林方銳, 黃曉慧, 常 慧, 陳 杰

(浙江農(nóng)林大學 林業(yè)與生物技術(shù)學院，浙江 臨安，311300)

我國目前登記用于非耕地的滅生性除草劑品種主要有草甘膦、草銨膦、苯嘧磺草胺等，近年來，隨著抗草甘膦雜草問題的日益突出，亟需除草劑新產(chǎn)品的問世[1]，新型滅生性除草劑品種的研發(fā)因而備受重視。原卟啉原氧化酶 (PPO) 是四吡咯生物合成途徑中的關(guān)鍵酶，PPO 抑制劑主要通過抑制該酶的活性，導致原卟啉IX 的積累，且在光和氧的作用下生成單態(tài)氧作用于細胞膜上，產(chǎn)生細胞膜脂質(zhì)過氧化，細胞膜結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞從而導致植株死亡[2]。巴斯夫公司開發(fā)的苯嘧磺草胺(saflufenacil，結(jié)構(gòu)式見圖式1) 即屬于PPO 的強抑制劑，已廣泛用于非耕地雜草的防除[3]。Y11049(建議名稱：苯噻嘧草酯，結(jié)構(gòu)式見圖式2) 是華中師范大學自主研發(fā)的一種新型嘧啶二酮類PPO 抑制劑，與苯嘧磺草胺屬同類結(jié)構(gòu)化合物，已獲得中國發(fā)明專利授權(quán) (ZL 201410566926)[4]。

前期溫室除草活性和田間藥效試驗結(jié)果表明，Y11049 作為新型PPO 抑制劑，在防治非耕地闊葉和莎草科雜草方面具有較好的開發(fā)前景[5]。本研究在此基礎上，以苯嘧磺草胺為對照藥劑，系統(tǒng)研究了其吸收傳導特性以及環(huán)境因子 (溫度、光照、模擬降雨等) 及雜草葉齡對Y11049 除草活性的影響，旨在為該藥劑的進一步開發(fā)應用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 藥劑 98% Y11049 原藥由華中師范大學提供。稱取 20 g 原藥，加入 8 g 十二烷基苯磺酸鈣和 10 g 蓖麻油聚氧乙烯醚，用甲酯化植物油補足至 100 g，攪拌 15～30 min，直至樣品完全溶解至清澈均相，即制備得到 20% Y11049 乳油 (EC)。后續(xù)試驗均采用 20% Y11049 乳油進行，預試驗表明乳油中所添加助劑對結(jié)果無明顯影響。70%苯嘧磺草胺 (saflufenacil) 水分散粒劑 (WG，商品名巴佰金)，巴斯夫 (歐洲) 公司生產(chǎn)。

1.1.2 靶標 綠穗莧Amaranthus hybridusL.、牽牛Pharbitis nil(L.) Choisy、苘麻Abutilon theophrastiMedicus、反枝莧Amaranthus retroflexusL.，雜草種子采自浙江省紹興市東浦鎮(zhèn)行宮山村；黃瓜Cucumis sativusL. 種子購于市場。供試雜草種子萌發(fā)率均在90% 以上，且經(jīng)溫室盆栽試驗測定對Y11049 表現(xiàn)為高度敏感 (有效成分30～60 g/hm2劑量下抑制率為90%～100%)。

1.1.3 主要儀器 3WPSH-500E 全自動噴霧塔，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機械研究所；BSA223S-CW分析天平 (精確到 1 mg)，賽多利斯科學儀器 (北京) 有限公司；Bluepard 人工氣候箱，上海一恒科學儀器有限公司；ZK-3 人工模擬降雨系統(tǒng)，北京知控高科技術(shù)有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 藥液配制 將20% Y11049 乳油用水稀釋成各試驗所設置劑量或濃度的藥液；對照藥劑70% 苯嘧磺草胺水分散粒劑先用水配制成母液，再稀釋成試驗所設置劑量或濃度藥液。

1.2.2 試材培養(yǎng) 參考文獻方法[6-7]，將耕層壤土與培養(yǎng)基質(zhì)按體積比2 : 1 的比例混合均勻。取口徑8 cm 的花盆，裝入約4/5 混合好的試驗用土，從花盆底部加水，使土壤吸水飽和。將適量雜草種子均勻播于花盆內(nèi)并覆土0.5～0.8 cm，置于溫室內(nèi)培養(yǎng)至試驗要求齡期，每盆分別定植 (牽牛3 株，綠穗莧、反枝莧和苘麻均為8 株)。

