氟吡草胺-苄基酯通过抑制根系生长和减少根芽再生来控制田旋花（Cirsium arvense）

《Weed Research》：Florpyrauxifen-Benzyl Controls Cirsium arvense by Inhibiting Root Growth and Decreasing Root Bud Regeneration

　　**摘要**

加拿大蓟（Cirsium arvense L.）是一种多年生杂草，具有广泛的根系，并通过不定根芽进行大量的无性繁殖，这使得长期管理变得具有挑战性。Florpyrauxifen-benzyl是一种新型的合成生长素类除草剂，显示出控制阔叶杂草的潜力，但其对加拿大蓟根系生长和再生的影响尚未有文献记载。温室研究评估了在9–38克/公顷的剂量下，Florpyrauxifen-benzyl在加拿大蓟的莲座期和抽薹期单独使用或连续使用的效果，测量了杂草控制情况、根生物量的减少以及根芽的再生情况。第二项温室研究将Florpyrauxifen-benzyl（29克/公顷）与草甘膦、氯吡啶酸、2,4-D、草氟膦、氟唑磺隆和卡芬酮以及选定的混合剂进行了比较。田间研究在三个地点评估了Florpyrauxifen-benzyl单独使用或与修剪结合使用的效果。在温室中，Florpyrauxifen-benzyl提供了86%–94%的杂草控制效果，在莲座期减少了≥97%的根生物量，在抽薹期减少了≥80%的根生物量，并将根芽再生降低到≤14%的根段比例，其效果与草甘膦和氯吡啶酸相当。在田间，连续施用或先修剪后施用Florpyrauxifen-benzyl显著提高了控制效果（73%–79%），而单次春季施用或单次夏季施用的效果分别为69%和30%。Florpyrauxifen-benzyl与草氟膦或氟唑磺隆的混合物并未改善对加拿大蓟的控制效果。结果表明，Florpyrauxifen-benzyl通过减少根生物量和抑制无性再生有效控制了加拿大蓟，其表现与行业标准相当。

**1 引言**

加拿大蓟（Cirsium arvense L.）是一种原产于东南欧和东地中海地区的多年生阔叶杂草（Morishita 1999）。加拿大蓟在温带气候下生长旺盛，侵染了非洲、中东、亚洲、大洋洲以及北美和南美的作物（Mitich 1988）。它可能是在17世纪通过受污染的作物种子或船用压舱物引入北美的，已成为一种令人头疼的杂草，对农业、牧场和受干扰的生境构成重大挑战（Foote等人1970；Hodgson 1970；Donald 1992；Beck和Sebastian 2000；Enloe等人2007；Davis等人2018）。它的全球传播突显了其生态适应性和对杂草管理的持续挑战。加拿大蓟以其快速传播、广泛的根系以及通过根芽进行无性繁殖的能力而闻名，这使得它难以控制（Donald 1984；McAllister和Haderlie 1985a, 1985b；Carlson和Donald 1988）。其根系网络可以深入超过5米，储存大量的碳水化合物储备，以支持无性再生（Carlson和Donald 1988；Miller和Lym 1998；Tiley 2010；Sciegienka等人2011；Davis等人2018）。与主要依赖种子繁殖的一年生杂草不同，加拿大蓟通过其根系上的不定芽进行克隆繁殖（Carlson和Donald 1988；Donald 1993；Ziska等人2004）。因此，即使移除了地上部分，新的芽也会从根部容易生长出来，重新建立杂草侵染（Carlson和Donald 1988；Donald 1993；Ziska等人2004）。其韧性加上杂草的竞争能力使加拿大蓟能够胜过作物，争夺水分、光照和养分，常常导致严重的产量损失和长期的土壤种子库富集（Sciegienka等人2011；Davis等人2018）。传统的加拿大蓟管理策略结合了机械和化学方法，但两者都存在显著的限制，影响了它们的有效性。机械控制方法如修剪、耕作或翻土可以暂时减少地上部分的生长或阻止种子产生，但也可能刺激根芽的发展或传播根碎片，从而加剧杂草侵染（Davis等人2018；Orloff等人2018）。相反，有策略的修剪制度已被证明可以随着时间的推移抑制加拿大蓟的数量，在某些条件下，甚至可能导致长期的数量下降（Bourd?t等人2016）。化学控制，特别是系统性除草剂，对加拿大蓟更为有效，因为这些除草剂可以转移到根部并抑制无性再生（Davis等人2018）。草甘膦和生长素类除草剂如氯吡啶酸长期以来被有效用于管理加拿大蓟（Carlson和Donald 1988；Baccin和Moretti 2024）。它们的效果受到施用时间、生长阶段和环境条件的强烈影响，而作物选择性、非目标伤害以及重复使用导致的除草剂抗性风险仍然是主要问题（Hunter 1996；Peterson等人2018）。Florpyrauxifen-benzyl是一种有前景的除草剂，用于管理加拿大蓟，它具有独特的作用机制。与许多主要通过TIR1介导的生长素受体途径起作用的旧生长素类除草剂不同，Florpyrauxifen-benzyl已知优先结合AFB5受体位点，这是SCFTIR/AFB蛋白复合体的不同组成部分（Prusinska等人2023；Wang等人2021）。这一独特的靶点为多样化使用生长素类除草剂提供了机会。Florpyrauxifen-benzyl的特点是挥发性和系统活性高，可以在生长季节内使用，而不会像其他基于生长素的除草剂那样产生漂移问题（Miller和Norsworthy 2018a；Miranda和Moretti 2025）。尽管其在控制一年生杂草方面的效果已有充分记录，但其对多年生杂草的影响仍不清楚，特别是其对地下结构的影响。在这项研究中，我们评估了Florpyrauxifen-benzyl对加拿大蓟的影响，重点关注杂草控制、根生物量的减少以及根芽再生的抑制。这些反应既反映了地上部分生长的即时竞争效应，也反映了由地下储备和无性再生驱动的长期持久性。在温室和田间条件下进行评估，使我们能够确定Florpyrauxifen-benzyl作为可持续管理加拿大蓟工具的潜力。

