我国水稻田除草剂同步用药现状与发展趋势

唐伟 徐红星 董卉 杨永杰 郑承梅 陆永良

摘要：稻田杂草是严重影响水稻产量和稻米品质的有害生物之一，使用化学除草剂是目前最经济有效的杂草防治措施。在水稻集约化、规模化种植不断加快和农村劳动力缺失的背景下，水稻种植与土壤封闭施药防除杂草2项高强度劳动在时间上交叉重叠的矛盾日益加剧。水稻田除草剂同步用药技术是在水稻插秧或直播的同时通过机械化同步施用除草剂，具有高效、节本、省工等优点。本文对水稻田同步用药技术中专用除草剂及其用药技术、配套插秧机或直播机的同步喷药装置的研发、同步使用新药剂和新剂型等方面进行了系统介绍，总结了几种水稻田除草剂同步用药方法的特色和优缺点。提出喷药装置搭载高效无线传感技术、选取安全高效除草剂及新剂型的同步用药技术是未来水稻田杂草同步精准防控的必然趋势。

关键词：同步用药；水稻；杂草防控技术；发展趋势

中图分类号：S451.2文献标志码：A文章编号：1003-935X（2022）02-0001-05

Current Status and Development Prospects of Rice Planting Synchronized with Herbicides Application in China

TANG Wei¹，XU Hong-xing²，DONG Hui³，YANG Yong-jie¹，ZHENG Cheng-mei¹，LU Yong-liang¹

（1.State Key Laboratory of Rice Biology，China National Rice Research Institute，Hangzhou 311401，China；

2.Institute of Plant Protection and Microbiology，Zhejiang Academy of Agricultural Sciences，Hangzhou 310021，China；

3.Zhejiang Plant Protection and Quarantine and Pesticide Management Station，Hangzhou 310020，China）

Abstract：Weed is one of the plant pests affecting rice yield and rice quality seriously，and application of chemical herbicide is the most effective and economical method for weed control. In the context of the accelerating pace of rice intensive and extensive planting and the lack of rural labor force，the contradiction between the two high-intensity labors，rice planting and applying pre-emergence herbicides to control weed，is an increasingly intensified overlap in time. Rice planting synchronized with herbicides application technology is that the synchronous herbicides is applied by mechanization at the same time as rice is planted or direct seeded. The new weed control technology has the advantages of high efficiency，cost-saving，labor-saving and so on. This paper systematically introduced the special herbicides and their synchronous application technology in the rice plant，theresearchanddevelopmentof synchronous spraying

收稿日期：2022-03-03

基金項目：浙江省基础公益研究计划（编号：LGN21C140003）；浙江省“三农九方”科技协作计划（编号：2022SNJF003）；财政部-农业农村部基本科研业务费项目（编号：CPSIBRF-CNRRI-202124）。

作者简介：唐 伟（1984—），男，四川华蓥人，博士，副研究员，主要从事除草剂及杂草学研究。E-mail：tangwei@caas.cn。

通信作者：陆永良，硕士，研究员，主要从事杂草防控技术研究。E-mail：luyongliang@caas.cn。

devices supporting rice transplanters or direct broadcast machines，and the new ingredients and dosage forms of synchronous herbicides. The particulars and advantages and disadvantages of several rice planting with synchronous herbicides application methods were summarized. It was pointed out that spraying device equipped with high-efficiency wireless sensor，synchronous application of choosing effective herbicides and new formulation will be the inevitable trend of rice planting synchronous with herbicides application technology to control weed precisely in the future.

Key words：rice planting synchronized with herbicides application；rice；weed control technology；development trend

水稻是我国最主要的粮食作物，约占全国耕地总面积近25%，2020年种植面积达2 969.35万hm²，稻谷总产量2.096亿t^［1］。稻田生态系统中的杂草是影响水稻产量和稻米品质的主要有害生物之一，每年因草害减产稻谷约1 000万t，平均损失15%左右^［2-4］。

我国水稻种植由传统的小农户家庭承包责任生产朝着龙头企业、家庭农场、专业大户等新型农业经营主体快速发展，2020年家庭承包耕地流转率达36.2%，种植规模化趋势明显。截至2021年底全国家庭农场超过380万个，平均经营面积 9.0 hm^2［5-6］。规模化经营的水稻种植方式亟需高效、节本的杂草防控措施。当前，使用化学除草剂是我国水稻田雜草防控的最主要方式，占全国水稻种植面积的90%以上。稻田除草一般要经过“一封二杀三补”或“两封一补”用药流程，存在着用药次数多、用药剂量大等缺点，还容易引起除草剂药害、环境污染、抗药性杂草发生等诸多问题^［7-8］。据统计，我国目前稗草（Echinochloa spp.）、雨久花（Monochoria korsakowii）、野慈姑（Sagittaria trifolia）、千金子（Leptochloa chinensis）等杂草已产生抗药性^［9-10］。已报道的抗性情况除稗草对丁草胺是苗前封闭除草剂，大多数是杂草对五氟磺草胺、氰氟草酯、二氯喹啉酸等苗后茎叶除草剂产生了抗性^［10-11］。因此，加强苗前封闭，杂草防早、防小是有效提高稻田杂草防控的关键因素。

