng)劑量達到一定程度時，56%二甲四氯鈉對4個品種農(nóng)藝性狀均表現(xiàn)出了抑制作用。也有報道[34]稱，在進行敵草隆和阿滅凈對甘蔗品種粵糖60號進行雜草防除和安全測定時發(fā)現(xiàn)，同一種除草劑，隨著噴藥劑量的增加，甘蔗株高增加、分蘗率降低，在芽前、芽后噴施敵草隆或阿滅凈，粵糖60號的總生物量與對照均有顯著差異，總鮮重表現(xiàn)出對敵草隆和阿滅凈不同劑量、不同噴施期的敏感性差異。

生理方面的影響主要表現(xiàn)在葉部，如影響葉綠體數(shù)量和光合速率方面，目前關(guān)于二甲四氯、莠滅凈、敵草隆噴施甘蔗葉片如何影響葉綠體數(shù)量和光合速率的報造尚沒有發(fā)現(xiàn)。但是，有報道[35]發(fā)現(xiàn)在其它作物上除草劑殘留量對葉片葉綠素產(chǎn)生影響。王鑫等[36]研究發(fā)現(xiàn)不同濃度的二甲四氯均顯著地影響了罌粟的葉綠素相對含量、光合作用，罌粟的光合速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度均隨施用濃度的增加而降低。劉陽等[37]也研究發(fā)現(xiàn)，在谷子3～4葉期噴施不同劑量二甲四氯時，對光合作用、葉綠素含量和葉孔導(dǎo)度均有不同程度的影響。關(guān)于莠滅凈和敵草隆在其它作物上對光合作用、光合速率及葉綠體數(shù)量的影響尚未見報道。

1.3 甘蔗對二甲四氯、莠滅凈、敵草隆的敏感性研究

理論上由于3種除草劑的作用機理對甘蔗不產(chǎn)生影響，但是在實踐過程中發(fā)現(xiàn)3種除草劑對甘蔗的生長還是會產(chǎn)生一定的藥害作用，上面也有介紹[6，32]。但是這種影響的大小還是會因甘蔗品種的不同而表現(xiàn)不同，如有些甘蔗品種會表現(xiàn)出對除草劑很敏感，有些則不那么敏感。覃建林等[38]測試了60%環(huán)·敵WP在不同品種蔗田應(yīng)用的安全性，發(fā)現(xiàn)粵糖95-168的敏感性最高，新臺糖16號的敏感性最低，新臺糖22號、桂糖11號、桂糖21號、粵糖94-128等介于中間。黃瑤珠[7]等也報道了粵糖00-236對56%二甲四氯鈉的敏感性弱，粵糖55號較為敏感，粵糖93-159和新臺糖22號敏感性處于中等水平。也有報道[39]稱把環(huán)嗪酮、敵草隆和莠滅凈按設(shè)定的比例混配后噴施，甘蔗品種安全性順序為：桂糖28號、粵糖128號、新臺糖22號。但是，關(guān)于3種除草劑會對甘蔗產(chǎn)生藥害也有不同的報道，付軍[40]分別在新臺糖16號、22號、25號，臺優(yōu)和粵糖93-159噴施30%甲基磺草酮·莠滅凈可濕性粉劑（6∶24）進行除草試驗及探究各施藥處理對甘蔗有無藥害及對甘蔗生產(chǎn)狀況的影響時，并未發(fā)現(xiàn)5個品種甘蔗葉片和植株有斑點、白化、扭曲、矮化等癥狀，甘蔗生長正常；通過加大用量倍量也未發(fā)現(xiàn)異常。所以，關(guān)于甘蔗對3種除草劑敏感性研究有待進一步深入。篩選出非敏感型甘蔗品種則有利于甘蔗的大面積種植推廣，集中噴施農(nóng)藥，減少藥害，增加產(chǎn)量。了解非敏感型甘蔗特性，則可避免因錯誤噴施除草劑而造成對甘蔗的大面積藥害，影響甘蔗生長，造成經(jīng)濟損失。

