双唑草腈的除草活性及对不同水稻品种和后茬作物的安全性

马国兰, 刘都才, 刘雪源, 彭亚军, 李巳夫

(湖南省农业科学院植物保护研究所, 长沙 410125)



双唑草腈的除草活性及对不同水稻品种和后茬作物的安全性

马国兰, 刘都才*, 刘雪源, 彭亚军, 李巳夫

(湖南省农业科学院植物保护研究所, 长沙 410125)

双唑草腈(pyraclonil)为原卟啉原氧化酶(PPO)抑制剂,为明确其在水稻田的应用前景,采用室内生物测定法研究了双唑草腈的除草活性及对不同水稻品种的安全性,通过大田试验作了进一步验证,并评价了双唑草腈对水稻及后茬作物的安全性。结果表明,双唑草腈对水稻田禾本科杂草稗草、阔叶杂草鸭舌草均有很好的除草活性。在室内试验中,该药剂对稻田稗草和鸭舌草的ED50分别为11.50 g/hm2和8.22 g /hm2,均高于对照药剂丙草胺对稗草和鸭舌草的活性;双唑草腈在3种水稻和稗草之间的选择性指数分别为4.15、3.44和3.73,高于对照药剂;田间试验结果显示,1.8%双唑草腈颗粒剂162、216、324 g/hm2处理在药后20、40 d对稗草、鸭舌草、节节菜及异型莎草的株防效均在98%以上,显著优于对照药剂80%丙炔噁草酮可湿性粉剂和50%丙草胺乳油;双唑草腈对水稻以及三种主要后茬作物小麦、油菜和小白菜安全。研究表明双唑草腈具有很好的应用前景。

双唑草腈; 水稻; 杀草谱; 生物活性; 安全性; 后茬作物

原卟啉原氧化酶抑制剂类除草剂是近年来发展最快的除草剂品种之一,其作用靶标为原卟啉原氧化酶(protoporphyrinogen oxidase,PPO),通过植物中原卟啉原氧化酶积累而发挥药效[1]。由于此类化合物以植物细胞的叶绿素为作用点,因此对动植物具有选择毒性。该类除草剂因具有超高效、低毒的特点,成为新型除草剂开发的一个重要领域[2]。

双唑草腈(pyraclonil)是由德国拜耳公司研制、日本农用化学品公司Kyoyu农业开发的具有吡唑并吡啶环的新颖结构化合物的水稻田除草剂,化学名称为1-(3-氯-4,5,6,7-四氢吡唑并[1,5-a]吡啶-2-基)-5-[甲基(丙-2-炔基)氨基]吡唑-4-腈[3]。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[4]。

目前,双唑草腈在我国尚处于登记阶段,有关该药剂对我国水稻田常见杂草的杀草谱及对不同水稻品种的安全性也尚未见报道。鉴于此,本试验对双唑草腈的除草活性及对不同水稻品种的安全性以及双唑草腈在水稻和杂草之间的选择性进行了研究。以期为其在水稻上推广应用及其安全性评价提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试药剂:97.5%双唑草腈(pyraclonil)原药和1.8%双唑草腈颗粒剂,由湖北相和精密化学有限公司提供;95%丙草胺(pretilachlor)原药,山东京博农化有限公司提供;80%丙炔噁草酮(oxadiargyl)可湿性粉剂,拜耳作物科学(中国)有限公司生产,市购;50%丙草胺(pretilachlor)乳油,江苏长隆化工有限公司生产。其中97.5%双唑草腈(pyraclonil)原药和95%丙草胺(pretilachlor)原药用于室内生测,其他药剂用于田间试验

供试杂草:稗草Echinochloacrusgalli、鸭舌草Monochoriavaginalis、节节菜Rotalaindica、异型莎草Cyperusdifformis。

供试水稻:室内生测的3个品种分别为‘两优548’、‘株两优819’和‘Y两优2号’。田间试验品种为‘Ⅱ优845’和‘湘早籼32号’。后茬作物品种:小麦为‘中麦9号’,油菜为‘丰油730’,小白菜为‘和冬春22青梗菜’。均为市售。