水稻田除草剂同步用药是指在水稻种植（直播或移栽）的同时期进行除草剂施用的方法，该方法既包括种植-用药同时进行的方法，即“零天用药”技术，也包括在完成水稻种植后立即安排除草剂施药的处理方法。由于稻田封闭除草与种植在时间上交叉重叠，两者同步进行是杂草防控的“瓶颈”问题。本文从除草剂选择、配套机械、施药技术等方面对我国现有的水稻田除草剂同步用药情况进行了梳理，分析了水稻田同步除草存在的问题，展望了今后的发展趋势。

1 基于专用除草剂的机插田同步用药技术

机插秧苗在移栽时受制于叶龄偏小、部分种苗根系受损等因素影响，对除草剂的敏感性较高，因此在机插秧田借助专用除草剂实现机插-封闭除草同步的“零天用药”效果时，其关键在于需施用安全的除草剂。此外该技术施药方式是在插秧机行进的同时除草剂均匀滴在秧苗行间，借助于药剂的扩散形成药膜，因此需要田间保有1～3 cm浅层水。

拜耳集团与久保田公司联合开发了水稻机插同步精准用药，即“零天施药”技术。该技术借助于安装在乘坐式插秧机背后的“垦收施药器”来实现水稻插秧与施药同步进行，农户在水稻移栽当天便可以边移栽边施药，省时省工，节省劳力，而且施药精准均匀，药效稳定^［12］。“零天施药”技术需依赖专用的除草剂19%氟酮磺草胺悬浮剂（商品名垦收）实施，该药剂是拜耳集团开发的磺酰苯胺类新型除草剂，以根系和幼芽吸收为主，兼具茎叶吸收能力，抑制杂草体内的乙酰乳酸合成酶（ALS）活性，阻止支链氨基酸缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸的生物合成，抑制细胞分裂和植物生长^［13］。 “零天施药”技术改变了水稻的除草模式，目前在中国的水稻市场还属独创。

李全鑫等将19%氟酮磺草胺悬浮剂与50%丙草胺乳油（18 g a.i./hm²+450 g a.i./hm²）复配，在水稻移栽时同步喷雾，取得了优于氟酮磺草胺单剂的控草效果，且对水稻安全^［14］。孙国才等用“垦收施药器”对35%丁草胺·丙炔草酮水乳剂开展了机插田机栽化除同步使用试验，杂草防效达93%以上，与常规土壤封闭处理（移栽后3 d进行化学防除） 和茎叶处理（移栽后 12 d进行化学防除）的防除效果相当^［15］。江苏省农业科学院植物保护研究所新研发了36%苄·丙·异丙隆可分散油悬浮剂、30%苄嘧·丙草胺可分散油悬浮剂及安全增效剂，在插秧机行走的同时采用喷雾的方式将药液喷撒在稻田表层，杂草防效良好，并在江苏省大面积推广应用^［16-17］。

2 基于专用喷药装置和配套除草剂相结合的同步用药技术

我国水稻栽培方式经过了几千年的演变，历经由直播到移栽，再到直播和移栽并存的转变。机插秧、机械精量穴直播等机械化作业极大地提高了种植效率，具有高产稳产、节本省工等经济和社会双重效益，种植水平稳步提升^［18-19］。中国水稻研究所对乘坐式高速插秧机和机械精量穴直播机进行了改进，研制了配套原有机械协同工作的高压物化喷施装置，能够在机插秧/机直播的同时同步喷施除草剂，在此基础上研发了“播喷同步”和“插喷同步”除草技术^［20-21］。

“播喷同步”和“插喷同步”除草技术依靠现有的插秧机/直播机的动力和能源系统，设计了高效除草剂喷雾装置和控制系统，在不改变现有机械操控模式下实现了水稻种植、除草一体化，大幅度减少了劳动力负担。需要注意的是该技术在实际推广应用时需专业的农机人员进行设备改装，搭配专用的高压物化喷施装置；药剂选择上以现有登记的除草剂产品为主，因此需要选择经当地试验且安全性高的除草剂严格按照说明剂量施用以避免水稻药害。 “播喷同步”需搭配特殊的盲谷播种处理，以及安全性高的除草剂品种如嗪吡嘧磺隆、草酮^［22-23］。“插喷同步”除草技术需选用酰胺类和磺酰脲类除草剂单剂或者复配剂，按推荐量同步施用这些除草剂对水稻安全，30 d防效均达到95.0%及以上^［24］。江苏省农业科学院也研制了“插喷同步”的喷雾设备及除草剂安全解毒剂，配合30%苄嘧·丙草胺可分散油悬浮剂在江苏多地开展推广应用^［17］，插秧后30 d对杂草的防控效果在95%以上，对水稻幼苗安全，一次性用药基本解决了机插田的杂草防控问题。

