棉田化学除草现状及对策

李欢欢，马小艳，姜伟丽，马亚杰，宋贤鹏，马艳

（中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室，河南 安阳 455000）

棉花属于锦葵科棉属，是我国重要经济作物和纺织纤维原料来源。杂草是制约棉花可持续发展的因素之一：棉田草害发生面积比例达56%，每年造成14%～16%的棉花产量损失[1-2]。其危害包括：与棉花争光、水肥、空间；转主寄主、传播病虫害；大幅增加植棉物化成本（肥料、农药的投入）；增加灌溉费用；降低棉花产量与棉纤维品质。因此，棉田除草是保证棉花优质高产的一项重要措施。使用棉田除草剂可快速、高效防控杂草，但也引发了杂草群落演变、杂草抗药性产生、残留污染等问题。还有部分棉田除草剂被淘汰或禁用，大大限制了除草剂的有效选择，棉田化学除草压力剧增。本文分析了现阶段我国棉田化学除草技术，介绍了棉田除草剂产品登记现状和部分棉田除草剂新品种，分析化学除草面临的挑战，以期为除草剂应用技术研究提供参考。

1 棉田化学除草技术

根据棉田杂草的发生情况，化学除草常采用“土壤封闭与茎叶处理”的控草模式[3-5]：①棉花苗前土壤封闭，降低杂草发生基数，减少茎叶处理用药量；②在棉花生育前期（苗蕾期）内，于杂草出土高峰期进行茎叶处理，杀死杂草。

1.1 棉田除草剂主要单剂应用

1.1.1棉花苗前化学除草。棉花苗前化学除草的施药时间可分为棉花播前与播后苗前，施药方式主要为土壤封闭。使用的土壤处理剂应具有长效的封闭效果，以抑制杂草出土（表1）。

棉花播前：通常选用氟乐灵、二甲戊灵、扑草净、乙草胺、乙氧氟草醚等土壤处理剂封闭。由于除草剂在土壤中降解需要一定时间，注意棉花播种（或移栽）的安全间隔期。另外，也可选择草甘膦、草铵膦等灭生性除草剂清除已出土的杂草。

棉花播后苗前： 以禾本科杂草为主的棉田，可选用氟乐灵、仲丁灵、二甲戊灵、乙草胺、精异丙甲草胺等封闭。以禾本科杂草和阔叶杂草为主的棉田，可选用扑草净、噁草酮、乙羧氟草醚、敌草隆、伏草隆、嘧草硫醚等封闭。

在土壤处理过程中，土壤处理剂的用药量及封草效果受土壤因子制约（包括土壤类型、有机质及黏粒含量、土壤墒情、整地质量）[6-7]。一般土壤湿度在25%～50%，利于药剂在地表1～2 cm 土层挥发扩散形成有效的药膜层[8]；如果土壤过于干燥或过于湿润，封闭效果及安全性大幅降低。另外，根据土壤处理剂的稳定性，及时耙地混土（注意混土深度，避免棉种与药剂接触，以免影响棉花出苗及成苗）。

目前对棉花安全、防除阔叶杂草和莎草的土壤处理剂很少。而由于现有土壤处理剂杀草谱的局限，无法较好地封杀多年生禾本科杂草、阔叶杂草、莎草。

表1 棉花苗前化学除草药剂信息和使用技术汇总

1.1.2棉花生育前期化学除草。因苗前土壤封闭除草效果较差，在棉花生育前期，出土的杂草种类复杂、发生量大，与棉花共生，故要用选择性茎叶处理剂，施药方式为茎叶处理。根据棉花生长时期，杂草化学防除大致分为2 个阶段（苗期和蕾期）进行（表2）[2]。

棉花苗期：棉花4 片真叶期至初蕾期（5月中旬至6月中下旬），杂草草龄小，对除草剂最敏感，是最佳施药期。如果棉田杂草以禾本科杂草为主，应在杂草3～5 叶期选用精喹禾灵、氟吡甲禾灵、精吡氟禾草灵、精噁唑禾草灵、烯草酮、烯禾啶进行防除。若草相复杂，禾本科、阔叶杂草混生，可选用氟磺胺草醚、三氟啶磺隆、嘧草硫醚，在棉株高度超过20 cm 时，在棉田行间定向或半定向低位均匀喷