仪器:精准3WPSH-500D型生测喷雾塔,农业部南京农业机械化研究所生产,喷雾压力2 kg/m2,锥形喷头流量100 mL/min。RP-250A人工气候培养箱,中国南京恒裕仪器设备有限公司;FA1004B电子天平,上海精密科学仪器有限公司。

1.2 室内生物测定

1.2.1 双唑草腈除草活性测定

试材培养:采用温室盆栽法[5]。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10 cm的塑料盆钵中,土壤湿度90%。挑选均匀一致已露白的杂草种子播入塑料盆钵中,覆盖稀泥以正好盖住种子为宜,每盆20粒,4次重复,置于可控日光温室内培养,试验期间温室内白天温度21～27℃,晚上14～21℃,照度3 000 lx,L∥D=16 h∥8 h,相对湿度65%～85%。待杂草长至2叶期间苗,每钵保留15株长至2叶1心期待用。

药剂处理:准确称取一定量试验药剂,用少量丙酮溶解后,配制成高浓度母液,使用时用0.1%吐温80水溶液稀释成试验所需剂量或系列浓度。以不含药剂的0.1%吐温(聚山梨酯)80水溶液作为空白对照。将杂草置于3WPSH-500D型生测喷雾塔中茎叶喷雾处理,喷雾压力为0.275 MPa,喷液量450 L/hm2,每处理均设4次重复。待药液晾干后移入温室培养。药后详细记录杂草的受害症状,如生长受抑制、叶片黄化和畸形等。于处理后15 d杂草外部形态差异显著时分别称取各处理杂草地上部鲜重,计算鲜重抑制率。

1.2.2 双唑草腈对3种水稻的选择性指数测定

选择大田种植面积较大的水稻品种‘两优548’、‘株两优819’和‘Y两优2号’,以及敏感杂草稗草进行选择性指数的测定。将双唑草腈和对照药剂丙草胺配制成系列浓度,分别于水稻3叶1心、稗草1叶1心期茎叶喷雾处理,后置于温室内培养,条件同1.2.1。第15天在水稻外部形态差异显著时分别称取各处理水稻地上部鲜重,求出双唑草腈和丙草胺对不同水稻品种的ED10和对稗草的ED90,计算两药剂在水稻和稗草之间的选择性指数[6]。

1.3 双唑草腈防除移栽稻田杂草田间药效试验

1.3.1 双唑草腈对移栽田杂草防除试验

分别于2014年和2015年在湖南省农业科学院植物保护研究所春华基地进行田间试验。试验设7个处理:1.8%双唑草腈颗粒剂108、162、216和324 g/hm2;50%丙草胺乳油600 g/hm2;80%丙炔噁草酮可湿性粉剂84 g/hm2;清水对照。小区面积 20 m2,重复4次。水稻移栽后6 d,双唑草腈直接撒施,丙炔噁草酮拌毒土撒施,施药时田间应保持3～5 cm水层5～7 d,之后正常田间管理。于药后20、40 d分别进行药效调查,每小区对角线取样调查4点,每点0.5 m×0.5 m,记录各杂草的株数,药后40 d测鲜重。计算田间防除效果[7]。

1.3.2 双唑草腈对后茬作物安全性试验

试验设4个处理:1.8%双唑草腈颗粒剂162、324和486 g/hm2及清水对照。每处理重复4次,随机区组排列,各小区面积 60 m2。于水稻移栽后处理,方法同1.3.1。分别于处理后3、7、15、30 d目测水稻的生长情况,观察是否有药害现象。待水稻收获后用双唑草腈处理,然后在每小区内分别种植后茬作物小麦、油菜和小白菜。在上述3种作物出苗后调查其出苗率;在试验期间定时观察作物的受害程度和症状(跟踪调查直到完全恢复),详细记录受害的症状类型,如叶片失绿,变形等。在作物苗期、中期每小区随机取作物10株,测定其株高和鲜重;成熟后测产。

