除草剂与纳米肥料相容性评估及其对直播稻杂草动态和产量性能的影响

《Journal of Agriculture and Food Research》：Assessment of herbicide-nano-fertilizer compatibility and its impact on weed dynamics and yield performance in direct-seeded rice

　　

研究人员评估了除草剂与纳米肥料的相容性及其对直播稻（direct-seeded rice, DSR）杂草动态和产量性能的影响。除草剂与纳米肥料联用改善了直播稻中的杂草防除、作物生长和产量。氰氟草酯（cyhalofop）与嘧啶肟草醚（penoxsulam）配合纳米尿素（nano urea）获得了最佳的杂草防除效果和产量。与单用除草剂处理相比，籽粒产量提高了25%–30%。

水稻是全球重要的粮食作物，直播稻（direct-seeded rice, DSR）因节省劳力、用水和缩短建植时间而被日益采用。然而，直播稻中水稻与杂草同时出苗、早期无淹水层且水稻缺乏株高优势，使杂草竞争成为主要限制因子。混合发生的禾本科杂草、阔叶杂草和莎草难以用单一除草剂有效控制；同时，常规土壤施肥存在挥发、淋洗和土壤固定等问题，养分供应与作物需求不同步。因此，将苗后除草剂与叶面纳米肥料相结合，可能通过有效除草和补充养分来改善作物生长和产量，但需要系统评估其相容性和效应。研究人员于2023年和2024年两个雨季，在印度贾巴尔普尔的ICAR杂草研究理事会（ICAR-Directorate of Weed Research, Jabalpur, India）开展了田间试验，比较了三种苗后除草剂方案单独或与纳米尿素、纳米DAP（nano diammonium phosphate，纳米磷酸二铵）及其组合配合的效果。结果表明，以氰氟草酯+嘧啶肟草醚为基础的处理对混合杂草防除最稳定，其中该组合加纳米尿素处理的杂草密度和干重最低，杂草防除效率约99%，籽粒产量达到4.75和5.20 t ha^-1，比单用该除草剂处理分别提高7.2%和7.7%。不过，该处理与同一除草剂组内其他处理在产量上无显著差异，说明有效除草是增产的主要因素，纳米尿素提供了额外的数值优势。该研究为在直播稻中将纳米尿素与有效苗后除草剂整合提供了农艺依据，并指出需要多地点、多品种验证。

关键技术方法简述：该研究于2023和2024年雨季在印度Jabalpur的ICAR-Directorate of Weed Research进行，供试水稻品种为‘Sahbhagi’，土壤为Vertisol黏壤土。采用随机区组设计，13个处理，3次重复。三种苗后除草剂（bispyribac sodium、cyhalofop+penoxsulam、triafamone+ethoxysulfuron）分别单独施用或与纳米尿素、纳米DAP及其组合配合，另设不除草对照。除草剂和纳米肥料在播种后25天（25 DAS）叶面喷施，纳米肥料浓度为4 mL L^-1，与除草剂桶混后一次性施用，喷液量375 L ha^-1。测定60 DAS时杂草密度和干重、杂草防除效率（weed-control efficiency, WCE）、归一化差异植被指数（normalized difference vegetation index, NDVI）、水稻叶面积、干物质、根系性状，收获时调查产量性状和籽粒产量。数据采用方差分析和Fisher保护最小显著差数检验（LSD）比较，并进行了Pearson相关和线性回归分析。

3.1 杂草区系（Weed flora）
60 DAS时，试验地杂草区系由禾草、阔叶杂草和莎草组成。禾草以Echinochloa colona、Dinebra retroflexa、Digitaria sanguinalis和Eleusine indica为主；阔叶杂草有Alternanthera sessilis、Physalis minima和Commelina benghalensis；莎草为Cyperus iria。两年中，禾草相对杂草密度占优势，其中Echinochloa colona贡献最大，相对密度分别为22.93%和25.44%。

3.2 除草剂和纳米肥料对禾草的影响
处理显著影响禾草密度和干重。未除草对照的禾草密度和干重最高；T6（cyhalofop+penoxsulam+纳米尿素）的禾草密度最低，2023和2024年分别为3.67和3.33株 m^-2，干重为1.32和1.30 g m^-2，但与T5、T7和T8在统计上相当。总体上，cyhalofop+penoxsulam处理组对禾草的抑制最强，尤其对Echinochloa colona、Digitaria sanguinalis和Eleusine indica。

