玉米田除草剂环磺酮的作用特性及田间防效评价

万永乐, 金永健, 刘师秀, 赵晓俊, 王友定, 毕亚玲*,

(1.安徽科技学院 资源与环境学院，安徽 凤阳 233100；2.安徽科技学院 农学院，安徽 凤阳 233100；3.安徽久易农业股份有限公司，合肥 231602)

玉米是我国主要粮食作物之一，但其生长季节内高温多雨，杂草生长迅速，严重制约玉米的产量和品质[1-2]。据统计，玉米田杂草多达136 种，其中优势杂草以马唐Digitaria sanguinalis、反枝苋Amaranthus retroflexus、稗草Echinochloa crusgalli、马齿苋Portulaca oleracea等为主[3-4]。施用化学除草剂仍是当前玉米田杂草防治的重要措施，常用除草剂主要有烟嘧磺隆、莠去津、乙草胺等[5-6]。但烟嘧磺隆、莠去津在土壤中的残留期长，施用不当极易对后茬作物及环境产生不良影响；当土壤干旱时，乙草胺等土壤处理剂对玉米田杂草的防效较差，且随着使用年限的增加，杂草群落演替及抗药性等问题愈加严重，因此新型除草剂的开发与合理应用对保障玉米高产、稳产具有重要意义[7-9]。

环磺酮 (tembotrione) 是拜耳公司开发的对羟基苯基丙酮酸双氧化酶 (hydroxyphenylpyruvate dioxygenase，HPPD) 抑制剂类除草剂，经杂草吸收后，可抑制植物体内质体醌和生育酚的合成，致使叶片组织失绿白化而死亡，具有活性高、持效期长、对后茬作物安全等特点[10-11]。环磺酮原药和制剂于2021 年在我国获得登记，用于苗后防除玉米田一年生杂草。目前已有研究表明，环磺酮可有效防除马唐、稗草、反枝苋等玉米田主要杂草，且对玉米安全[12-13]。高兴祥与胡尊纪等[14-15]发现，将环磺酮与莠去津或特丁津复配，可提高对马唐、狗尾草等杂草的防效，并有助于延缓杂草抗药性的产生，具有广阔的应用前景。

然而，除草剂的使用效果除了与其自身特性有直接关系外，还与环境、杂草等外界因素密切相关[16-18]。为明确环磺酮的最佳施药条件，本研究采用温室盆栽法分别比较施药后模拟降雨、光照强度、温度和施药适期对其活性的影响，并通过田间药效试验，评价其在玉米不同龄期施药后对玉米田杂草的防除效果及对玉米的安全性，为该药剂合理高效应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试药剂：95%环磺酮 (tembotrione) 原药及8%环磺酮可分散油悬浮剂 (tembotrione 8% OD)，安徽久易农业股份有限公司；97%硝磺草酮 (mesotrione)原药，江苏省农用激素工程技术研究中心有限公司；10% 硝磺草酮可分散油悬浮剂 (mesotrione 10% OD)，江苏擎宇化工科技有限公司。

供试玉米品种：‘浚单20’，由安徽科技学院农学院提供。

供试杂草：马唐D.sanguinalis、稗草E.crusgalli、牛筋草Eleusine indica、鸭跖草Commelina communis、狗尾草Setaria viridis、虎尾草Chloris virgata、千金子Leptochloa chinensis、青葙Celosia argentea、铁苋菜Acalypha australis、鬼针草Bidens pilosa、苘麻Abutilon theophrasti、丁香蓼Ludwigia prostrata、鳢肠Eclipta prostrata、阿拉伯婆婆纳Veronicapersica及碎米莎草Cyperus iria种子，均采自安徽省境内非耕地，于0～5 ℃种子冷藏库中保存，备用。

