王恒智, 高傳杰, 張耀中, 金 巖, 連 磊,馮 克, 路興濤, 劉偉堂*,

(1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院，山東 泰安 271018；2.山東省農(nóng)藥毒理與應(yīng)用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安 271018；3.山東省農(nóng)藥檢定所，濟(jì)南 250000；4.青島清原作物科學(xué)有限公司，山東 青島 266000；5.聊城市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，山東 聊城 252000)

苯唑氟草酮 (fenpyrazone，開發(fā)代號(hào)：QYC101，結(jié)構(gòu)式見圖式1) 是由青島清原作物科學(xué)有限公司研制開發(fā)的一種新型吡唑酮類化合物，于2019 年在我國取得登記，用于玉米田防除一年生雜草 (登記證號(hào)：PD20190254；PD20190260；PD20190261)[1]。

圖式1 苯唑氟草酮結(jié)構(gòu)式Scheme 1 The structural formula of fenpyrazone

苯唑氟草酮是一種HPPD 抑制劑類除草劑，其通過抑制植物體內(nèi)HPPD 的活性，使4-羥苯基丙酮酸轉(zhuǎn)化為尿黑酸的過程受阻，導(dǎo)致質(zhì)體醌和α-生育酚無法合成[2-4]。質(zhì)體醌是類胡蘿卜素生物合成途徑中的關(guān)鍵酶——八氫番茄紅素脫氫酶(PDS) 的輔因子，其含量減少將使PDS 的催化活性減弱，影響類胡蘿素的合成[5-6]；而類胡蘿卜素不僅在光化學(xué)反應(yīng)中心作為捕光色素，還可保護(hù)光合膜和葉綠素的氧化降解[7-10]。此外，由于缺乏α-生育酚，高光照條件下植物體內(nèi)產(chǎn)生的過量活性氧 (ROS)不能被及時(shí)有效清除，進(jìn)而引起光系統(tǒng)的氧化損傷[11]。最終，在上述因素的綜合作用下，敏感雜草葉片出現(xiàn)白化、壞死，進(jìn)而整株死亡[12]。苯唑氟草酮?dú)⒉葑V廣，苗后莖葉處理活性高，對(duì)龍葵Solanum nigrumL.、藜Chenopodium albumL.等多種闊葉雜草防效極高，對(duì)野稷Panicum miliaceumL.var.ruderaleKit.、牛筋草Eleusine indica(Li.) Gaertn.、馬唐Digitaria sanguinalis(L.) Scop.、稗Echinochloa crus-galli(L.) P.Beauv.等禾本科雜草也有很高的防效，且對(duì)常規(guī)玉米品種及甜玉米、糯玉米均具有較高安全性[13-15]。此外，苯唑氟草酮與玉米田主要除草劑煙嘧磺隆、莠去津等不存在交互抗性，是目前防除玉米田抗性馬唐和狗尾草等禾本科雜草的有效藥劑，具有較為廣闊的應(yīng)用前景[13-15]。

除草劑的使用效果，除了與藥劑本身特性、施藥量和施藥方法等有直接關(guān)系外，還與土壤、生物和環(huán)境 (如溫度、光照強(qiáng)度、降雨、相對(duì)濕度、風(fēng)) 等因素密切相關(guān)[16-19]，因此，明確除草劑的最佳施藥條件對(duì)其合理高效施用具有十分重要的指導(dǎo)意義。由于其獨(dú)特的作用機(jī)制，HPPD 抑制劑類除草劑藥效的發(fā)揮通常受環(huán)境因素影響更為明顯，同時(shí)對(duì)大齡雜草效果不穩(wěn)定，因而在生產(chǎn)實(shí)踐中存在超量使用引發(fā)藥害的風(fēng)險(xiǎn)。目前，尚未見相關(guān)因素對(duì)苯唑氟草酮藥效具體影響的研究報(bào)道，鑒于此，本研究通過整株水平測定法，考查了溫度、光照強(qiáng)度、施藥后降雨間隔時(shí)間及雜草葉齡對(duì)其除草活性的影響，以期明確苯唑氟草酮的最佳施藥條件，為藥劑的進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試藥劑及雜草 97% 苯唑氟草酮(fenpyrazone) 原藥，由青島清原作物科學(xué)有限公司提供。