2 除草劑在甘蔗、土壤中的殘留、檢測及降解

2.13 種除草劑在土壤及甘蔗中殘留與檢測研究

除草劑噴施后會殘留在甘蔗葉中[41]，也會殘留在土壤表面和土壤層里。主要表現(xiàn)為對水體、人類、家畜的影響方面等。劉彬等[42]利用高效液相色譜法測到甘蔗中含有莠滅凈與敵草隆的殘留。傅強等[43]也通過固相萃取-高效液相色譜法測到了甘蔗中二甲四氯的殘留量。簡秋等[44]研究了三元除草劑二甲四氯·莠滅凈·敵草隆在甘蔗及土壤中的消解特性時也發(fā)現(xiàn)，二甲四氯、莠滅凈、敵草隆在甘蔗植株中和土壤中均有沉積，且沉積量較大，經(jīng)過一段半衰期后，仍有大量殘留，莠滅凈和敵草隆在土壤環(huán)境中的半衰期較長，對甘蔗種植區(qū)環(huán)境及水體存在殘留風(fēng)險較大。劉金勝等[45]采用高效液相色譜法，建立了二甲四氯鈉在玉米、植株和土壤中的微量分析方法，測定土壤中二甲四氯鈉的檢出率較高。方越等[46]測定46%丁噻隆懸浮劑對甘蔗田雜草的防除效果及其對甘蔗和后茬作物菜心、菠菜、荷蘭豆的影響時發(fā)現(xiàn)，除草劑對菠菜、菜心和荷蘭豆3種后茬作物的生長是安全的。除草劑殘留在土壤中則會隨著雨水淋溶不斷進入地下水中，造成水體的污染，污染環(huán)境，殘留在甘蔗中會對人畜造成傷害。各國的研究也均表明了二甲四氯、莠滅凈、敵草隆對水體環(huán)境有較高的殘留風(fēng)險。1992、1997年美國全國農(nóng)藥調(diào)查發(fā)現(xiàn)在地下水中都能檢測出莠滅凈，在水污染調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)二甲四氯丙酸為檢出率較高的農(nóng)藥[47-48]。歐盟已將敵草隆列入了優(yōu)先控制污染物名單[49]。因此，建立完善的檢測方法，有利于監(jiān)測殘留去向，采取措施，保護環(huán)境和人畜免受傷害。同時，建立3種除草劑在甘蔗和土壤中殘留檢測方法，則有利于研究3種除草劑在甘蔗中的應(yīng)用，對甘蔗理化性質(zhì)和生產(chǎn)性狀產(chǎn)生的影響。

目前，關(guān)于用現(xiàn)代色譜儀器[50-51]來檢測甘蔗葉片中除草劑含量的方法已經(jīng)非常成熟。這些方法適用范圍廣[52]，簡便、快速、實用，能進行準(zhǔn)確定量分析，結(jié)果穩(wěn)定。用現(xiàn)代氣相色譜儀[53]、氣質(zhì)聯(lián)用儀[54]及高效液相色譜儀[55]測除草劑殘留的報道也屢見不鮮。王天順等[56]建立了氣相色譜-質(zhì)譜測定甘蔗中除草劑的殘留檢測方法，發(fā)現(xiàn)莠去津、乙草胺和莠滅凈的檢出限分別為0.001、0.002、0.001mg/kg，回收率在88.0%～108.0%。相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=6）在1.1%～6.9%之間。幸紅星[20]等建立了氣相色譜測定甘蔗及土壤中莠滅凈的殘留檢測方法，發(fā)現(xiàn)莠滅凈在甘蔗植株上的殘留消解半衰期為32.7～35.4d，在土壤中的殘留消解半衰期為22.6～29.4d，180d以后，甘蔗蔗莖、蔗梢的最終殘留量均低于我國制定的莠滅凈在甘蔗上的最大殘留量值，在土壤中均有莠滅凈的檢出，但殘留量接近我國制定的莠滅凈在甘蔗上的最大殘留限量值。

