野牛草草坪除草剂安全施用策略

泰尔格力， 蔡金宏， 崔凤超， 杭 楠， 浦心春， 孙 彦， 王克华*

(1.中国农业大学草业科学与技术学院， 北京 100193； 2.北京布莱特草业有限公司， 北京 102208)

野牛草(Boutelouadactyloides(Nutt.) Columbus.)是禾本科虎尾草亚科狗牙根族格兰马属(原画眉草亚科虎尾草族野牛草属)多年生暖季型C4草本植物,起源于美洲中南部,其自然群落主要分布在加拿大中部到美国以及墨西哥中部的干旱半干旱地区的矮草草原，常与同属的格兰马草(Boutelouagracilis(Kunth) Lag. ex Griffiths)等一起构成草原景观[1]。野牛草是一种重要的耐牧型低矮牧草,同时因其具有发达的匍匐枝，植株低矮，叶片纤细柔软以及抗逆(如抗寒、耐旱、耐热、耐阴)性好等多种优良特性和较好的坪用性状而逐渐被用于节约型低养护草坪种植[2-5]。我国于20世纪40年代在甘肃天水水土保持站引入野牛草作为水土保持植物，后于上世纪50年代引种到北京，随后逐步引种到北方其他省份。在20世纪50—80年代野牛草成为北京乃至“三北”(华北、东北、西北)地区城市园林绿化和水土保持的主要草种，表现出很好的适应性。作为暖季型草坪草，野牛草在北方地区绿期短(约180 d左右)，随着20世纪80—90年代冷季型草坪草开始大量引入我国,野牛草几乎被冷季型草坪草种所取代[6-8]。近年来随着人们对草坪水、肥以及农药使用等可能造成生态问题的逐渐关注以及国家生态文明建设的需求，野牛草作为低养护高抗性草坪草在北方重新受到重视，如南水北调中线工程护坡、丰台区野牛草的大面积使用以及近几年北京首都国际机场和大兴国际机场飞行区野牛草的使用等[9-10]。

自1944年Marth等发现具有选择性防除草坪杂草的人工合成除草剂2，4-D(2，4-二氯苯氧基乙酸)以来[11]，化学防治逐渐成为常用的杂草防治手段，如何在有效防治杂草的同时，选择对草坪草生长影响较小的除草剂方案是值得探讨的问题。除草剂耐受性是指植物在除草剂发挥作用时自身不受伤害的能力，常与杂草敏感性和抗药性一同作为除草剂选择和使用的评估标准[12]。相比狗牙根(Cynodondactylon(L.)Pers)和结缕草(ZoysiajaponicaSteud.)这2类最为常用的暖季型草坪草，野牛草草坪草除草剂的研究相对较少，因此在早期包括野牛草在内的其他暖季型草坪草中选用和评估除草剂时，基本参照狗牙根和结缕草的研究[13-15]。除草剂可以根据作用方式、传导性能、化学结构等的异同划分为不同的类别，其中根据用药时期不同，可以将除草剂划分为芽前和芽后除草剂2种类型。20世纪40年代美国堪萨斯农业实验站的研究人员报道了除草剂在野牛草种子生产中的使用[14]，直到90年代美国几所大学的草坪研究团队才对野牛草草坪建植和养护管理过程中芽前和芽后除草剂的选择评估做了较为系统的研究。最近几年随着野牛草的应用逐渐增多，一些较新的草坪除草剂或除草剂组合耐受性的评估也得到开展。

建植成功后的野牛草草坪是一种高抗性的低养护草坪，但杂草的入侵和竞争往往导致其种子建植过程费时费力、成坪缓慢甚至建坪失败[15]。国内鲜见野牛草草坪杂草防控方面的研究报道，尤其在野牛草对常用草坪除草剂的耐受性以及除草剂的合理使用方面[16]。本文主要结合国内外相关研究报道和笔者的个人经验对野牛草不同时期的除草剂耐受性进行总结，以期为野牛草在我国推广应用中利用除草剂控制杂草提供理论参考。