3.3 除草剂和纳米肥料对阔叶杂草和莎草的影响
T6和T8在两个年份均未记录到阔叶杂草和莎草（Cyperus iria）；T5和T7的阔叶杂草和莎草数量也较低，与T6、T8相当。未除草对照的总阔叶杂草密度和干重最高。

3.4 杂草防除效率
以未除草对照为参照，T6的WCE最高，两年均约为99%，T8、T5和T7紧随其后。含triafamone+ethoxysulfuron的处理，尤其未加纳米尿素时，WCE较低。

3.5 生长参数
60 DAS时，T6的叶面积、叶面积指数（leaf area index, LAI）和植株干重均最高，LAI分别为3.80和4.32；收获时其株高和有效穗数也最高。未除草对照在这些指标上最低或接近最低，说明长期杂草竞争抑制水稻生长。

3.6 归一化差异植被指数
60 DAS的NDVI在未除草对照中最高（0.72和0.75），但对照的作物生长和产量最低。这是因为NDVI测量的是包括杂草在内的全部绿色植被，不能区分水稻和杂草。

3.7 根系参数
T6的根数、根长、根体积和根干重在两个年份均最高，但与T5、T7或T8在部分变量上无显著差异；未除草对照的根系性状最差。

3.8 产量性状与产量
T8的穗长数值最高（25.33 cm和28.88 cm），与T5-T7相当；T6的穗重（3.68和4.19 g）、每穗粒数（170.00和193.41）、千粒重（24.96和26.63 g）和籽粒产量（4.75和5.20 t ha^-1）均数值最高，籽粒产量比T5高7.2%和7.7%。T6的秸秆产量也数值最高，但统计上与多个处理相当。未除草对照产量最低。

3.9 相关与回归分析
Pearson相关分析显示，叶面积指数、植株生物量、有效穗数、籽粒产量和秸秆产量之间呈正相关；总杂草密度和总杂草干重与多数作物生长及产量变量呈负相关。NDVI与杂草密度和干重呈正相关，与作物生长性状呈负相关。NDVI与叶面积指数和有效穗数的线性回归均呈强负相关（R²=0.91），表明在杂草严重发生条件下，不宜单独用NDVI评价水稻表现。

讨论部分指出，试验地禾草占优势，尤其是Echinochloa colona，这解释了cyhalofop+penoxsulam处理效果最好的原因；纳米尿素可能通过支持氮素供应改善作物活力，但产量增加主要是除草剂介导的杂草抑制所驱动。NDVI在草害严重时高是因为杂草反射贡献，不能反映水稻长势。纳米DAP优势较小可能与土壤有效磷较高及水稻基施磷肥有关。总体而言，将纳米尿素与有效苗后除草剂整合是有前景的农艺措施，但需在不同地点、土壤条件、杂草群落和品种下进一步验证。

结论翻译：在两个生长季节中，以cyhalofop+penoxsulam为基础的处理对直播稻中的混合杂草区系（包括禾草、阔叶杂草和莎草）提供了最一致的抑制效果。cyhalofop+penoxsulam（135 g a.i. ha^-1）与纳米尿素（4 mL L^-1）的组合在两个年份的60 DAS均记录了数值上最低的杂草密度和干重，杂草防除效率约为99%。该处理还产生了良好的作物生长和根系性状，2023和2024年籽粒产量分别达到4.75和5.20 t ha^-1，为数值最高。添加纳米尿素相对于单用cyhalofop+penoxsulam使籽粒产量数值上增加7.2%和7.7%；然而，以cyhalofop+penoxsulam为基础的处理在籽粒产量上统计相当。这些结果表明，有效的除草剂介导的混合杂草抑制是作物性能改善的主要因素，而叶面纳米尿素提供了额外的数值农艺优势。因此，将纳米尿素与有效的苗后除草剂整合是管理直播稻混合杂草侵染的一种有前景的农艺方法，尽管需要进一步在不同地点、土壤条件、杂草群落和水稻品种中评估，以确定观察到的响应的更广泛适用性。