火焰滅草技術在果園中的應用效果

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用前景，利用1臺自制的火焰設備，比較分析不同液化石油氣（LPG）劑量下火焰處理對果園常見一年生雜草的防除效果。結果表明，牛筋草對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，火焰處理對6葉期之前的雜草株防效達80.6%～96.1%，對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，火焰處理對各類雜草株防效在77.6%～100.0%之間，鮮重防效在80.5%～100.0%之間。

關鍵詞：火焰設備;火焰滅草;防效;雜草;葉齡

中圖分類號：S451.1文獻標志碼：A文章編號：1003-935X（2019）02-00-

Effect?of?Flame?Weeding?in?Orchards

GUO?Wenlei，FENG?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

基金項目：廣東省公益研究與能力建設專項資金（編號：2014A020208048）。

作者簡介：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，從事雜草抗藥性機理及防控技術研究。E-mail：xstian@tom.com。

廣東省地處我國華南地區，是我國水果生產大省，以柑橘、荔枝、龍眼、香蕉等水果生產為主。由于華南地區氣候溫暖、雨熱同期，雜草在果園常大量滋生，不僅與果樹直接競爭水、肥等資源造成產量損失，還可作為病原菌、害蟲的寄主，對水果產量和品質造成間接危害[1-2]。目前，果園除草措施既有覆蓋（防草布、秸稈等有機物）控草、機械除草、人工除草等物理除草措施，也有以草（如鼠茅草、長柔毛野豌豆等）控草等生態控草措施，但利用除草劑進行化學除草仍是最常見的果園除草措施[3-5]。

長期以來，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，每年使用次數可達5次以上[6-7]。隨著長期頻繁使用，一些雜草對上述除草劑逐漸產生了抗藥性，據報道，2006年采自廣州番禺地區的牛筋草種群對百草枯抗性指數達59.48[6]，2009年采自廣州、惠州等多個地區的牛筋草種群對草甘膦抗性指數在2.8～11.0之間[7]，最新報道表明，廣東潮州、番禺等地部分牛筋草種群對上述3種滅生性除草劑產生了多抗性[8]。除導致雜草抗藥性問題愈發突出外，上述果園除草劑在使用過程中還存在安全性等問題，如百草枯因對人類安全存在威脅，其水劑劑型已自2016年7月1日起在我國被全面禁止銷售和使用[9];草甘膦、草銨膦使用不當容易對果樹根系、葉片或幼芽造成嚴重傷害[10]。另外，由于連續使用單一作用方式的除草劑，果園雜草群落發生變化，一些耐藥性較強的次要雜草上升為主要雜草，在果園易形成單優勢群落[11]。針對果園化學除草目前存在的上述問題，有必要研發新的除草技術，以豐富果園除草時的選擇。

高溫火焰是植保措施中的熱處理方式之一。通過燃燒化石燃料產生高溫火焰，其無需完全燒毀有害生物個體，而是通過火焰產生的高溫迅速燙傷有害生物表層細胞組織，使其快速失水死亡[12]。高溫火焰對雜草的防除效果與火焰溫度、燃料劑量、雜草物種、生長時期和葉表面濕度等多種因素有關[13-15]。高溫火焰用于果園除草可能具有以下優勢：（1）殺草譜廣，對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）避免了化學除草劑可能帶來的藥害、土壤污染等環境問題。

在國外，高溫火焰主要用于防除果園、有機玉米、洋蔥等作物田雜草[16-17]，而火焰滅草在我國尚未見報道為明確高溫火焰在華南地區果園除草中的應用前景，本研究利用自制的1臺小型火焰除草設備，比較不同劑量液化石油氣（LPG）處理對果園常見一年生雜草的防除效果，以期為火焰除草措施的進一步開發提供理論依據。

1?材料與方法

1.1?試驗地概況

試驗在廣州市白云區國家農業科技園區所屬果園（23.39°N，113.42°E）進行，主要種植果樹為荔枝、龍眼、黃皮等。試驗地地勢平坦，土壤類型為沙壤土，pH值為6.2，有機質含量為1.8%。果園內雜草以牛筋草[Eleusine?indica?（L.）?Gaertn]、馬唐[Digitaria?sanguinalis?（L.）?Scop.]、皺果莧（Amaranthus?viridis?L.）、苦蘵（Physalis?angulata?L.）為主，因雜草出土時期不一，試驗時不同生長時期雜草均有分布，大多處于生長旺盛期，株高在10～60?cm?左右。

1.2?背負式火焰除草設備

為開展本試驗，筆者所在團隊自行研制了1臺背負式高溫火焰設備（圖1），該設備配置有1個小型燃氣罐、1支手持式噴桿、1個特制的火焰噴頭、1個壓力調節閥、1個減壓閥?；鹧鎳婎^呈扁嘴型，由外部的殼部和內部的噴嘴2個部分組成（圖2），最大工作壓力為0.25?MPa，以LPG為燃料，火焰溫度達1?040?℃（由廣東省計量科學研究院測定），最大壓力下LPG消耗速度為2.1?kg/h。