雾。如果杂草草龄大、密度高，为保障杂草防除效果，用药量适当增加（注意兑水量变化）。

表2 棉花生育前期化学除草药剂信息及技术汇总

棉花蕾期：时间为棉花现蕾且棉株高度40 cm以上至封行前即6月下旬至7月底。在实际棉花种植过程中由于前期用药，对除草剂敏感的杂草已死亡，不敏感的多年生禾本科杂草、阔叶杂草或莎草残留到此期，如马齿苋、藜、鳢肠、苘麻、龙葵、田旋花、香附子等恶性杂草，可选用草甘膦、草铵膦等灭生性除草剂开展行间低位定向防除。这类除草剂施药窗口期宽，具体用药量可根据草龄确定。由于草甘膦原药在水中溶解度低，因此杂草防除常用水溶性的草甘膦异丙胺盐（草甘膦钠盐、钾盐、铵盐等不常使用）。草铵膦作为百草枯和草甘膦的替代品，因生产成本高及耐低温性差，其推广和应用受制约。敌草快作为旱田灭生性除草剂应用于棉田除草，国内尚未见相关文献报道；在我国敌草快则用于棉花采收前的脱叶干燥。

1.1.3棉花生育中后期化学除草。棉花封行后，蕾期中耕松土诱发的杂草以及部分多年生杂草发生。因棉花已封行遮蔽，这些杂草对棉花产量影响小，可以不用防除。如果必须除草，可补施草甘膦、草铵膦。

1.2 棉田除草剂常见混剂应用

棉田化学除草长期使用除草剂单剂，导致靶标杂草抗药性增强、 除草剂防效下降及用药量加大、非靶标杂草发生严重、作物残余药害等诸多问题[9-10]。为了缓解杂草抗药性发展、扩大杀草谱、减少除草剂用药量、减轻药害，可混用除草剂。下面介绍一些国内棉田除草剂混剂的应用：

棉花苗前：用于土壤封闭除草的混剂有二甲戊灵·乙草胺[11]、二甲戊灵·扑草净[12-13]、二甲戊灵·（精）异丙甲草胺、二甲戊灵·敌草隆、二甲戊灵·噁草酮[14]、扑草净·乙草胺[15]、乙草胺·乙氧氟草醚、噁草酮·乙草胺、噁草酮·丁草胺、噁草酮·乙氧氟草醚[16]、丁草胺·异噁草松、仲丁灵·敌草隆[17]、仲丁灵·乙草胺、氟咯烷酮·二甲戊灵[18]、伏草隆·异丙甲草胺/乙草胺/丁草胺[19]、丁草胺·乙羧氟草醚[20]等。

棉花苗后：用于茎叶处理除草的混剂有三氟啶磺隆·精喹禾灵·嘧草硫醚[21]、乙羧氟草醚·草甘膦、草甘膦·三氟啶磺隆[22]、三氟啶磺隆·高效盖草能/精喹禾灵/精稳杀得/烯草酮[23]、三氟啶磺隆·精噁唑禾草灵[24]、三氟啶磺隆·烯禾啶[25]、三氟啶磺隆·噁草酮[26]、三氟啶磺隆·乙氧氟草醚[27]、三氟啶磺隆·吡喃草酮[28]、三氟啶磺隆·喔草酯[29]、三氟啶磺隆·唑酮草酯[30]、丙炔氟草胺·嘧草硫醚/三氟啶磺隆/氟咯草酮[31]等。

棉花播后至苗后早期：“连封带杀”组合的混剂有三氟啶磺隆·扑草净[32]、三氟啶磺隆·敌草隆[33]、二甲戊灵·嘧草硫醚·乙氧氟草醚[34]、扑草净·伏草隆·草甘膦异丙胺盐[35]、草甘膦·乙草胺[36]等。

2 我国棉田除草剂产品登记现状

根据中国农药信息网农药登记数据（http://www.icama.org.cn/hysj/index.jhtml） 统计分析，截至2019年2月底，我国棉田除草剂登记产品总计274 种，包括单剂 246 种（有效成分仅 20 种），约占90%；混剂28 种，约占10%。棉田除草剂登记以单剂为主。其中二甲戊灵、氟乐灵、乙草胺等土壤处理剂与精喹禾灵、高效氟吡甲禾灵、草甘膦异丙胺盐等茎叶处理剂，登记数目较多。

棉田除草剂登记的混剂多为二元复配，共16种配方，施药方式为土壤封闭。其中乙草胺复配频次最多，如二甲戊灵·乙草胺、扑草净·乙草胺等。目前，不同杀草谱的土壤处理剂混配制剂是棉田除草剂登记的热点；而“连封带杀”的土壤与茎叶处理剂混配制剂、不同杀草谱的茎叶处理剂混配制剂登记较少。