1 芽前除草剂

芽前除草剂又称土壤处理剂，是指在杂草出苗前使用的除草剂，通过土壤表面喷施和药剂混土等施用方法，在土壤中形成除草剂封闭层，使未出土杂草种子的胚芽鞘和下胚轴吸收封闭层药剂，从而封杀杂草[17-18]。在野牛草草坪建植过程中，常用的芽前除草剂主要包括三氮苯类、酰胺类和二硝基苯胺类等。三氮苯类为光合作用光系统Ⅱ抑制剂，能够抑制或阻碍光合作用光系统Ⅱ中的电子传递，酰胺类和二硝基苯胺类为细胞分裂抑制剂，能够抑制马唐(Digitariasanguinalis(L.) Scop.)等一年生杂草幼根的细胞分裂，使杂草幼苗因根系发育失败死亡[19]。芽前除草剂通常在一年生杂草出现之前施用才有效[20]，如Reicher等人的研究表明应于4—5月期间在野牛草草坪上施用芽前除草剂以防除马唐[21]。

1.1 野牛草播种建植期芽前除草剂的安全施用评价

野牛草主要通过铺设草皮、营养枝种植以及种子直播3种有性繁殖途径建植，其中种子直播建坪具有成本低、简单易行、播种后杂草易管理、成坪快的优点。野牛草种子最适生长土壤温度为16℃以上，因此春末夏初是播种的最佳时期，该时期主要施用芽前除草剂以防除一年生或二年生杂草。野牛草建植芽前比较安全的除草剂有二氯喹啉酸、扑灭津、氰草津、嘧草硫醚、咪唑乙烟酸、甲磺隆、甲磺草胺、硝磺草酮和胺唑草酮等。结合安全性、国内现有常用除草剂种类和草坪已登记使用的除草剂等因素，可以考虑二氯喹啉酸、氰草津、咪唑乙烟酸和硝磺草酮等除草剂,如播种后喷施40%硝磺草酮，300～600 mL·ha-1。

对于播种建植期的野牛草，13种除草剂处理(用药量见表1)中氰草津、甲磺隆、扑灭津和嘧草硫醚4种除草剂对野牛草的建植影响较小，使用10周后野牛草盖度能恢复到对照的80%以上，16周后为88%～99%，且生物量比对照多出4%～12%。但是甲草胺、莠去津麦草畏、利谷隆异丙甲草胺、塞克津、氨磺乐灵、二甲戊乐灵和二氯喹磷酸等9种芽前除草剂导致建植期野牛草的盖度明显下降，尤其是麦草畏(可以同时作为种植芽前和芽后除草剂)，使用4周后野牛草的盖度基本为0，16周后其生物量也只有对照的15%[23]。Fry等[25]进一步在3个不同杂草强度的试验点对播种建植野牛草(品种‘Sharp’s Improved’)芽前除草剂的使用进行比较，结果表明，15种芽前除草剂和除草剂组合处理中(用药量见表1)，咪唑乙烟酸的表现最好，不仅能够很好地抑制一年生禾本科杂草和阔叶杂草，同时对野牛草的建植无显著不利影响，且幼苗密度、活力和草坪盖度均好于对照和其他处理组。氟硫草定、环草隆、氨磺乐灵、二甲戊乐灵、敌草索、氨氟乐灵、地散灵以及氟草胺+氨磺乐灵等8种除草剂和除草剂组合严重抑制了野牛草种子萌发及幼苗生长，西玛津、拿草特、氟草胺和恶草酮等4种除草剂对野牛草草坪盖度的负面影响较为严重，使用8周后在杂草发生范围较小的试验点盖度分别为对照处理的0%～26%和39%～78%。

表1 野牛草不同时期施用草坪除草剂及除草剂组合

续表1

Li等[26]在播种野牛草时评估了12种芽前除草剂和除草剂组合(用药量见表1)的使用安全以及对马齿苋(PortulacaoleraceaL.)、反枝苋(AmaranthusretroflexusL.)、金色狗尾草(SetariaglaucaL.) 等一年生杂草的控制效果，其中氨氟乐灵、甲基咪草烟以及甲磺草胺+氨氟乐灵3种处理对试验中2种野牛草(品种‘Bowie’和‘Sundancer’)均产生明显伤害，导致出芽后2周草坪盖度低于10%，但其它除草剂和除草剂组合处理下，6周后野牛草草坪平均盖度高达70%，尤其是硝磺草酮和甲磺草胺+二氯喹啉酸，野牛草草坪盖度能超过90%，而未使用除草剂处理的对照因为杂草的竞争野牛草草坪盖度只有不到40%。关于野牛草对二氯喹啉酸的耐受性，Li等[26]的研究发现二氯喹啉酸对野牛草播种芽前使用较为安全，而Dotra等[23]报道二氯喹啉酸导致建植期野牛草的盖度明显下降，平均只有对照的20%～30%，同时笔者相关研究(未发表)也表明二氯喹啉酸可以在野牛草播种芽前使用，而且二氯喹啉酸也是草坪登记商用除草剂(巴斯夫Drive)说明书中[27]推荐在播种期施用的除草剂，因此这可能和试验中野牛草的品种以及试验点气候土壤条件差异等有一定的关系。

