生态控草技术对麦田抗药性杂草防治效果的检测开题报告

全文总字数：4882字

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

目前，全球在61个国家的66种作物田发现有217种杂草（129种双子叶杂草，88种单子叶杂草）的403个生物型对25类已知化学除草剂中的21类、148种除草剂产生了抗药性。位居前10位抗药性杂草类别分别为禾本科、菊科、十字花科、苋科、藜科、玄参科、蓼科、莎草科、泽泻科及石竹科杂草。不同抗药性杂草的抗药性位点也不尽相同，如抗药性硬直黑麦草的抗药性位点多达11个，即对11类不同除草剂具有抗药性。目前已有24种杂草对全球销量最大的除草剂草甘膦产生了抗药性^[1]。

我国抗药性杂草发展态势堪忧，目前，我国已有24种杂草（16种双子叶杂草，8种单子叶杂草）的35个生物型对10类化学除草剂产生了抗药性。主要为稻田稗草、雨久花、鸭舌草；麦田菵草、日本看麦娘、野燕麦、播娘蒿、荠菜、麦家公、猪殃殃；油菜田日本看麦娘；菜园牛筋草等。其中，浙江绍兴陶堰、温州塘下和杭州抗二氯喹啉酸稗草的抗药性指数达718.48、695.84和41.22，江苏、宁夏、新疆、江西、安徽、湖南安乡等省区部分稻田稗草对二氯喹啉酸的抗药性指数也达10～62.21；河北、陕西部分麦田播娘蒿对苯磺隆的抗药性指数更是高达1472和1594；河北数个抗苯磺隆荠菜生物型的抗药性指数达167～572，个别生物型的抗药性也高达1215^[2]。可见，我国抗药性杂草的发展也十分迅猛，抗药性杂草治理迫在眉睫。

除草剂作用机制有多种,主要是杂草剂经由杂草吸收和运输,到达一定生理部位与杂草正常代谢所必须的化合物特异性(如酶类)结合,从而使其正常生理功能发生紊乱,导致杂草无法生长。由于生长习性、生理代谢特征存在差异,不同杂草抗药性呈现复杂、多样化特征。杂草抗药性的产生、程度及传播受多种因素共同影响,包括抗性基因遗传特征(基因突变频率、抗性基因数目、显隐性)、杂草生长特点(授粉方式、种子数量及寿命、种子及花粉的传播能力)等。杂草抗药性主要包括2种机制:靶标抗性、非靶标抗性。靶标抗性主要是通过基因作用位点突变、过量表达及拷贝数增加导致除草剂靶标蛋白有所修饰进而产生抗性^[3]。此外特定酶的表达增强也属于靶标抗性的范畴,通过上游基因表达使酶浓度及活性增加,充分稀释除草剂的相对有效浓度,以此来产生抗性。通常来讲,靶标抗性程度高但抗性范围相对狭窄。非靶标抗性主要指杂草通过代谢解毒能力增强、屏蔽作用或与作用位点的隔离作用对除草剂产生抗性。该抗性机制与靶向蛋白不直接相关,而是通过调控杂草生理代谢过程(吸收、转运、解毒和隔离作用)产生抗性,抗性范围较广。délye等认为,此种抗性产生是多基因共同作用的结果。目前杂草靶标抗性研究较为深入,而非靶标抗性机制仍不太清楚^[4]。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标

①麦田杂草发生情况

②生态控草技术对麦田杂草抗药性防治效果检测

3. 研究的方法与方案

1. 调查及取样

①杂草发生量调查：稻、麦播种后，第一次化学除草前和第二次化学除草前，调查各个试验田块杂草的发生情况。每一块试验田以“W”型取样，选取30个样方面积为0.25m²（50cm×50cm）的样方，记录样方内杂草种类及各种杂草株数。

②主要杂草种类结实量调查：小麦收割前，对实验田块内主要杂草种类，如小麦田中的菵草、日本看麦娘进行考种，每一块试验田以“W”型取样，选取30个样方面积为0.25m²（50cm×50cm）的样方，记录每个样方内杂草种类及结实量。

③杂草种子库取样及测定：每季小麦收获后，使用内径为57mm取样器在每一块试验田以“W”型等距选取9个样点，每一块样点钻取钻孔30个，每个钻孔钻取15cm深的土层，分为0~5cm，5~10cm，10~15cm三层分装。将每一个小区钻取的30个钻孔，同一深度土层的土壤均匀混合为一份土样。将采集的土样自然风干，稍加粉碎后，将每份土样分别倒入孔径为0.1mm（150目）的标准分样筛中，筛去细土后用自来水冲洗，除去淤泥，将分样筛中的残留物自然风干。将风干后的残留物混匀，平均分成5份，取其中3份分别用20、40、60、80、100、120、150目的标准分样筛分级筛选，各孔径网筛中剩余物分别装于培养皿中，在双目解剖镜下记数杂草种子的种类和数量，并收集相应的杂草种子(Starket al.,2008;Westerman et al.,2006)。

