稻田不同群落乱草形态差异及药剂防治效果比较

来源:用户上传      作者:徐伟东 陆强 王晔青 黎菊 姚晓明 高吉良

　　 摘要：调查浙江省嘉兴市和湖州市两地稻田乱草发生及危害情况，考察不同种群乱草的生物学特性差异并测定乱草对不同除草剂的敏感性差异。乱草分布及危害调查结果表明，其发生频率为5.6%～33.3%，危害等级以Ⅰ级危害为主，其中嘉兴市秀洲区、海宁市、桐乡市和湖州市安吉县等4个地区部分稻田存在Ⅱ级危害。7个不同种群乱草株高、穗长等性状比较结果表明，种群S3（浙江省桐乡市龙翔街道单桥村）的株高、穗长和剑叶长与其余种群表现差异显著，各种群间每穗粒数表现差异显著，其余性状如节数、剑叶宽和单株分蘖数各种群间差异不显著。不同种群乱草对不同药剂的敏感性测定结果表明，不同种群乱草对唑酰草胺均表现敏感，说明唑酰草胺可用以防治乱草，但不同种群间对唑酰草胺的敏感性存在差异。浓度梯度试验结果表明，种群S7（安吉县递铺镇宋家湾村）对唑酰草胺存在一定的抗性。不同种群对相同药剂表现出不同的敏感性，说明建立敏感性监测以有效防控乱草和避免其对药剂产生抗性具有重要意义。
　　 关键词：稻田;乱草;不同种群;形态特征;防效
　　 中图分类号：S451;S511  文献标志码：A  文章编号：1003-935X（2020）01-0055-07
　　Abstract：The study was conducted to determine the occurrence，harmfulness and biological characteristics and susceptibility to herbicides of selected Eragrostis japonica communities in rice paddies of Jiaxing and Huzhou. E. japonica was found at a frequency between 5.6% and 33.3%，and its harmfulness rate as mainly grade Ⅰ，while grade Ⅱ emerged in some areas such as Xiuzhou，Haining，Tongxiang and Anji. Plant height，grain length and other characters of seven communities were determined and compared. Community S3 （Shanqiao Village，Longxiang District，Tongxiang City，Zhejiang Province） was significantly different in plant height，spike length and flag leaf length to the other communities. Other characters including node number，the flag leaf width and tillers per plant were similar amongall communities. Most communities were susceptible to metamifop， indicating that this herbicide can be used to control E. japonica. However，community S7 （Songjiawan Village，Dipu Country，Anji City，Zhejiang Province） was partially resistant to metamifop based on dose response bioassays. Some communities responded differently to the same pesticide，thus it is very important to establish a susceptibility monitoring program to control weeds effectively and avoid resistance to pesticides.
　　Key words：rice paddy; Eragrostis japonica （Thunb.） Trin.; different communities; morphological character; control efficacy