1.2 成坪野牛草对芽前除草剂的安全施用评价

成坪野牛草的杂草相对较少，对芽前除草剂的耐受性较强，可供选择的除草剂包括氟草胺、氨磺乐灵、恶草酮等，其它除草剂一般根据实际情况进行选择和施用，比如京津冀地区通常会在三月底至四月中进行芽前除草剂的施用。表2和表3中列举了可以安全使用的部分常用草坪芽前除草剂和除草剂组合，如国内较为常用的氨氟乐灵、氟乐灵、氨磺乐灵和二甲戊乐灵等二硝基苯胺类除草剂。Engelke等[22]在“大草原(‘Praia’)”成熟野牛草草坪上施用十余种芽前除草剂和近十种芽后除草剂，测试其除草剂耐受性，结果表明芽前除草剂中乙呋草磺(活性成分2 270 g·ha-1，后续除草剂用量皆为有效成分)对野牛草的伤害最大，达到95%。恶草酮(3 405 g·ha-1)伤害为40.4%～56.2%，莠去津(2 270 g·ha-1)伤害为23.82%，而氟草胺和氨磺乐灵(1 703 g·ha-1)复配处理对野牛草伤害最轻，只有0.7%～4.1%。Dotray等[23]同时在野牛草‘科曼奇(Comanche)’幼坪期和成坪期草坪上评估其对不同芽前除草剂的耐受能力。对于成坪期的野牛草，13种除草剂和除草剂组合处理(用药量见表1)中使用莠去津、敌草隆和异丙甲草胺对草坪伤害较为严重，6周和15周后的伤害评估为22%～84%，尤其是莠去津和敌草隆处理后野牛草最终生物量不到对照的一半。除了西玛津的处理效果略差，建植成坪的野牛草对试验的其它9种芽前除草剂表现出良好的耐受性，伤害评估为0%～2%，生物量为对照的96%～125%。研究表明，剂量恶草酮固体颗粒剂作为成坪野牛草芽前除草剂是相对安全的[24]。

表2 野牛草不同时期对常用草坪除草剂的耐受性[11，16，22-23，25-26，32-43]

续表2

续表2

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表3 野牛草不同时期对常用草坪除草剂组合的耐受性[11，16，22-23，25-26，32-43]

2 芽后除草剂

芽后除草剂是指以茎叶施用的方式防除已经出苗并与草坪草进行竞争的杂草除草剂，在一定浓度范围内，具有选择性靶标特定类型的杂草，但不伤害草坪草的特点[28]，主要有羧酸类、磺酰脲类和芳氧苯氧基丙酸酯类等。羧酸类为合成激素抑制剂，能够与吲哚乙酸的受体蛋白结合，通过诱导一系列生理生化反应导致杂草死亡[19]；磺酰脲类为乙酰乳酸合成酶抑制剂，植物通过茎叶和根吸收抑制剂后能够抑制乙酰乳酸合成酶的活性，从而破坏支链氨基酸和蛋白质的合成，导致杂草生长停止而死亡[29]；芳氧苯氧基丙酸酯类为乙酰辅酶A羧化酶抑制剂，该抑制剂以乙酰辅酶A羧化酶为作用靶标，通过抑制脂肪酸合成，使杂草细胞膜结构破坏而死亡[30]。草坪施用芽后除草剂防除多年生阔叶杂草的最佳时间为早秋或初春，且应避免在草坪受到干旱和高温胁迫时施用，否则会对草坪造成一定程度的伤害[31]。