1.2.3 溫度對Y11049 除草活性的影響 參考文獻方法[6-7]進行。供試雜草為4 葉期的綠穗莧，Y11049處理劑量分別為有效成分3.75、7.5、15 和30 g/hm2，另設清水空白對照。莖葉噴霧處理[8](噴液量10 mL，噴霧壓力0.15 MPa)，每處理設4 個重復。將處理后的試材移至人工氣候箱中培養(yǎng)，設培養(yǎng)溫度 (L/D) 分別為：15 ℃/10 ℃、25 ℃/20 ℃、35 ℃/30 ℃，相對濕度60%～80%，光照 (L/D)12 h/12 h。于藥后7 d 剪取綠穗莧地上部分，稱量鮮重，按公式 (1) 計算鮮重抑制率。

式中：C為鮮重抑制率，%；W1為對照雜草鮮重，g；W2為處理雜草鮮重，g。

1.2.4 光照強度對Y11049 除草活性的影響 參考文獻方法[6-7]進行。供試雜草為4 葉期的牽牛，Y11049 處理劑量為有效成分60 g/hm2，對照藥劑苯嘧磺草胺處理劑量為有效成分30 g/hm2，另設清水空白對照。同1.2.3 節(jié)莖葉噴霧處理，每處理設4 個重復。施藥后置于人工氣候箱中培養(yǎng)，分別設8 427、4 200 和5 lx 高、中、低3 種光照強度，溫度為25 ℃，相對濕度60%～80%。于藥后7 d 剪取牽牛地上部分并稱量鮮重，按 (1) 式計算鮮重抑制率。

1.2.5 模擬降雨對Y11049 除草活性的影響 供試雜草為4 葉期的苘麻，Y11049 處理劑量為有效成分30 g/hm2，對照藥劑苯嘧磺草胺處理劑量為有效成分15 g/hm2，并設清水空白對照。同1.2.3 節(jié)莖葉噴霧處理。分別于藥后0、0.5、1、2、4、8、12 和24 h 模擬人工降雨 (降雨強度為34 mm/h，降雨量12 mm)，同時設無降雨對照處理，每處理4 個重復。處理后將試材置于20～35 ℃、相對濕度50%～80%溫室內(nèi)培養(yǎng)。于藥后7 d 剪取苘麻地上部分并稱量鮮重，按 (1) 式計算鮮重抑制率。

1.2.6 植株對Y11049 的吸收傳導性研究

1.2.6.1 活性炭隔離法 參考文獻方法[6-7]。將石英砂在120 ℃烘箱中滅菌2 h，冷卻后倒入用Hoagland 營養(yǎng)液配制的500 mg/L 藥液，制成藥砂，空白對照直接用營養(yǎng)液配制成營養(yǎng)砂，藥砂和營養(yǎng)砂含水量均為20%。根層處理：取適量藥砂裝于250 mL 的玻璃燒杯內(nèi)，上面鋪蓋0.5 cm厚活性炭，播入催芽露白的黃瓜種子，再覆蓋0.5 cm 厚營養(yǎng)砂，用保鮮膜封口。芽層處理：取適量營養(yǎng)砂裝于250 mL 玻璃燒杯內(nèi)，播入催芽露白的黃瓜種子，覆蓋0.5 cm 厚活性炭，再覆蓋0.5 cm厚藥砂，用保鮮膜封口?？瞻讓φ仗幚砩舷聝蓪泳鶠闋I養(yǎng)砂。每處理設4 個重復，置于人工氣候箱[25 ℃、相對濕度60%～80%、光照 (L/D) 為16 h/8 h]內(nèi)培養(yǎng)，7 d 后測量植株莖及根的長度，按公式 (2) 分別計算根長及莖長抑制率。

式中：R為生長抑制率，%；L0為對照組根長或莖長，cm；L1為處理組根長或莖長，cm。

1.2.6.2 濾紙隔離法 參考文獻方法[6-7]，分別對4葉期苘麻進行莖葉噴霧和藥液灌根處理。Y11049處理劑量分別為有效成分3.75 和7.5 g/hm2，設清水空白對照，每處理4 個重復。莖葉吸收傳導性：將濾紙鋪放在土壤表面進行莖葉噴霧處理；根吸收傳導性：灌根處理后在土壤表面覆蓋濾紙。置于 20～35 ℃、相對濕度50%～80%的溫室中培養(yǎng)。于藥后7 d分別稱量地上和地下部分鮮重，按公式(1) 計算鮮重抑制率。

