4 種常用除草劑對玉米、綠豆和蘿卜的影響

林 濤， 曾兆華， 石建亭， 陳藝欣， 魏 輝， 游 泳?

(1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所， 福建 福州 350013；2.福建省作物有害生物監(jiān)測與治理重點實驗室， 福建 福州 350003)

除草劑因具有高效、方便、經(jīng)濟等特點，成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用量最大的一類農(nóng)藥，不僅為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，而且為農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)提供了重要保障(Nandula，2019；徐漢虹，2007)。 玉米是我國主要糧食作物，2016 年播種面積達(dá)3 676.0 萬hm2、總產(chǎn)量21 955.4 萬t，種植面積和產(chǎn)量均居各主要糧食作物之首(王琦琪等，2018)。 隨著玉米種植面積的增加和田間復(fù)種指數(shù)的不斷提高，玉米田雜草防除面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。 施用化學(xué)除草劑是當(dāng)前防治玉米田雜草的主要手段，截至2015 年底，中國玉米田登記使用的除草劑品種已達(dá)1 395 種(夏文等，2016)，使用面積逐年增大，生態(tài)環(huán)境安全性問題日益突出。 在《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準(zhǔn)則:第19 部分:非靶標(biāo)植物影響試驗》中綠豆和蘿卜作為典型植物，被用作化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境影響評價的非靶標(biāo)生物物種(中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局等，2015)。 因此，評價玉米田常用除草劑對玉米及非靶標(biāo)植物的影響，有助于明確其對植物的安全性，對科學(xué)合理地選擇和施用除草劑具有重要意義。

玉米田大面積集中施用除草劑，短期內(nèi)可能造成霧滴懸浮飄移，從而對鄰近地區(qū)的非靶標(biāo)植物造成藥害(Johnsonet al，2006)，顯著降低非靶標(biāo)植物的地上部和地下部生物量(Bagavathiannanet al，2018；Rashidet al，2010；Boyd，2014；Hollawayet al，2006；黃瑤珠等，2013；趙英明等，2013)，降低植物的產(chǎn)量和品質(zhì)(Corneliuset al，2017；甘林等，2020；Cochaviet al，2015)。 此外，土壤中的除草劑殘留也可能對后茬植物產(chǎn)生不利影響(Martinset al，2010；Vermaet al，2018)。 莠滅凈、二甲戊靈、二甲四氯鈉和2，4-滴異辛酯是近年玉米田使用較多的化學(xué)除草劑，對闊葉和禾本科雜草均具有良好的防效。 莠滅凈用于防治馬唐、狗尾草、牛筋草等一年生雜草；二甲戊靈不僅對一年生禾本科雜草如稗草、馬唐、牛筋草等防治效果好，而且對部分闊葉雜草如藜、馬齒莧、凹頭莧等同樣有效；二甲四氯鈉可防治播娘蒿、麥家公、薺菜等闊葉雜草；2，4-滴異辛酯對鴨跖草、反枝莧、藜等闊葉雜草均具有較好的防除效果(中華人民共和國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所，2021；朱春杰，2013)。 但有研究表明，莠滅凈化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定且殘留期長，用量達(dá)到一定程度后會對甘蔗產(chǎn)生藥害(楊鵬艷，2017)；二甲戊靈不僅會影響土壤微生物的增殖和物種多樣性(Chikoyeet al，2014)，而且會顯著降低植物產(chǎn)量(Gricharet al，2005)；二甲四氯鈉和2，4-滴異辛酯顯著影響非靶標(biāo)植物的生長發(fā)育(Grabińska-sotaet al，2003；Buseyet al，2003)。 綠豆和蘿卜是我國主要的經(jīng)濟作物，種植面積較大，具有較高的營養(yǎng)價值和藥用價值(武玉環(huán)，2017)，同時也是重要的農(nóng)產(chǎn)品加工原料(包崇來等，2019)。 目前，國內(nèi)外關(guān)于玉米田常用除草劑莠滅凈懸浮劑、二甲戊靈乳油、二甲四氯鈉可溶粉劑和2，4-滴異辛酯乳油對玉米、綠豆、蘿卜的影響效應(yīng)鮮有報道。 通過研究4 種玉米田常用除草劑對玉米、綠豆和蘿卜生長的影響效應(yīng)，為玉米田合理使用除草劑提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試藥劑