棉田除草剂登记的剂型包括乳油（Emulsifiable concentrate，EC）、 水 剂 （Aqueous solution，AS）、 水乳剂（Emulsion in water，EW）、悬浮剂（Suspension concentrate，SC）、微囊悬浮剂（Capsule suspension，CS）、 微乳剂 （Microemulsion，ME）、 水分散粒剂（Water dispersible granule，WG）、 可溶胶剂（Water soluble gel，GW）、可溶粒剂（Water soluble granule，SG）9 种剂型。其中乳油登记占比高达75%；水剂、水乳剂、 悬浮剂等安全环保剂型的登记比例有所提升。

综上所述，我国棉田除草剂登记仍存在许多不足：产品同质化严重；尚无三元、多元化混配制剂；剂型仍以传统乳油为主。国家农药“减量增效和零增长”、新《农药管理条例》[37]等政策法规的贯彻实施，对棉田杂草化学防除提出更高的要求和挑战。在此严峻形势下，高效、低毒、安全的棉田除草剂新品种的开发（包括混配）尤为重要。

3 可用于棉田的除草剂新品种介绍

氯胺嘧草醚是浙江省化工研究院自主研发的新型乙酰乳酸合成酶 （Acetolactate synthase，ALS）抑制剂[38]，通过抑制支链氨基酸合成减缓生长，杀死杂草。它主要用于播后苗前土壤封闭，对一年生禾本科杂草、 阔叶杂草和莎草有效，制剂用量为20%（质量分数，下同）氯胺嘧草醚悬浮剂225～250 g·hm－2。该化合物安全低毒、土壤药效期长，已获得发明专利[39]。

噁草酸（喔草酯）是1 种苗后选择性除草剂，属于乙酰辅酶A 羧化酶（Acetyl-coenzyme A carboxylase，ACCase）抑制剂[40]，具有内吸性。2018年 8月，安道麦阿甘有限公司的92%噁草酸原药和10%噁草酸乳油在我国首获登记，将用于棉花、马铃薯、大豆田防除一年生及部分多年生禾本科杂草。

氟啶草酮（龙草净）属于吡咯烷酮类除草剂，是类胡萝卜素生物合成抑制剂[41]。主要用于棉花播后苗前土壤处理，防除一年生禾本科、阔叶杂草及部分多年生杂草，对抗草甘膦的长芒苋防除效果不错。目前，在我国尚未登记。

丙炔氟草胺属于原卟啉原氧化酶（Protoporphyrinogen oxidase，PPO）抑制剂[42]。主要用于苗前土壤处理，防除大豆、花生、棉花等作物田的禾本科杂草和阔叶杂草。丙炔氟草胺已在美国、德国、英国、加拿大等10 多个国家登记使用。2012年在我国登记，登记作物有大豆、花生、柑橘等，不包括棉花。

苯嘧磺草胺（巴佰金）是巴斯夫公司2009年研发的脲嘧啶类除草剂，属于PPO 抑制剂[43]。苗后苗前均可使用，用于谷物、玉米、棉花、水稻等30 多种作物田防除阔叶杂草。可与草甘膦复配。该药剂已在美国、加拿大、巴西、澳大利亚、中国等国家登记使用。2010年正式进入中国，用于柑橘园和非耕地的杂草防除，不包括棉田。

氟丙嘧草酯是先正达2001年开发的脲嘧啶类除草剂，属于PPO 抑制剂[44]。苗前苗后均可使用，主要用于果园、棉田、非耕地防除禾本科、莎草及阔叶杂草，使用剂量为 75～150 g·hm－2。

砜吡草唑属于极长侧链脂肪酸合成抑制剂。主要用于苗前土壤处理，防除玉米田、大豆田、棉田的一年生禾本科杂草、莎草及一年生阔叶杂草[45]。该产品尚未在我国登记。

吡喃草酮是德国巴斯夫开发的环己烯酮类除草剂，属于 ACCase 抑制剂[46]。主要用于大豆、棉花等阔叶作物苗后防除一年生和多年生禾本科杂草，使用剂量为 50～100 g·hm－2。