2.1 野牛草草坪苗期芽后除草剂的安全施用评价

野牛草草坪苗期常用的芽后除草剂有唑草酮、二氯喹啉酸、甲酰胺磺隆、氯吡嘧磺隆、三氟啶磺隆、玉嘧磺隆等。Fry等[32]在‘Sharp’s improved’野牛草1～3叶和2～4个分蘖枝的幼苗时期喷施12种芽后除草剂(用药量见表1)处理以评价野牛草幼苗对不同除草剂耐受性的差异。研究发现：与对照相比，氟硫草定、二氯喹啉酸、甲基胂酸一钠、二氯吡啶酸和甲磺隆在使用1或2周后均未对野牛草造成明显伤害。施用麦草畏后野牛草草坪盖度降低约6%，其他几种芽后除草剂和除草剂组合如三氯吡氧乙酸、二四滴、三氯吡氧乙酸+二四滴、三氯吡氧乙酸+二四滴+二氯吡啶酸和二四滴+二甲四氯丙酸+麦草畏等会对野牛草幼苗产生药害，但是6周后草坪盖度基本能恢复到对照水平。Goss等[11]在前人研究的基础上对11种除草剂2种剂量(用药量见表1)处理野牛草(品种‘Cody’)4周和6周(播种4周或6周后)幼苗后的药害进行了评估，结果表明其中一些除草剂会对幼苗造成明显可见的药害，尤其是高剂量甲酰胺磺隆和甲基咪草烟的处理，该药害严重程度可能和野牛草不利的生长环境因素有关，其他除草剂总体药害较小，4周后基本和对照无差别。Li等[26]在对12种相对较新的除草剂和除草剂组合作为播种芽前除草剂评估的同时，也作为苗期芽后(对照50%出苗时，1～3叶期；对照50%出苗2周后，2～3分蘖期)除草剂进行了评估，2年田间试验结果表明1～3叶期甲磺草胺+二氯喹啉酸、甲磺草胺、二氯喹啉酸、唑草酮+二氯喹啉酸或甲磺草胺+氨氟乐灵处理都使野牛草的盖度大于72%，而西玛津和甲基咪草烟有一定的药害。另外整体来看1～3叶期芽后处理比2～3分蘖期处理效果更好，野牛草盖度更高，这可能与试验地杂草竞争密切相关，而与除草剂药害的程度无关。

2.2 野牛草成坪芽后除草剂的安全施用评价

野牛草成坪芽后除草剂的选择可以根据需要考虑阔叶类、禾本类和莎草类除草剂，如唑草酮和二氯喹啉酸、二四滴、二甲四氯、氯氟吡氧乙酸、三氯吡氧乙酸、二氯吡啶酸、甲磺隆、硝磺草酮、氯吡嘧磺隆、三氟啶磺隆、啶嘧磺隆、玉嘧磺隆、甲酰胺磺隆、禾草灵、赛克津和苯达松等。莎草类的杂草可以使用苯达松、氯吡嘧磺隆、啶嘧磺隆、三氟啶磺隆等进行较好的芽后控制。Engelke等[22]在成坪野牛草上评估了9种芽后除草剂的耐受性(用药量见表1)，结果表明精恶唑禾草灵、莠去津和氯嘧磺隆对野牛草的伤害最大，伤害评估为15%～88%，但试验中精恶唑禾草灵的用量比该除草剂产品说明书的一般推荐最高用量高1倍，这可能是其对野牛草的伤害高达近90%的原因。其它6种除草剂伤害较小，伤害评估为3.7%～8.7%，西玛津和塞克津对该时期的野牛草伤害最小。McCarty等[33]评估了2种野牛草新品种‘绿洲Oasis’和‘大草原Prairie’对15种通常用于禾本科、阔叶和莎草杂草控制的芽后除草剂和除草剂组合的耐受性(用药量见表1)，其中黄草灵、甲基胂酸一钠和烯禾啶处理后对野牛草造成的伤害需要20～40 d才能恢复。其它禾本科杂草除草剂如甲磺隆、二氯喹啉酸和禾草灵对2个新品种野牛草草坪产生伤害较小。用于控制芽后阔叶杂草的除草剂包括三氯吡氧乙酸、甲嘧磺隆、麦草畏、二四滴和二四滴+麦草畏+二甲四氯丙酸三元复配处理造成野牛草草坪质量的降低一般需要20～30 d才能恢复。用于控制出苗后莎草的除草剂苯达松和灭草喹均降低了2个品种的草坪质量，但是草坪质量的降低均在可接受范围内。2个野牛草品种间对部分除草剂的耐受性差异明显，比如二四滴+麦草畏+二甲四氯丙酸三元复配处理的‘绿洲’野牛草更敏感，需要40 d以上的恢复期，而莠去津处理下‘大草原’野牛草比‘绿洲’更敏感，需要20 d才能恢复。