3 基于除草剂新成分或新剂型的同步用药技术

日本是全球水稻田除草剂研发和施药技术发展最早、最成熟的国家之一，与我国农业生产模式具有较高的相似性，因此具有较高的参考价值。在水稻田除草剂有效成分配制上，日本多采用二元或多元复配以达到“一次性”防除杂草的目的^［25］，在稻田除草剂剂型上则多采用颗粒剂和展膜油剂，如1 kg颗粒剂、大粒剂、漂浮粒剂、扩散性颗粒等^［26-27］。以住友化学株式会社研发的新磺酰脲类除草剂丙嗪嘧磺隆（propyrisulfuron）+嗪酮二元除草剂或丙嗪嘧磺隆+溴丁酰草胺+双唑草腈/嗪酮三元除草剂1 kg颗粒剂在机插后立即施用，实现了机插同步除草^［26-28］。唐伟等通过对草酮和复合肥核心进行缓释包膜制得缓释颗粒剂，可在插秧的同时将该药肥颗粒均匀撒施在土壤表面，实现机插秧同步精准机械用药，该颗粒剂也可以借助改良的侧深施肥插秧一体机进行机械撒施，满足机插秧生产日益增长的省时省工需求^［29］。相对而言，该技术使用的草酮-复合肥缓释颗粒剂虽实现了肥、药“一体化”施用，但其用量相对较大（12 kg/667 m²），因此在进一步应用中须考虑多元化策略，如借鉴日本的1 kg颗粒剂方式仅制作除草剂缓释颗粒剂，在田间应用时再将其与肥料颗粒混匀。此外，还应根据除草剂的特性和肥料的理化性质，结合具体施用地区的土壤特点，采用测土配方及除草剂药肥的混用方式^［30］。这是肥药一体化最为科学的开发前景。

笔者于2019—2021年在杭嘉湖稻区多个家庭农场调研发现，不少农户在直播或移栽后立即或 3 d 内喷施以丙草胺、苄嘧磺隆、丁草胺·丙炔草酮等为有效成分的除草剂进行稻田杂草封闭防除。由于丙草胺等不同除草剂厂家在安全剂配制上存在差异，丙草胺的水稻安全性还受到环境温度、土壤类型或水稻品种的影响^［31-32］，因此在实际应用时须谨慎采用此方法。

4 结论与展望

目前我国水稻田除草剂同步用药的研究主要集中在以下2个方面：（1）对现有机插/机直播机械的改良，使其在常规机插或直播的同时具备喷施除草剂的能力；（2）除草剂的应用上主要是氟酮磺草胺或其复配剂，或对已有的商品化除草剂进行筛选、添加安全解毒剂，获得能在水稻种植中同步的药剂。

要实现水稻种植的同时智能化施用除草剂、提高除草效率、降低水稻秧苗药害，今后须在一些机制和关键技术上进一步研究，具体包括：（1）除草剂同步应用机制研究。基于其新颖的化学结构及具有2个已知的生物活性代谢产物^［13］，氟酮磺草胺对多种移栽稻田杂草具有较高活性的同时对水稻安全。我国筛选或研制的带有安全解毒剂的同步除草剂，在应用过程中对移栽水稻株高、产量等无显著影响，但其机制，如在水稻种的吸收、分布和代谢，还需要进一步深入研究。（2）行间精准施药研究。采用同步喷雾法进行除草剂施药会同时将药液喷撒到秧苗叶片，对处于机插缓苗期或直播立苗期的秧苗而言存在安全性风险。因此，应根据实际情况研究喷头安装与株行距关系、喷雾高度、雾化粒径等对水稻安全性和除草效果的影响。此外，研究如何通过调整喷药与移栽/直播的空间位差以避免水稻与除草剂直接接触，如将除草剂喷施设置在移栽前，这也是一种减轻药害的方法。（3）智能化同步施药操控系统研究。目前同步用药喷雾装置电机、操控开关等需搭载插秧机或直播机的蓄电池提供动力，因此在实际操作过程中需要农机操作人员在机插/机直播的基础上增加用药的操控，可能出现漏喷或重喷现象。因此，应根据实际情况研究加装智能传感器监控药箱药量、喷头雾化情况等，试验喷药与机械行走智能协作。（4）适用于同步用药的除草剂及剂型创制研究。我国水稻除草剂生产企业数量、登记的水稻田除草剂产品、水稻除草剂的产量均已有较大规模，但新品种的生产和创制能力相对缺乏，登记的稻田除草剂剂型以可分散油悬浮剂和乳油为主，缺乏能高效应用的同步施药品种和剂型。因此，在加强新除草剂品种创制的同时，应加强研发适应于机械化、智能化应用的稻田除草剂剂型，尤其是能配套农机或无人机施药的产品。

水稻种植和封闭除草全程机械化是水稻集约化、规模化种植条件下杂草防控的最佳解决方案。未来水稻田同步除草技术随着无线传感技术、除草剂剂型创制技术的不断更新和应用有望日臻完善，在提高除草剂有效利用率、减少农药使用量、增加控草效果和控草时间等方面发挥更大作用。

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