1.4 数据分析

采用DPS(V 3.01专业版)软件计算毒力回归方程、ED10、ED50和ED90及95%置信限。并就各处理的ED50进行除草剂的生物活性比较;选择性指数为测定药剂抑制水稻生长10%的剂量ED10与抑制杂草生长90%的剂量ED90的比值;用Duncan氏新复极差法对温室盆栽和田间试验防效进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 双唑草腈除草活性

温室盆栽法测定结果(表1)表明:双唑草腈对禾本科杂草稗草和阔叶杂草鸭舌草均具有很高的除草活性。在有效成分10.125、20.25、40.5、81和162 g /hm2处理剂量下,对稗草的鲜重抑制率分别为48.61%、64.73%、76.46%、85.69%和96.13%,ED50和ED90(有效成分,余同)分别为11.50 g/hm2和91.17 g/hm2。对鸭舌草的鲜重抑制率分别为57.83%、66.35%、75.31%、86.41%和94.51%,ED50和ED90分别为8.22 g/hm2和105.61 g/hm2;对照药剂丙草胺在22.5、45、90、180、360 g/hm2剂量下对稗草的鲜重抑制率分别为39.75%、55.25%、67.50%、87.25%和98.50%,ED50和ED90分别为37.38 g/hm2和194.32 g/hm2。对鸭舌草的鲜重抑制率为32.13%、40.61%、63.15%、70.31%和78.17%,ED50和ED90分别为60.28和925.75 g/hm2。由上述结果可知,对于禾本科杂草稗草,在各自的供试剂量下双唑草腈颗粒剂与丙草胺的除草活性相当。对于阔叶杂草鸭舌草,双唑草腈的除草活性却明显要优于丙草胺。

表1 双唑草腈和丙草胺对稗草和鸭舌草的除草活性

Table 1 Herbicidal activity of pyraclonil and pretilachlor toEchinochloacrusgalliandMonochoriavaginalis

除草剂Herbicide处理浓度/g·(hm2)-1Dosage鲜重抑制率/% Inhibitionrateoffreshweight稗草 E.crusgalli鸭舌草 M.vaginalis双唑草腈pyraclonil16296.1394.518185.6986.4140.5 76.4675.3120.2564.7366.3510.12548.6157.83丙草胺pretilachlor36098.5078.1718087.2570.319067.5063.154555.2540.6122.5 39.7532.13除草剂Herbicide毒力回归方程Regressionequation稗草E.crusgalli鸭舌草M.vaginalisED50/g·(hm2)-1稗草E.crusgalli鸭舌草M.vaginalisED90/g·(hm2)-1稗草E.crusgalli鸭舌草M.vaginalis相关系数(r)Correlationcoefficient稗草E.crusgalli鸭舌草M.vaginalis双唑草腈pyraclonily=3.4885+1.4251xy=3.9421+1.1560x11.508.2291.17105.610.98860.9854丙草胺pretilachlory=2.1844+1.7903xy=3.0770+1.0802x37.3860.28194.32925.750.98400.9834

2.2 双唑草腈对3种水稻的选择性指数测定

双唑草腈、丙草胺对稗草的ED90分别为91.17、194.32 g /hm2。双唑草腈对‘两优548’、‘株两优819’和‘Y两优2号’的ED10分别为378.66、313.61和340.22 g/hm2,双唑草腈在三种水稻和稗草之间的选择性指数分别4.15、3.44和3.73。丙草胺对‘两优548’、‘株两优819’和‘Y两优2号’的ED10分别为514.52、482.77和451.08 g/hm2,选择性指数分别为2.65、2.48和2.32。双唑草腈在三种水稻与稗草之间的选择性指数均高于丙草胺(表2)。

表2 双唑草腈和丙草胺对3种水稻的选择性指数

Table 2 Tolerance bioassay of pyraclonil and pretilachlor to three varieties of rice

