火焰滅草技術(shù)在果園中的應(yīng)用效果

郭文磊 馮莉 田興山

摘要：為探明高溫火焰在果園除草中的應(yīng)用前景，利用1臺(tái)自制的火焰設(shè)備，比較分析不同液化石油氣（LPG）劑量下火焰處理對(duì)果園常見(jiàn)一年生雜草的防除效果。結(jié)果表明，牛筋草對(duì)火焰的敏感性低于闊葉雜草皺果莧和苦蘵;隨著雜草葉齡的增加，火焰處理對(duì)雜草的防除效果總體降低;處理后7?d，LPG劑量為52.5～87.5?kg/hm2時(shí)，火焰處理對(duì)6葉期之前的雜草株防效達(dá)80.6%～96.1%，對(duì)10葉期之后的雜草株防效為41.5%～79.4%，LPG劑量為122.5～175.0?kg/hm2時(shí)，火焰處理對(duì)各類雜草株防效在77.6%～100.0%之間，鮮重防效在80.5%～100.0%之間。

關(guān)鍵詞：火焰設(shè)備;火焰滅草;防效;雜草;葉齡

中圖分類號(hào)：S451.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1003-935X（2019）02-00-

Effect?of?Flame?Weeding?in?Orchards

GUO?Wenlei，F(xiàn)ENG?Li，TIAN?Xingshan

（Plant?Protection?Research?Institute，Guangdong?Academy?of?Agricultural?Sciences/

Guangdong?Provincial?Key?Laboratory?of?High?Technology?for?Plant?Protection，Guangzhou?510640，China）

Abstract：To?determine?the?feasibility?of?flame?weeding?in?orchards，the?efficacy?against?annual?weeds?of?LPG?at?five?doses?applied?using?a?home-made?flaming?machine?was?determine.?The?sensitivity?of?Eleusine?indica?to?flaming?was?lower?than?that?of?the?broadleaf?weeds?Amaranthus?viridis?and?Physalis?angulata.?Efficacy?decreased?with?weed?growth?stage.?LPG?at?52.5～87.5?kg/hm2?controlled?80.6%～96.1%?of?weeds?before?the?6-leaf?stage，and?41.5%～79.4%?of?those?at?or?beyond?the?10-leaf?stage.?When?LPG?was?used?at?122.5～175.0?kg/hm2，flaming?treatment?killed?77.6%～100.0%?of?weeds，with?80.5%～100.0%?fresh?weight?reduction?at?7?days?after?treatment.

Key?words：flaming?machine;?flame?weeding;?control?effect;?weeds;?leaf?stage

收稿日期：2018-11-21

基金項(xiàng)目：廣東省公益研究與能力建設(shè)專項(xiàng)資金（編號(hào)：2014A020208048）。

作者簡(jiǎn)介：郭文磊（1989—），男，山東菏澤人，博士，助理研究員，從事雜草抗藥性及防控研究。E-mail：nongzhida@126.com。

通信作者：田興山，博士，研究員，從事雜草抗藥性機(jī)理及防控技術(shù)研究。E-mail：xstian@tom.com。

廣東省地處我國(guó)華南地區(qū)，是我國(guó)水果生產(chǎn)大省，以柑橘、荔枝、龍眼、香蕉等水果生產(chǎn)為主。由于華南地區(qū)氣候溫暖、雨熱同期，雜草在果園常大量滋生，不僅與果樹(shù)直接競(jìng)爭(zhēng)水、肥等資源造成產(chǎn)量損失，還可作為病原菌、害蟲(chóng)的寄主，對(duì)水果產(chǎn)量和品質(zhì)造成間接危害[1-2]。目前，果園除草措施既有覆蓋（防草布、秸稈等有機(jī)物）控草、機(jī)械除草、人工除草等物理除草措施，也有以草（如鼠茅草、長(zhǎng)柔毛野豌豆等）控草等生態(tài)控草措施，但利用除草劑進(jìn)行化學(xué)除草仍是最常見(jiàn)的果園除草措施[3-5]。

