10种土壤处理除草剂在大豆-玉米带状复合种植田应用效果评价

耿亚玲, 王 华, 王玲慧, 刘明轩, 蒿文仙, 刘小民, 高占林,袁立兵*, 石 洁*

(1.河北省农林科学院植物保护研究所/河北省农业有害生物综合防治工程技术研究中心/农业部华北北部作物有害生物综合治理重点实验室, 河北 保定 071000; 2.山东省阳谷县农业农村局, 山东 聊城 252300; 3.河北省农林科学院粮油作物研究所, 河北 石家庄 050035)

间作是一种传统的耕作制度,在中国、拉丁美洲、非洲地区广泛应用[1]。大豆(Glycinemax)-玉米(Zeamays)带状复合种植作为农业农村部主推技术,经过了近10年的研究[2],实现了玉米基本不减产、增收一茬大豆的目标[3-4]。该模式种植的大豆、玉米作为青贮饲料营养更加均衡[5],大豆提高了饲料蛋白质含量,玉米生物量大,让牲畜越冬饲料有了保障,减轻了放牧对草场生态环境的破坏[6]。但是,大豆、玉米同期播种,杂草种类多、生长快,若不进行处理,极易形成草荒[7-8]。

施用除草剂是控制杂草生长的有效方式[9-11],目前对大豆、玉米单作田杂草的化学防控已有大量研究,除草技术也已趋于成熟[12-16],相应的登记药剂产品较多,但关于大豆-玉米带状复合种植田的除草剂选择、作物安全性评价等方面的研究尚不完善。

现有研究主要集中于大豆、玉米单作田除草剂。黄春艳等[13]测定了28种除草剂对单作大豆的安全性,发现大豆对不同类型的除草剂有不同的反应;朱诗禹等[14]发现精异丙甲草胺苗前封闭处理在一定使用浓度范围内对大豆苗期植株生长有显著促进作用;冒宇翔等[15-16]发现播后苗前使用唑嘧磺草胺对大豆出苗、生长均无不良影响,表现出良好的安全性。周超等[17]研究表明,不同剂型唑嘧磺草胺对玉米田杂草防效差异不显著。为避免苗后喷施除草剂导致作物药害,应该优先考虑播后苗前土壤处理的方法来防治田间杂草。经统计,在大豆田和玉米田均取得登记的土壤处理除草剂单剂或复配制剂涉及的有效成分有乙草胺、异丙甲草胺、精异丙甲草胺、异丙草胺、二甲戊灵、噻吩磺隆、嗪草酮、扑草净、西草净、2,4-滴异辛酯、唑嘧磺草胺11种[18-19]。

在玉米-大豆间作模式下除草剂应用方面,仅对共同登记的2～3种土壤处理药剂进行了大量研究,但其结果不同。已有研究对乙草胺与扑草净混用进行了测定,杂草防除效果均达90%以上,但用量不同,杜晓军等[20]用量为乙草胺(50%)2.5 kg·hm-2+扑草净(25%)5 kg·hm-2,张亚辉等[21]用量为乙草胺(50%)1.5 kg·hm-2+扑草净(25%)0.75 kg·hm-2。赵银月等[22]对精异丙甲草胺和二甲戊灵2种除草剂进行了测定,96%精异丙甲草胺用量为1 200～1 500 mL·hm-2,33%二甲戊灵用量为1 875～2 250 mL·hm-2,对杂草防效较好。戴炜[23]在玉米大豆带状间作模式下除草剂的筛选与评价中涉及到了乙草胺、二甲戊灵、精异丙甲草胺3种土壤处理剂,结果显示精异丙甲草胺的株防效为71.96%,鲜重防效为78.83%,高于其他除草剂。Bibi等[24]研究表明玉米与豇豆、绿豆、田菁等豆类作物间作,苗期使用二甲戊灵在杂草管理和作物产量方面有显著效果。王义生等[25]试验发现氟噻草胺和扑草净复配后作为土壤封闭处理剂对玉米、大豆、花生安全性均很高,但是目前氟噻草胺仅在玉米、小麦上有登记,未在大豆田登记使用。

综上所述,选择出安全性高且除草效果好的除草剂对大豆-玉米复合种植具有重要意义。因此,本试验选择生产上常用的10种土壤处理剂进行系统研究,以期为大豆-玉米复合种植模式下除草剂的合理施用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验设在河北省农林科学院植物保护研究所试验农场(115°27′0.06″E,38°57′27.10″N),地处保定市高新区东贤台村。田间杂草种类主要有狗尾草(Setariaviridis)、马唐(Digitariasanguinalis)、反枝苋(Amaranthusretroflexus)、藜(Chenopodiumalbum)等。

1.2 试验设计

参试大豆品种为‘冀豆12’,玉米品种为‘先玉335’,于2022年5月4日人工点播,种植模式为“4行大豆+2行玉米”带状复合种植,玉米行距40 cm,株距11 cm,1粒·穴-1,播种密度约67 500 株·hm-2,播深4～5 cm;大豆行距30 cm,株距9 cm,1粒·穴-1,播种密度约165 000 株·hm-2,播深3～4 cm。

