防治4种漂浮水生植物的化学除草剂筛选

陶园 汤怀武 张红艳 王可 吴田乡 张明超 张以谦 王红春

摘要：漂浮水生植物暴发式增长，对江苏省水域生态环境、水源质量、航运交通、水利排灌、水产养殖等造成了较大影响。选取江苏省常见漂浮水生植物浮萍、紫萍、芜萍和满江红为供试植物，测定了20种常见除草剂的药效，分析了不同除草剂的生态毒性，旨在为防治漂浮水生植物提供安全高效的化除药剂。结果表明：25%氟磺胺草醚AS、40%双草醚SC、50 g/L双氟磺草胺SC、50%异丙隆WP对浮萍、紫萍、芜萍和满江红的生长抑制率均达100%，生态毒性为低毒，可作为防除漂浮水生植物的备用除草剂。

关键词：化学除草剂；漂浮水生植物；药效；生态毒性

中图分类号：S451.2 文献标志码：A 文章编号：1003-935X（2022）02-0073-06

Screening of Chemical Herbicides to Control Four Floating Aquatic Plants

TAO Yuan^1，2，TANG Huai-wu³， ZHANG Hong-yan⁴，WANG Ke²，WU Tian-xiang⁵，ZHANG Ming-chao⁵，ZHANG Yi-qian⁶，WANG Hong-chun^1，2

［1.College of Plant Protection，Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，China；

2.Institute of Plant Protection，Jiangsu Academy of Agricultural Sciences，Nanjing 210014，China；

3.Patent Examination Cooperation （Jiangsu） Center of the Patent Office，China National Intellectual Property

Administraion，Suzhou 215163，China；4.Mangement Division of Qinhuai River Hydraulic Engineering of

Jiangsu Province，Nanjing 210022，China；5.Jiangsu Station of Cutivated Land Quality and Agro-Environment Protection，

Nanjing 210036，China；6.College of Horticulture and Plant Protection，Yangzhou University，Yangzhou 225009，China］

Abstract：The explosive growth of floating aquatic plants greatly impacted on water eco-environment，water quality，shipping traffic，water conservancy，irrigation and drainage，aquaculture and so on in Jiangsu Province. Common floating aquatic plants in Jiangsu Province，such as Lemna minor L.，Spirodela polyrrhiza （L.） Schleid.，Wolffia arrhiza （L.） Wimmer. and Azolla imbricata，were the test plants. To provide selective and efficient herbicides to control the explosive growth of the test plants，the biological activities of 20 common herbicides were determined，and the ecotoxicity of different herbicides was analyzed. The results showed that the suppression rates of fomesafen 25% AS，bispyribac-sodium40%SC，florasulam50g/LSC and isoproturon 50% WP on the growth of L. minor L.，S. polyrrhiza （L.） Schleid.，W. arrhiza （L.） Wimmer.，and A. imbricata were 100%，and the ecological toxicity was low. They could be used as the alternative herbicides to control floating aquatic plants.

Key words：chemical herbicide；floating aquatic plant；herbicide efficiency；ecological toxicity

收稿日期：2022-01-05

基金項目：江苏省农业科技自主创新资金［编号：CX（20）3132］；国家自然科学基金（编号：31801755）。

作者简介：陶 园（1996—），女，四川宜宾人，硕士研究生，主要从事杂草科学与除草剂应用研究，E-mail：1570632320@qq.com；共同第一作者：汤怀武（1986—），男，山东临沂人，硕士，主要从事农业化学领域发明专利实质审查相关工作。

通信作者：王红春，副研究员，主要从事杂草科学与除草剂应用研究。E-mail：hongchun023@126.com。

江苏省水网密布、湖泊众多，利于多种漂浮水生植物生长。目前，浮萍（Lemna minor L.）、紫萍［Spirodela polyrrhiza （L.） Schleid.］、芜萍［Wolffia arrhiza （L.） Wimmer］和满江红（Azolla imbricata）等漂浮水生植物暴发危害严重，已对江苏省生态环境、水源质量、航运交通、水利排灌、水产养殖等造成了巨大影响^［1］。其中，浮萍、紫萍和芜萍均为被子植物门单子叶植物纲天南星目浮萍科植物，广泛分布于世界各类淡水生境，如湖面、池塘、河流、水沟、水库等^［2-7］。满江红是蕨类植物门（Pteridophyta）蕨纲（Filicopsida）薄囊蕨亚纲（Leptosporangiatidae）槐叶苹目（Salviniales）满江红科（Azollaceae）满江红属（Azolla）的小型漂浮植物，广泛分布于温带和热带淡水生态系统^［8-10］。