稗E.crus-galli種子于2017 年隨機(jī)采自山東省泰安市未使用過除草劑的荒地，室溫陰涼處晾干后，裝入牛皮紙袋，室溫保存?zhèn)溆?，發(fā)芽率超過90%。

1.1.2 主要儀器設(shè)備 BSA-224S 型萬分之一分析天平，賽多利斯科學(xué)儀器 (北京) 有限公司；SPX 型智能光照培養(yǎng)箱，寧波江南儀器廠；ASS-4 型自動(dòng)定量噴霧系統(tǒng) (Teejet 9503EVS 扇形噴頭)，北京盛恒天寶科技有限公司；HAD-ST-102 型光照強(qiáng)度測定儀，北京恒奧德儀器儀表有限公司；JLC-RY3 型便攜式人工降雨系統(tǒng)，錦州利誠自動(dòng)化設(shè)備有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

參照NY/T 1155.4—2006《農(nóng)藥室內(nèi)生物測定試驗(yàn)準(zhǔn)則》[20]進(jìn)行。

1.2.1 藥液配制 根據(jù)試驗(yàn)需求，準(zhǔn)確稱取一定量的苯唑氟草酮原藥，以少量丙酮溶解，并用0.1% 吐溫-80 水溶液配制成母液，繼而再用0.1% 吐溫-80 水溶液稀釋至試驗(yàn)所需系列濃度。以噴施不含苯唑氟草酮的0.1%吐溫-80 水溶液處理為空白對(duì)照。

1.2.2 試材培養(yǎng) 采用整株水平測定法[21]。向直徑120 mm 的塑料營養(yǎng)缽中裝入營養(yǎng)土[壤土 : 育苗基質(zhì) (草炭、珍珠巖、蛭石等) = 1 : 1] 至4/5 處，加水待土壤完全濕潤。挑選籽粒飽滿均一的稗種子，用25 ℃溫水浸泡6 h 后，置于28 ℃智能光照培養(yǎng)箱 (黑暗) 中催芽。選擇露白的稗種子均勻播種于營養(yǎng)缽中，每盆20 粒，覆蓋過篩細(xì)土0.5 cm 左右，置于可控日光溫室 (自然光照，白天2 4 ～3 3 ℃，夜間1 8 ～2 4 ℃，相對(duì)濕度65%～79%) 內(nèi)培養(yǎng)。定期通過底部灌水使土壤保持濕潤。待稗長至2 葉1 心期，間苗，每盆留15 株葉齡、高度整齊一致的稗苗，繼續(xù)培養(yǎng)至3 葉1 心期 (特殊說明除外)，進(jìn)行莖葉噴霧處理。試驗(yàn)共施藥1 次。

1.2.3 施藥方法 將上述營養(yǎng)缽均勻擺放在面積1 m2的平臺(tái)上，采用自動(dòng)定量噴霧系統(tǒng)莖葉噴霧施藥，噴液量450 L/hm2，噴霧壓力0.275 MPa。噴藥后靜置沉降30 s 后，打開噴霧塔門，取出營養(yǎng)缽。然后打開氣閥，噴清水100 mL 以清洗噴液管，待下次噴藥。待試材表面藥液自然風(fēng)干后，置于上述可控日光溫室中繼續(xù)進(jìn)行常規(guī)培養(yǎng)。

1.2.4 溫度對(duì)苯唑氟草酮藥效的影響測定 苯唑氟草酮有效成分劑量為0、0.9375、1.875、3.75、7.5、15、30、60 和120 g/hm2，莖葉噴霧處理后，將稗置于智能光照培養(yǎng)箱中，分別在設(shè)定的系列溫度條件下培養(yǎng)，夜/晝溫度設(shè)置為：15 ℃/20 ℃、20 ℃/25 ℃、25 ℃/30 ℃、30 ℃/35 ℃，光周期12 h/12 h，相對(duì)濕度75%。于施藥后21 d 稱取稗地上部分鮮重，根據(jù)公式 (1) 計(jì)算鮮重抑制率(E，%)。