500 g·L－1莠滅凈懸浮劑(suspension concentrate，SC)、400 g·L－1二甲戊靈乳油(emulsifiable concentrate，EC)，山東濱農(nóng)科技有限公司產(chǎn)品；56%二甲四氯鈉可溶粉劑(soluble powder，SP)，山東奧坤生物科技有限公司產(chǎn)品；900 g·L－12，4-滴異辛酯乳油(EC)，山東玥鳴生物科技有限公司產(chǎn)品。

1.2 供試植物及土壤

玉米(Zea mays)品種為閩甜683，種子來源于福建農(nóng)科農(nóng)業(yè)良種開發(fā)有限公司；綠豆(Phaseolus aureus)品種為中綠1 號、蘿卜(Raphanus sativus)品種為夏優(yōu)1 號，種子均來源于江蔬種苗科技有限公司。 種子播種前在清水常溫下浸泡6 h。

試驗土壤采集自福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所南通中試基地試驗田，該田地在采集前一年內(nèi)未施用過農(nóng)藥和有機肥，土壤有機質(zhì)含量低于3%，采樣深度為0～20 cm，采集的土樣避免陽光直射、晾干后過2 mm 篩，置于(4±2 )℃黑暗條件下保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 儀器設(shè)備

人工氣候培養(yǎng)室；盆缽(直徑13 cm)；溫濕度計(WS-1)，天津風(fēng)洋儀器儀表工貿(mào)有限公司產(chǎn)品；電子天平AL204，梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司產(chǎn)品；電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱(HWXT-9140A)，深圳市澳德瑪電子科技有限公司產(chǎn)品。

1.4 試驗方法

參照《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準(zhǔn)則》中非靶標(biāo)植物影響試驗方法及土壤質(zhì)量控制條件(中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局等，2015)，將供試藥劑用蒸餾水分別配制成5～7個質(zhì)量濃度，重復(fù)3 次，以蒸餾水為空白對照。 將1.680 kg 的干土與168 mL 藥液充分拌勻后裝入盆缽中，土層厚度不低于10 cm，每盆播入10 粒種子，播種深度3 cm，種子密度為500 ?！－2。 當(dāng)對照組出苗率達(dá)到50%后的第14 天觀察不良反應(yīng)，測量并記錄受試植株的地上生物量、地下生物量及株高(植株根頸部至頂芽的垂直高度)。 收獲受試植株地上部分，挖出植株地下部分，去除土壤，分別于60 ℃條件下烘干至恒重后稱量其干重，計算平均值，即為地上生物量與地下生物量。 試驗在溫度23～27 ℃(光照)、20～24 ℃(黑暗)，濕度55%～85%，光暗比16 ∶8，光照強度15 000 ～20 000 lx 的人工氣候室內(nèi)進行。 試驗過程中土壤保持濕潤，從底部吸濕澆水，控制對照組種子出苗率70%以上、成活率90%以上，幼苗生長正常，無萎黃、壞死、萎蔫等癥狀。

以田間推薦施用濃度的3 倍作為上限濃度，若藥劑在干土中的有效質(zhì)量濃度小于1.000 mg·kg－1，則上限濃度為1.000 mg·kg－1，上限濃度未對非靶標(biāo)植物產(chǎn)生影響，可判定該藥劑對非靶標(biāo)植物為低毒，無需繼續(xù)進行試驗(中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局等，2015)。

1.5 影響效應(yīng)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

參照《化學(xué)農(nóng)藥環(huán)境安全評價試驗準(zhǔn)則:第19 部分:非靶標(biāo)植物影響試驗》半效應(yīng)濃度(median effect concentration，EC50)，進行影響效應(yīng)等級劃分，分為低毒(EC50>1.00 mg·kg－1)、中毒(0.10 mg·kg－1