長(zhǎng)期以來(lái)，廣東省果園常用的除草劑主要為草甘膦、百草枯、草銨膦等滅生性除草劑，每年使用次數(shù)可達(dá)5次以上[6-7]。隨著長(zhǎng)期頻繁使用，一些雜草對(duì)上述除草劑逐漸產(chǎn)生了抗藥性，據(jù)報(bào)道，2006年采自廣州番禺地區(qū)的牛筋草種群對(duì)百草枯抗性指數(shù)達(dá)59.48[6]，2009年采自廣州、惠州等多個(gè)地區(qū)的牛筋草種群對(duì)草甘膦抗性指數(shù)在2.8～11.0之間[7]，最新報(bào)道表明，廣東潮州、番禺等地部分牛筋草種群對(duì)上述3種滅生性除草劑產(chǎn)生了多抗性[8]。除導(dǎo)致雜草抗藥性問(wèn)題愈發(fā)突出外，上述果園除草劑在使用過(guò)程中還存在安全性等問(wèn)題，如百草枯因?qū)θ祟惏踩嬖谕{，其水劑劑型已自2016年7月1日起在我國(guó)被全面禁止銷售和使用[9];草甘膦、草銨膦使用不當(dāng)容易對(duì)果樹(shù)根系、葉片或幼芽造成嚴(yán)重傷害[10]。另外，由于連續(xù)使用單一作用方式的除草劑，果園雜草群落發(fā)生變化，一些耐藥性較強(qiáng)的次要雜草上升為主要雜草，在果園易形成單優(yōu)勢(shì)群落[11]。針對(duì)果園化學(xué)除草目前存在的上述問(wèn)題，有必要研發(fā)新的除草技術(shù)，以豐富果園除草時(shí)的選擇。

高溫火焰是植保措施中的熱處理方式之一。通過(guò)燃燒化石燃料產(chǎn)生高溫火焰，其無(wú)需完全燒毀有害生物個(gè)體，而是通過(guò)火焰產(chǎn)生的高溫迅速燙傷有害生物表層細(xì)胞組織，使其快速失水死亡[12]。高溫火焰對(duì)雜草的防除效果與火焰溫度、燃料劑量、雜草物種、生長(zhǎng)時(shí)期和葉表面濕度等多種因素有關(guān)[13-15]。高溫火焰用于果園除草可能具有以下優(yōu)勢(shì)：（1）殺草譜廣，對(duì)各種雜草均具有一定的防除效果;（2）作用速度更快，處理后雜草很快死亡;（3）避免了化學(xué)除草劑可能帶來(lái)的藥害、土壤污染等環(huán)境問(wèn)題。

在國(guó)外，高溫火焰主要用于防除果園、有機(jī)玉米、洋蔥等作物田雜草[16-17]，而火焰滅草在我國(guó)尚未見(jiàn)報(bào)道為明確高溫火焰在華南地區(qū)果園除草中的應(yīng)用前景，本研究利用自制的1臺(tái)小型火焰除草設(shè)備，比較不同劑量液化石油氣（LPG）處理對(duì)果園常見(jiàn)一年生雜草的防除效果，以期為火焰除草措施的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。

1?材料與方法

1.1?試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在廣州市白云區(qū)國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)所屬果園（23.39°N，113.42°E）進(jìn)行，主要種植果樹(shù)為荔枝、龍眼、黃皮等。試驗(yàn)地地勢(shì)平坦，土壤類型為沙壤土，pH值為6.2，有機(jī)質(zhì)含量為1.8%。果園內(nèi)雜草以牛筋草[Eleusine?indica?（L.）?Gaertn]、馬唐[Digitaria?sanguinalis?（L.）?Scop.]、皺果莧（Amaranthus?viridis?L.）、苦蘵（Physalis?angulata?L.）為主，因雜草出土?xí)r期不一，試驗(yàn)時(shí)不同生長(zhǎng)時(shí)期雜草均有分布，大多處于生長(zhǎng)旺盛期，株高在10～60?cm?左右。

1.2?背負(fù)式火焰除草設(shè)備

為開(kāi)展本試驗(yàn)，筆者所在團(tuán)隊(duì)自行研制了1臺(tái)背負(fù)式高溫火焰設(shè)備（圖1），該設(shè)備配置有1個(gè)小型燃?xì)夤蕖?支手持式噴桿、1個(gè)特制的火焰噴頭、1個(gè)壓力調(diào)節(jié)閥、1個(gè)減壓閥?；鹧鎳婎^呈扁嘴型，由外部的殼部和內(nèi)部的噴嘴2個(gè)部分組成（圖2），最大工作壓力為0.25?MPa，以LPG為燃料，火焰溫度達(dá)1?040?℃（由廣東省計(jì)量科學(xué)研究院測(cè)定），最大壓力下LPG消耗速度為2.1?kg/h。

1.3?試驗(yàn)設(shè)計(jì)

