农用有机硅对五氟磺草胺防治稗草的增效作用

雷楠 顾里阳 曹小红 张致谦 王彦辉 李静波 金晨钟 刘秀

摘要 ：为明确有机硅对五氟磺草胺防治稗草的增效作用和增效机理，本研究采用室内与田间试验测定有机硅助剂对五氟磺草胺的增效作用，并采用滴重法和HPLC方法分别探索有机硅对五氟磺草胺药液表面张力和吸收的影响。室内生测表明，有机硅对五氟磺草胺防治稗草具有显著的增效作用。当五氟磺草胺用量为7.5 g/hm2，有机硅添加浓度为0.04%时，稗草的致死率和干重抑制率分别提高32.0百分点和39.6百分点;有机硅用量与增效效果非正相关。田间试验表明，有机硅对五氟磺草胺增效作用明显，对五氟磺草胺低剂量的增幅优于其高剂量的增幅;机理研究表明有机硅能够显著降低五氟磺草胺溶液的表面张力，增强稗草叶面对五氟磺草胺的吸收。

关鍵词 ：杂草防控; 稗草; 五氟磺草胺; 有机硅

中图分类号： S 451.21

文献标识码： B

DOI： 10.16688/j.zwbh.2019570

Synergism of organosilicon on Echinochloa crusgalli control with penoxsulam

LEI Nan1#， GU Liyang1#， CAO Xiaohong1， ZHANG Zhiqian1， WANG Yanhui2，

LI Jingbo1*， JIN Chenzhong1， LIU Xiu1

（1. Hunan University of Humanities， Science and Technology， Collaborative Innovation Center for Field Weeds Control，

Loudi 417000， China; 2. Guangxi Key Laboratory of Biology for Crop Diseases and Insect Pests， Nanning 530007， China）

Abstract ：In order to understand synergistic effect and mechanism of organosilicon on barnyard grass control with penoxsulam， greenhouse and field experiments were conducted， and drop weight and high performance liquid chromatography （HPLC） methods were adopted to investigate effect of organosilicon adjuvant on liquid surface tension and uptake of penoxsulam. Indoor experiment showed that organosilicon significantly synergized penoxsulam， with increase of 32.0 percentage points in plant mortality and 39.6 percentage points in inhibition rate of dry weight when penoxsulam was used at 7.5 g/hm2， and organosilicon concentration was 0.04%， compared to penoxsulam treatment alone. Moreover， organosilicon concentration was not positively correlated to its synergism efficacy. Field experiment revealed that organosilicon had better synergism at the lower penoxsulam rate than that at the higher rate. Organosilicon evidently reduced surface tension of penoxsulam solution and enhanced uptake of penoxsulam in barnyard grass leaves.

Key words ：weed control; Echinochloa crusgalli; penoxsulam; organosilicon

水稻是我国第一大粮食作物，保证其产量与品质意义重大。水稻在生长发育过程中面临严重的杂草威胁，例如：稗草Echinochloa crusgalli在水稻田中广泛分布，危害严重[13]。除草剂是目前防治水稻田杂草的主要手段。五氟磺草胺作为水稻田广谱除草剂，田间应用性良好[45]。有机硅（organosilicones）也称硅酮，农用有机硅类助剂是一类聚醚改性的有机硅[6]，在农业上一般作为喷雾助剂使用，施药时混入，改良药液的物理性质。有机硅作为配方助剂使用较少[79]。本研究以稗草为防治对象，研究有机硅对五氟磺草胺的增效作用及机理。明确有机硅助剂最佳增效浓度和其对五氟磺草胺的增效效果，能够降低五氟磺草胺的田间用量，同时初步明确其作用机制。因此，我们的研究具有重要的应用和基础研究价值。

1 材料与方法

1.1 供试材料

稗草E.crusgalli （L.） Beauv.种子，2015年采自湖南省沅江市和裕村。

1.2 试验药剂及助剂

25 g/L五氟磺草胺可分散油悬浮剂（OD），美国陶氏益农公司;五氟磺草胺原药，山东泰益兴生物科技有限公司;有机硅助剂，北京燕化永乐生物科技公司;无水CaCl2、MgCl2·6H2O、色谱纯乙腈、分析纯无水乙醇，国药集团化学试剂有限公司。