每年7—10月，浮萍、紫萍、芜萍及满江红暴发式增长，密布水面，厚度可达1 cm以上，严重影响水体透光、透氧和水温稳定，导致鱼类及水生植物死亡，形成巨大危害^{［1，9-12］}。目前，防治浮萍、紫萍、芜萍及满江红等漂浮水生植物的方法主要是人工打捞和化学防除。人工打捞费时费力，只能在短时间内进行控制，一段时间后将再次暴发，防治不彻底^［11-12］。关于化学防除漂浮水生植物的报道较少，仅有部分文献提及百草枯、氟啶酮、敌草快、噻吩磺隆、扑草净、西草净、莠去津及部分植物源除草剂对浮萍、紫萍有一定的防治效果^［13-17］，尚缺乏系统的生物活性筛选及其生态毒性分析研究。本研究通过室内生物活性测定法筛选出高效化除药剂，结合其生态毒性分析，筛选高效、安全的化除药剂，以期为暴发式增长的漂浮水生植物的防治提供理论依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 供试植物 浮萍、紫萍、芜萍、满江红，2020年8月采集于江苏省泰州市兴化钓鱼镇河道。

1.1.2 供试药剂 供试药剂、生产公司、剂量设计如表1所示。

1.2 试验方法

将塑料方钵（15 cm×11 cm×7 cm）内装约 3/4 深的池塘水（采自江苏省农业科学院池塘），挑选健康的浮萍、紫萍、芜萍和满江红，经清水漂洗去污垢和杂质，称取5 g（植物在塑料方钵内水面的覆盖率为100%）投放到塑料方钵，置于江蘇省农业科学院网室（自然光照，昼夜温度范围为 22～34 ℃）培养。培养3 d后，叶状体表面喷施药剂。喷雾采用农业农村部南京农业机械化研究所生产的3WPSH-500D 型生测喷雾塔，圆盘直径50 cm，主轴转动速度6 r/min，喷头孔径0.3 mm，喷雾压强0.3 MPa，雾滴直径100 μm，喷头流量 90 mL/min。设清水对照，每个处理4次重复。药后3 d内，天气晴朗无雨。

1.3 调查内容

1.3.1 植物受抑后外观评定

药后10 d，目测供试植物的生长状态，记录受抑制情况。植物的中毒症状等级分为I级（轻度受损，叶状体颜色变浅、发黄）、Ⅱ级（中度受损，叶状体发白、微脱水、叶片变薄）、Ⅲ级（重度受损，叶状体枯萎，并由芽囊向周围渐变发黑，植株基本死亡）3个等级。

1.3.2 植物鲜重测定

药后30 d，用捞网将浮萍等植物从培养水体中捞出，清水清洗3遍，然后平铺在吸水纸上风干后称鲜重。

生长抑制率=（对照组杂草重量-处理组杂草重量）/对照组杂草重量×100%。

1.3.3 供试药剂生态毒性分级

查阅《现代农药手册》等资料^［18-19］，以48 h半致死浓度（LC₅0）的大小为标准将农药对野鸭、虹鳟鱼、水蚤等生物的生态毒性分为4级：低毒（LC₅0≥10.0 mg/L）、中毒（1.0≤LC₅0<10.0 mg/L）、高毒（0.1≤LC₅0<1.0 mg/L）、剧毒（LC₅0 <0.1 mg/L）。除草剂的生态毒性等级以野鸭、虹鳟鱼、水蚤3个生物中最小LC₅0数据作为评估参照数据。