试验设10个药剂处理,选用除草剂种类及用量如表1所示,另设人工除草(每10天除草1次)和清水对照,共12个处理,4次重复,随机区组排列。小区面积为21.6 m2(5.4 m×4 m)。5月5日进行除草剂土壤封闭处理,施药时用塑料布遮挡,避免交叉喷药。施药器械采用手动喷雾器(HD400型手动喷雾器,扇形喷头,配备恒压阀,工作压力1 kg·cm-2),喷液量为450 L·hm-2。喷药当天多云,西南风3级,气温16℃～29℃。

表1 供试药剂及剂量

1.3 调查方法

1.3.1安全性调查 分别于药后7,15,25 d,按照农业部2031号公告-1-2013文中所述除草剂药害症状分级标准调查各小区作物药害症状、药害等级、各等级植株数,计算受害率。

0级:无药害,与清水对照生长一致;1级:微见药害症状,局部颜色变化,药害斑点占叶面积10%以下,恢复快,对生长发育无影响;2级:轻度抑制生长或失绿,药害斑点占叶面积1/4以下,能恢复,推测减产率0%～5%;3级:对生长发育影响较大,叶畸形或植株矮化或药害斑点占叶面积1/2以下,恢复慢,推测减产6%～15%;4级:对生长发育影响大,叶严重畸形或植株明显矮化或叶枯斑3/4,难以恢复,推测减产16%～30%;5级:药害极重,植株死亡。

1.3.2除草效果调查 杂草防效调查采用绝对值(数测)调查法,药后20和40 d每个小区随机取3点,每点调查1 m2,详细记录杂草种类、株数,计算杂草株防效。药后40 d,调查株数的同时称量小区内3点杂草鲜重,计算杂草株防效和鲜重防效。株防效=(对照区杂草株数-药剂处理区杂草株数)/对照区杂草株数×100%;鲜重防效=(对照区杂草鲜重-药剂处理区杂草鲜重)/对照区杂草鲜重×100%。

1.3.3作物生长指标和产量测定 收获时,每小区大豆、玉米各取样20 株,调查大豆株高、茎粗、每株荚数、每荚粒数,玉米株高、茎粗、穗长、穗粒数、百粒重等,合算出每公顷株数或穗数,计算大豆和玉米理论产量。大豆理论产量(kg·hm-2)=每公顷有效株数×每株荚粒数×百粒重/100/1 000;玉米理论产量(kg·hm-2)=每公顷有效穗数×平均穗粒数×百粒重/100/1 000。

1.4 数据分析

采用Excel 2016、SPSS 22.0对试验数据进行统计分析,差异显著性分析采用DMRT法(百分率数据进行反正弦平方根转换)。

2 结果与分析

2.1 土壤处理除草剂对作物的安全性

药后7 d,目测各药剂处理大豆和玉米的出苗、叶色、株高及生长情况,与清水对照区进行对比,结果显示各处理作物均无明显症状。药后15 d,在供试剂量下,精异丙甲草胺、异丙甲草胺、乙草胺、唑嘧磺草胺、扑草净、2,4-滴异辛酯、噻吩磺隆等7种药剂处理未见任何药害症状,对大豆、玉米生长安全(表2)。二甲戊灵处理,玉米无药害症状,但全区大豆叶脉微黄,药害1级,受害率20.00%。嗪草酮处理,大豆真叶黄化,药害1级,受害率6.67%;玉米第1、2叶叶缘或叶尖干枯,药害1级,受害率6.00%。西草净处理,大豆真叶叶尖黄化、皱缩,药害1级,受害率20.00%;玉米第1叶微黄,个别植株第1叶叶尖干枯,药害1级,受害率18.00%。药后25 d,药害症状全部恢复正常。

图1 不同土壤处理剂药后15 d对大豆、玉米的药害症状

表2 不同土壤处理剂药后15 d对大豆、玉米的安全性评价

2.2 土壤处理除草剂对大豆-玉米复合种植田杂草防除效果

药后20 d,在供试剂量下,精异丙甲草胺、异丙甲草胺、二甲戊灵、乙草胺4种药剂,对狗尾草、马唐等一年生禾本科杂草均有良好防效,株防效为95.22%～100.00%,显著高于其他药剂处理(表3)。该4种药剂对阔叶杂草反枝苋和藜防治效果为75.34%～84.49%。唑嘧磺草胺和扑草净对一年生阔叶杂草反枝苋和藜有良好防效,株防效为94.00%～100.00%,显著高于其他药剂处理。嗪草酮、精异丙甲草胺、2,4-滴异辛酯、乙草胺、二甲戊灵、异丙甲草胺对反枝苋防效为79.53%～85.12%,西草净和噻吩磺隆防效分别为71.57%和63.27%;精异丙甲草胺、嗪草酮、乙草胺、2,4-滴异辛酯、二甲戊灵、异丙甲草胺、西草净和噻吩磺隆8种药剂对藜的防效差异不显著,防效为68.31%～81.53%。