1.2.7 施藥適期葉齡測定 供試雜草為苘麻和反枝莧，采用溫室盆栽法進行[6-7]。每間隔7 d 播種下一批試材，置于溫室內(nèi)培養(yǎng)，至0、2、4、6 及8 葉齡期時分別進行噴霧處理。Y11049 處理劑量為有效成分30 和60 g/hm2，對照藥劑苯嘧磺草胺處理劑量為有效成分30 g/hm2，每處理設4 個重復。處理后置于20～30 ℃、相對濕度60%～80% 的溫室中培養(yǎng)。定期觀察植株受藥害癥狀，于藥后14 d 剪取植株地上部分并稱量鮮重，按 (1) 式計算鮮重抑制率。

1.2.8 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 所有試驗均重復3 次，采用DPS 軟件 (13.5) 對結(jié)果進行ANOVA 單因素分析，通過Graphpad prism 軟件 (v 8.0) 作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對Y11049 除草活性的影響

從圖1 中可見，同一處理劑量下，Y11049 對綠穗莧的鮮重抑制率隨溫度的升高而增高，且不同溫度處理間差異顯著，表明Y11049 的除草活性與溫度呈正相關(guān)。在有效成分3.75、7.5、15 和30 g/hm2劑量下，隨著環(huán)境溫度升高，Y11049 對綠穗莧的鮮重抑制率分別在15.2%～54.7%、36.7%～86.6%、53.0%～95.0%和70.8%～95.7%之間。其中，溫度對低劑量處理組影響最大，對高劑量處理組影響相對較小，表明在低溫天氣使用Y11049時，需較高劑量處理才能有效防除雜草。

2.2 光照強度對Y11049 除草活性的影響

結(jié)果見表1。與對照藥劑苯嘧磺草胺的規(guī)律一致，同一處理劑量下，Y11049 對牽牛的鮮重抑制率隨著光照的增強而升高，且不同光照處理間均差異顯著。表明Y11049 與苯嘧磺草胺一樣屬于需光型除草劑，其除草效果與光照強度顯著相關(guān)。

表1 不同光照強度下 Y11049 對牽牛的鮮重抑制率Table 1 Fresh weight inhibition rate of Y11049 against P. nil under different light intensity

2.3 模擬降雨對Y11049 除草活性的影響

結(jié)果如表2 所示。在有效成分30 g/hm2劑量下，于施藥后0.5、1 和 2 h 模擬降雨，Y11049 對苘麻的鮮重抑制率與無降雨處理之間均差異顯著；施藥4 h 之后降雨，則Y11049 對苘麻的鮮重抑制率與無降雨處理之間無顯著差異。對照藥劑苯嘧磺草胺施藥2 h 之后降雨對藥效均無顯著影響。表明Y11049 具有一定的耐雨水沖刷性，若施藥后4 h 內(nèi)有降雨，需重新進行施藥處理。

表2 Y11049 藥后不同時間模擬降雨對苘麻的鮮重抑制率Table 2 Fresh weight inhibition rate of Y11049 against A. theophrasti after treatment by simulated rainfall at different time (%)

2.4 Y11049 的吸收傳導特性

2.4.1 胚芽、胚根部位的吸收 研究結(jié)果(表3、表4和圖2) 表明：經(jīng)Y11049 芽層和根層處理后，黃瓜莖長和根長均顯著低于空白對照，Y11049對黃瓜莖長和根長的抑制率以及對胚芽和胚根鮮重的抑制率均與空白對照差異顯著，且根層處理的抑制作用顯著強于芽層處理。表明Y11049 能夠被胚根和胚芽吸收，且胚根吸收更為明顯，與對照藥劑苯嘧磺草胺特性相近。

表3 Y11049 對黃瓜胚芽、胚根長度以及鮮重的抑制效果 (芽層處理)Table 3 Inhibition of Y11049 on plumule, radicle length and fresh weight of C. sativus (bud treatments)

表4 Y11049 對黃瓜胚芽、胚根長度以及鮮重的抑制效果 (根層處理)Table 4 Inhibition of Y11049 on plumule, radicle length and fresh weight of C. sativus (root treatments)

