黄芪田除草剂组合的杂草防除效果与作物安全性评价：聚焦根部药害

《Agronomy》：Evaluation of Herbicide Combinations for Weed Control and Crop Safety in Astragalus membranaceus: Emphasis on Root Injury

　　

黄芪（Astragalus membranaceus）是一种重要的药用作物，其商业化生产常因严重杂草侵害而受限。然而，关于能够同时实现有效杂草防除并维持根部安全性（根部鲜重与品质的首要决定因素）的除草剂方案，现有信息十分有限。本研究于2022–2024年开展了三年田间试验，评估不同苗后除草剂方案的杂草防除效果、作物安全性、根部生长、产量及主要生物活性成分。线性混合模型分析显示，处理对杂草防除效果、地下部药害、根部生长及总根鲜重均有显著影响（p < 0.001），而在本三年田间试验条件下，未检测到年份×处理交互作用对各项评价指标的显著影响（p > 0.05）。48%苯达松水剂（bentazone 48% AS，2.700–3.000 L·ha?1）与15%精喹禾灵乳油（quizalofop-P-ethyl 15% EC，0.375 L·ha?1）的组合实现了>90%的总杂草防除效果，未造成可检测的地下药害，且总根鲜重较未处理对照增加21.04–30.03%。相比之下，氯酯磺草胺（chloransulam-methyl）与精喹禾灵的组合造成了严重的地下药害，根部药害指数介于63.10–80.01，并与总根鲜重的显著降低相关。相关与回归分析进一步表明，地下药害与根部产量显著相关，而可见的地上药害与产量表现关系甚微。此外，黄芪甲苷（astragaloside IV）和毛蕊异黄酮-7-O-β-D-葡萄糖苷（calycosin-7-O-β-D-glucoside）含量在CK1、T8和T9之间无显著差异。上述发现强调了将地下药害纳入除草剂安全性评价的重要性，并为制定有效的黄芪苗后杂草管理策略提供了依据。由于三个生长季均在单一试验地点进行，本研究结果对其他环境、土壤条件及黄芪品种的适用性仍需进一步验证。

黄芪田除草剂组合评价研究解读

一、研究背景与意义

黄芪（Astragalus membranaceus）作为传统中药材，其根部具有补气固表、调节免疫等多种药理活性，在制药、膳食补充剂及功能食品领域应用广泛。随着全球需求增长，我国黄芪栽培面积持续扩大，但田间杂草侵害已成为制约产业可持续发展的重大瓶颈。田间调查显示，黄芪田中常见杂草达66种，隶属24科59属，其中豆科和菊科杂草种类最多。杂草不仅与作物竞争水分、养分和光照，还会增加病虫害发生风险，推高田间管理成本。

已有研究虽评价了多种除草剂在黄芪田的应用效果，但安全性评估多集中于可见的地上症状，而对地下根部药害的关注明显不足。这一缺陷尤为关键，因为根部正是黄芪的药用采收器官，其生长与品质直接决定商业和药用价值。地上症状的恢复并不能保证药用根部未受持续性损伤。因此，亟需系统评估除草剂方案能否在有效防除杂草的同时，维持根部生产力与药用品质。本研究通过三年田间试验，旨在明确不同苗后除草剂方案的杂草防除效果与地上药害，定量评估地下根部药害及其与根部生长和产量的关系，并筛选出兼顾杂草抑制与根部安全的除草剂方案。

二、主要技术方法

研究于2022–2024年在甘肃省民乐县（38°45′ N，100°45′ E，海拔约2575 m）开展，该地区属典型大陆性干旱气候。试验采用随机完全区组设计（randomized complete block design，RCBD），设三个区组，每区组包含15个除草剂处理和两个对照，即人工除草无草对照（CK1）和喷水不除草对照（CK2）。供试除草剂包括氟磺胺草醚（fomesafen）、氯酯磺草胺（chloransulam-methyl）、苯达松（bentazone）、甲氧咪草烟（imazamox）和嗪草酮（metribuzin），并与精喹禾灵（quizalofop-P-ethyl）组合使用。地上药害于施药后3、7、14和35天进行目测分级，杂草防除效果于14天依据杂草密度和鲜重评价，地下药害、根部生长性状及总根鲜重于120天（收获期）测定。主要生物活性成分黄芪甲苷和毛蕊异黄酮-7-O-β-D-葡萄糖苷含量依据《中国药典》（2020年版）规定方法测定。统计分析采用线性混合模型，以年份、处理及其交互作用为固定效应，年份内区组为随机效应。

三、主要研究结果

3.1 年份、处理及其交互作用的影响

线性混合模型分析显示，试验年份对所有评价指标均无显著影响，年份×处理交互作用亦不显著。处理对基于总鲜重的杂草防除效果、地下药害发生率、地下药害指数、总根鲜重、根长和根径均有极显著影响（p < 0.001），而对黄芪甲苷和毛蕊异黄酮-7-O-β-D-葡萄糖苷含量无显著影响。

