草铵膦是20世纪80年代赫斯特公司开发的有机磷类灭生性除草剂，具有安全性高、持效期长、杀草谱广等优点，现已成为全球使用量第二的除草剂。其除草机制是抑制谷氨酰胺合成酶，进而抑制植物的光合作用，导致植物死亡。草铵膦为氨基酸类似物，具有2个对映异构体——D-草铵膦和L-草铵膦。目前市售草铵膦大多数是包含2种异构体的外消旋混合物——D/L-草铵膦。已有文献报道D-草铵膦没有除草活性，但未见活性数据。日本Takematsu等报道了L-草铵膦是D/L-草铵膦活性的2倍。

        根据L-草铵膦与D/L-草铵膦的大田应用效果，笔者认为D-草铵膦具有一定的除草活性。但是，目前未见D-草铵膦活性的相关实验研究报道。明确D-草铵膦是否具有除草活性及具体活性大小，对D/L-草铵膦和L-草铵膦产品的开发具有重要意义，基于此，本文拟采用室内生测法开展了D-草铵膦的除草活性研究。

1  材料与方法

1.1  主要仪器

        LT502B分析天平（常熟市天量仪器有限责任公司）；3WP-2000型行走式喷雾塔（南京农业机械化研究所国家农业智能装备工程研究中心）；Agilent 1260高效液相色谱仪（安捷伦科技有限公司）。

1.2  D-草铵膦和L-草铵膦的制备提纯

        D-草铵膦和L-草铵膦的制备和提纯参照文献。采用液相色谱法定量，色谱柱：SUMICHIRAL OA-5000L（5μm）4.6 mm×150 mm；柱温：室温；流动相：0.5 g硫酸铜+3 mL乙腈；保留时间：20.0 min，流速：1.5 mL/min；波长254 nm。在该色谱条件下，L-草铵膦的保留时间是13.17 min；D-草铵膦的保留时间是10.65 min。液相色谱图如图1所示。所得的L-草铵膦含量99.5%，所得的D-草铵膦含量99.6%。将所制备的L-草铵膦和D-草铵膦分别配制为10%草铵膦铵盐水剂。

图1  D/L-草铵膦（左）及制备的D-草铵膦（中）、L-草铵膦（右）液相色谱图

1.3  室内对小麦的抑制活性试验

        市售10% D/L-草铵膦铵盐的推荐用量为0.75～1.5 kg a.i./hm²。以麦苗为D-草铵膦铵盐活性和剂量的初步筛选作物，试验时D-草铵膦铵盐的施用量为0.225、0.45、0.90、1.80、3.00、4.50 kg a.i./hm²，L-草铵膦铵盐施用量为0.225 kg a.i./hm²。

        除草剂活性试验，参考农业部农药检定所《农药室内生物测定试验标准除草剂》NY/T 1155.1—2006第4、6部分采用的室内盆栽法。采用高为8.5 cm、直径为10 cm的盆钵，装土至4/5处，采用底部渗灌方式，使盆钵中的土壤完全湿润，然后将小麦种子均匀散播于土壤表面，覆土0.5 cm后置于温室苗床上，待培养至2叶时定苗，每盆定苗10株，每个处理4次重复。麦苗长出第3子叶时施药。喷药器械为3WP-2000型行走式喷雾塔，XR8003扇形喷头，喷雾压力0.3 MPa。施药后把小麦苗置于温室内继续培养观察，培养温度25～30℃/15～20℃，相对湿度(65±15)%，自然光照，日常以盆钵底部渗灌方式补水，保持土壤湿度。施药14 d后采用生长抑制法评价D-草铵膦铵盐对小麦的生长抑制活性。称取各处理麦苗地上部分总重，计算鲜重防效。计算公式如下：

1.4  温室盆栽除草活性试验

        选择马唐（Digitaria sanguinalis）、牛筋草（Eleusine indica）、反枝苋（Amaranthus retroflexus）、苘麻（Abutilon theophrasti）4种杂草，在预备试验基础上，设计实验施药量为L-草铵膦铵盐0.075、0.15、0.30、0.45、0.60 kg a.i./hm²，D-草铵膦铵盐0.45、0.60、1.20、2.40、4.80 kg a.i./hm²和空白对照组。每个施药量设置4个平行组。