4 種除草劑的田間干土有效推薦施用濃度見表1。

1.6 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 19.0 軟件對數(shù)據(jù)進行回歸分析，計算不同供試藥劑對玉米、綠豆和蘿卜的地上生物量、地下生物量及株高的半效應(yīng)濃度EC50(14 d)及其95%置信限。 比較各除草劑對玉米、綠豆和蘿卜的不同檢測指標(biāo)的EC50(14 d)，以EC50(14 d)最小的指標(biāo)作為最敏感指標(biāo)并以此作為影響效應(yīng)評價指標(biāo)(中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局等，2015)。

表1 4 種除草劑的田間推薦施用濃度Table 1 Recommended concentrations of four herbicides in fields

2 結(jié)果與分析

2.1 4 種除草劑對玉米生長的影響

由表2 可以看出，當(dāng)對照組出苗率達(dá)到50%后的第14 天，500 g·L－1莠滅凈懸浮劑對玉米的EC50值為2.856 mg·kg－1(低毒)，400 g·L－1二甲戊靈乳油對玉米的EC50值為2.918 mg·kg－1(低毒)，56%二甲四氯鈉可溶粉劑對玉米的EC50值為3.279 mg·kg－1(低毒)，900 g·L－12，4-滴異辛酯乳油對玉米的EC50值為4.320 mg·kg－1(低毒)。 莠滅凈處理后，中毒的玉米植株出現(xiàn)葉片枯萎，甚至全株枯萎等不良反應(yīng)；二甲戊靈處理后，中毒的玉米植株出現(xiàn)發(fā)育遲緩，根短且根尖端膨大瘤狀，側(cè)根尖膨大瘤狀等不良反應(yīng)；二甲四氯鈉處理后，中毒的玉米植株出現(xiàn)葉片舒展不全，葉邊緣燙傷狀枯萎，棒狀瘤根，須根少等不良反應(yīng)；2，4-滴異辛酯處理后，中毒的玉米植株出現(xiàn)發(fā)育遲緩，葉尖發(fā)紫后葉片枯萎，葉片舒展不全，根部呈棒狀粗根的不良反應(yīng)。

表2 4 種除草劑對玉米的影響效應(yīng)Table 2 Toxicities of four herbicides in Zea mays

2.2 4 種除草劑對綠豆生長的影響

由表3 可以看出，500 g·L－1莠滅凈對綠豆的EC50值為1.196 mg·kg－1(低毒)，400 g·L－1二甲戊靈對綠豆的EC50值為2.113 mg·kg－1(低毒)，56%二甲四氯鈉對綠豆的EC50值為1.349 mg·kg－1(低毒)，900 g·L－12，4-滴異辛酯對綠豆的EC50值為3.219 mg·kg－1(低毒)。 莠滅凈處理后，中毒的綠豆植株出現(xiàn)葉片失綠、皺縮，且有黃色斑點，葉片枯萎后易脫落，全株枯萎等不良反應(yīng)；二甲戊靈處理后，中毒的綠豆植株出現(xiàn)發(fā)育遲緩，須根少而短等不良反應(yīng)；二甲四氯鈉處理后，中毒的綠豆植株出現(xiàn)發(fā)育遲緩，葉脈發(fā)黑，根呈珊瑚狀等不良反應(yīng)；2，4-滴異辛酯處理后，中毒的綠豆植株出現(xiàn)發(fā)育遲緩，根基部畸形、卷曲且發(fā)黑等不良反應(yīng)。

表3 4 種除草劑對綠豆的影響效應(yīng)Table 3 Toxicities of four herbicides in Phaseolus aureus

2.3 4 種除草劑對蘿卜生長的影響

由表4 可以看出，500 g·L－1莠滅凈對蘿卜的EC50值為0.226 mg·kg－1(中毒)，400 g·L－1二甲戊靈對蘿卜的EC50值為3.061 mg·kg－1(低毒)，56%二甲四氯鈉對蘿卜的EC50值為0.273 mg·kg－1(中毒)，900 g·L－12，4-滴異辛酯對蘿卜的EC50值為0.073 mg·kg－1(高毒)。 莠滅凈處理后，中毒的蘿卜植株出現(xiàn)葉片失綠后白化并枯萎，全株枯萎等不良反應(yīng)；二甲戊靈處理后，中毒的蘿卜植株出現(xiàn)發(fā)育遲緩，須根少而短等不良反應(yīng)；二甲四氯鈉處理后，中毒的蘿卜植株出現(xiàn)發(fā)育遲緩，根呈絮團狀等不良反應(yīng)；2，4-滴異辛酯處理后，中毒的蘿卜植株出現(xiàn)發(fā)育遲緩，根基部發(fā)黑的不良反應(yīng)。