**2 材料与方法**

**2.1 温室研究**

从俄勒冈州立大学的一个有机实验农场（44.55, ?123.21）收集了加拿大蓟的根段，将其切成6至8厘米长的段以促进再生，然后移植到装有商业盆栽混合土（SS#4 PC RSi，Sun Gro Horticulture，Agawam，MA）的平盘中。托盘被放置在俄勒冈州立大学的温室中（44.57, ?123.29），那里的昼夜温度分别设定为22°C和18°C，并通过人工照明补充14小时的光照周期。在出苗两周后，植株被移植到装有相同盆栽混合土的单独5升盆中，并在相同的条件下生长。温室研究包括两项。第一项研究评估了在加拿大蓟的两个生长阶段施用Florpyrauxifen-benzyl（Hulk；Corteva Agriscience，印第安纳波利斯，IN）的效果。第二项研究评估了Florpyrauxifen-benzyl单独使用或与目前注册的除草剂联合使用的效果。处理使用了一种研究喷雾器（DeVries Manufacturing Generation III，Hollandale，MN），配备了一个TP8003E喷嘴（TeeJet Technologies，Glendale Heights，IL），喷嘴位于植株冠层上方45厘米处，并校准为每公顷喷洒187升溶液。

**2.1.1 Canada蓟对Florpyrauxifen-Benzyl的反应**

第一项温室研究评估了在加拿大蓟的莲座期（8–10个叶节点，BBCH-18）和抽薹期（第二个完全伸长的节间，BBCH-32）分别以四种剂量（9、18、29和38克/公顷）施用Florpyrauxifen-benzyl的效果。处理包括每种剂量的单次施用或连续施用[相同剂量后间隔28天再次施用相同剂量]。处理采用随机完全区组设计（RCBD），生长阶段×除草剂处理的因子排列，重复四次。在初次处理后的56天（DAIT），收集地上生物量，烘干并称重。随后立即收集根系，清洗以去除土壤，轻轻干燥并称重。每个根系被切成10个5厘米长的段，并重新移植到装有盆栽混合土的托盘中，如前所述。35天后，评估根芽的再生情况（即再生），存活情况记录为1（再生）或0（未再生）。对于再生的段，记录每个段产生的次生枝条的数量。