1.2 不同因素对环磺酮活性的影响

参照《农药室内生物测定试验准则》进行[19-20]。

1.2.1 施药后模拟降雨对环磺酮活性的影响 以马唐为测试靶标，选取饱满的种子放入铺有湿润滤纸的培养皿中，于生化培养箱内 (光照L/D = 12 h/12 h；昼/夜温度：25 ℃/15 ℃；相对湿度70%) 催芽。待种子露白后，播种到15 cm × 10 cm 装有营养土的圆形塑料盆中，每盆12 粒，覆土厚度0.5～1.0 cm。在温室内 (温度20～28 ℃、相对湿度55%～75%) 进行培养，采用盆底部渗吸方式使土壤充分湿润。待马唐长至3 叶1 心期，每盆间苗至8 株并施药。

环磺酮施药剂量参照其登记的田间推荐剂量设为0、27、54 和108 g/hm2，用适量丙酮溶解环磺酮原药，加入质量分数为0.1%的吐温-80 水溶液，配制成高浓度母液，再稀释至所需剂量，空白对照喷施等量吐温-80 水溶液。每处理重复4 次。使用HCL-3000A 行走式喷雾塔 (昆山恒创力科技有限公司) 均匀喷雾，扇形喷头距叶片最高点50 cm，喷液压力275 kPa，喷雾量450 L/hm2。分别于施药后0、0.5、1、2、4、8、12、24、48 h进行模拟降雨，降雨强度为12 mm/h，降雨量5 mm，设无降雨对照。处理后继续放于温室培养，定期观察记录。于药后21 d 称量马唐地上部分鲜重，并按 (1) 式计算鲜重抑制率。

式中：E为鲜重抑制率，%；m1为对照组杂草或玉米鲜重，g；m2为处理组杂草或玉米鲜重，g。

1.2.2 光照强度对环磺酮活性的影响 为模拟自然环境中的不同光照条件，在日光温室内用木桩搭建3 个长宽高均为1 m 的框架，绿色遮阴网全覆盖，分别设置2 层遮阴、1 层遮阴和不遮阴3 个处理，连续5 d 在12：00 使用TA8121 照度计测量不同遮阴处理下的光照强度，并根据全光照计算遮阴率[16,21]，平均光照水平分别对应于低光照(9%)、中等光照 (48%) 和强光照 (100%)。以马唐为测试靶标，环磺酮处理剂量分别为0、54 和108 g/hm2，施药后置于不同框架内培养。于药后21 d 称量马唐地上部分鲜重，并按 (1) 式计算鲜重抑制率。

1.2.3 温度对环磺酮活性的影响 以马唐为测试靶标，环磺酮处理剂量设为0、6.75、13.5、27、54 和108 g/hm2，每处理4 次重复。施药后置于光照培养箱 (光照L/D = 12 h/12 h；相对湿度70%)，温度 (夜/昼) 设置分别为：15 ℃/20 ℃、20 ℃/25 ℃、25 ℃/30 ℃和30 ℃/35 ℃。于药后21 d 称量马唐地上部分鲜重，并按 (1) 式计算鲜重抑制率。以马唐鲜重抑制率几率值 (y) 与施药剂量对数值 (x) 建立回归方程 (y= a + bx)，计算不同温度下环磺酮对马唐的GR50值和95%置信限。

1.2.4 施药适期对环磺酮活性的影响 分别以玉米品种‘浚单20’和杂草马唐为测试靶标，培养方式同1.2.1 节，每盆播种玉米5 粒或马唐12 粒。分别于0、1、2、3、4、5、6 叶期进行喷雾处理，环磺酮对玉米的处理剂量设为0、108 和216 g/hm2，对马唐的处理剂量设为0、27、54 和108 g/hm2，每处理4 次重复。于药后21 d 分别称量马唐、玉米地上部分鲜重，并按 (1) 式计算鲜重抑制率。