3.2 不同除草剂处理的杂草防除效果

施药后14天，各除草剂方案的高剂量处理对禾本科杂草的防除效果均超过89.42%。T7、T8和T9对阔叶杂草表现出较高防效。综合考虑禾本科与阔叶杂草时，T2、T3、T6、T7、T8、T9、T13、T14和T15的总杂草防除效果按密度计为92.49–99.04%，按鲜重计为90.36–98.46%，显著优于T10。其中T7–T9对两类杂草均表现出较高防效。

3.3 黄芪地上药害与地下药害症状

地上药害因处理而异。T1、T2、T3、T7、T8和T9在施药后14天未出现可见药害症状；T4、T5和T12出现轻度褪绿（2级药害）；T6和T13出现褪绿和叶片坏死（3级药害）；T14和T15症状较重，包括褪绿、坏死和落叶（4–5级药害）。至施药后35天，各处理可见药害症状均有所减轻。收获期（120天）地下药害检查显示，T1和T7–T10的根部未观察到药害症状，药害发生率和药害指数均为0；T2、T3和T11–T15药害指数较低，介于6.90–16.67；T4、T5和T6地下药害最为严重，药害发生率分别为74.17%、77.73%和84.17%，药害指数分别为63.10、73.81和80.01。

3.4 不同除草剂处理对黄芪根长和根径的影响

根长在处理间差异显著。T9平均根长最大，显著大于CK1和CK2；T8根长亦显著大于CK2，但与CK1无显著差异。T4和T6根长显著短于T8和T9，且与CK2无显著差异。根径方面，T9平均根径最大，显著大于CK2，但与CK1差异不显著；T8根径亦显著大于CK2；T6根径最小，显著小于CK1和CK2。

3.5 不同除草剂处理对黄芪总根鲜重的影响

处理间总根鲜重差异显著。CK1和CK2的总根鲜重分别为12364.51和9629.02 kg·hm^?2，CK1较CK2高22.12%。T7、T8和T9的总根鲜重较CK2增加13.87–30.03%，其中T9最高（12520.20 kg·hm^?2），显著大于CK2但与CK1无显著差异。T6总根鲜重最低，显著低于CK1和CK2，较CK2降低33.67%。

3.6 各评价指标间的相关性

Pearson相关分析显示，总根鲜重与根长（r = 0.526，p < 0.001）和根径（r = 0.626，p < 0.001）显著正相关，与施药后14天地上药害（r = ?0.389，p = 0.008）、地下药害发生率（r = ?0.661，p < 0.001）和地下药害指数（r = ?0.650，p < 0.001）显著负相关。总根鲜重与基于总鲜重的杂草防除效果无显著相关（r = 0.124，p = 0.418）。

3.7 地下药害指数与总根鲜重的关系

基于45个处理–年份均值的简单线性回归分析显示，地下药害指数与总根鲜重呈显著负相关（p < 0.001），回归方程为Y = 11756 ? 50.84X，R² = 0.421。处理水平的地下药害越重，总根鲜重越低。

3.8 选定除草剂处理下黄芪的主要生物活性成分

T8和T9因兼具高杂草防效、无可检测地下药害及良好的根部生长和产量表现而被选用于品质分析。T8、T9与CK1在黄芪甲苷和毛蕊异黄酮-7-O-β-D-葡萄糖苷含量上均无显著差异。黄芪甲苷平均含量为0.104%–0.109%，毛蕊异黄酮-7-O-β-D-葡萄糖苷含量为0.047%–0.050%，均满足《中国药典》规定的最低要求。

四、讨论与结论

本研究揭示了不同除草剂方案在杂草防除效果和作物响应上的显著差异。T7–T9（48%苯达松水剂+15%精喹禾灵乳油）对禾本科和阔叶杂草均表现出高防效，且收获期无可检测的地下药害。相比之下，T4–T6（40%氯酯磺草胺水分散粒剂+15%精喹禾灵乳油）虽杂草防除效果良好，却造成严重地下药害并伴随根部生长和产量下降。值得注意的是，T4–T6的地上可见症状在生长后期有所减轻，但收获期仍存在显著地下药害，表明地上症状恢复并不等同于根部未受损伤。氯酯磺草胺的严重地下药害不能仅归因于乙酰乳酸合酶（acetolactate synthase，ALS）抑制，因为同为ALS抑制剂的甲氧咪草烟并未产生同等程度的地下药害，其生理机制有待进一步研究。

总根鲜重与地下药害发生率和药害指数显著负相关，而与杂草防除效果无显著相关，说明杂草防除效果本身不足以全面评价除草剂对黄芪的适用性。地下药害评价为根用中药材的除草剂安全性评估提供了常规地上药害观察所不能涵盖的补充信息。本研究条件下，T7–T9兼具高杂草防除效果、收获期无可检测地下药害及良好的根部表现。由于试验仅在单一地点进行三个生长季，研究结果向其他环境、土壤条件和黄芪品种的推广仍需多地点、多环境的进一步田间验证。