**2.1.2 与其他除草剂的比较**

第二项温室研究集中在加拿大蓟的抽薹生长阶段（BBCH-32）。处理包括单独施用29克/公顷的Florpyrauxifen-benzyl，或与氯吡啶酸（Stinger；Corteva Agriscience）280克/公顷、草氟膦（Rely 280；BASF Corp.，Research Triangle Park，NC）1150克/公顷或氟唑磺隆（Mission；Summit Agro，Durham，NC）200克/公顷联合使用。还单独评估了标准除草剂：草甘膦（Roundup PowerMAX；Bayer CropScience，圣路易斯，MO）1680克/公顷、2,4-D（Sabre；Loveland Products，Loveland，CO）1060克/公顷、氯吡啶酸280克/公顷、草氟膦1150克/公顷、氟唑磺隆200克/公顷和卡芬酮（Aim EC；FMC Corp.，费城，PA）35克/公顷。还包括修剪（通过手工在植株地上方1厘米处剪除）和未处理作为对照。处理采用RCBD设计，重复四次。与第一项研究一样，在56 DAIT时收集地上生物量，烘干并称重。根系的处理方法如上所述，35天后评估10个5厘米根段的再生情况以确定存活率。

**2.2 田间研究**

2023年和2024年在俄勒冈州的Corvallis（44.56, ?123.22）和Canby（44.29, ?123.23）附近进行了三项田间研究。在Corvallis，研究在5月（春季）开始，当时加拿大蓟植株高度为25–35厘米（BBCH-19），在一片自然受到加拿大蓟和Daucus carota L.侵染的休耕地雨养田中（USDA-NRCS，2023）。在Canby，研究在6月（晚春）开始，当时加拿大蓟高度为15–20厘米（BBCH-16），在一片商业种植的5年生榛树园（Corylus avellana cv. ‘PollyO’）中，种植间距为6.1米×6.1米，土壤类型为Chehalis粉粘土（USDA-NRCS，2023）。选择这个地点是因为种植者报告说使用氯吡啶酸和草甘膦对加拿大蓟的控制效果不佳。评估了十五种处理方法，包括单独修剪；Florpyrauxifen-benzyl 29或38克/公顷；草甘膦1680克/公顷；mesotrione（Callisto；Syngenta Crop Protection，Greensboro，NC）210克/公顷；氟唑磺隆200克/公顷；2,4-D 1060克/公顷；草氟膦1150克/公顷；以及氯吡啶酸280克/公顷。Florpyrauxifen-benzyl的施用方式包括单次春季处理（A）、单次夏季处理（B；春季处理后28天）或春季和夏季的连续处理。另外两种处理方式是春季修剪后夏季再施用Florpyrauxifen-benzyl 29或38克/公顷。修剪使用的是一台步行式旋转割草机（Premier 26；DR Power Equipment，Waukesha，WI，USA），速度约为4.8公里/小时，切割高度约为5–8厘米。连续处理是为了评估在一个生长季节内一次或两次施用是否足以控制连续出现的加拿大蓟并防止种子产生。还包括未处理作为对照。处理采用RCBD设计，重复四次。地块尺寸为6米×12米。除草剂使用CO2加压背包喷雾器（R&D Sprayers，Opelousas，LA）进行施用，校准为每公顷187升，压力为275千帕，速度为4.8公里/小时。在Corvallis，使用装有AIXR-11002平扇喷嘴的六喷嘴喷杆进行施用，喷嘴间距为50厘米。在Canby，使用装有AIXR-11002喷嘴的三喷嘴喷杆进行施用，喷雾方向朝向树行两侧。施用时的平均气温在两个地点分别为16°C至20°C。处理后7天的平均气温在Corvallis为16°C，在Canby为17°C。在任何地点或年份，处理后7天内都没有降雨。评估包括杂草控制和地上生物量，分为地上部分和花序。杂草控制通过0到100%的评分标准进行视觉评估，0%表示无控制，100%表示完全控制，分别在处理后14天、28天、42天和84天进行；然而，为了简洁起见，仅展示了84天时的数据。在84天时，从每个地块随机选取的0.25平方米样方中收集地上生物量，分为地上部分和花序，烘干并称重。

**2.3 统计分析**

所有数据使用R软件版本4.2.2（R Core Team 2025）进行分析。使用适当的误差分布拟合广义线性混合模型（GLMMs），并使用α=0.05的显著性水平进行方差分析以测试固定效应。