2.2 加速除草劑在土壤中的降解研究

除草劑殘留甘蔗葉、甘蔗汁、土壤及地下水中，嚴(yán)重影響人畜的健康及污染地下水，因此，加快除草劑的降解也是當(dāng)代科研工作者研究的重點和熱點。目前發(fā)現(xiàn)的降解方法主要有物理降解、化學(xué)降解和生物降解等。在物理降解方面，余向陽等[57]研究了土壤中黑碳對農(nóng)藥敵草隆的吸附-解吸遲滯行為發(fā)現(xiàn)，人工添加黑碳的土壤對敵草隆的吸附強度和吸附容量隨土壤黑碳添加濃度的增加而逐步增大；自然土壤的吸附容量和吸附強度隨土壤總有機質(zhì)含量增加而增加。陽海等[58]利用氙燈/Tio2進行敵草隆光催化降解動力研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)催化劑溫度、反應(yīng)溫度、pH值等條件達到最佳狀態(tài)時，敵草隆降解效果明顯。高乃云等[59]利用硫酸根自由基（SO4-）化學(xué)氧化方法進行敵草隆的降解研究發(fā)現(xiàn)，該方法降解效果也良好，熱激活過硫酸鹽氧化法可作為降解敵草隆和其它地下水中關(guān)注較多的有機污染物的一種有效途徑。也有報道通過采用介質(zhì)阻擋放電等離子體去除水中敵草隆，來考察不同因素對敵草隆去除效果的影響及其對敵草隆的降解機理，發(fā)現(xiàn)輸入功率、空氣流量對敵草隆的降解影響較大，合適的輸入功率及空氣流量下，敵草隆的去除率達到95.7%。農(nóng)藥的微生物降解研究至今已經(jīng)取得了很大進展，表現(xiàn)在降解農(nóng)藥的微生物種類不斷被發(fā)現(xiàn)，降解機理日趨深入。1985年，Joshi等報道了在純培養(yǎng)中土壤微生物能夠有效地降解氯磺隆[60]。目前，國內(nèi)外學(xué)者通過富集培養(yǎng)、分離篩選擇等技術(shù)已發(fā)現(xiàn)了許多能夠降解除草劑的微生物[61]。

3 展望

甘蔗大面積集中種植已成為甘蔗產(chǎn)業(yè)種植的一種趨勢，了解常用除草劑的作用機理、化學(xué)性質(zhì)、除草特性及對甘蔗的影響，有利于甘蔗除草劑集中噴施和甘蔗的規(guī)?；芾怼Ｌ骄砍輨┟舾行愿收崞贩N與非敏感性甘蔗品種也是未來甘蔗育種的一個工作重點。通過進一步的試驗來了解除草劑對甘蔗理化性質(zhì)影響，結(jié)合現(xiàn)代色譜儀器檢測甘蔗中除草劑的殘留量，對以后揭示除草劑噴施劑量與甘蔗產(chǎn)量和品質(zhì)相關(guān)性研究有重要意義，也為以后培育除草劑非敏感性甘蔗品種提供了參考方向。

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Applied Research Progress of Herbicides in Sugarcane

ZHAO Yong,ZAN Feng-gang,LUO Zhi-ming,ZHAO Jun,ZHAO Pei-fang,LIU Jia-yong*
(Sugarcane Research Institute,Yunnan Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement of Yunnan Province,Kaiyuan 616699)

The weeding control effect of three commonly herbicides including MCPa,ametryn and diuron in sugarcane field was explored and impacts on many aspects was dicussed such as agronomic and physiological characters of sugarcane varieties,the phytotoxicity of three herbicides in different sugarcane varieties,residue dynamics and chemical detection methods of three herbicides in sugarcane and soil and how to accelerate the decomposition of herbicides,etc.The study revealed the effect of herbicide spraying dosage on yield and quality of sugarcane,aimed to provide information for assessment of the sugarcane genotypes of herbicide resistant characteristics and screening of herbicide resistant genotypes of sugarcane varieties,moreover,provide a new reference for sugarcane breeding.

sugarcane;herbicide;sensitiveness;residual degradation

S435.661

B

1007－2624（2017）02－0054－04

10.13570/j.cnki.scc.2017.02.019

2016-10-09

國家甘蔗產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-20-1-1）；云南省科技創(chuàng)新人才計劃（2014HC015）；云南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)甘蔗產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位專家；云南省科技惠民計劃（2014RA059）；重大科技專項-生物（2015ZA001）。

趙勇（1987-），男，研究實習(xí)員，碩士。研究方向：甘蔗遺傳育種。Email：zhaoyong870504@163.com。

劉家勇（1976-），男，副研究員。研究方向：甘蔗遺傳育種。Email：Lljjyy1976@163.com。