水稻品种Ricevariety除草剂Herbicide回归方程RegressionequationED10/g·(hm2)-1ED90/g·(hm2)-1选择性指数Selectivitycoefficients两优548Liangyou548双唑草腈pyraclonily=2.2813+0.5574x378.66-4.15丙草胺pretilachlory=1.9504+0.6521x514.52-2.65株两优819Zhuliangyou819双唑草腈pyraclonily=2.4303+0.5160x313.61-3.44丙草胺pretilachlory=2.2792+0.5363x482.77-2.48Y两优2号Yliangyou2号双唑草腈pyraclonily=2.3426+0.5434x340.22-3.73丙草胺pretilachlory=2.1404+0.5945x451.08-2.32稗草E.crusgalli双唑草腈pyraclonily=3.4885+1.4251x-91.17-丙草胺pretilachlory=2.1844+1.7903x-194.32-

2.3 双唑草腈对移栽稻田杂草的防除效果

2014年,1.8%双唑草啨GR表现出优异的防效(表3)。药后20 d,除108 g/hm2对鸭舌草的防效稍差(91.8%)外,162、216和324 g/hm2对稗草、鸭舌草、节节菜及异型莎草的株防效均为98%以上。该药剂4个处理对稗草和鸭舌草的防效均显著优于对照药剂80%丙炔噁草酮WP 84 g/hm2处理,对鸭舌草和异型莎草的防效要显著优于50%丙草胺EC 600 g/hm2处理;药后40 d,1.8%双唑草腈GR 162、216和324 g/hm2处理对稗草、鸭舌草、节节菜及异型莎草的防效均为100%,表现出优异的持效性;与两对照药剂相比,1.8%双唑草腈GR对稗草和鸭舌草的防效均显著高于对照药剂80%丙炔噁草酮WP,而对鸭舌草的防效要显著优于50%丙草胺EC。

表3 1.8%双唑草腈颗粒剂对水稻移栽田杂草的田间防效(2014年)1)

Table 3 Evaluation of herbicidal activity of 1.8% pyraclonil granules to weeds in rice fields in 2014

药剂Herbicide有效剂量/g·(hm2)-1Effectivedosage株防效/% Controlefficacyofplant稗草E.crusgalli20d40d鸭舌草M.vaginalis20d40d节节菜R.indica20d40d异型莎草C.difformis20d40d1.8%双唑草腈GR1.8%pyraclonilGR10898.1a90.2ab91.8a98.4a100.0a100.0a100.0a100.0a162100.0a100.0a99.6a100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a216100.0a100.0a98.7a100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a324100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a80%丙炔噁草酮WP80%oxadiargylWP8462.3c75.5c55.4b78.4b95.9ab95.5ab100.0a100.0a50%丙草胺EC50%pretilachlorEC60095.4a95.5ab37.2c57.3c90.8ab93.5ab82.3b92.6ab空白对照(株/m2)Blankcontrol-34.535.5292.8120.831.034.844.848.5

1) 同列数据后不同字母表示有显著差异(P<0.05)。下同。 Different letters after the data in the same column indicate significant difference atP<0.05 level by Duncan’s multiple range test. The same below.

2015年,1.8%双唑草腈GR对稻田杂草的田间防效总体相对较高(表4)。药后20 d,其162、216和324 g/hm2对稗草、鸭舌草、节节菜和异型莎草的防效均为100.0%。与对照药剂80%丙炔噁草酮WP和50%丙草胺EC的防效差异不显著;药后40 d,1.8%双唑草腈GR仍表现出较好的持效性,其162、216和324 g/hm2对稗草、鸭舌草、节节菜和异型莎草的防效仍然在99.0%以上。

由于2015年进行田间试验期间降雨量多,对照药剂80%丙炔噁草酮WP和50%丙草胺EC对稻田杂草的防效要优于2014年的试验结果,与1.8%双唑草啨GR的防效相当;这也说明双唑草腈对水层管理的要求较低。

表4 1.8%双唑草腈颗粒剂对水稻移栽田杂草的田间防效(2015年)

Table 4 Evaluation of herbicidal activity of 1.8% pyraclonil granules to weeds in rice fields in 2015