考虑到野牛草通常对一些阔叶芽后除草剂敏感，Dyke等[34]在美国西部山间盆地地区研究评估了建坪5年后的‘Cody’野牛草对5种芽后阔叶除草剂组合的耐受性(用药量见表1)，该试验发现所有的除草剂处理对野牛草的伤害都不大，和前面2个试验的报道结果不一致。可能是本试验的野牛草建植时间较长而且处理期间当地晚上温度较低。另外Harmoney等[35]对一种新的激素类除草剂氯丙嘧啶酸在野牛草上的安全性进行了评估，结果发现其在0.14 kg·ha-1用量时较为安全，野牛草可见伤害在8%以内，而且短时间内能够恢复，同时其对非禾草类杂草的控制效果达到97%。但高剂量0.28 kg·ha-1时药害明显，尤其是当野牛草处于干旱的生长条件下时。

Li等[36]在成坪的野牛草‘Bowie’上做了一个更为全面的除草剂耐受性评估试验。通过3年田间试验对27种除草剂和除草剂组合(用药量见表1)以说明书推荐剂量和推荐剂量的2倍进行药害评价，结果发现野牛草对大部分除草剂有很好的耐受性，包括唑草酮+二氯喹啉酸、氯吡嘧磺隆、茚嗪氟草胺、二氯喹啉酸、西玛津或噻酮磺隆+碘甲磺隆+麦草畏等。虽然部分除草剂高剂量使用时对野牛草产生了一定的药害，导致草坪质量下降，但是基本都能在施药后3～4周内恢复，而甲基咪草烟和二四滴以及二四滴含量高的除草剂组合如二氯喹啉酸+甲磺草胺+二四滴+麦草畏使草坪质量严重下降，不推荐施用。

野牛草作为暖季型草坪，在秋天逐渐进入休眠，春天开始重新返青，因此秋季是控制冬季一年生杂草和阔叶杂草的较好时期。Braun等[37]评估了秋季进入休眠的2种野牛草(‘Cody’和‘Sundancer’)对11种除草剂/除草剂组合的耐受性(用药量见表1)，结果发现这些除草剂对野牛草安全，能够在野牛草进入休眠期的任何一个时间使用而不影响第二年春天返青。Li等[38]进一步对野牛草返青期间和刚返青后7种主要控制阔叶杂草的芽后除草剂/除草剂组合(用药量见表1)的耐受性进行了评估，研究表明不含二四滴的除草剂在整个返青期间都可以安全使用，对返青草坪质量没有影响，而含有二四滴的除草剂最好是在返青早期(10%～15%返青)之前使用，否则会对野牛草产生药害，影响野牛草返青草坪质量。

3 总结和展望

草坪杂草防除是一个系统的工作，需要考虑草坪与杂草的具体情况并结合人工、物理、化学和生物的手段综合防除。本研究主要结合国内市场常用的除草剂种类对野牛草杂草化学防除提出一个初步的建议，尤其是考虑到国内很多除草剂没有在草坪上登记，且没有详细的产品说明书，有些甚至没有标注具体的活性成分和含量。在这里，我们根据以往的研究，总结了常见除草剂对野牛草草坪施用的安全性(表2和表3)。考虑到不同野牛草品种以及气候环境都会对野牛草除草剂耐受性产生影响，同时有些除草剂受地域以及审批限制等，这里所列主要是作为参考，具体使用建议查阅相应的除草剂产品说明书并结合小面积的预试验。同时，由于除草剂带来的环境问题，结合国家2015年开始启动的“减肥、减药”行动，野牛草杂草防控逐渐走向综合管理，包括利用一些天然产物类代替常规化学除草剂(表2)，如玉米麸质用于控制草坪杂草发芽，辣根素作为播种前土壤处理，或者天竺葵酸(3%～10% v/v)作为草坪上散布杂草的定点触杀[39]，以及利用野牛草自身叶片产生的酚酸类物质的化感作用抑制杂草发芽等[40]。另外关于野牛草对除草剂耐受性的研究基本集中在前期的使用评估阶段，耐受性差异的机理机制研究较少，有待进一步探讨，具体可以参考在作物上的研究，如研究者利用生物学和遗传学研究方法对水稻(OryzasativaL.)、小麦(TriticumaestivumL.)等作物对不同除草剂耐受性差异机制提出了解释，包括除草剂作用靶标敏感水平不同和作物代谢降解除草剂速度不同等。