**2.3.1 温室研究**

固定效应包括处理、重复次数及其交互作用，实验块作为随机效应。百分比数据（杂草控制、地上生物量减少、根生物量减少和次生根再生）经过β变换转换为0–1的范围，并使用glmmTMB包（版本1.1.7）和β误差分布进行分析（Brooks等人2017）。由于未处理对照的值为零，因此将其数据排除。根生物量和从根段再生的次生枝条数量分别使用具有高斯分布的GLMMs进行分析，经过平方根变换以满足模型假设。当检测到显著的处理效应或交互作用效应时，使用Tukey的HSD方法和emmeans包（版本1.8.5）以及clid函数（Lenth 2020）进行了事后比较。

2.3.2 田间研究
固定效应包括研究地点、处理方式及其交互作用，随机效应为处理块。百分比数据（杂草控制、茎生物量减少和花序生物量减少）按照上述方法进行了贝塔转换，并使用GLMMs进行分析（Brooks等人，2017年）。由于未处理对照组的数值为零，因此将其省略。对于显著的处理效应或交互作用效应，随后使用emmeans包进行了Tukey的HSD事后比较，如Lenth（2020）中所述。

3 结果
3.1 温室研究
3.1.1 Florpyrauxifen-Benzyl对C. arvense的防治效果
Florpyrauxifen-benzyl对C. arvense的防治效果显著，不同剂量（9–38克/公顷）和施用时间（单次和连续施用）下的防治率在86%到94%之间（表1）。生长阶段对防治效果有显著影响（p = 0.90），但未检测到处理阶段与处理方式之间的显著交互作用（p = 0.225）（表1）。对比结果显示，在不同生长阶段，连续施用的防治效果显著优于单次施用（93% vs 89%，p = 0.03）。表1显示了在温室研究中，初次处理后56天，使用florpyrauxifen-benzyl单次或连续施用对Cirsium arvense的防治效果。处理方式（克/公顷）。

方差分析（ANOVA）结果显示：
- 生长阶段（p = 0.016）
- 处理方式（p = 15.14）
- 生长阶段 × 处理方式（p = 9.39）
- 单次施用与连续施用的对比（p = 0.038）

对比结果显示，在不同生长阶段，连续施用的防治效果显著优于单次施用。

3.1.2 与其他除草剂的比较
Florpyrauxifen-benzyl在29克/公顷的剂量下，对C. arvense的防治效果与草甘膦（1680克/公顷·活性当量）和氯吡啶酸（280克/公顷·活性当量）相当，防治率均达到96%以上（表4；图1）。这些除草剂的防治效果明显优于氟唑磺隆（200克/公顷·活性当量）、2,4-D（1,060克/公顷·活性当量）、草铵膦（1680克/公顷·活性当量）和氯氟氰草酮（35克/公顷·活性当量）。将草铵膦或氟唑磺隆与florpyrauxifen-benzyl混合使用并未提高防治效果（p = 0.89）。同样，含有florpyrauxifen-benzyl或氯吡啶酸的处理方式也表现出相似的防治效果（p = 0.26）（表4）。

图1显示了在温室研究中，不同除草剂处理后Cirsium arvense的根生物量变化。结果表明，系统型除草剂与接触型除草剂的效果存在差异，florpyrauxifen-benzyl的效果与基准除草剂草甘膦和氯吡啶酸相当。根生物量的减少程度也相似（表5；图1）。Florpyrauxifen-benzyl（97%）、草甘膦（97%）和氯吡啶酸（98%）的减少效果最显著。氯氟氰草酮仅减少了59%的根生物量，2,4-D减少了76%。Florpyrauxifen-benzyl显著抑制了次生芽的再生（表6）。与florpyrauxifen-benzyl单独使用相比，将其与草铵膦或氟唑磺隆混合使用并未提高防治效果（根生物量p = 0.06；次生芽p = 0.47）。

3.2 与其他除草剂的比较
在田间研究中，Florpyrauxifen-benzyl的防治效果受到地点、处理方式及其交互作用的影响（p < 0.0001；表7–9）。在Corvallis.1，春季单次施用florpyrauxifen-benzyl的防治率为78%至84%，春季连续施用后夏季再施用可将防治率提高到82%至88%，而结合刈割处理则进一步提高到85%至87%（表7）。草甘膦提供了94%的抑制效果，而氯吡嗪胺提供了87%的抑制效果，两者都与最佳的氟吡啶氧芬处理方案相当，而甲基磺草酮和氟唑磺隆的效果明显较低。枝条生物量的减少也呈现出相似的模式，含有氟吡啶氧芬-苯基的处理方案（48%–83%）与草甘膦和氯吡嗪胺的效果相似（表8）。对于连续处理或刈割处理，花生物量的减少幅度超过92%，而单次夏季处理则减少了不到51%的花量（表9）。