1.3 环磺酮杀草谱测定

以马唐、稗草等15 种杂草为测试靶标，试材培养和施药方法同1.2.1 节。环磺酮处理剂量设为0、27、54 和108 g/hm2，对照药剂硝磺草酮剂量设为0、37.5、75 和150 g/hm2，每处理重复4 次。于禾本科杂草3 叶1 心期或阔叶杂草4 叶期(不包括子叶，余同) 施药。于药后21 d称量植株地上部分鲜重，并按 (1) 式计算鲜重抑制率。

1.4 田间药效试验

参照《农药田间药效试验准则(一)除草剂防治玉米地杂草》方法[22]。试验在安徽省滁州市凤阳县安徽科技学院校内试验田进行，试验田地势平坦，壤土，灌溉条件良好，前茬作物为小麦。供试玉米品种‘浚单20’于2022 年6 月11 日条播，密度约52 500 株/hm2(株距30 cm)。田间杂草以马唐、稗草、鸭跖草和马齿苋为主，发生密度占总草密度的90%左右。分别于6 月24 日玉米3～4 叶期 (禾本科杂草2～4叶，阔叶杂草2～4 叶；天气晴，气温24～36 ℃，西南风2 m/s) 和7 月9 日玉米6～7 叶期 (禾本科杂草5～7 叶，阔叶杂草4～6 叶；天气晴，气温22～34 ℃，东风2 m/s) 使用德国索罗背负式喷雾器人工均匀喷雾处理，型号Solo-425，扇形喷头，喷液量450 L/hm2。剂量分别设为8% 环磺酮OD 90、108、126、216 g/hm2及10%硝磺草酮OD 150 g/hm25 个处理，另设空白对照。小区完全随机区组排列，每小区20 m2，试验重复4 次。

分别于药后21 及42 d 采用绝对值调查法调查防效，每小区沿对角线选取3 点，每点0.25 m2，记录各杂草株数，计算株防效；于药后42 d 同时剪取杂草地上部分并称量鲜重，计算鲜重防效。安全性调查分别于药后14、21 和42 d 进行，观察各处理玉米生长状况，记录可能发生的药害症状、发生程度及药害恢复情况。收获时，每小区选择中间10 m2单独测产，称量玉米鲜苞重，折算每公顷产量并计算增产率。

式中：CP为株防效，%；NCK为对照区杂草株数；NT为处理区杂草株数。CW为鲜重防效，%；mCK为对照区杂草鲜重，g；mT为处理区杂草鲜重，g。R为增产率，%；YT为处理区玉米产量，kg；YCK为对照区玉米产量，kg。

1.5 数据分析

试验数据使用DPS 7.05 统计软件拟合线性回归方程，邓肯氏新复极差法进行差异显著性分析。运用Origin 2018 作图。

2 结果与分析

2.1 环磺酮的耐雨水冲刷能力

环磺酮在施药后不同时间降雨对马唐的活性如图1 所示，当降雨间隔0～2 h 时，马唐的鲜重抑制率与降雨间隔时间呈正相关，在27、54 和108 g/hm2剂量下对马唐的鲜重抑制率分别在13.78%～37.45%、35.01%～68.31%和79.32%～92.86%之间。降雨间隔达4 h 后，各剂量对马唐的鲜重抑制率较无冲刷对照均无显著差异。

图1 环磺酮在药后不同时间模拟降雨处理对马唐的活性Fig.1 The efficacy of tembotrione against D.sanguinalis at different times of simulated rainfall after treatment

2.2 不同光照强度下环磺酮的除草活性

测定结果 (图2) 表明，环磺酮在54 和108 g/hm2剂量下，对马唐的鲜重抑制率与光照强度呈正相关，在100%光照条件下其对马唐的鲜重抑制率分别为85.29%和95.76%。而在9%光照下，抑制率显著降低，分别为70.84%和83.18%，表明光照强度会影响环磺酮的除草活性。

图2 环磺酮在不同光照强度处理下对马唐的活性Fig.2 The efficacy of tembotrione against D.sanguinalis under different light intensity conditions