式中，F(xiàn)WCK為對(duì)照組稗鮮重，F(xiàn)WT為處理組稗鮮重。

采用DPS v 13.5 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，以藥劑劑量對(duì)數(shù)值 (x) 和鮮重抑制率幾率值 (y) 建立回歸方程 (y= a + bx)，計(jì)算不同溫度條件下苯唑氟草酮對(duì)稗的GR50值及95%置信限。

1.2.5 光照強(qiáng)度對(duì)苯唑氟草酮藥效的影響測定

采用綠色遮陽網(wǎng)模擬類似于自然環(huán)境中的不同光照條件[22]。用三角鐵架搭建3 個(gè)長、寬、高均為1 m 的立方體，其中一個(gè)立方體上用2 層遮陽網(wǎng)，一個(gè)立方體上用1 層遮陽網(wǎng)，另一個(gè)不遮陽，采用光照強(qiáng)度測定儀測定立方體中的光照強(qiáng)度，分別模擬3 個(gè)光照水平：強(qiáng)光照 (100% 光照)、中等光照 (45%光照) 和低光照 (4%光照)。苯唑氟草酮有效成分劑量為7.5、15 和30 g/hm2，莖葉噴霧施藥后將稗置于不同光照強(qiáng)度的立方體中，將立方體置于可控日光溫室中培養(yǎng)，條件同1.2.2 節(jié)。于藥后21 d 剪取稗地上部分，稱重，按公式 (1) 計(jì)算鮮重抑制率。

1.2.6 施藥后降雨間隔時(shí)間對(duì)苯唑氟草酮藥效的影響測定 苯唑氟草酮有效成分劑量設(shè)為0、0.9375、1.875、3.75、7.5 和15 g/hm2，分別于莖葉噴霧施藥后0、0.5、1、2、4、8、12 和24 h，將稗置于便攜式人工降雨系統(tǒng)中進(jìn)行模擬降雨處理，設(shè)置降雨強(qiáng)度為9 mm/h，降雨量為5 mm。處理后的稗置于可控日光溫室中繼續(xù)培養(yǎng)，條件同1.2.2 節(jié)，于藥后21 d 剪取地上部分，測定鮮重抑制率，計(jì)算在不同施藥后降雨間隔時(shí)間下苯唑氟草酮對(duì)稗的GR50值及95%置信限。

1.2.7 稗葉齡對(duì)苯唑氟草酮藥效的影響測定 稗0 葉期 (播后苗前) 時(shí)采用土壤處理方式施藥，待長至1、2、3、4、5 和6 葉期時(shí)分別進(jìn)行莖葉噴霧處理。苯唑氟草酮對(duì)稗處理的有效成分劑量為0、0.9375、1.875、3.75、7.5 和15 g/hm2，將施藥后的稗置于可控日光溫室中培養(yǎng)，條件同1.2.2 節(jié)，于藥后21 d 剪取稗地上部分，稱重。計(jì)算苯唑氟草酮對(duì)不同葉齡稗的GR50值。

1.2.8 數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析 所有試驗(yàn)中每處理重復(fù)4 次，整體重復(fù)2 次，采用DPS v 13.5 軟件對(duì)2 次試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行ANOVA 分析，由于同一處理之間不存在差異顯著性 (P＞0.05)，故對(duì)2 次結(jié)果進(jìn)行合并處理。通過Excel 2016 軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對(duì)苯唑氟草酮藥效的影響

結(jié)果 (表1) 表明：在15～35 ℃范圍內(nèi)，隨著溫度升高，苯唑氟草酮對(duì)稗的GR50值逐漸降低，活性逐漸增強(qiáng)?？梢钥闯?，當(dāng)溫度處于20～35 ℃時(shí)，苯唑氟草酮對(duì)稗的活性較高，GR50值均小于8 g/hm2。

表1 苯唑氟草酮在不同溫度條件下對(duì)稗的除草活性Table 1 The efficacy of fenpyrazone against E.crus-galli under different temperature conditions

