王恒智, 高传杰, 张耀中, 金 岩, 连 磊,冯 克, 路兴涛, 刘伟堂*,

(1.山东农业大学 植物保护学院，山东 泰安 271018；2.山东省农药毒理与应用技术重点实验室，山东 泰安 271018；3.山东省农药检定所，济南 250000；4.青岛清原作物科学有限公司，山东 青岛 266000；5.聊城市农业技术推广服务中心，山东 聊城 252000)

苯唑氟草酮 (fenpyrazone，开发代号：QYC101，结构式见图式1) 是由青岛清原作物科学有限公司研制开发的一种新型吡唑酮类化合物，于2019 年在我国取得登记，用于玉米田防除一年生杂草 (登记证号：PD20190254；PD20190260；PD20190261)[1]。

图式1 苯唑氟草酮结构式Scheme 1 The structural formula of fenpyrazone

苯唑氟草酮是一种HPPD 抑制剂类除草剂，其通过抑制植物体内HPPD 的活性，使4-羟苯基丙酮酸转化为尿黑酸的过程受阻，导致质体醌和α-生育酚无法合成[2-4]。质体醌是类胡萝卜素生物合成途径中的关键酶——八氢番茄红素脱氢酶(PDS) 的辅因子，其含量减少将使PDS 的催化活性减弱，影响类胡萝素的合成[5-6]；而类胡萝卜素不仅在光化学反应中心作为捕光色素，还可保护光合膜和叶绿素的氧化降解[7-10]。此外，由于缺乏α-生育酚，高光照条件下植物体内产生的过量活性氧 (ROS)不能被及时有效清除，进而引起光系统的氧化损伤[11]。最终，在上述因素的综合作用下，敏感杂草叶片出现白化、坏死，进而整株死亡[12]。苯唑氟草酮杀草谱广，苗后茎叶处理活性高，对龙葵Solanum nigrumL.、藜Chenopodium albumL.等多种阔叶杂草防效极高，对野稷Panicum miliaceumL.var.ruderaleKit.、牛筋草Eleusine indica(Li.) Gaertn.、马唐Digitaria sanguinalis(L.) Scop.、稗Echinochloa crus-galli(L.) P.Beauv.等禾本科杂草也有很高的防效，且对常规玉米品种及甜玉米、糯玉米均具有较高安全性[13-15]。此外，苯唑氟草酮与玉米田主要除草剂烟嘧磺隆、莠去津等不存在交互抗性，是目前防除玉米田抗性马唐和狗尾草等禾本科杂草的有效药剂，具有较为广阔的应用前景[13-15]。

除草剂的使用效果，除了与药剂本身特性、施药量和施药方法等有直接关系外，还与土壤、生物和环境 (如温度、光照强度、降雨、相对湿度、风) 等因素密切相关[16-19]，因此，明确除草剂的最佳施药条件对其合理高效施用具有十分重要的指导意义。由于其独特的作用机制，HPPD 抑制剂类除草剂药效的发挥通常受环境因素影响更为明显，同时对大龄杂草效果不稳定，因而在生产实践中存在超量使用引发药害的风险。目前，尚未见相关因素对苯唑氟草酮药效具体影响的研究报道，鉴于此，本研究通过整株水平测定法，考查了温度、光照强度、施药后降雨间隔时间及杂草叶龄对其除草活性的影响，以期明确苯唑氟草酮的最佳施药条件，为药剂的进一步推广应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试药剂及杂草 97% 苯唑氟草酮(fenpyrazone) 原药，由青岛清原作物科学有限公司提供。

稗E.crus-galli种子于2017 年随机采自山东省泰安市未使用过除草剂的荒地，室温阴凉处晾干后，装入牛皮纸袋，室温保存备用，发芽率超过90%。

1.1.2 主要仪器设备 BSA-224S 型万分之一分析天平，赛多利斯科学仪器 (北京) 有限公司；SPX 型智能光照培养箱，宁波江南仪器厂；ASS-4 型自动定量喷雾系统 (Teejet 9503EVS 扇形喷头)，北京盛恒天宝科技有限公司；HAD-ST-102 型光照强度测定仪，北京恒奥德仪器仪表有限公司；JLC-RY3 型便携式人工降雨系统，锦州利诚自动化设备有限公司。