表3 不同土壤处理剂对大豆-玉米复合种植田杂草防治效果

药后40 d,在供试剂量(表3)下,精异丙甲草胺、异丙甲草胺、二甲戊灵、乙草胺4种药剂对狗尾草、马唐有较好防效,株防效为90.75%～97.78%,鲜重防效为92.95%～99.49%,显著高于其他药剂处理,其他药剂处理防效较低,株防效为5.69%～59.70%,鲜重防效为7.20%～61.36%。唑嘧磺草胺和扑草净对反枝苋和藜株防效为91.11%～96.97%,鲜重防效为90.60%～97.12%。嗪草酮、精异丙甲草胺、2,4-滴异辛酯、二甲戊灵、乙草胺、异丙甲草胺对反枝苋株防效为77.47%～81.17%,鲜重防效为76.49%～84.97%。西草净和噻吩磺隆防效株防效为71.48%,58.02%,鲜重防效为70.95%,63.65%。精异丙甲草胺、异丙甲草胺、二甲戊灵、乙草胺、嗪草酮、2,4-滴异辛酯、噻吩磺隆和西草净8种药剂对藜的株防效差异不显著,株防效为65.08%～83.12%,前6种药剂鲜重防效差异不显著,鲜重防效为80.14%～88.48%,后两种药剂防效略低,分别为65.29%和72.95%。

2.3 土壤处理剂对作物生长指标和产量的影响

在供试剂量下,10种土壤处理剂对大豆、玉米各生长指标影响不同(表4)。

表4 不同土壤处理剂对大豆和玉米生长指标的影响

大豆产量构成因素中,10种药剂处理的荚粒数与清水对照差异不显著;噻吩磺隆和西草净的株荚数与清水对照差异不显著,其他药剂处理均显著高于清水对照(表5)。精异丙甲草胺、异丙甲草胺、二甲戊灵、乙草胺、唑嘧磺草胺、扑草净、嗪草酮、2,4-滴异辛酯8种药剂处理的大豆产量与人工除草差异不显著,而显著高于清水对照,比清水对照增产9.93%～17.54%;噻吩磺隆和西草净产量显著低于人工除草,与清水对照差异不显著。玉米产量构成因素中,10种药剂处理的穗粒数与清水对照没有显著性差异;百粒重显著高于清水对照,除西草净外其他药剂与人工除草差异不显著。所有药剂处理玉米产量显著高于清水对照,比清水对照增产8.59%～16.41%。

表5 不同土壤处理剂对大豆和玉米理论产量的影响

3 讨论

在大豆-玉米带状复合种植模式下,杂草防治是难点问题,目前推广的改装喷杆式喷雾机茎叶喷雾,虽然实现了不同药液分条带喷施[26-27],但大豆、玉米带间距离较窄,很难避免带间药液漂移而产生药害,而采用播后苗前进行土壤处理是比较安全可靠的选择。因此,播后苗前土壤处理剂的筛选尤为重要。

截止目前,共同登记在大豆田、玉米田的除草剂有效成分共16种,分属于9大类[18],本试验对其中10种土壤处理剂进行了系统测试。安全性结果显示,在推荐剂量下,精异丙甲草胺、异丙甲草胺、乙草胺、唑嘧磺草胺、噻吩磺隆、扑草净、2,4-滴异辛酯等7种药剂处理对大豆、玉米生长安全,与黄春艳等[13-17,28]单作田研究结果基本一致。

在土壤处理剂对大豆-玉米复合种植田杂草防效方面,精异丙甲草胺1 296.00 g·hm-2、异丙甲草胺2 160.00 g·hm-2、二甲戊灵990.00 g·hm-2、乙草胺1 890.00 g·hm-2,对狗尾草和马唐防效良好,株防效和鲜重防效均在90%以上,显著高于其他药剂,防效依次为精异丙甲草胺>异丙甲草胺>二甲戊灵>乙草胺,而且这4种药剂对阔叶杂草反枝苋和藜也有一定防效。唑嘧磺草胺60.00 g·hm-2和扑草净1 125.00 g·hm-2,对阔叶杂草反枝苋和藜防效良好,株防效和鲜重防效均在90%以上;其他药剂中除噻吩磺隆和西草净对反枝苋防效略差外,都对反枝苋和藜有一定防治效果。下一步应针对当地杂草种类,根据本试验结果对各种土壤处理药剂进行复配试验,提高防治效果。

4 结论

土壤处理除草剂精异丙甲草胺1 296 g·hm-2、异丙甲草胺2 160 g·hm-2、乙草胺1 890 g·hm-2,对禾本科杂草防效好,而唑嘧磺草胺60 g·hm-2和扑草净1 125.00 g·hm-2,对阔叶杂草防效好,且对作物安全。因此,在大豆-玉米带状复合种植田可优先选用精异丙甲草胺、异丙甲草胺、乙草胺防治禾本科杂草,选用唑嘧磺草胺或扑草净防治阔叶杂草。