药剂Herbicide有效剂量/g·(hm2)-1Effectivedosage株防效/% Controlefficacyofplant稗草E.crusgalli20d40d鸭舌草M.vaginalis20d40d节节菜R.indica20d40d异型莎草C.difformis20d40d1.8%双唑草腈GR1.8%pyraclonilGR10890.8b94.6a96.4a98.1a100.0a100.0a100.0a100.0a162100.0a99.3a100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a216100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a324100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a80%丙炔噁草酮WP80%oxadiargylWP84100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a50%丙草胺EC50%pretilachlorEC60098.8a100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a100.0a空白对照(株/m2)Blankcontrol-59.871.394.595.045.546.334.335.3

2.4 1.8%双唑草腈颗粒剂对当茬水稻及后茬作物安全性评价

采用1.8%双唑草腈GR有效成分162、324和486 g/hm2对水稻进行撒施处理,试验过程中各处理水稻生长一致,未出现变色(包括褪绿、黄化、白化、锈斑等)、萎蔫(如植株失水萎蔫、青枯)及畸形(如叶片卷曲或扭曲变形、茎缢缩)症状。

各处理下3种不同的后茬作物,小麦、油菜、小白菜植株出苗整齐,出苗期一致,叶色、长势均正常,未观察到药害症状。1.8%双唑草腈GR有效成分162、324和486 g/hm2和空白对照各处理种植的后茬作物小麦、油菜、萝卜在出苗率、株高和鲜重各处理之间均无显著性差异(表5);收获后测产,未发现双唑草腈对三种后茬作物的产量有影响。

因此,双唑草腈对水稻以及三种主要后茬作物小麦、油菜和小白菜安全。在水稻油菜、水稻小麦轮作区有很好的推广应用前景。

表5 1.8%双唑草腈对后茬小麦、油菜和小白菜的影响

Table 5 Effects of 1.8% pyraclonil granules on the following wheat, oilseed rape andBrassicachinensis

药剂名称Herbicide有效剂量/g·(hm2)-1Effectivedosage出苗率(播种后15d)/%Emergencerate(aftersowingfor15days)小麦Wheat油菜Rape小白菜Pakchoi株高(播种后25d)/cmPlantheight(aftersowingfor25days)小麦Wheat油菜Rape小白菜Pakchoi鲜重(播种后25d)/g·株-1Freshweightperplant(aftersowingfor25days)小麦Wheat油菜Rape小白菜Pakchoi1.8%双唑草腈GR1.8%pyraclonilGR162.050.2a53.9a53.9a12.9a8.5a5.9a0.97a2.11a1.71a324.049.7a58.5a58.5a12.5a8.8a6.8a0.87a2.34a2.16a486.048.7a56.9a56.9a13.1a8.9a6.3a0.97a2.30a1.89a空白对照Blankcontrol-50.9a59.9a59.9a12.3a8.4a6.0a0.87a2.12a1.86a药剂名称Herbicide有效剂量/g·(hm2)-1Effectivedosage株高(播种后60d)/cmPlantheight(aftersowingfor60days)小麦Wheat油菜Rape小白菜Pakchoi鲜重(播种后60d)/g·株-1Freshweightperplant(aftersowingfor60days)小麦Wheat油菜Rape小白菜Pakchoi小区产量/kg·(hm2)-1Yield小麦Wheat油菜Rape小白菜Pakchoi1.8%双唑草腈GR1.8%pyraclonilGR162.072.8a104.2a10.3a8.20a22.53a10.06a3319.5a1708.5a3384.0a324.066.9b102.9a10.2a6.93b20.05a10.29a3301.5a108.6a3288.0a486.072.8a107.0a10.2a8.08a20.39a10.28a3238.5a1681.5a3360.0a空白对照Blankcontrol-69.5ab103.9a10.2a7.27ab20.19a10.22a3274.5a1657.5a3393.0a