2.4.2 莖葉、根部的吸收傳導性 濾紙隔離法莖葉噴霧和灌根處理試驗結(jié)果 (表5 和圖3) 表明，兩種處理下苘麻鮮重均比空白對照顯著減少，可見Y11049 能夠通過根和莖葉吸收。在有效成分7.5 g/hm2劑量下，莖葉處理組苘麻地上、地下部分鮮重抑制率分別為90.1%和83.0%，但觀察發(fā)現(xiàn)根系未完全枯死，分析認為其鮮重抑制是由于葉片受藥后很快干枯，無法進行光合作用所致，同時表明Y11049 具有觸殺作用和向下弱傳導性；而灌根處理組苘麻地上和地下部分鮮重抑制率只有36.4%和24.5%，說明該藥劑經(jīng)根系吸收后可向上弱傳導。由此可見，Y11049 在實際應用中需要足夠的噴液量以保證均勻噴施到雜草植株。

表5 苘麻莖葉和根對Y11049 的吸收傳導性Table 5 Absorption and conductivity of Y11049 by stem-and-leaves and roots of A. theophrasti

2.5 Y11049 的施藥適期

研究結(jié)果 (表6) 表明，在試驗劑量范圍內(nèi)，Y11049 芽前土壤處理對苘麻和反枝莧均無活性，對2～8 葉齡雜草則均有較高活性, 表明其施藥適期較長。在有效成分30 g/hm2劑量下，Y11049 對苘麻和反枝莧的除草活性與對照藥劑苯嘧磺草胺相當。

表6 Y11049 對不同葉齡苘麻及反枝莧的鮮重抑制率Table 6 Fresh weight inhibition rate of Y11049 against A. theophrasti and A. retroflexus at different leaf stages (%)

3 結(jié)論與討論

除草活性化合物Y11049 與苯嘧磺草胺同屬于嘧啶二酮類PPO 抑制劑。本研究發(fā)現(xiàn)，Y11049施藥處理24 h 后雜草即表現(xiàn)出葉部干枯等中毒癥狀，7 d 后基本枯死，說明其具有良好的觸殺作用及速效性，與Grossmann 等[9]報道的苯嘧磺草胺的作用特性類似。

在實際生產(chǎn)應用中，除草劑尤其是莖葉處理劑，其藥效受溫度、光照和降雨等環(huán)境條件影響較大，較高的溫度會增強除草劑通過葉片的滲透性和傳導性。Silva 等[10]發(fā)現(xiàn)，在較高溫度條件下，植株對草甘膦的吸收性更好。本研究發(fā)現(xiàn)，Y11049 對綠穗莧的鮮重抑制率在35 ℃/30 ℃時顯著高于其他較低溫度處理組。同時還發(fā)現(xiàn)，高強度光照下Y11049 的藥效發(fā)揮最好。其原因可能是由于高強度光照加速了植株的光合速率，促進了除草劑在雜草體內(nèi)組織細胞間的傳導，最終增強了該類需光型藥劑藥效的發(fā)揮[11-12]。Souza 等[13]的研究表明，降雨會稀釋或淋洗掉雜草葉片表面的藥劑，從而導致藥效降低，而本研究通過模擬降雨試驗，明確了Y11049 在施藥后4 h 內(nèi)降雨對其防效基本沒有影響。

在新除草劑的研發(fā)過程中，通常需要明確其吸收傳導性和施藥適期，以便指導其科學合理使用。本研究發(fā)現(xiàn)，新型化合物Y11049 能夠通過植物的根、莖、葉及芽吸收，但雙向傳導性較弱，驗證了其為觸殺型PPO 抑制劑，主要適宜通過莖葉噴霧方式施藥防除雜草。對于觸殺型藥劑，施藥適期是決定其窗口期的關(guān)鍵因素，大葉齡雜草會加快除草劑的代謝速度，而莖葉噴霧施用過早則可能因葉片吸收藥劑少會導致防效下降[14-15]。本研究發(fā)現(xiàn)，Y11049 對2～8 葉齡苘麻和反枝莧均有較高的活性，表明其施藥適期較長，具有作為非耕地除草劑開發(fā)應用的潛質(zhì)。

綜上所述，Y11049 以選擇溫度適宜的晴天施藥為宜，且由于其作用方式為觸殺型，在非耕地應用時需要足夠的噴液量以保證均勻噴施于雜草表面。本研究表明，新型PPO 抑制劑Y11049在防除非耕地闊葉雜草方面具有較好的開發(fā)應用前景，但其劑型研制和應用技術(shù)等還有待進一步研究。