④杂草种子的取样：每季小麦收获前，在每一块试验田以“W”型取样，选取30个样方面积为0.25m²（50cm×50cm）的样方，收集样方内的菵草、日本看麦娘种子，分单株保存。

⑤杂草幼苗的取样：每季小麦播种出苗后，第一次化学除草前，在每一块试验田以“W”型取样，选取30个样点，每个样点内采集10株菵草、日本看麦娘幼苗栽培于10cm×8cm×8cm （上口径×下口径×高度）的花盆内。

2. 抗性检测

2.1 实验材料和检测药剂

实验材料：种子库内筛选出的两类杂草种子；每季小麦收获前收集的菵草、日本看麦娘种子；麦田第一次化学除草前的菵草、日本看麦娘幼苗。

麦田杂草检测药剂：甲基二磺隆、异丙隆、唑啉·炔草酯、精恶唑禾草灵

2.2 检测方法

① RISQ法

对杂草种子进行催芽使其萌发，待根长至 3~5 mm 时，把幼苗放在加入不同浓度药剂（5个浓度梯度）的琼脂平面或者滤纸片上培养，每个浓度每份种子重复4次，每个培养皿内置5株幼苗，在生化培养箱中20℃培养一段时间，10~20d后记录杂草死亡率，通过计算机软件计算其LD50和RI值。

② 整株检测法

针对田间采集的杂草幼苗，培育至两叶一心期时进行喷药处理，每种药剂设计5个浓度（g.ai/ha)）梯度（参考表1、表2（参考国标）），每个浓度梯度设计4个重复，10~20d后记录杂草死亡率，通过计算机软件计算其LD50和RI值。

表1、麦田杂草除草剂浓度（g·ai/ha）梯度设计表

4. 研究创新点

采用进水口拦网、水稻田上水时捞取漂浮种子、人工酿造醋醋渣除草、生物除草剂等措施防止外源杂草种子进入、耗竭稻麦轮作田内原有杂草种子库、抑制杂草萌发率、控制杂草苗期发生量，即以生态及有机方法实现稻麦轮作田内的杂草的有效防控。实验设置4各控草处理，分别为：拦网 网捞 二次化除、拦网 网捞 醋渣除草、拦网 网捞 生物除草剂除草、拦网 网捞 醋渣 生物除草剂除草，并以常规二次化学除草作为对照，每个控草处理使用于面积为5亩的试验田，每个处理重复4次。其中，拦网：进水口加网，防止沟渠内种子进入；网捞：于每季水稻灌水时，小区内保水，捞取漂浮在水面上的种子；醋除草：水稻田放水后水稻种植前（若时间不允许可改为水稻移栽2-3天后），对处理小区使用人工酿造醋的醋渣（酸度4.0-5.0）除草，醋渣每块试验田撒1.7吨即0.5kg/m²；生物除草剂：水稻移栽7天后，采用南农大杂草研究室研制的以棉籽壳为基质的菌克阔进行除草，每小区400kg即120g/m²。

通过处理生态控草技术和化学除草处理后的不同麦田的杂草种子，对比其抗药性比例和抗药性程度，从而体现生态控草技术对麦田抗药性菵草的防治效果。

5. 研究计划与进展

第一阶段：2018.7.20—8.15，查阅大量文献资料，确定论文题目；第二阶段：2018.8.16—9.25，根据论文题目进行，进行杂草种子库的取样筛选，记数杂草种子的种类和数量，并收集相应的杂草种子，同时学习实验检测方法；第三阶段：2018.9.26.—11.15，对各实验田进行取样，回来后继续筛选记数杂草种子的种类和数量，并收集相应的杂草种子；

第四阶段：2018.11.16—2019.4.20，对所收集的杂草种子和幼苗进行培育和检测，处理数据；第四阶段：2019.4.20—2019.5.6，在导师的指导下，进一步分析整理资料，完成论文初稿。在实际工作中验证相关论点，以完善论文的实际可操作性，并希望论文的方法和观点能在实际工作中得到应用和升华；第五阶段：2019.5.7—2019.5.15，与导师进行讨论，总结充实研究内容，并根据论点在实际工作中的应用对论文进一步修改。