1.3 五氟磺草胺对稗草的防治效果

室内培养稗草至2～4叶期进行喷雾处理，25 g/L五氟磺草胺OD剂量（按有效成分）为3.75、7.5、15、22.5、30、37.5 g/hm2，喷雾塔（波特喷雾塔PDE0012， 英国Burkard公司）喷雾，喷液量为1 mL，喷雾压力0.2 MPa，每处理重复3次。处理后置于人工气候箱培养（温度25～30℃，相对湿度60%～80%，光周期L∥D=14 h∥10 h，光照强度2 000 lx）。20 d后调查稗草校正死亡率，同时收获植株地上部分，60℃干燥2 d，称量干重，计算干重抑制率。

校正死亡率=处理死亡率-对照死亡率1-对照死亡率×100%;

干重抑制率=对照稗草干重-处理稗草干重对照稗草干重×100%。

1.4 有机硅助剂对稗草的影响

室内培养稗草至2～4叶期进行喷雾处理，有机硅表面活性剂含量分别为0、0.05%、0.16%、0.5%和5%，喷液量为1 mL，每处理重复3次。喷雾塔喷雾，喷液量为1 mL，喷雾压力是0.2 MPa，每处理重复3次。培养方法同1.3，观察稗草叶片表现，20 d后调查稗草存活率和地上部分干重抑制率。

1.5 有机硅对五氟磺草胺的增效作用

室内培养稗草至2～4叶期进行喷雾处理，25 g/L五氟磺草胺OD的用量为7.5 g/hm2，有机硅质量浓度分别为0、0.01%、0.04%、0.08%、0.16%。喷液量为1 mL，每处理重复3次。处理后置于人工气候箱培养，培养方法同1.3。20 d后调查稗草死亡率和地上部分干重抑制率。

1.6 温度对添加有机硅的五氟磺草胺防效的影响

稗草2～4叶期进行施药处理，25 g/L五氟磺草胺OD用量为7.5 g/hm2，有机硅助剂质量浓度为0.04%，每处理重复3次。药剂处理后，分别在15℃和30℃下培养24 h，随后同时放置在人工气候培养箱中。20 d后调查计算死亡率及地上部分干重抑制率。

1.7 有机硅对五氟磺草胺田间增效试验

田间药剂处理试验地点为沅江市和裕村中稻直播田，施药时天气晴朗，北风1～2级，喷药器械为卫士（WS16型）背负式喷雾器（扇形喷头），喷液量为225 L/hm2。试验于水稻两叶一心期进行，喷药前调查样点稗草密度。5点取样，每样点面积为0.25 m2。处理为3个添加0.04%有机硅的15、22.5、30 g/hm2 25 g/L五氟磺草胺OD处理，和对应3个未添加有机硅的五氟磺草胺处理，以及空白对照和人工除草，总计8处理。每处理重复3次。小区面积25 m2，随机排列。药后20、30 d调查稗草数量，各小区采用5点取样，每样点面积为0.25 m2;30 d调查稗草数量时拔取稗草，称量地上部分的鲜重;统计校正株防效和鲜重防效[10]。

1.8 有机硅对五氟磺草胺药液表面张力的影响

25 g/L五氟磺草胺OD浓度为3.33×10-2 g/L，有机硅添加量为0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.1%，0.16%，以0.003 42 M标准硬水为空白对照。在20℃下，水的表面张力系数为72.6 mN/m。用0.304 g CaCl2和0.139 g MgCl2·6H2O溶解于1 000 mL蒸馏水中，配制标准硬水。

表面张力测定采用滴重法[11]。在20℃的恒定条件下，用移液管吸取待测溶液1 mL，用手指抵住管口，移液管与地面垂直，置于烧杯上方，松开手指，使液滴自然滴落，记录总滴数，试验重复3次，表面张力计算公式如下：

ax=a0×nxn0×100%，

其中，ax为供试液体的参比表面张力;a0为20℃下水的表面张力;nx为供试液体的滴数;n0为20℃下水的滴数。

1.9 有机硅助剂对稗草吸收五氟磺草胺的影响

稗草4～6叶期进行药剂处理，取30株长势均匀，叶期一致的稗草，每株选择1片叶，移液枪吸取10μL 1.0 g/L五氟磺草胺药液（添加或未添加有机硅），均匀涂于叶片中间部位，每处理重复4次，有机硅助剂添加量为0.04%。