1.2 试验方法

参照NY/T 1155.4—2006《农药室内生物测定试验准则》[20]进行。

1.2.1 药液配制 根据试验需求，准确称取一定量的苯唑氟草酮原药，以少量丙酮溶解，并用0.1% 吐温-80 水溶液配制成母液，继而再用0.1% 吐温-80 水溶液稀释至试验所需系列浓度。以喷施不含苯唑氟草酮的0.1%吐温-80 水溶液处理为空白对照。

1.2.2 试材培养 采用整株水平测定法[21]。向直径120 mm 的塑料营养钵中装入营养土[壤土 : 育苗基质 (草炭、珍珠岩、蛭石等) = 1 : 1] 至4/5 处，加水待土壤完全湿润。挑选籽粒饱满均一的稗种子，用25 ℃温水浸泡6 h 后，置于28 ℃智能光照培养箱 (黑暗) 中催芽。选择露白的稗种子均匀播种于营养钵中，每盆20 粒，覆盖过筛细土0.5 cm 左右，置于可控日光温室 (自然光照，白天2 4 ～3 3 ℃，夜间1 8 ～2 4 ℃，相对湿度65%～79%) 内培养。定期通过底部灌水使土壤保持湿润。待稗长至2 叶1 心期，间苗，每盆留15 株叶龄、高度整齐一致的稗苗，继续培养至3 叶1 心期 (特殊说明除外)，进行茎叶喷雾处理。试验共施药1 次。

1.2.3 施药方法 将上述营养钵均匀摆放在面积1 m2的平台上，采用自动定量喷雾系统茎叶喷雾施药，喷液量450 L/hm2，喷雾压力0.275 MPa。喷药后静置沉降30 s 后，打开喷雾塔门，取出营养钵。然后打开气阀，喷清水100 mL 以清洗喷液管，待下次喷药。待试材表面药液自然风干后，置于上述可控日光温室中继续进行常规培养。

1.2.4 温度对苯唑氟草酮药效的影响测定 苯唑氟草酮有效成分剂量为0、0.9375、1.875、3.75、7.5、15、30、60 和120 g/hm2，茎叶喷雾处理后，将稗置于智能光照培养箱中，分别在设定的系列温度条件下培养，夜/昼温度设置为：15 ℃/20 ℃、20 ℃/25 ℃、25 ℃/30 ℃、30 ℃/35 ℃，光周期12 h/12 h，相对湿度75%。于施药后21 d 称取稗地上部分鲜重，根据公式 (1) 计算鲜重抑制率(E，%)。

式中，FWCK为对照组稗鲜重，FWT为处理组稗鲜重。

采用DPS v 13.5 软件进行数据分析，以药剂剂量对数值 (x) 和鲜重抑制率几率值 (y) 建立回归方程 (y= a + bx)，计算不同温度条件下苯唑氟草酮对稗的GR50值及95%置信限。

1.2.5 光照强度对苯唑氟草酮药效的影响测定

采用绿色遮阳网模拟类似于自然环境中的不同光照条件[22]。用三角铁架搭建3 个长、宽、高均为1 m 的立方体，其中一个立方体上用2 层遮阳网，一个立方体上用1 层遮阳网，另一个不遮阳，采用光照强度测定仪测定立方体中的光照强度，分别模拟3 个光照水平：强光照 (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剂量为7.5、15 和30 g/hm2，茎叶喷雾施药后将稗置于不同光照强度的立方体中，将立方体置于可控日光温室中培养，条件同1.2.2 节。于药后21 d 剪取稗地上部分，称重，按公式 (1) 计算鲜重抑制率。

1.2.6 施药后降雨间隔时间对苯唑氟草酮药效的影响测定 苯唑氟草酮有效成分剂量设为0、0.9375、1.875、3.75、7.5 和15 g/hm2，分别于茎叶喷雾施药后0、0.5、1、2、4、8、12 和24 h，将稗置于便携式人工降雨系统中进行模拟降雨处理，设置降雨强度为9 mm/h，降雨量为5 mm。处理后的稗置于可控日光温室中继续培养，条件同1.2.2 节，于药后21 d 剪取地上部分，测定鲜重抑制率，计算在不同施药后降雨间隔时间下苯唑氟草酮对稗的GR50值及95%置信限。