氟噻甲草酯属于PPO 抑制剂[47]。在美国被登记用于玉米、大豆和棉花苗期初期使用，对于草甘膦抗性的顽固阔叶杂草具有良好效果。

4 挑战与对策

4.1 主要挑战

4.1.1棉田杂草群落发生演变。由于棉花耕作制度、栽培技术的调整、植棉采棉机械化的推广以及除草剂长期使用，棉田杂草群落发生演变，草相更加复杂多样，增大了棉田化学除草的难度[48]。比如：新疆主产棉区龙葵、田旋花、灰绿藜、芦苇已跃迁为优势杂草，其中龙葵、田旋花等恶性杂草不易清除[49]；在河南棉田，马唐、稗草、狗尾草、马齿苋、藜、鳢肠、苘麻、田旋花等杂草发生量增大[50]；在河北棉田，牛筋草、反枝苋、马齿苋、铁苋菜、藜、苘麻等杂草发生频率高，已成为优势种群[51]；在山东棉田，马唐、芦苇、马齿苋、牛筋草、鳢肠、藜、铁苋菜、打碗花等杂草发生优势度高，防除困难[52]；在湖南棉田，马唐、牛筋草、千金子、铁苋菜、小飞蓬为杂草优势种[53]；在湖北棉田，马唐、稗草、铁苋菜、鳢肠、香附子比例上升，危害严重[54]；在江西省鄱阳湖棉区，顽固难治的杂草有马齿苋、香附子、水花生、小飞蓬、空心莲子草等。

4.1.2棉田化学除草防除适期短。在棉花生育前期（苗蕾期），由于水、光、温、土壤墒情等条件适合，杂草盛发，出苗量约占棉花全季杂草总量的65%～85%。该时期，杂草草龄较小对除草剂敏感，是最佳施药期。若施药晚，杂草草龄大，防除困难，而且杂草与棉花共生期延长，加重对棉花的危害。另外杂草种类多样、出土不一致，对除草剂敏感性也存在差异，难以单一除草剂全部杀死，因此增大了棉田化学除草的难度。

4.1.3棉田杂草出现抗药性。截至目前，我国棉田有5 种重要杂草出现了抗药性，其中禾本科杂草3种，阔叶杂草2 种，共涉及3 类作用机制的除草剂（ACCase、磷酸酯合成酶及细胞分裂抑制剂）。湖南湘阴棉田牛筋草对精喹禾灵具有中等水平抗性，抗性指数为9.7[55]；且对高效氟吡甲禾灵产生较高水平的交互抗性。湖南汉寿棉田牛筋草对高效氟吡甲禾灵的抗性指数达到18.4[56]。江西彭泽棉田牛筋草对草甘膦具有较高水平抗性，抗性指数为11.35；其他植棉区牛筋草种群也表现出不同水平抗性，分别为湖北汉川14.4、江西湖口和河北枣强11.6、河北威县9.4[57]。湖南常德棉田马唐对草甘膦抗性指数为7.6[58]。河北曲周棉田反枝苋对草甘膦的抗性指数为10.9[59]。湖南棉田千金子对高效氟吡甲禾灵具有中等抗性水平，抗性指数在7.6～18.1[60]。北疆新疆生产建设兵团第六师棉田田旋花对二甲戊灵的抗性指数则高达86.8[61]。其他植棉区杂草对常用除草剂敏感性也开始下降。

4.1.4部分高效的棉田除草剂被淘汰或禁用。由于国家对农药安全和环保高度重视，一些高毒高残留棉田除草剂如2,4-滴、除草醚、利谷隆、氰草净、敌草胺、甲草胺、丁草胺、莎扑隆、乳氟禾草灵、百草枯等已经退市。而且我国仍在使用的一些棉田除草剂在国际市场上也已经被淘汰或是面临淘汰：2011年底欧盟淘汰了乙草胺（干扰内分泌和污染水质）；2017年底欧盟委员宣布草甘膦于2022年禁用；2017年2月欧盟发布乙氧氟草醚对水生生物安全存在危害；此外，扑草净、烯禾啶、吡氟禾草灵等也在欧盟禁用农药的名单中。高效、低毒、安全的棉田除草剂选择范围逐渐缩小。

4.2 对策

针对上述挑战，应该积极寻求解决方案高效防除棉田杂草，同时规避使用除草剂引起的负面影响：①适期防除，正确选择除草剂，施药时用准药量；②结合检疫、农业、机械物理、生物、基因工程等措施综合防控杂草，少量使用除草剂（不能用违禁品种），降低对作物、环境安全的风险；③交替、混合使用除草剂，抑制杂草抗性发展；④使用先进的植保器械及施药技术，提高除草剂的利用率及安全性；⑤优化剂型。例如澳门大学王瑞兵和李铭源教授发明的太阳光响应型“超分子纳米囊”制剂[62]，可装载百草枯等高毒农药，既可保留了除草活性，还可将对人类、动物的毒性降到最低；⑥回收除草剂包装物及施药产生的废药液，减少土壤残留污染。

我们认为棉田除草最主要的问题是缺乏对棉花安全的防除阔叶杂草和莎草的除草剂，导致苗后杂草防除困难。多年生杂草的防除问题也比较棘手，如莎草、芦苇等在新疆棉田危害严重，应加强研发内吸传导型的新型除草剂。上述提到的除草剂品种，尤其是在国外使用而尚未在国内棉田使用的，应加速其登记和推广。