谷子（Setaria italic Beauv）是杂粮中的大作物，有营养丰富、抗旱节水、耐贫瘠及生育期短等特点^[1-2]。在北方旱作区，谷子不仅是人们改善膳食的杂粮作物，也是重要的动物饲料来源^[3]。杂草一直是影响谷子产量的重要因素之一，而喷施化学除草剂是谷田最经济有效的除草方法。近年来，优质的抗除草剂种类逐渐投入生产，成为谷子育种的主要研究方向^[4]。土壤微生物是植物生长环境的重要组成部分^[5]，参与植物生长发育等过程^[6]，对环境变化有敏锐的反应^[7]，通过测定土壤微生物数量可分析出除草剂喷施对环境的影响。目前针对谷子生产已经筛选出一批比较安全的除草剂，如播后苗前除草剂扑草净、莠去津、单嘧磺隆和灭草松等^[8-9]，苗后除草剂2,4-滴异辛酯、氯氟吡氧乙酸异辛酯、噻吩磺隆和二甲四氯钠等^[10-11]。李永红等^[12]研究发现，土壤中喷施低剂量单嘧磺隆后，土壤中的真菌和放线菌数量增加，细菌数量减少。前人对谷子播后苗前和苗后除草剂的研究较多，但综合考虑二者在谷子上的应用及其对土壤微生物影响的研究却少见报道。

本试验以黑龙江省西部半干旱地区主栽抗除草剂品种嫩选22为试验材料，针对播后苗前除草剂和苗后除草剂制定不同的除草方案，通过测定不同除草剂对杂草防效、谷子农艺性状、产量和土壤微生物的影响，分析选出适宜当地谷田安全高效的化学除草处理方案，为谷子大田除草提供参考依据。

试验于2023年进行，地点位于黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院科研试验基地（123°32′ E，47°27′ N），海拔152 m。前茬作物为红小豆，黑钙土，播种前土壤0~30 cm耕层肥力为全氮0.18 g/kg、全磷0.08 g/kg、全钾0.50 g/kg、速效氮112 mg/kg、速效磷16.1 mg/kg、速效钾136 mg/kg、有机质27 g/kg，pH 7.88。

供试谷子品种为黑龙江省主栽抗烯禾啶品种嫩选22，生育期约135 d，由黑龙江省农业科学院齐齐哈尔分院选育提供。

试验选用目前谷子种植中常用除草剂，2种苗前除草剂分别为10%单嘧磺隆WP（河北兴柏农业科技有限公司）和50%扑草净WP（山东胜邦绿野化学有限公司）；2种苗后除草剂为除单子叶杂草12.5%烯禾啶EC（中农立华农用化学品有限公司）+除阔叶杂草200 g/L氯氟吡氧乙酸异辛酯EC（济南天邦化工有限公司）和除单子叶杂草12.5%烯禾啶EC（中农立华农用化学品有限公司）+50% 2,4-滴异辛酯EC（山东中石药业有限公司），4种除草剂依次编号为A、B、C、D；对照组为CK：喷施清水。

试验材料于5月10日播种，设置8个喷施除草剂小区（A、B、C、D、A+C、A+D、B+C和B+D）及1个对照小区（CK），每个处理3次重复，随机区组设计，共27个小区，每个小区10行，行长5 m，共880 m²。播后1 d喷施苗前除草剂；谷子4~5叶期喷施苗后除草剂（6月20日）。根据每个小区用药量配制药液后，采用背负式电动喷雾器均匀喷施。

各处理组分别记为T1（只喷除草剂A）；T2（只喷除草剂B）；T3（只喷除草剂C）；T4（只喷除草剂D）；T5（喷施除草剂A+C）；T6（喷施除草剂A+D）；T7（喷施除草剂B+C）；T8（喷施除草剂B+D）。不同处理的有效成分含量及施用量见表1。

喷施苗前除草剂后，在谷子2叶1心时期，调查谷子长势、叶色、死苗等情况，判断与CK相比是否发生要害。喷施苗后除草剂后10、20、40 d目测谷子有无黄叶、畸形、斑点、死苗等药害症状。