3 讨论

随着化学除草剂的大量、广泛使用,抗药性杂草已对杂草治理和农业生产构成严重威胁。目前,稻田稗草对生产上广泛使用的除草剂如激素类的二氯喹啉酸、乙酰乳酸合成酶(ALS)抑制剂的五氟磺草胺以及乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)抑制剂的氰氟草酯等相继产生了抗药性[8-13]。ALS抑制剂和ACCase抑制剂因其活性高、广谱、低毒,已成为稻田除草剂的主流品种,但杂草对这两大类药剂的抗药性也发展迅速[15-16]。而原卟啉原氧化酶(PPO)抑制剂以其独特的作用方式,通过植物中原卟啉原氧化酶积累而发挥药效,作用靶标及作用机理与上述两类除草剂完全不同。本试验研究了PPO抑制剂双唑草腈对稗草和鸭舌草的除草活性、对不同水稻品种的安全性,通过大田试验作了进一步验证,并评价了双唑草腈对当茬水稻及后茬作物的安全性。研究结果表明:双唑草腈对禾本科杂草稗草以及阔叶杂草鸭舌草具有良好的生物活性,同时在三种水稻与稗草之间的选择性指数均高于对照药剂丙草胺;两年的田间试验也验证了双唑草腈对稻田稗草、鸭舌草、节节菜以及异型莎草具有优良的防效;双唑草腈对当茬水稻以及三种主要后茬作物小麦、油菜和小白菜安全。在水稻油菜、水稻小麦轮作区有很好的推广应用前景。

双唑草腈除草活性高,速效性好,杀草谱广,可有效防除水稻田稗草、鸭舌草、节节菜和莎草等杂草。尤其是对抗乙酰乳酸合成酶抑制剂类除草剂的杂草有特效。随着稻田稗草对五氟磺草胺和二氯喹啉酸抗药性的日趋严重,该类除草剂对于治理和缓解稻田稗草对二氯喹啉酸和五氟磺草胺的抗性问题具有重要作用,有可能成为稻田除草剂未来的发展方向。具有广阔的市场应用前景。

但由于双唑草腈对高龄稗草防效较差,还需进行与其他药剂的混配研究,提高其对稗草的活性。建议与其他不同作用类型的除草剂混用或轮换使用,以延缓其抗药性的产生。

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(责任编辑：杨明丽)

Evaluation of herbicidal activity of pyraclonil and its safety to rice and following crops

Ma Guolan, Liu Ducai, Liu Xueyuan, Peng Yajun, Li Sifu

(InstituteofPlantProtection,HunanAcademyofAgriculturalSciences,Changsha410125,China)

Pyraclonil belonged to protoporphurinogen oxidase inhibitor. In order to evaluate the application potential of pyraclonil in rice field in China, the herbicidal activity and safety to three rice varieties were investigated in the laboratory and the safety to rice and following crops were determined by field experiments. The results indicated that pyraclonil had high herbicidal activity to gramineous weedsEchinochloacrusgalli(barnyardgrass) and broadleaf weedsMonochoriavaginalis. In the bioassay test, pyraclonil had high herbicidal activity toE.crusgalliandM.vaginaliswith the ED50value of 11.50 g /hm2and 8.22 g /hm2, respectively, significantly higher than that of the control herbicide pretilachlor. The selectivity coefficients of pyraclonil among three rice varieties and barnyardgrass were 4.15, 3.44 and 3.73 for barnyardgrass, respectively, significantly higher than those of pretilachlor. The field experiments showed that the control efficacies againstE.crusgalli,M.vaginalis,RotalaindicaandCyperusdifformiswere all above 98% when using 1.8% pyraclonil granules at 162, 216 and 324 g/hm2after treatment for 20 and 40 days, significantly higher than those of 50% pretilachlor emulsifiable concentrates and 80% oxadiargyl wettable powder. Pyraclonil is safe to rice and three main following crops, including wheat, rape andBrassicachinensis, therefore, it has an excellent application prospect in rice fields.

pyraclonil; rice; weed spectrum; herbicidal activity; safety; following crop

2016-08-30

2016-09-25

国家自然科学基金(31201530);公益性行业(农业)科研专项(201303031);国家重点研发项目(2016YFD0200809)

S 451.21

B

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.04.039

* 通信作者 E-mail:ducailiu@163.com