2.2 光照強(qiáng)度對(duì)苯唑氟草酮藥效的影響

在有效成分7.5、15 和30 g/hm2劑量下，不同光照條件下苯唑氟草酮對(duì)稗的鮮重抑制率分別在41.19%～68.91%、53.16%～78.79%和70.81%～90.84%之間。從圖2 中可看出，相同處理劑量下，隨著光照強(qiáng)度增強(qiáng)，苯唑氟草酮對(duì)稗的鮮重抑制率顯著升高。

圖2 苯唑氟草酮在不同光照強(qiáng)度條件下對(duì)稗的除草活性Fig.2 The efficacy of fenpyrazone against E.crus-galli under different light-intensity conditions

2.3 施藥后降雨間隔時(shí)間對(duì)苯唑氟草酮藥效的影響

由表2 中可看出，于施藥后間隔不同時(shí)間模擬降雨處理，苯唑氟草酮對(duì)稗的G R50值在1.7～4.8 g/hm2之間。同時(shí)，隨著模擬降雨與施藥間隔時(shí)間的增加，GR50值不斷減小，即降雨對(duì)藥效的影響越??；在模擬降雨間隔達(dá)到1 h 后，GR50值保持在1.7～2.4 g/hm2之間，活性趨于穩(wěn)定。

表2 苯唑氟草酮施藥后間隔不同時(shí)間模擬降雨對(duì)稗的除草活性Table 2 The efficacy of fenpyrazone against E.crus-galli under the different intervals between rainfall and application

2.4 雜草葉齡對(duì)苯唑氟草酮藥效的影響

由表3 可知，雜草葉齡會(huì)顯著影響苯唑氟草酮的除草活性。苯唑氟草酮莖葉處理對(duì)1～4 葉期稗的GR50值 (0.016～0.954 g/hm2) 顯著低于其對(duì)5～6 葉期稗的GR50值 (3.438～3.452 g/hm2)；同時(shí)，苯唑氟草酮對(duì)0 葉期稗也表現(xiàn)出了較高的除草活性，表明該藥劑還具備一定的土壤封閉作用。研究表明，1～4 葉期的稗對(duì)苯唑氟草酮最為敏感，即稗1～4 葉期為苯唑氟草酮的最佳施藥時(shí)期。

表3 苯唑氟草酮對(duì)不同葉齡期稗的除草活性Table 3 The efficacy of fenpyrazone against E.crus-galli at different leaf stages

3 討論與結(jié)論

苯唑氟草酮是我國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的玉米田HPPD 抑制劑類除草劑，從化學(xué)結(jié)構(gòu)上，HPPD抑制劑類除草劑主要分為三酮類和異噁唑類，而苯唑氟草酮屬于新型的吡唑酮類結(jié)構(gòu)[14-15,23]。該藥劑對(duì)野稷、牛筋草、馬唐、狗尾草和野黍等玉米田禾本科雜草具有較高防效[14-15]，隨著我國玉米田雜草，尤其是禾本科雜草如馬唐、狗尾草、野稷和野黍?qū)熰谆锹】剐缘闹饾u蔓延發(fā)展[24-29]，以及狗尾草對(duì)硝磺草酮的天然耐藥性[30]，苯唑氟草酮在我國玉米田抗性雜草治理方面顯露出了較為廣闊的應(yīng)用前景。

了解植物及環(huán)境因素等對(duì)除草劑活性的影響，對(duì)于優(yōu)化除草劑應(yīng)用技術(shù)具有十分重要的指導(dǎo)意義[18-19,31-32]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著氣溫升高 (15～35 ℃)，苯唑氟草酮對(duì)稗的除草活性也升高，因此在玉米種植期間選擇溫度較高的天氣施藥，有利于苯唑氟草酮藥效的發(fā)揮，但同時(shí)高溫條件下苯唑氟草酮對(duì)玉米藥害的風(fēng)險(xiǎn)也可能相應(yīng)增加，因此在高溫天氣施藥可采取推薦劑量的低用量。植物本身的一些生理過程如韌皮部運(yùn)輸和原生質(zhì)流動(dòng)均具有溫度依賴性，溫度升高會(huì)加速雜草對(duì)除草劑的吸收和傳導(dǎo)，同時(shí)，在高溫條件下，植物葉片表面蠟質(zhì)層的粘度會(huì)降低，增加了對(duì)除草劑的吸收，進(jìn)而提高其藥效及速效性[19]。盡管大多數(shù)情況下高溫會(huì)加速雜草對(duì)除草劑的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，但在某些情況下，高溫也可能導(dǎo)致雜草體內(nèi)藥劑代謝速率加快，從而降低除草劑對(duì)目標(biāo)雜草的活性[33]；此外，高溫還可能引起雜草葉片表面的藥液快速蒸發(fā)為固體，進(jìn)而減少藥劑吸收，降低藥效[19]。