苗前除草剂和苗后除草剂施药后15、30 d对试验及对照小区进行杂草株数和鲜重调查，并计算防效。选4点进行“Z”字形定点取样^[21]，每个点取0.25 m²。

杂草株防效（%）=（对照区杂草株数-处理区杂草株数）/对照区杂草株数×100；

鲜重防效（%）=（对照区杂草鲜重-处理区杂草鲜重）/对照区杂草鲜重×100。

喷施苗后除草剂后第10天在每个小区随机选取3株谷子，对倒2叶叶片进行光合指标测定：采用SPAD-502型测定仪（日本柯尼卡美能达公司）测定叶绿素相对含量（SPAD）；采用CI-340型光合作用测定仪（美国CID公司）测定净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）和胞间CO₂浓度（C_i）。

谷子成熟后，在每小区随机选取5株，测量主茎高、茎粗及主穗重，全区收获后测量千粒重和产量，折算出单位面积产量。

喷施苗后除草剂后10、20、40、60和90 d，分别在每个试验小区和对照区采集土样。取各小区0~20 cm土层的土壤，利用平板稀释法^[13]测定其中细菌、真菌和放线菌的数量。

采用Microsoft Excel 2019和SPSS 19.0软件进行数据统计和方差分析。

谷子2叶1心时喷施苗前除草剂处理未出现黄叶和死苗现象，长势与CK一致。喷施苗后除草剂后，经连续观察均未见植株出现黄叶、畸形、斑点、死苗等症状，表明所设计的喷施除草剂方案并未对谷子产生药害，具有安全性。

喷施不同苗前除草剂结果表明（表2），喷施苗前除草剂15 d后，T1处理杂草的株防效为65.6%，鲜重防效为70.5%；30 d后杂草株防效为52.3%，鲜重防效为58.7%，均显著高于T2处理。综合分析，T1处理显著优于T2处理。

喷施不同苗后除草剂结果表明（表3），喷施苗后除草剂15 d后，T5和T6处理对杂草的株防效可达92.5%和90.2%，显著高于T3、T4、T8处理，防除效果为T5>T6>T7>T8>T3>T4；T5和T6处理对杂草的鲜重防效分别达92.8%和94.1%，显著高于T3、T4和T7处理，防除效果为T6>T5>T8>T7>T3>T4。喷施苗后除草剂30 d后，T5和T6处理株防效为84.0%和81.1%，显著高于T3、T4和T8处理，防除效果为T5>T6>T7>T8>T4>T3；T5和T6处理对杂草的鲜重防效分别达83.3%和82.0%，显著高于T3、T4、T7和T8处理，防除效果为T5>T6>T7>T8>T3>T4。综合分析，T5处理的杂草防除效果最好，显著优于T3、T4、T7和T8处理，而T5与T6处理的杂草防除效果没有明显差别。

喷施苗后除草剂10 d后，不同处理对谷子的光合特性有不同程度的影响（表4）。各除草剂处理下的SPAD值、P_n、T_r均较CK处理显著提高，各处理C_i均显著低于CK处理。其中T5处理SPAD值最高，为23.2，P_n和T_r也最高，分别为22.0 μmol/(m²·s)和3.4 mmol/(m²·s)；T6处理C_i最低，为126.5 μmol/(m²·s)。相比之下，以单嘧磺隆为苗前除草剂加苗后除草剂处理（T5、T6）的光合特性优于以扑草净为苗前除草剂加苗后除草剂处理（T7、T8），且T5、T6、T7和T8处理下谷子的光合特性显著优于只喷施单一除草剂或清水处理。

不同除草剂喷施处理对谷子主茎高有显著影响（表5），各处理的主茎高由大到小排序为T6>T5>T8>T7>T4>T3>T1>T2>CK，各处理均显著高于喷施清水，且喷施2种除草剂的主茎高显著高于只喷施单一除草剂处理，说明喷施清水、只喷施单一苗前或苗后除草剂和苗前苗后均喷施除草剂对杂草的防除效果与谷子主茎高成正比。

不同除草剂喷施处理对谷子茎粗有显著影响（表5），其中喷施2种除草剂的处理组间茎粗没有显著变化，而喷施苗后除草剂的处理组茎粗显著高于喷施苗前除草剂和喷施清水处理，喷施苗前除草剂的处理组茎粗显著高于喷施清水处理。综上，喷施苗后除草剂对谷子茎粗的提高作用最佳。

不同除草剂喷施方案处理对谷子主穗重有显著影响（表5），各处理的主穗重排序为T5>T6>T7>T8>T3>T4>T1>T2>CK，喷施除草剂处理均显著高于喷施清水处理，其中喷施2种除草剂的主穗重显著高于只喷施单一除草剂处理。喷施清水、只喷施单一除草剂和苗前苗后均喷施除草剂对杂草的防除效果与谷子主穗重成正比。