處理時(shí)間為2018年5月18日，天氣晴，溫度為25～33?℃，相對(duì)濕度為55%～70%。

本試驗(yàn)中，每小區(qū)面積為10?m2，試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理，每個(gè)處理4次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列：高溫火焰處理90?s，折合LPG劑量52.5?kg/hm2;高溫火焰處理150?s，折合LPG劑量87.5?kg/hm2;高溫火焰處理210?s，折合LPG劑量122.5?kg/hm2;高溫火焰處理300?s，折合LPG劑量175.0?kg/hm2;空白對(duì)照，不進(jìn)行任何處理。

1.4?調(diào)查方法

根據(jù)葉齡，將每種雜草分為<6葉期、6～10葉期、>10葉期3個(gè)生長(zhǎng)階段進(jìn)行調(diào)查。試驗(yàn)共調(diào)查2次，分別在處理后2?d（2018年5月20日）和7?d（2018年5月25日）進(jìn)行。采用絕對(duì)數(shù)調(diào)查法，每1試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)選取3個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)面積為1?m2，調(diào)查各處理區(qū)不同生長(zhǎng)階段存活雜草株數(shù)，處理后7?d在調(diào)查雜草株數(shù)的同時(shí)調(diào)查鮮重防效。按下列公式進(jìn)行防效計(jì)算：

株/鮮重防效=1-PTCK×100%。

式中：PT為處理區(qū)殘存活草株數(shù)（或鮮重）;CK為空白對(duì)照區(qū)活草株數(shù)（或鮮重）。

使用?DPS?v7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用鄧肯氏新復(fù)極差（DMRT）法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，評(píng)價(jià)不同處理對(duì)雜草的防除效果。

2?結(jié)果與分析

2.1?處理后2?d雜草株防效

處理后2?d觀察，高溫火焰處理區(qū)雜草多數(shù)已干枯死亡，但部分雜草未徹底死亡，莖基部及心葉仍呈綠色。由表1可知，不同雜草對(duì)高溫火焰的敏感性存在差異，闊葉雜草皺果莧和苦蘵對(duì)高溫火焰較為敏感，禾本科雜草牛筋草對(duì)火焰耐受性較強(qiáng)。高溫火焰對(duì)雜草的株防效隨葉齡增大總體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，LPG劑量為52.5?kg/hm2時(shí)，高溫火焰對(duì)10葉期以上雜草的株防效偏低，僅為53.7%～70.5%;LPG劑量為87.5～122.5?kg/hm2?時(shí)，高溫火焰對(duì)6葉期之前雜草的株防效達(dá)95.7%～100.0%，對(duì)?6～10葉期雜草的株防效達(dá)85.8%～98.0%;LPG劑量為?175.0?kg/hm2?時(shí)，高溫火焰對(duì)所有葉齡雜草的株防效均在93%以上，其中對(duì)馬唐、皺果莧、苦蘵的株防效達(dá)100.0%。

2.2?處理后7?d雜草株防效及鮮重防效

處理后7?d，部分雜草恢復(fù)生長(zhǎng)，有新生葉片長(zhǎng)出。處理后7?d，高溫火焰對(duì)雜草的株防效大多較處理后2?d有所下降，其中10葉期以上的雜草下降幅度明顯高于6葉期之前的雜草（表1、表2）。對(duì)比表2、表3可以看出，處理后7?d，高溫火焰處理對(duì)雜草的鮮重防效總體略高于株防效，可能由于有些雜草雖未徹底死亡，但植株因受到高溫火焰?zhèn)Γ锪恳衙黠@下降。

LPG劑量為52.5～87.5?kg/hm2時(shí)，高溫火焰對(duì)10葉期以上雜草的株防效在41.5%～79.4%之間，鮮重防效在52.9%～85.1%之間;對(duì)6葉期之前雜草的株防效在80.6%～96.1%之間，鮮重防效在82.0%～99.1%之間。LPG劑量為?122.5?kg/hm2?時(shí)，除對(duì)10葉期以上的牛筋草防效偏低外，對(duì)其他雜草株防效均在87%以上，鮮重防效在88%以上。LPG劑量為175?kg/hm2時(shí)，高溫火焰處理對(duì)所有葉齡雜草的株防效達(dá)90.4%～100.0%，鮮重防效達(dá)94.3%～100.0%。