與溫度一樣，光照強(qiáng)度的變化也會(huì)影響雜草一系列生理生化過程，進(jìn)而影響除草劑的藥效。本研究發(fā)現(xiàn)，高光照強(qiáng)度有助于苯唑氟草酮藥效的發(fā)揮。高光照強(qiáng)度會(huì)增加植物葉片氣孔開放程度與光合速率，促進(jìn)雜草對(duì)除草劑的吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)而提高藥效[19]。同時(shí)，苯唑氟草酮作為HPPD 抑制劑類除草劑，主要抑制雜草體內(nèi)質(zhì)體醌的合成，破壞光合電子傳遞鏈，而高光照條件下的過剩光能會(huì)生成更多的ROS，增加葉綠素和類囊體膜氧化降解的速度和程度[5-6]，進(jìn)而提高除草劑的藥效。

耐雨水沖刷性能是指除草劑噴霧液滴迅速干燥并滲透到葉片組織中的能力，以保證其在降雨后仍能發(fā)揮藥效[19]。本研究發(fā)現(xiàn)，施藥后0～0.5 h模擬降雨，對(duì)苯唑氟草酮藥效影響較大，降雨可以將雜草葉片表面的藥劑直接沖刷掉或者稀釋到無效濃度，減少靶標(biāo)雜草對(duì)除草劑的吸收，進(jìn)而導(dǎo)致除草劑藥效下降[19]。而施藥后間隔1 h 模擬降雨，苯唑氟草酮藥效穩(wěn)定，說明苯唑氟草酮耐雨水沖刷的性能較強(qiáng)，高于新型PPO 抑制劑Y11049和水稻田HPPD 抑制劑類除草劑三唑磺草酮 (tripyrasulfone；QYR301)[34-35]。

在雜草化學(xué)防控中，選擇適宜時(shí)期進(jìn)行施藥是保證除草劑防效的重要條件。本研究發(fā)現(xiàn)，苯唑氟草酮對(duì)1～4 葉期稗的活性顯著高于對(duì)5～6 葉期稗，因此，在生產(chǎn)中采用苯唑氟草酮防除玉米田雜草時(shí)，應(yīng)在大部分雜草出苗后盡早盡小施藥，從而可在減少施藥量的同時(shí)保證良好防效。若雜草葉齡過大，耐藥性增強(qiáng)，則用藥量須適當(dāng)加大。一般而言，雜草的葉齡越小，則其對(duì)除草劑越敏感，藥效越好，但在某些情況下，由于雜草尚未完全出苗或葉齡過小，不能充分接觸到足夠的藥量，也可能導(dǎo)致防效降低[34]。本研究還發(fā)現(xiàn)，苯唑氟草酮對(duì)0 葉期稗也表現(xiàn)出了較好的除草活性，表明該藥劑同時(shí)具備一定的土壤封閉作用，可以抑制或殺死一些未出苗的雜草，具體還需進(jìn)一步研究。

綜合來看，為了使苯唑氟草酮發(fā)揮最大藥效，應(yīng)選在稗的1～4 葉期，天氣晴朗，氣溫高于20 ℃的情況下施藥，如施藥后1 h 內(nèi)遇降雨天氣，則需進(jìn)行補(bǔ)噴。目前本研究結(jié)果僅是在溫室條件下獲得的，后續(xù)還需開展田間試驗(yàn)進(jìn)一步加以驗(yàn)證。