各除草剂喷施处理的千粒重均为3.2 g，喷施清水处理的千粒重为3.1 g（表5），表明除草剂的喷施对谷子千粒重没有显著影响。

不同除草剂喷施处理对谷子产量有显著影响（表5），各处理的产量排序为T5>T6>T7>T8>T3>T4>T1>T2>CK，喷施除草剂处理均显著高于喷施清水处理。其中T5处理的产量最高，达4217.0 kg/hm²，以单嘧磺隆作苗前除草剂再喷施苗后除草剂处理（T5、T6）显著高于其他处理，说明单嘧磺隆作为苗后除草剂对谷子产量提高有显著效果。喷施清水处理的产量为2114.8 kg/hm²，仅能达到最高产量的50%左右，说明喷施除草剂控制杂草生长是提高谷子产量的主要因素之一。

细菌在土壤微生物中数量占比最多，约占总量的70%~90%，其中大部分对农业有益，因此外源物质的作用直接影响土壤的质量和健康^[14]。在10 d时，喷施苗后除草剂的T3~T8处理土壤中的细菌均受到除草剂的抑制，数量明显少于CK处理；而在20 d时，细菌受到除草剂的刺激作用，数量已超过CK；随着时间推移，除草剂对土壤中细菌的刺激作用仍然持续，在谷子成熟时期（90 d）细菌的数量趋近于CK。对不同除草剂处理来说，未喷施苗后除草剂的T1和T2处理土壤中各时间细菌数量与CK相比变化不明显，而喷施苗后除草剂均表现出先抑制后促进，后期逐渐趋近于CK的趋势（图1）。

土壤中的真菌是一类真核微生物，其种类繁多、分布广泛，构成了土壤中大部分微生物的生物量，具有分解有机质为植物提供养分的功能，也是土壤健康的衡量指标^[15]。在10 d、20 d时，喷施苗后除草剂的T3~T8处理土壤中的真菌均受到除草剂的抑制，数量明显少于CK，未喷施苗后除草剂的T1、T2处理也受到封闭除草剂的影响，真菌数量略低于CK；随着时间推移（40、60、90 d），除草剂对土壤中真菌的抑制逐渐减弱，在谷子成熟时期（90 d）真菌的数量接近CK水平（图2）。说明土壤中的真菌在喷施除草剂前期受抑制影响比较明显，后期可逐渐恢复到CK水平。

放线菌是广泛分布于土壤中的微生物种群，它能将不溶性的有机物质降解而获得用于作物细胞代谢的营养物质，对净化和改良土壤、参与物质循环和有机物的矿化等方面起着重要作用^[16]。在10 d、20 d时，喷施苗后除草剂的T3~T8处理土壤中的放线菌均受到除草剂的抑制，数量明显少于CK；在后期（40、60、90 d）随着除草剂的降解，放线菌数量均恢复至CK水平。未喷施苗后除草剂的T1、T2处理在测验时因为施药时间较长，受到封闭除草剂的影响与CK相比不明显（图3）。

化学除草是谷田除草的重要手段，具有省时、省力、高效、经济等优势^[17]，抗除草剂谷子是近些年主栽谷子品种方向，而抗烯禾啶谷子品种在抗除草剂品种里应用最广，具有遗传基础简单和抗除草剂性强等特点，但苗后烯禾啶不能防除双子叶杂草，因此需要配套施用一种有效防除双子叶植物的除草剂以达到彻底清除杂草的作用^[18]。目前市面上鲜有标记谷子用阔叶除草剂，本试验中选择的2种阔叶除草剂2,4-滴异辛酯和氯氟吡氧乙酸异辛酯均是借鉴小麦田对双子叶杂草防除效果显著的除草剂^[19-20]，属于激素类除草剂，经验证这2种除草剂对谷田阔叶杂草的防除效果表现也较好^[11,21-22]，同时本试验中选择了2种常用于谷田相对安全的封闭除草剂单嘧磺隆和扑草净。