2 结果与分析

2.1 不同药剂对浮萍、青萍、芜萍和满江红生长的表观影响

药后10 d，清水对照组浮萍、紫萍、芜萍叶片翠绿，根整齐排列，满江红叶状体绿色或红色，偶见部分自然枯死个体，属正常现象，整体生长良好。

不同除草剂处理对浮萍、青萍、芜萍和满江红的生长抑制程度不同（表2）。10%吡嘧磺隆WP、250 g/L草酮EC、25%氟磺胺草醚AS、40%扑草净WP、40%双草醚SC、50 g/L双氟磺草胺SC、25%双环磺草酮SC、50%异丙甲草胺EC、50%异丙隆WP、90%莠去津AS对浮萍生长抑制程度均达Ⅲ级。480g/L麦草畏AS、10%吡嘧磺隆WP、50%丙草胺EC、16%敌稗EC、250 g/L草酮EC、25%氟磺胺草醚AS、40%扑草净WP、40%双草醚SC、50 g/L双氟磺草胺SC、50%异丙甲草胺EC、50%异丙隆WP、90%莠去津AS对紫萍生长的抑制程度均为Ⅲ级。50%丙草胺EC、250 g/L草酮EC、50%二氯喹啉酸WP、25%氟磺胺草醚AS、75%氯吡嘧磺隆WDG、40%扑草净WP、40%双草醚SC、50 g/L双氟磺草胺SC、24%乙氧氟草醚EC、15%乙氧磺隆WDG、50%异丙甲草胺EC、50%异丙隆WP、90%莠去津AS、40%唑草酮WDG对芜萍生长的抑制程度均为Ⅲ级。供试药剂中，除75%氯吡嘧磺隆WDG、480 g/L麦草畏AS对满江红生长的抑制程度为Ⅱ级外，其他药剂对满江红的抑制程度均为Ⅲ级。

2.2 不同药剂对浮萍、紫萍、芜萍和满江红生物活性的影响

药后30 d，10%吡嘧磺隆WP、250 g/L草酮EC、25%氟磺胺草醚AS、40%扑草净WP、40%双草醚SC、 50 g/L双氟磺草胺SC、 25%双环磺草酮SC、50%异丙甲草胺EC、50%异丙隆WP、90%莠去津AS对浮萍的抑制率为100%。480 g/L麦草畏AS、10%吡嘧磺隆WP、16%敌稗EC、250 g/L草酮EC、25%氟磺胺草醚AS、40%扑草净WP、40%双草醚SC、50g/L双氟磺草胺SC、25%双环磺草酮SC、50%异丙甲草胺EC、50%异丙隆WP、90%莠去津AS对青萍的抑制率为100%。250 g/L 草酮EC、50%二氯喹啉酸WP、25%氟磺胺草醚AS、75%氯吡嘧磺隆WDG、40%扑草净WP、40%双草醚SC、50 g/L双氟磺草胺SC、24%乙氧氟草醚EC、50%异丙甲草胺EC、50%异丙隆WP、90%莠去津AS、40%唑草酮WDG对芜萍的抑制率为100%。供试除草剂中，除480 g/L麦草畏AS和75%氯吡嘧磺隆WDG对满江红的抑制率分别是97%和92%外，其余除草剂对满江红的抑制率均达100%（表3）。

2.3 供试除草剂的生态毒性分析

由表4可知，麦草畏、吡嘧磺隆、敌稗、二氯喹啉酸、氟磺胺草醚、氯吡嘧磺隆、双草醚、双氟磺草胺、双环磺草酮、乙羧氟草醚、乙氧磺隆、异丙隆的生态毒性为低毒；氨氯吡啶酸、丙草胺、草酮、扑草净、异丙甲草胺、莠去津、唑草酮的生态毒性为中毒；乙氧氟草醚的生态毒性等级为高毒。

结合表3和表4可知，对浮萍生长抑制率达100%的供试除草剂中，10%吡嘧磺隆WP、25%氟磺胺草醚AS、40%双草醚SC、50 g/L双氟磺草胺SC、25%双环磺草酮SC、50%异丙隆WP为低毒；对紫萍生长抑制率达100%的供试除草剂中，480 g/L 麦草畏AS、10%吡嘧磺隆WP、16%敌稗EC、25%氟磺胺草醚AS、40%双草醚SC、50 g/L双氟磺草胺SC、25%双环磺草酮SC、50%异丙隆WP为低毒；对芜萍生长抑制率达100%的供试除草剂中，50%二氯喹啉酸WP、25%氟磺胺草醚AS、75%氯吡嘧磺隆WDG、40%双草醚SC、50 g/L双氟磺草胺SC、50%异丙隆WP为低毒；对满江红生长抑制率达100%的供试除草剂中，10种除草剂生态毒性为低毒。