分别于处理12、24、48 h后，剪取处理过的叶片，放入试管中，往试管中加入3 mL洗涤液（含有0.25%吐温80和 20%乙醇），将叶片完全浸于液面下，左右振荡试管20 s，而后用移液枪吸取1 mL洗涤液冲洗叶片，用试管收集洗涤液，过有机滤膜待测。

五氟磺草胺添加回收试验浓度为0.08、0.4 mg/L和4 mg/L，于处理药液风干后剪取叶片，处理方法与上述一致。

采用高效液相色谱法（HPLC）测定洗涤液中五氟磺草胺含量。C18反相色谱柱，等梯度洗脱，流速为1 mL/min，检测波长为201 nm，流动相为乙腈∶水（20∶80），进样体积20 μL，采用外标峰面积定量计算五氟磺草胺含量[12]。制作五氟磺草胺HPLC标准曲线。乙腈配置五氟磺草胺标准储备液（100 mg/L），储备液用乙腈分别稀释成0.08、0.16、0.32、1.6、8、40 mg/L系列标准溶液，以吸光度为因变量，五氟磺草胺浓度为自变量进行线性回归，得到标准曲线。

1.10 数据分析

试验数据采用Excel、DPS软件进行分析处理，Duncan氏新复极差法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 五氟磺草胺对稗草的防治效果

25 g/L五氟磺草胺OD处理后的8～12 d，稗草顶芽失绿变红，坏死。药后20 d，稗草的死亡率和干重抑制率与除草剂浓度呈正相关（图1）。五氟磺草胺用量为7.5 g/hm2時，稗草死亡率为28.3%，干重抑制率为31.7%;浓度为37.5 g/hm2稗草的死亡率和抑制率达到90%以上。基于有机硅的增效作用，选择7.5 g/hm2进行有机硅对五氟磺草胺的室内增效试验。

2.2 有机硅助剂对稗草的影响

有机硅助剂含量为0.05%、0.16%时，稗草存活率和干重抑制率与空白对照无显著差异。浓度大于0.5%时，有机硅助剂显著降低稗草存活率，抑制稗草干重（表1）。

2.3 有机硅助剂对五氟磺草胺的增效作用

室内试验表明（表2）：7.5 g/hm2 25 g/L五氟磺草胺OD对稗草的死亡率、干重抑制率分别为27.3%、36.7%;添加0.01%有机硅，对稗草致死率、干重抑制率分别为43.0%和48.1%，分别提高15.7百分点和11.4百分点，均与未添加处理组存在显著差异;而添加0.04%有机硅对稗草致死率、干重抑制率提高了32.0百分点和39.6百分点;有机硅添加量大于0.04%，增效作用无明显提高。

基于室内添加有机硅的增效效果，田间有机硅添加量为0.04%。田间试验结果表明（表3），有机硅助剂能显著提高25 g/L五氟磺草胺OD对稗草的防治效果。添加有机硅对低剂量（15 g/hm2）五氟磺草胺的增效作用最明显，20、30 d株防效和30 d鲜重防效的增幅分别达23.6百分点、28.1百分点、24.0百分点，随着五氟磺草胺的剂量增加，增幅减少。添加有机硅的15 g/hm2五氟磺草胺对稗草的防治效果优于不添加有机硅的22.5 g/hm2五氟磺草胺。

2.4 温度对添加有机硅助剂的五氟磺草胺防治稗草的影响

高温和低温处理之间，25 g/L五氟磺草胺OD对稗草的防效无显著差异;添加有机硅后其对稗草的防效有显著提高，但是，高温和低温处理之间同样无显著差异（表4）。因此，温度对添加有机硅助剂的五氟磺草胺防效无显著影响。

2.5 有机硅助剂对五氟磺草胺药液表面张力的影响

标准硬水在20℃的条件下表面张力是72.6 mN/m，五氟磺草胺溶液表面张力相比于水降低了38.7%，为44.5 mN/m。药液中添加有机硅后，随有机硅含量提高表面张力降低，当有机硅含量为0.05%，药液的表面张力降至23.8 mN/m，相对五氟磺草胺药液的表面张力降低了46.5%，有机硅含量>0.05%，表面张力不再降低（图2）。因此，有机硅的含量在0.05%时，五氟磺草胺药液达到临界胶束状态，获得最小表面张力。有机硅对五氟磺草胺的增效浓度最适为0.05%，在无其他外界干扰的情况下，增加浓度不会对增效产生影响。