综合本研究的结果可以看出除草剂喷施T5处理表现最好，即播后苗前用单嘧磺隆作为封闭土壤除草剂，苗后用烯禾啶+氯氟吡氧乙酸异辛酯作为茎叶除草剂，其中播后苗前除草剂单嘧磺隆在杂草株防效和鲜重防效上均显著高于扑草净，这与张路生等^[23]研究结果一致。单嘧磺隆是新型磺酰脲类除草剂，阻碍杂草细胞分裂和生理活动，杀草谱广；扑草净抑制杂草叶片光合作用，导致无法正常生长，试验地块中杂草受单嘧磺隆的影响更加明显，这可能与单嘧磺隆除草机理和杀草谱广有关，而只喷施封闭除草剂的2种方案在后期对谷子生长和产量上的影响没有显著性差异，应该是封闭除草剂对谷田后期杂草生长抑制作用不明显的原因。苗后除草剂使用氯氟吡氧乙酸异辛酯的效果略好于2,4-滴异辛酯，可能是近些年，在本地区使用2,4-滴异辛酯防除阔叶杂草的面积比较大，由于作用位点单一，长期使用会增加药剂对杂草的选择压力，易形成抗性杂草种群^[24]，因此，在苗后杂草的株防效和鲜重防效上喷施氯氟吡氧乙酸异辛酯相对2,4-滴异辛酯有较好的效果，本试验中喷施除草剂T5处理表现最好。

除草剂对作物的安全性可以通过作物的生长性状、产量及其影响因素体现出来。除草剂的喷施给谷子造成逆境胁迫，从而使谷子的光合作用降低，但只是暂时抑制，并没有光破坏，随着时间的推移，可恢复至对照水平^[25]。从谷子的农艺性状和产量来看，除草剂对杂草的株防效和鲜重防效与谷子的生长与产量成正比，即杂草对谷子的主茎高、茎粗、主穗重、千粒重、产量、SPAD值和光合作用有显著影响。光合作用是作物生长发育的基础，为作物的生长和发育提供物质能量，在喷施苗后除草剂10 d后，谷子SPAD值和光合特性的高低与杂草的防除效果成正比，且高于对照，可能是杂草与谷子争夺阳光的照射，从而影响谷子的叶绿素含量和光合特性，杂草的减少提高了谷子光合作用，进而促进谷子的生长和产量的提高，这与闫锋^[10]的研究结果一致。从试验结果可以看出，喷施封闭和苗后除草剂组合方案要好于只喷施单一除草剂方案，其中只喷施苗后除草剂要显著好于只喷施苗前除草剂，因此在没有进行或者错过苗前土壤封闭处理时，也可选择有效的苗后茎叶除草剂进行杂草防除，提高谷子产量。

农药等化学药品喷施后会残留在土壤中，影响土壤微生物种群结构，引起环境中生物体的毒性效应，对环境造成潜在的危害，因此研究农药对土壤微生物结构、数量等是检验农药安全性的一个重要指标。从本试验对土壤的微生物量影响来看，各除草剂喷施处理方案都对土壤中的细菌、真菌和放线菌没有显著影响，在谷子收获后均可恢复到对照水平，因此各处理对谷子生长和土壤环境均是安全可靠的^[26]。其中细菌表现出“抑制―促进―逐渐恢复”的过程可能是细菌在刚喷施除草剂后受到毒性的一定影响，但在一段时间后细菌适应了除草剂的毒性，从而把除草剂作为一种营养物质供其自身生长繁殖，而后期随着土壤中除草剂的降解和减少，细菌数量逐渐趋于对照。除草剂对土壤中真菌和放线菌都产生了抑制作用，但并没有刺激他们生长繁殖，真菌恢复的速度比放线菌快，说明放线菌受到除草剂的影响更大。

张路生等^[23]和李鹤鹏等^[27]在喷施播后苗前除草剂试验中得出，按一定量配比混合除草剂好于喷施一种除草剂的封闭除草效果，冯煜^[28]发现单嘧磺隆和苯∙唑∙2甲钠复配除草剂可显著降低对糜子的药害，本研究结果与前人研究结果一致，后续可增加莠去津等多种除草剂的混合配比试验和多个地点对照试验进行综合分析，以期获得更全面准确的试验结果，为谷子大田除草提供参考依据。

本试验结果表明，同时喷施苗前除草剂和苗后除草剂对杂草的防除效果显著好于只喷施单一除草剂，且“单嘧磺隆”作为封闭土壤除草剂，“烯禾啶+氯氟吡氧乙酸异辛酯作为茎叶除草剂对谷子杂草防除效果最好；收获后，土壤中细菌、真菌和放线菌的微生物量均与未喷施除草剂地块无显著差异。