3?結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同雜草對(duì)高溫火焰處理的敏感性存在差異，同等LPG用量下禾本科雜草（尤其牛筋草）對(duì)火焰敏感性低于闊葉雜草皺果莧和苦蘵。Sivesind等研究表明，丙烷火焰處理對(duì)洋蔥田闊葉雜草的防效顯著高于禾本科雜草[17]。Merfield等研究發(fā)現(xiàn)，闊葉雜草繁縷和婆婆納對(duì)高溫火焰極為敏感，而禾本科雜草黑麥草對(duì)火焰耐受能力極強(qiáng)[18]。雜草對(duì)高溫火焰敏感性的差異主要與地上部分生組織對(duì)火焰的耐受能力有關(guān)[12，19]，若高溫火焰只是殺死植株上部的葉片，那么新葉片很快會(huì)從頂部的分生組織上長(zhǎng)出。另有研究表明，植株直立生長(zhǎng)的雜草對(duì)火焰的敏感性一般高于其他雜草[13]。當(dāng)闊葉雜草莖基部的韌皮部和形成層細(xì)胞被摧毀時(shí)，會(huì)導(dǎo)致環(huán)割效應(yīng)，極易導(dǎo)致雜草死亡[20]。牛筋草等禾本科雜草植株分蘗能力強(qiáng)，生長(zhǎng)點(diǎn)較多且相對(duì)隱蔽，而皺果莧、苦蘵等闊葉雜草直立生長(zhǎng)，生長(zhǎng)點(diǎn)較為暴露，這可能是它們對(duì)火焰敏感性存在差異的原因之一。

本研究發(fā)現(xiàn)，雜草對(duì)火焰的敏感性隨著葉齡的增加而降低。Merfield等發(fā)現(xiàn)，6葉期或8葉期以上的反枝莧、藜、薺菜在LPG劑量為?41.7?kg/hm2?時(shí)，死亡率僅為4%～28%[18]。Astatkie等發(fā)現(xiàn)，高溫火焰對(duì)反枝莧、藜、蓼的防效由6葉期之前的90%～100%降至8葉期以上的8%～78%[21]。隨著葉齡增加，植株大小和形態(tài)發(fā)生變化，苗期雜草一般只有一個(gè)生長(zhǎng)點(diǎn)，且暴露在外，因此容易被高溫火焰灼傷致死;大齡雜草生長(zhǎng)點(diǎn)增多，且多被層層包裹，因此對(duì)高溫火焰的耐受能力有所提高。

隨著LPG劑量增加，火焰處理對(duì)不同雜草的防效均明顯提高。本研究中，處理后7?d，LPG劑量為52.5～87.5?kg/hm2時(shí)，火焰處理對(duì)6葉期之前雜草具有較好的株防效，為80.6%～96.1%，但對(duì)10葉期之后雜草的株防效明顯降低，為41.5%～79.4%，LPG劑量為122.5～175.0?kg/hm2時(shí)，火焰處理對(duì)各類雜草均具有較好的防效。Ulloa等的研究表明，丙烷劑量為60?kg/hm2時(shí)，火焰處理能殺死80%～90%田間一年生雜草，而?120?kg/hm2?劑量丙烷可防除多數(shù)成熟期的雜草植株[14]。另?yè)?jù)報(bào)道，41.7?kg/hm2的LPG劑量下火焰處理對(duì)芥菜的田間防效達(dá)92%，而25.0?kg/hm2劑量下防效僅為4%[18]。LPG用量較低時(shí)，雜草受熱時(shí)間較短，導(dǎo)致沒(méi)有足夠的熱量達(dá)到生長(zhǎng)點(diǎn)位置，無(wú)法將其徹底殺死。

綜上所述，利用高溫火焰防除果園雜草具有一定的應(yīng)用潛力，有利于減少對(duì)化學(xué)除草劑的依賴，延緩抗藥性的發(fā)生。為達(dá)到較好的防除效果，建議在雜草生育期早期使用，當(dāng)雜草植株較大時(shí)，應(yīng)采用高劑量處理，對(duì)于少數(shù)對(duì)高溫火焰耐受性較強(qiáng)的雜草，可配合除草劑使用或人工拔除。本研究采用的是單噴頭的火焰設(shè)備，因此作業(yè)效率偏低，為提高作業(yè)效率，滿足不同類型的需求，筆者所在團(tuán)隊(duì)另外設(shè)計(jì)了小推車式及拖拉機(jī)牽引式火焰設(shè)備，其對(duì)雜草的防除效果及火焰處理對(duì)生物群落的長(zhǎng)期影響需要進(jìn)一步研究。

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