3 结论与讨论

通过人工或机械打捞漂浮水生植物是一种快速、直接的防治方法，但打捞不彻底，残留植物体会因有更广阔的生存空间而加速生长繁殖，很快再次暴发，覆盖水面，难以有效控制危害，且费工费时，经济效益低^［12-13］。化学防治是快速、经济的防治方式，但除草剂的选择不仅关乎防治效果，也需要考虑药剂的生态毒性。目前，市场上尚无登记用于专门防除浮萍、满江红等漂浮水生植物的除草剂品种。

本研究通过室内生物活性测定和生态毒性数据分析，筛选获得了可有效防除浮萍、紫萍、芜萍或满江红的安全化除品种。其中，25%氟磺胺草醚AS、40%双草醚SC、50 g/L双氟磺草胺SC、50%异丙隆WP对浮萍、紫萍、芜萍和满江红生长的抑制率均达100%，生态毒性为低毒，可作为防除漂浮水生植物的备用除草剂。供试剂量条件下，多种除草剂对浮萍、紫萍和满江红的生长抑制率均达100%，降低剂量能否取得理想的防效有待进一步研究。此外，由于漂浮水生植物移动性强，喷雾前可通过拖动漂浮于水面的竹竿、漂浮绳等工具将漂浮植物集中在靠近堤坝的水流缓慢区域，以减少喷雾时植株的移动、提高植株的受药量進而保证药效。

参考文献：

［1］吴雪飞，刘璐嘉，马 晗，等. 江苏省夏季浮萍种类及其生长水环境调查［J］. 生态与农村环境学报，2012，28（5）：554-558.

［2］杨晶晶，赵旭耀，李高洁，等. 浮萍的研究及应用［J］. 科学通报，2021，66（9）：1026-1045.

［3］Cui W，Cheng J J. Growing duckweed for biofuel production：a review［J］. Plant Biology，2014，17（S1）：16-23.

［4］朱晔荣，马 荣，刘清岱，等. 浮萍相关研究的几方面重要进展［J］. 生物学通报，2010，45（4）：4-6.

［5］Schmitz U，Kelm H. First discovery of flowering Wolffia arrhiza in Central Europe［J］. Aquatic Botany，2017，143：33-35.

［6］宁 萍，黄 蕾，谭 聪，等. 三峡库区次支河流浮萍泛滥的危害研究［J］. 重庆三峡学院学报，2014，30（3）：1-3.

［7］杜贤海. 红浮萍的利用与灭除技术［J］. 四川农业科技，2012（1）：37-38.

［8］Madeira P T，Dray F A，Tipping P W. Molecular identification of Azolla in the Yangtze River Watershed，China［J］. Aquatic Botany，2019，159：103149.

［9］舒应萍，丁绍刚，王晶慧. 南京地区蕨类植物资源及其应用［J］. 中国城市林业，2009，7（4）：80-83.

［10］ 李来梅，许 隽，雷 潇，等. 不同环境因素对满江红生物学特性的影响［J］. 贵州农业科学，2017，45（7）：26-28.

［11］韦家书. 水稻田浮萍草综合防治技术［J］. 南方农业，2016，10（22）：99-100.

［12］杜春雷，潘新平，刘江善，等. 青格达湖水域浮萍治理及水生态修复试验［J］. 智能城市，2020，6（19）：128-129.

［13］王林林，张光富，何 谐，等. 除草剂百草枯对浮萍科不同植物的毒性效应比较［J］. 生态学杂志，2013，32（6）：1551-1556.

［14］Kostopoulou S，Ntatsi G，Arapis G，et al. Assessment of the effects of metribuzin，glyphosate，and their mixtures on the metabolism of the model plant Lemna minor L. applying metabolomics［J］. Chemosphere，2020，239：124582.

［15］Sikorski ，Baciak M，Bs＇ A，et al. The effects of glyphosate-based herbicide formulations on Lemna minor，a non-target species［J］. Aquatic Toxicology，2019，209：70-80.

［16］汪传刚，龚道新，施 翔，等. 噻吩磺隆对三叶浮萍生长的影响［J］. 农药科学与管理，2007，28（1）：24-27.

［17］张饮江，宋盈颖，赵 圆，等. 针对浮萍暴发式生长的植物源除草剂的筛选［J］. 上海海洋大学学报，2016，25（4）：575-581.

［18］刘长令，杨吉春. 现代农药手册［M］. 北京：化学工业出版社，2018.

［19］环境保护部南京环境科学研究所. 农药毒性手册：除草剂分册［M］. 北京：科学出版社，2017.