1.2.7 稗叶龄对苯唑氟草酮药效的影响测定 稗0 叶期 (播后苗前) 时采用土壤处理方式施药，待长至1、2、3、4、5 和6 叶期时分别进行茎叶喷雾处理。苯唑氟草酮对稗处理的有效成分剂量为0、0.9375、1.875、3.75、7.5 和15 g/hm2，将施药后的稗置于可控日光温室中培养，条件同1.2.2 节，于药后21 d 剪取稗地上部分，称重。计算苯唑氟草酮对不同叶龄稗的GR50值。

1.2.8 数据处理及统计分析 所有试验中每处理重复4 次，整体重复2 次，采用DPS v 13.5 软件对2 次试验的结果进行ANOVA 分析，由于同一处理之间不存在差异显著性 (P＞0.05)，故对2 次结果进行合并处理。通过Excel 2016 软件作图。

2 结果与分析

2.1 温度对苯唑氟草酮药效的影响

结果 (表1) 表明：在15～35 ℃范围内，随着温度升高，苯唑氟草酮对稗的GR50值逐渐降低，活性逐渐增强。可以看出，当温度处于20～35 ℃时，苯唑氟草酮对稗的活性较高，GR50值均小于8 g/hm2。

表1 苯唑氟草酮在不同温度条件下对稗的除草活性Table 1 The efficacy of fenpyrazone against E.crus-galli under different temperature conditions

2.2 光照强度对苯唑氟草酮药效的影响

在有效成分7.5、15 和30 g/hm2剂量下，不同光照条件下苯唑氟草酮对稗的鲜重抑制率分别在41.19%～68.91%、53.16%～78.79%和70.81%～90.84%之间。从图2 中可看出，相同处理剂量下，随着光照强度增强，苯唑氟草酮对稗的鲜重抑制率显著升高。

图2 苯唑氟草酮在不同光照强度条件下对稗的除草活性Fig.2 The efficacy of fenpyrazone against E.crus-galli under different light-intensity conditions

2.3 施药后降雨间隔时间对苯唑氟草酮药效的影响

由表2 中可看出，于施药后间隔不同时间模拟降雨处理，苯唑氟草酮对稗的G R50值在1.7～4.8 g/hm2之间。同时，随着模拟降雨与施药间隔时间的增加，GR50值不断减小，即降雨对药效的影响越小；在模拟降雨间隔达到1 h 后，GR50值保持在1.7～2.4 g/hm2之间，活性趋于稳定。

表2 苯唑氟草酮施药后间隔不同时间模拟降雨对稗的除草活性Table 2 The efficacy of fenpyrazone against E.crus-galli under the different intervals between rainfall and application

2.4 杂草叶龄对苯唑氟草酮药效的影响

由表3 可知，杂草叶龄会显著影响苯唑氟草酮的除草活性。苯唑氟草酮茎叶处理对1～4 叶期稗的GR50值 (0.016～0.954 g/hm2) 显著低于其对5～6 叶期稗的GR50值 (3.438～3.452 g/hm2)；同时，苯唑氟草酮对0 叶期稗也表现出了较高的除草活性，表明该药剂还具备一定的土壤封闭作用。研究表明，1～4 叶期的稗对苯唑氟草酮最为敏感，即稗1～4 叶期为苯唑氟草酮的最佳施药时期。

表3 苯唑氟草酮对不同叶龄期稗的除草活性Table 3 The efficacy of fenpyrazone against E.crus-galli at different leaf stages