　　 近年来随着水稻直播等轻简栽培技术的不断推广应用，农田草害问题突出，一些一年生陆地杂草比如马唐、牛筋草及多年生杂草如李氏禾等成为稻田优势种杂草，造成农田草相复杂，草害治理难度增加。一年生禾本科杂草种子繁殖能力强，短期内侵占力强，对不稳定生境的适应力强，因此化学除草难度不断加大，对水稻产量和稻米品质造成严重威胁[1]。2018年，笔者课题组参与浙江省植物保护检疫局发起的浙江省稻田杂草普查，负责调查浙北地区稻田杂草危害情况，发现稻田中1种禾本科杂草分布广泛，通过翻阅相关书籍[2-3]对比和鉴别，确定该杂草为乱草[Eragrostis japonica （Thunb.） Trin.]，别称碎米知风草。乱草一般分布于田野路旁、河边、低湿地带等，调查发现浙北部分稻田发生严重，说明乱草也适应稻田生境。前期治理不当，导致水稻成熟期该草泛滥成灾，严重威胁水稻产量。在浙江省嘉兴和湖州地区于水稻成熟期开展稻田乱草危害情况调查，并收集发生较为严重的田块中的乱草种群。对不同群落进行形态学比较和分析，并采用不同的药剂对其进行生物活性鉴定试验，为对其准确防除寻找解决方案。结合各药剂浓度梯度鉴定结果，判定乱草对各药剂的敏感性，特別是为敏感性药剂规避抗性风险提供指导和参考，以实现对乱草进行科学有效的治理。 　　1 材料与方法
　　1.1 田间调查方法
　　对浙江省嘉兴市（南湖区、秀洲区、嘉善县、平湖市、海宁市、海盐县、桐乡市）和湖州市（吴兴区、南浔区、长兴县、安吉县）两地不同县（市、区）稻田中的乱草进行调查，每个县（市、区）调查样点不少于3个乡（镇），每个乡（镇）调查3个村，每个村调查田块不少于10块，每块田面积不小于667 m2，调查乱草发生频率、危害程度等。发生频率为杂草出现的田块数占总调查田块数的比例。危害程度定义为盖度<10%为Ⅰ级（轻度），盖度在 10%～20%之间为Ⅱ级（中度），盖度>20%为Ⅲ级（重度）。盖度是杂草地上部分在地上的垂直投影面积占样方面积的比例。
　　1.2 不同种群乱草生物学特性考察
　　收集秀洲区王江泾镇东风村（S1）、秀洲区新城街道九里村（S2）、桐乡市龙翔街道单桥村（S3）、吴兴区织里镇旧馆村（S4）、南浔区双林镇邢窑村（S5）、长兴县和平镇便民桥村（S6）、安吉县递铺镇宋家湾村（S7）等7个不同乱草种群成熟期植株，分别考察株高、穗长、节数、剑叶长、剑叶宽、单株分蘖数、单穗粒数等指标，重复6次。
　　1.3 供试药剂和生物活性试验设计
　　1.3.1 供试药剂 10%氰氟草酯（cyhalofop-butyl）乳油，购自美国科迪华公司;2.5%五氟磺草胺（penoxsulam）油悬浮剂，购自美国科迪华公司;3%氯氟吡啶酯（florpyrauxifen）乳油，购自美国科迪华公司;5%嘧啶肟草醚（pyribenzoxim）乳油，购自韩国LG化学株式会社;10%唑酰草胺（metamifop）乳油，购自苏州富美实植物保护剂有限公司;50%苯噻酰草胺（mefenacet）可湿性粉剂，购自江苏快达农化股份有限公司。
　　1.3.2 生物活性试验设计 使用茎叶喷雾法[4]测定药剂对乱草的敏感性，略作修改。每个种群的乱草经浸种催芽后播种50粒左右，每个药剂处理设4次重复，随机区组排列，乱草3叶至4叶期，每个处理定植40株苗，进行茎叶喷雾。每种药剂设置5个浓度梯度，依次为推荐标准剂量的0.01、0.1、1、2、4倍。喷清水作为空白对照。药后20 d，取地上部分称量鲜重，计算鲜重抑制率[5]。鲜重抑制率=（对照区植株鲜重-处理区植株鲜重）/对照区植株鲜重×100%。
　　1.4 数据分析
　　用DPS软件数量型数据分析法[6]对鲜重抑制率（Y）-药剂浓度对数值（x）进行毒力回归分析，计算毒力回归方程、相关系数、半数有效量、抑制率90%有效量等指数。用Duncans新复极差法进行差异显著性分析。
　　2 结果与分析
　　2.1 乱草分布及发生危害状况
　　由表1可知，乱草发生频率为5.6%～33.3%，危害等级以Ⅰ级危害为主，其中秀洲区、海宁市、桐乡市、安吉县出现有Ⅱ级危害的田块，比例分别为25.2%、20.4%、22.5%、11.1%。乱草在安吉县发生频率最高，达到33.3%;南湖区发生频率最低，仅为5.6%。
　　2.2 乱草外部形态特征
　　如图1所示，乱草种子长约0.8 mm，宽0.3～0.5 mm（图1-A）;苗期（3叶至5叶期）叶片长度超过茎长度，叶片长势发达（图1-B）;分蘖期株型较散（图1-C）;膜质叶舌长度为0.5～1.0 mm（图1-D），环状于叶基部与叶鞘连接部位。乱草单株分蘖在 3～4个，主茎较发达（图1-E）。
　　2.3 不同种群乱草形态差异
　　由表2可知，桐乡市龙翔街道单桥村（S3）的乱草种群株高、穗长和剑叶长均显著大于其他群落。调查发现，该田块种植的是甬优系列籼粳杂交稻，水稻植株高大，株高约为130 cm，而乱草平均株高为156.1 cm，说明乱草形态结构具有多型性和可塑性[7]，具备杂草超强适应性的特征，其通过有效竞争使得自身的株高等性状明显高于水稻。其余采样的稻田中均种植为普通晚粳稻，水稻株高为90～100 cm，乱草植株也明显高于水稻植株，株高在125 cm以上。各群落单穗粒数均超过4 000粒，大多群落间差异显著，说明乱草具有多实性，具备超强的繁殖力。各群落间剑叶宽和单株分蘖数差异不显著。