2.3 不同温度下环磺酮的除草活性

由表1 可见，在20～35 ℃内，环磺酮对马唐的GR50值在19.85～22.63 g/hm2之间，而当温度处于15 ℃/20 ℃时，环磺酮对马唐的GR50值为28.74 g/hm2，表明环磺酮在20～35 ℃区间活性较高。

表1 不同温度条件下环磺酮对马唐的活性Table 1 The efficacy of tembotrione against D.sanguinalis under different temperature conditions

2.4 环磺酮的施药适期

环磺酮对不同叶龄玉米的安全性如图3 所示，在108 和216 g/hm2剂量下，对1 叶期玉米的鲜重抑制率最高，分别为9.17% 和12.03%。对0 叶期 (即未出苗处理) 玉米的抑制率次之，分别为3.11%和5.14%。对2 叶期玉米的抑制率分别为1.65% 和4.66%。对3～6 叶期玉米生长无影响，最高鲜重抑制率为0.33%。

图3 环磺酮对不同叶龄玉米的鲜重抑制率Fig.3 The fresh weight inhibition of tembotrione against maize at different leaf stages

环磺酮对不同叶龄马唐的鲜重抑制率如图4所示，除0 叶期外，随着叶龄的增加，马唐的鲜重抑制率逐渐下降，在54 和108 g/hm2剂量下，对1～2 叶期马唐的活性最高，鲜重抑制率均达97%以上，对3～4 叶期马唐的活性次之，鲜重抑制率分别在87.72%～89.29%和96.71%～97.36%之间。综上，玉米2 叶期以后，马唐1～4 叶期为环磺酮的最佳施药时期。

图4 环磺酮对不同叶龄马唐的鲜重抑制率Fig.4 The fresh weight inhibition of tembotrione against D.sanguinalis at different leaf stages

2.5 环磺酮杀草谱评价

由表2 可见，环磺酮在108 g/hm2剂量下，对供试禾本科杂草、莎草及阔叶杂草中的鸭跖草、青葙、铁苋菜、苘麻、丁香蓼、鳢肠均有较高活性，鲜重抑制率达91%以上。但对鬼针草和阿拉伯婆婆纳的活性较低，鲜重抑制率分别为51.49%和62.08%。其中对青葙、苘麻、鳢肠、碎米莎草更为敏感，在27 g/hm2剂量下，鲜重抑制率达90%以上。

表2 环磺酮与硝磺草酮对杂草的鲜重抑制率Table 2 The fresh weight inhibition of tembotrione and mesotrione on weeds/%

对照药剂硝磺草酮在150 g/hm2剂量下，对供试多种阔叶杂草的活性较高，但对铁苋菜和虎尾草的活性较低，鲜重抑制率分别为61.33%和48.24%。

2.6 田间药效试验

于玉米3～4 叶期施药，药后21 d 的测定结果 (表3)显示：环磺酮不同剂量下对禾本科杂草马唐、稗草的株防效在83.88%～95.62%之间，对阔叶杂草鸭跖草与马齿苋的株防效在71.53%～90.16% 之间。对照药剂硝磺草酮在150 g/hm2剂量下，对杂草的总株防效为76.15%。药后42 d，环磺酮各处理对鸭跖草和马齿苋的防效略有下降，但总鲜重防效仍保持在82.35%～92.14%之间，均显著高于硝磺草酮150 g/hm2处理。

表3 环磺酮于玉米3～4 叶期施用对玉米田杂草的防治效果Table 3 The efficacy of tembotrione against weeds in maize field applied at 3-4 leaf stage of maize

玉米6～7 叶期施药结果如表4 所示，与3～4 叶期施药相比，各处理防效均有所下降，可能与草龄增大导致对除草剂的耐药性增强有关，但防效趋势一致。

表4 环磺酮于玉米6～7 叶期施用对玉米田杂草的防治效果Table 4 The efficacy of tembotrione against weeds in maize field applied at 6-7 leaf stage of maize