        杂草培养和施药方法与麦苗抑制活性实验一致。待杂草培养至1～2叶期定苗，马唐每盆定苗6株、牛筋草每盆定苗5株、反枝苋和苘麻每盆定苗4株，每个处理4次重复。杂草培养至3～4叶期施药。施药后5 d目测观察杂草生长情况，分析药剂速效性。施药14 d后采用生长抑制法调查评价药剂的除草活性。称取各处理杂草地上部分总重，计算鲜重防效。采用DPS及GraphPad Prism软件进行统计分析，并求出L-草铵膦铵盐和D-草铵膦铵盐对杂草的抑制中浓度（IC₅₀）。

2  结果与分析

2.1  D-草铵膦室内对小麦的抑制活性评价

        D-草铵膦铵盐对麦苗生长的抑制活性以鲜重防效表示（表1）。

表1  D-草铵膦铵盐对麦苗生长的抑制活性

        由表1可知，D-草铵膦铵盐对麦苗生长具有一定的抑制活性。在施用量为4.50 kg a.i./hm²时，麦苗全部死亡。D-草铵膦铵盐施用量为0.675 kg a.i./hm²时与L-草铵膦铵盐施用量为0.225 kg a.i./hm²时鲜重防效基本一致，D-草铵膦铵盐对麦苗活性是L-草铵膦铵盐的0.3倍。因此，有必要进一步确定D-草铵膦铵盐对杂草的活性。

2.2  D-草铵膦铵盐的温室盆栽除草活性评价

        药后5 d目测观察到，10% D-草铵膦铵盐水剂4.80 kg a.i./hm²处理后马唐、牛筋草、苘麻、反枝苋叶片干枯，部分植株接近死亡。10% L-草铵膦铵盐水剂0.30 kg a.i./hm²及以上剂量处理后马唐、牛筋草、苘麻死亡，而所有剂量处理的反枝苋全部死亡。

        药后14 d杂草的鲜重防效如表2所示。可以看出，D-草铵膦铵盐对马唐具有相对较高的除草活性，施用量大于0.45 kg a.i./hm²时，对马唐的鲜重防效可达78%。施用量大于1.20 kg a.i./hm²时，对马唐、牛筋草和苘麻的鲜重防效在80%以上。D-草铵膦铵盐对反枝苋的除草活性较低，施用量在4.80 kg a.i./hm²时对反枝苋鲜重防效仅为49%。L-草铵膦铵盐施用量大于0.30 kg a.i./hm²时，对马唐、牛筋草和反枝苋的鲜重防效均高于90%，各处理间无显著差异。L-草铵膦铵盐施用量小于0.15 kg a.i./hm²时，对马唐、牛筋草及苘麻的鲜重防效显著降低，防效低于75%。

表2  D-草铵膦铵盐对4种杂草的温室盆栽除草活性

        注：防效经反正弦平方根转换后，采用Duncan新复极差数学统计方法，在5%水平上比较其差异显著性。

        利用DPS及GraphPad Prism软件对L-草铵膦铵盐及D-草铵膦铵盐对杂草的抑制中浓度（IC₅₀）进行了计算，结果如表3所示。由表3可见，D-草铵膦铵盐对马唐、牛筋草、反枝苋、苘麻的IC₅₀分别为0.415、0.720、29.748、0.725 kg a.i./hm²。L-草铵膦铵盐与D-草铵膦铵盐的IC₅₀比值为0.33、0.09、0.001、0.10，D-草铵膦的总体活性约为L-草铵膦的10%。

表3  D-草铵膦铵盐与L-草铵膦铵盐对杂草的IC₅₀

3  结论

        D-草铵膦对杂草的除草效果因杂草种类而异，其除草活性从大到小的顺序依次为马唐＞牛筋草＞苘麻＞反枝苋，分别是L-草铵膦的0.33、0.09、0.10、0.001倍。通过除草活性实验证实，D-草铵膦对多数杂草有一定的除草活性，尤其对禾本科杂草活性相对较高。D-草铵膦的总体活性约为L-草铵膦的10%。因此，通过开发光学纯L-草铵膦产品可以提高药效，降低使用量。