　　2.4 不同种群乱草对不同药剂生物活性比较
　　表3结果表明，不同群落对于相同药剂的敏感性整体上存在差异。
　　喷施10%氰氟草酯乳油后，各种群抑制率90%有效量在360.6～755.2 g/hm2之间，为推荐剂量的3～7倍，说明若采用10%氰氟草酯乳油防治乱草，必须使用高剂量。由图2-B可见，推荐上限剂量的10%氰氟草酯乳油对乱草的生长具有一定的抑制作用，而对S2种群的抑制作用不明显。
　　喷施2.5%五氟磺草胺油悬浮剂后，各种群抑制率90%有效量在125.1～774.9 g/hm2之间，为推荐剂量的 8～35倍，说明不同种群的乱草对25%五氟磺草胺油悬浮剂的敏感性差异较大。由图2-C可见，推荐上限剂量的2.5%五氟磺草胺油悬浮剂对S1、S3、S4种群乱草的株高有明显的抑制作用，对其余种群抑制不明显。
　　喷施10%唑酰草胺乳油后，各种群抑制率90%有效量在96.1～148.3 g/hm2之间，与推荐剂量相当，说明各乱草种群对10%唑酰草胺乳油表现敏感，但种群之间敏感性存在一定差异。由图2-F可见，推荐上限剂量的10%唑酰草胺乳油处理乱草15 d后，乱草植株均表现不同程度的叶片发黄，S1、S2、S3、S4种群的乱草植株逐渐枯萎死亡，S5、S6、S7种群的部分乱草植株死亡。
　　 各种群对3%氯氟吡啶酯乳油的敏感性整体上与2.5%五氟磺草胺油悬浮剂一致。5%嘧啶肟草醚乳油和50%苯噻酰草胺可湿性粉剂抑制率90%有效量均为推荐剂量的20倍以上，說明乱草群落对此2类药物的敏感性较差。
　　3 小结与讨论 　　庄家文等对浙江省稻田杂草种群开展调查，发现乱草在全省的发生频率为15.91%，综合危害指数为1.15%，说明它为非优势种，整体上对水稻田的危害较轻，而浙西北地区的发生频率（18.18%）和综合危害指数（1.67%）高于全省平均水平[8]。本试验结果表明，乱草在浙江部分地区发生频率较高，其中安吉地区的发生频率达到 33.3%，Ⅱ级危害的田块比例达到11.1%，说明乱草对稻田的危害潜力巨大，应引起重视，加强对其有效治理从而避免其上升为地方优势种进一步危害水稻生长。
　　来自不同地区的乱草种群形态表现上具有一定差异，主要表现在株高、穗长和单穗粒数上。乱草株高一般约为115 cm[9]，本试验单株株高均在125 cm以上，其中S3种群的单株株高达 156.1 cm。S3种群生长于籼粳杂交稻稻田中，其余种群均为常规晚粳稻稻田，S3种群单株节数并未增加，而是通过节间拉长达到增加株高的目的，使得自身株高明显高于水稻株高。笔者推测乱草能分泌某种化感物质激活体内酶的活性，促进细胞分裂，最终促进节间增长，植株增高，这有待进一步研究。也有可能因籼粳杂交稻田中肥料充足，乱草吸收了更多的养分，使得自身株高明顯高于其他种群单株。总之，这说明乱草具有较强的适应性。
　　有研究表明，不同种群稗属杂草对同一种除草剂的敏感性差异极大[10-11]。本试验结果表明，6种药剂对7个种群乱草的生物活性存在差异。除了10%唑酰草胺乳油外，其余药剂对乱草种群的生物活性均表现较差，这与张培培和张孝富的研究结果[9，12]相似。当地用药习惯和使用剂量对乱草的药剂敏感性有直接影响，是不同种群对相同药剂敏感性出现差异的原因。10%氰氟草酯乳油和2.5%五氟磺草胺油悬浮剂对部分种群的乱草具有一定的抑制作用，但多数种群难以使用此2类药物进行防治。五氟磺草胺属于乙酰乳酸合成酶类抑制剂[13]，其杀草谱广，能有效防治稻田阔叶和莎草科杂草，但其作用位点单一，极易产生抗性，本试验中7个乱草种群均对其表现不同程度的抗性，因此不建议采用五氟磺草胺防治乱草。氰氟草酯和唑酰草胺作用机制相同，均属于乙酰辅酶A羧化酶抑制剂[14]。各种群对10%氰氟草酯乳油敏感性测定结果显示，鲜重抑制率达90%时，需要推荐剂量的3～7倍，说明乱草对10%氰氟草酯乳油存在较高的抗性。唑酰草胺近年来被广泛用于稻田稗草、千金子等禾本科杂草的防治[15-16]，长期用于治理稗草和千金子的过程中，乱草对唑酰草胺也形成了抗性。本试验中，S7种群对10%唑酰草胺乳油表现出一定的抗性，这可能与当地的用药水平和种类有关，唑酰草胺可能作为稻田禾本科杂草除草剂在当地使用时间较长。作用位点单一的除草剂长期使用势必会产生抗性，影响除草效果。因此，为指导当地稻田杂草的有效防除，开展杂草种群对除草剂敏感性监测非常必要。
　　对于乱草的治理，现阶段可以以唑酰草胺为主要防治药剂，与其他药剂进行复配，以组合物的形式降低药剂浓度和使用频率，或者轮换使用来长期有效地防治乱草，避免抗药性进一步发展。张培培指出，唑酰草胺与嘧啶肟草醚的配比为 4 ∶ 1，且复配剂的有效成分含量为20%时，可以较好地抑制乱草的生长[9]。更多相关的高效防治乱草的复配剂还有待进一步研究。另外，有研究显示直播稻田采用土壤封闭处理，可以较好地抑制乱草的生长[17]，这对乱草的防治提供了较好的治理措施，及对延缓抗性发展提供了借鉴。
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