3 讨论与结论

苯唑氟草酮是我国具有自主知识产权的玉米田HPPD 抑制剂类除草剂，从化学结构上，HPPD抑制剂类除草剂主要分为三酮类和异噁唑类，而苯唑氟草酮属于新型的吡唑酮类结构[14-15,23]。该药剂对野稷、牛筋草、马唐、狗尾草和野黍等玉米田禾本科杂草具有较高防效[14-15]，随着我国玉米田杂草，尤其是禾本科杂草如马唐、狗尾草、野稷和野黍对烟嘧磺隆抗性的逐渐蔓延发展[24-29]，以及狗尾草对硝磺草酮的天然耐药性[30]，苯唑氟草酮在我国玉米田抗性杂草治理方面显露出了较为广阔的应用前景。

了解植物及环境因素等对除草剂活性的影响，对于优化除草剂应用技术具有十分重要的指导意义[18-19,31-32]。本研究发现，随着气温升高 (15～35 ℃)，苯唑氟草酮对稗的除草活性也升高，因此在玉米种植期间选择温度较高的天气施药，有利于苯唑氟草酮药效的发挥，但同时高温条件下苯唑氟草酮对玉米药害的风险也可能相应增加，因此在高温天气施药可采取推荐剂量的低用量。植物本身的一些生理过程如韧皮部运输和原生质流动均具有温度依赖性，温度升高会加速杂草对除草剂的吸收和传导，同时，在高温条件下，植物叶片表面蜡质层的粘度会降低，增加了对除草剂的吸收，进而提高其药效及速效性[19]。尽管大多数情况下高温会加速杂草对除草剂的吸收和转运，但在某些情况下，高温也可能导致杂草体内药剂代谢速率加快，从而降低除草剂对目标杂草的活性[33]；此外，高温还可能引起杂草叶片表面的药液快速蒸发为固体，进而减少药剂吸收，降低药效[19]。

与温度一样，光照强度的变化也会影响杂草一系列生理生化过程，进而影响除草剂的药效。本研究发现，高光照强度有助于苯唑氟草酮药效的发挥。高光照强度会增加植物叶片气孔开放程度与光合速率，促进杂草对除草剂的吸收及转运，进而提高药效[19]。同时，苯唑氟草酮作为HPPD 抑制剂类除草剂，主要抑制杂草体内质体醌的合成，破坏光合电子传递链，而高光照条件下的过剩光能会生成更多的ROS，增加叶绿素和类囊体膜氧化降解的速度和程度[5-6]，进而提高除草剂的药效。

耐雨水冲刷性能是指除草剂喷雾液滴迅速干燥并渗透到叶片组织中的能力，以保证其在降雨后仍能发挥药效[19]。本研究发现，施药后0～0.5 h模拟降雨，对苯唑氟草酮药效影响较大，降雨可以将杂草叶片表面的药剂直接冲刷掉或者稀释到无效浓度，减少靶标杂草对除草剂的吸收，进而导致除草剂药效下降[19]。而施药后间隔1 h 模拟降雨，苯唑氟草酮药效稳定，说明苯唑氟草酮耐雨水冲刷的性能较强，高于新型PPO 抑制剂Y11049和水稻田HPPD 抑制剂类除草剂三唑磺草酮 (tripyrasulfone；QYR301)[34-35]。

在杂草化学防控中，选择适宜时期进行施药是保证除草剂防效的重要条件。本研究发现，苯唑氟草酮对1～4 叶期稗的活性显著高于对5～6 叶期稗，因此，在生产中采用苯唑氟草酮防除玉米田杂草时，应在大部分杂草出苗后尽早尽小施药，从而可在减少施药量的同时保证良好防效。若杂草叶龄过大，耐药性增强，则用药量须适当加大。一般而言，杂草的叶龄越小，则其对除草剂越敏感，药效越好，但在某些情况下，由于杂草尚未完全出苗或叶龄过小，不能充分接触到足够的药量，也可能导致防效降低[34]。本研究还发现，苯唑氟草酮对0 叶期稗也表现出了较好的除草活性，表明该药剂同时具备一定的土壤封闭作用，可以抑制或杀死一些未出苗的杂草，具体还需进一步研究。

综合来看，为了使苯唑氟草酮发挥最大药效，应选在稗的1～4 叶期，天气晴朗，气温高于20 ℃的情况下施药，如施药后1 h 内遇降雨天气，则需进行补喷。目前本研究结果仅是在温室条件下获得的，后续还需开展田间试验进一步加以验证。