2.6 有机硅对杂草叶面吸收五氟磺草胺药液的影响

五氟磺草胺的最低检出限是0.08 mg/L，标准曲线为y=37 157x+68 084，R2=0.993 3;五氟磺草胺在稗草叶片上的平均回收率为88.7%～100.34%，变异系数为0.32%～9.05%，符合检测要求。

经高效液相色谱检测稗草叶面五氟磺草胺残留量，48 h后稗草吸收了约80%五氟磺草胺。12、24 h和48 h后，相比未添加有机硅处理，添加有机硅处理明显提高了五氟磺草胺的吸收，提高幅度分别为21百分点、19百分点和14百分点。所以，有机硅明显促进了稗草对五氟磺草胺的吸收（图3）。

3 结论与讨论

有机硅表面活性剂在农业上应用极为广泛，除了主要作为喷雾改良剂改良药液物理性状之外，其高活化性还可以使它作为一种优秀的活化剂使用。有机硅中所含有的甲基化硅氧烷性质极为稳定，但是其具有超常的表面活性让它能够快速降低昆虫或螨虫体表的液体张力，从而全面浸湿害虫，让水渗透进入昆虫气管内，导致昆虫窒息或干扰其重要生理过程[13]。在除草剂的应用方面，有机硅已被确定对多种除草剂具有增效作用，如莠去津、烟嘧磺隆、草甘膦、甲基二磺隆等。有机硅能将莠去津对阔叶杂草的防治效果提升40%，提升幅度极为显著[14]，姜咏芳在对有机硅提高烟嘧磺隆防治稗草的效果试验中发现，添加不同种类的有机硅助剂，其增效效果在40.22%～45.4%之间[15]。而对水田广谱性除草剂双草醚、五氟磺草胺、嘧啶肟草醚等的增效作用还鲜有报道。基于此，作者选择了五氟磺草胺这一高效、安全的广谱性水田除草剂添加有机硅进行研究，通过室内生测和大田试验两方面验证有机硅对五氟磺草胺防治稗草的增效作用。结果表明，有机硅助剂对五氟磺草胺防除稗草具有显著增效作用，最高能达到30%以上。

研究证实有机硅是一种效益极好的助剂，但并不是添加量越高效果越好，当有机硅含量大于0.04%，增效作用无明显变化。同时，单独测试有机硅对稗草生长影响时发现，有机硅的施用浓度达到0.5%时，稗草出现部分死亡，生长受抑制;当浓度达到5%，稗草存活率仅为51.5%，干重抑制率为80.6%，这表明高浓度有机硅对稗草具有很强的伤害作用，但国内未见有关报道。

环境温度的变化会影响某些除草剂的药效发挥，有研究发现随温度提高，异丙草胺的水解反应显著加快，水解速率常数也相应增大，水解半衰期明显缩短[16]。因此作者比较了添加和未添加五氟磺草胺在15℃、30℃的条件下施药处理是否存在差异性，结果表明，两种不同温度下五氟磺草胺对稗草的防效并无差异，因此实际生产过程中，在不同温度下均可施药。

茎叶处理除草剂发挥效用首要前提是润湿靶标作物的表面，而药液的润湿能力又与药液的表面张力有密切关系。降低药液的表面张力可消除药液与杂草表面的间隙，增加药液与杂草表面的接触面积，促进杂草对有效成分的吸收[17]。我们研究发现五氟磺草胺添加有机硅助剂后表面张力明显降低，五氟磺草胺达到临界胶束有机硅添加含量为0.05%，也是前述有机硅添加量不大于0.04%的原因。而且，进一步证实有机硅提高了稗草对五氟磺草胺的吸收。

因此，我们认为有机硅通過降低五氟磺草胺药液表面张力，促进稗草对五氟磺草胺的吸收，从而提高了五氟磺草胺对稗草的防控效果。有机硅能减少五氟磺草胺使用量，有效延缓稗草对五氟磺草胺抗性的增长速度，节约资源，控制稗草，保证水稻的产量。

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（责任编辑：杨明丽）