1.3?試驗設計

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

本試驗中，每小區面積為10?m2，試驗共設5個處理，每個處理4次重復，隨機區組排列：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;空白對照，不進行任何處理。

1.4?調查方法

根據葉齡，將每種雜草分為<6葉期、6～10葉期、>10葉期3個生長階段進行調查。試驗共調查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）進行。采用絕對數調查法，每1試驗小區隨機選取3個樣點，每個樣點面積為1?m2，調查各處理區不同生長階段存活雜草株數，處理后7?d在調查雜草株數的同時調查鮮重防效。按下列公式進行防效計算：

株/鮮重防效=1-PTCK×100%。

式中：PT為處理區殘存活草株數（或鮮重）;CK為空白對照區活草株數（或鮮重）。

使用?DPS?v7.05軟件進行數據處理，采用鄧肯氏新復極差（DMRT）法對數據進行統計分析，評價不同處理對雜草的防除效果。

2?結果與分析

2.1?處理后2?d雜草株防效

處理后2?d觀察，高溫火焰處理區雜草多數已干枯死亡，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，不同雜草對高溫火焰的敏感性存在差異，闊葉雜草皺果莧和苦蘵對高溫火焰較為敏感，禾本科雜草牛筋草對火焰耐受性較強。高溫火焰對雜草的株防效隨葉齡增大總體呈現下降趨勢，LPG劑量為52.5?kg/hm2時，高溫火焰對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，高溫火焰對6葉期之前雜草的株防效達95.7%～100.0%，對?6～10葉期雜草的株防效達85.8%～98.0%;LPG劑量為?175.0?kg/hm2?時，高溫火焰對所有葉齡雜草的株防效均在93%以上，其中對馬唐、皺果莧、苦蘵的株防效達100.0%。

2.2?處理后7?d雜草株防效及鮮重防效

處理后7?d，部分雜草恢復生長，有新生葉片長出。處理后7?d，高溫火焰對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）。對比表2、表3可以看出，處理后7?d，高溫火焰處理對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傷害，生物量已明顯下降。

LPG劑量為52.5～87.5?kg/hm2時，高溫火焰對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，除對10葉期以上的牛筋草防效偏低外，對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，高溫火焰處理對所有葉齡雜草的株防效達90.4%～100.0%，鮮重防效達94.3%～100.0%。

3?結論與討論

本試驗結果表明，不同雜草對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等研究發現，闊葉雜草繁縷和婆婆納對高溫火焰極為敏感，而禾本科雜草黑麥草對火焰耐受能力極強[18]。雜草對高溫火焰敏感性的差異主要與地上部分生組織對火焰的耐受能力有關[12，19]，若高溫火焰只是殺死植株上部的葉片，那么新葉片很快會從頂部的分生組織上長出。另有研究表明，植株直立生長的雜草對火焰的敏感性一般高于其他雜草[13]。當闊葉雜草莖基部的韌皮部和形成層細胞被摧毀時，會導致環割效應，極易導致雜草死亡[20]。牛筋草等禾本科雜草植株分蘗能力強，生長點較多且相對隱蔽，而皺果莧、苦蘵等闊葉雜草直立生長，生長點較為暴露，這可能是它們對火焰敏感性存在差異的原因之一。

本研究發現，雜草對火焰的敏感性隨著葉齡的增加而降低。Merfield等發現，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，死亡率僅為4%～28%[18]。Astatkie等發現，高溫火焰對反枝莧、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，植株大小和形態發生變化，苗期雜草一般只有一個生長點，且暴露在外，因此容易被高溫火焰灼傷致死;大齡雜草生長點增多，且多被層層包裹，因此對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，火焰處理對6葉期之前雜草具有較好的株防效，為80.6%～96.1%，但對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，火焰處理對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，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成熟期的雜草植株[14]。另據報道，41.7?kg/hm2的LPG劑量下火焰處理對芥菜的田間防效達92%，而25.0?kg/hm2劑量下防效僅為4%[18]。LPG用量較低時，雜草受熱時間較短，導致沒有足夠的熱量達到生長點位置，無法將其徹底殺死。

綜上所述，利用高溫火焰防除果園雜草具有一定的應用潛力，有利于減少對化學除草劑的依賴，延緩抗藥性的發生。為達到較好的防除效果，建議在雜草生育期早期使用，當雜草植株較大時，應采用高劑量處理，對于少數對高溫火焰耐受性較強的雜草，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備，因此作業效率偏低，為提高作業效率，滿足不同類型的需求，筆者所在團隊另外設計了小推車式及拖拉機牽引式火焰設備，其對雜草的防除效果及火焰處理對生物群落的長期影響需要進一步研究。

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