安全性调查发现，各处理玉米与对照相比，均未出现药害症状，生长无差异。产量数据表明(表5)：环磺酮在玉米3～4 叶期施药，各处理对玉米的增产率在20.41%～26.08%之间，显著高于对照药剂硝磺草酮。相同剂量下，在玉米3～4 叶期施药的玉米产量均显著高于6～7 叶期施药。

表5 环磺酮对玉米产量的影响Table 5 The effect of tembotrione on the yield of maize

3 结论与讨论

环磺酮是用于苗后防除一年生杂草的HPPD类除草剂，其药效易受降雨、温度、光照等环境条件以及杂草叶龄的影响，明确其最佳施药条件对指导其合理高效应用具有重要意义。Souza 等[23]研究表明，降雨会冲刷或稀释杂草叶片表面的药剂，导致除草剂药效降低。本研究发现，环磺酮施药后0～2 h 模拟降雨，对马唐的鲜重抑制率影响较大，而施药后4 h 降雨，活性趋于稳定。温度与光照强度的变化分别影响植物叶片蜡质层的结构和光合速率，当温度与光照强度升高时，均可促进除草剂在杂草体内的传导，对于HPPD 类除草剂，高光照强度可使杂草体内活性氧增多，导致叶绿素与类囊体膜氧化降解，进而提高药效[24-26]。王恒智等[16]研究表明，三唑磺草酮分别在高光照(100%) 和20～35 ℃温度区间对稗草的活性均显著高于其他处理。本研究发现，20～35 ℃温度区间内，环磺酮对马唐的活性高于15 ℃/20 ℃处理，100% 光照条件下对马唐的鲜重抑制率显著高于48%和9%光照，表明适宜的温度及高光照条件有助于环磺酮药效的发挥。此外，环磺酮在108 g/hm2剂量下土壤处理对马唐的鲜重抑制率达89.23%，表明其具有土壤活性，进一步丰富了该药剂的使用技术。

玉米田杂草种类繁多，且部分地区由于长期单一使用除草剂，已有抗烟嘧磺隆马唐、反枝苋等杂草发生，防除难度进一步上升[27-28]。本研究测定了环磺酮对15 种玉米田常见杂草的活性，在108 g/hm2剂量下，对马唐、稗草、牛筋草、狗尾草和苘麻的活性较高，与高兴祥等[12]的研究结果一致；对鸭跖草、虎尾草、千金子、青葙、铁苋菜、丁香蓼、鳢肠和碎米莎草的鲜重抑制率均达91%以上。同时，环磺酮属HPPD 类除草剂的作用机制不同于磺酰脲类等除草剂，不存在交互抗性，是防除抗性杂草的有效药剂，具有广阔的玉米田应用前景。

施药适期是保证茎叶处理剂药效发挥的关键因素，施用过早可能使得叶片吸收药剂少，导致防效降低，草龄过大则会导致对除草剂的耐药性增强[29]。田间药效试验调查发现，在玉米3～4 叶期喷施环磺酮，药后21 d，禾本科杂草表现为白化或枯死、生长受限，阔叶类杂草部分返青、死亡不彻底；而在6～7 叶期施药，药后21 d，多数杂草均出现不同程度的返青现象，因此在草龄较大施药时应及时关注田间状况，采取适期补药或其他农业措施等以保证更好的防除效果。硝磺草酮与环磺酮虽同属三酮类除草剂，但在各自的推荐剂量下，硝磺草酮处理的杂草返青更早，表明环磺酮的持效期较硝磺草酮长。

综上所述，环磺酮应选择气温高于20 ℃的晴天，在玉米2 叶期以后、草龄1～4 叶期施药为宜。本研究仅在田间验证了环磺酮施药时期对其药效的影响，而影响药剂发挥的因素还与施药方式、施药技术和当地气候等密切相关，因此应开展更多种植区域试验，以进一步丰富环磺酮的使用技术。