表4 4 種除草劑對蘿卜的影響效應(yīng)Table 4 Toxicities of four herbicides in Raphanus sativus

3 結(jié)論與討論

本試驗結(jié)果表明，500 g·L－1莠滅凈懸浮劑、400 g·L－1二甲戊靈乳油、56%二甲四氯鈉可溶粉劑和900 g·L－12，4-滴異辛酯乳油對玉米和綠豆均為低毒。 400 g·L－1二甲戊靈乳油對蘿卜為低毒，500 g·L－1莠滅凈懸浮劑、56% 二甲四氯鈉可溶粉劑對蘿卜為中毒，900 g·L－12，4-滴異辛酯乳油對蘿卜為高毒。

有研究表明，二甲戊靈對玉米和豆類無顯著影響，但是對薄荷、虞美人等非靶標(biāo)植物有較大影響(Boutinet al，2004)。 本研究結(jié)果也表明二甲戊靈對玉米和綠豆是低毒的。 也有研究表明，二甲戊靈顯著影響水生植物的生長發(fā)育(IUPAC，2021b)。 本研究表明，莠滅凈對玉米、綠豆生長發(fā)育的影響較小，而對蘿卜具有一定影響，已有研究表明其對水生植物的毒性影響同樣很高(IUPAC，2021a)。 因此，二甲戊靈和莠滅凈施用田間時應(yīng)盡量遠(yuǎn)離水田、湖泊等水體環(huán)境，降低其對水生生物的影響。 56%二甲四氯鈉可溶粉劑對玉米和綠豆均安全，但是對蘿卜具有一定毒性。 建議在玉米田間作、套作蘿卜時謹(jǐn)慎施用56%二甲四氯鈉可溶粉劑。 2，4-滴異辛酯乳油是內(nèi)吸性除草劑，主要用于防除闊葉雜草。 本研究中該藥劑對蘿卜的毒性較高，可能是由于其在土壤中較低的降解速率(Choletteet al，2017)，導(dǎo)致蘿卜在高濃度藥劑環(huán)境中的暴露時間延長，干擾蘿卜營養(yǎng)物質(zhì)運輸，加速其生長異常或死亡(Marcatoet al，2017)。 因此，2，4-滴異辛酯乳油不適用于防治蘿卜田雜草。

本研究評價了4 種除草劑對玉米、綠豆、蘿卜的影響效應(yīng)，開展了除草劑對非靶標(biāo)植物的田間影響效應(yīng)評價。 500 g·L－1莠滅凈懸浮劑、400 g·L－1二甲戊靈乳油、56%二甲四氯鈉可溶粉劑和900 g·L－12， 4－滴異辛酯乳油4 種除草劑對玉米和綠豆的影響較小，具有較高的安全性，但除二甲戊靈外其他3 種藥劑均能夠顯著影響蘿卜的生長發(fā)育。 因此，對于間套種或輪作蘿卜的玉米田，可選用400 g·L－1二甲戊靈乳油，來防除玉米田馬唐、牛筋草等一年生雜草，具有較高的安全性；應(yīng)避免使用900 g·L－12，4-滴異辛酯乳油、500 g·L－1莠滅凈懸浮劑和56% 二甲四氯鈉可溶粉劑，以免對蘿卜產(chǎn)生藥害。

本研究是在室內(nèi)盆栽條件下開展評價試驗，是4 種玉米田除草劑對玉米及非靶標(biāo)植物影響效應(yīng)的初步評價。 田間氣候、光照、土壤以及生物因子等環(huán)境條件都是影響藥劑毒性效應(yīng)的主要因素。 因此，今后還將繼續(xù)在田間實際應(yīng)用環(huán)境中開展4 種玉米田常用除草劑對非靶標(biāo)植物的影響效應(yīng)試驗。