**表7. 在俄勒冈州科瓦利斯和坎比的田间实验中，初次处理后84天对Cirsium arvense的控制效果。**

| 处理方法 | 施用剂量（g ai/ae ha^-1） | 施用时间 |
|---------|-----------------|---------|
| 科瓦利斯.1b | | |
| 科瓦利斯.2b | | |
| 坎比b | | |
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| 刈割 | | |
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| A | 17 | |
| ef | | |
| f | | |
| 4 | | |
| f | | |
| 氟吡啶氧芬-苯基 | 29 | |
| A | 84 | |
| ab | | |
| 80 | |
| ab | | |
| 48 | | |
| bcde | | |
| 氟吡啶氧芬-苯基 | 38 | |
| A | 78 | |
| b | | |
| 78 | |
| ab | | |
| 36 | |
| de | | |
| 草甘膦 | 1680 | |
| A | 94 | |
| a | | |
| 91 | |
| a | | |
| 68 | |
| ab | | |
| 甲基磺草酮 | 210 | |
| A | 45 | |
| cd | | |
| 7.4 | | |
| ef | | |
| 28 | | |
| e | | |
| 氟唑磺隆 | 200 | |
| A | 13 | |
| f | | |
| 41 | |
| cd | | |
| 64 | |
| abc | | |
| 2,4-D | 1060 | |
| A | 80 | |
| b | | |
| 81 | |
| ab | | |
| 45 | |
| bcde | | |
| 谷氟磺酰胺 | 1150 | |
| A | 55 | |
| c | | |
| 37 | |
| d | | |
| 38 | |
| cde | | |
| 氯吡嗪胺 | 280 | |


**表8. 在科瓦利斯和坎比的田间实验中，初次处理后84天Cirsium arvense的枝条生物量减少情况。**

| 处理方法 | 施用剂量（g ai/ae ha^-1） | % |
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| | 氟吡氧苯-苄基（Florpyrauxifen-benzyl）目前已被批准用于多种作物种植系统，包括水稻和某些多年生作物。这些批准表明该药剂在需要控制阔叶杂草的生产系统中具有实用性。实验结果显示，该药剂对加拿大雀麦（C. arvense）的抑制效果显著，说明它可以用于这些作物的综合管理方案。在温室条件下，将氟吡氧苯-苄基与草甘膦（glufosinate）或氟磺隆（flazasulfuron）混合使用并未提高杂草控制效果。类似的研究结果也出现在其他生长素类除草剂组合中，表明这类混合物通常无法显著增强对加拿大雀麦的抑制效果（Davis等人，2018年）。值得注意的是，混合使用氟磺隆或草甘膦并未降低氟吡氧苯-苄基的效力。在田间应用中，这种混合物可能仍能扩大杀草谱，尤其是在杂草种类混杂的田地中（Miranda和Moretti，2025年）。尽管尚未有关于氟吡氧苯-苄基对加拿大雀麦作用的具体研究，但对其在多年生作物上的效果已有研究支持。例如，在水稻种植系统中，该药剂能够抑制香附子（Cyperus rotundus）的块茎萌发和再生（Miller和Norsworthy，2018b年）。这些研究显示该药剂对多年生植物组织的强效作用与其在加拿大雀麦中观察到的根系抑制效果一致。这些结果进一步证明了其作为系统性除草剂在多年生杂草管理中的潜力，而不仅仅是目前应用最广泛的一年生杂草。从实际应用的角度来看，田间实验结果表明，氟吡氧苯-苄基可以纳入针对加拿大雀麦再生长阶段的控制方案中。例如，通过连续施药可以更好地控制初次处理后出现的新生植株；而结合割草和除草剂处理的方案可以通过刺激更易受除草剂影响的再生植株来增强控制效果。这些方法在多年生作物种植系统中尤为重要，因为割草和除草剂施用通常是果园管理的一部分。

**5 结论**
氟吡氧苯-苄基是控制加拿大雀麦的有效工具，在减少植株生物量、根系生物量以及抑制根芽再生方面，其效果可与草甘膦（glyphosate）和氯吡啶酸（clopyralid）等现有标准药剂相媲美甚至更优。在受控的温室条件下，单次施药即可实现≥86%的杂草控制和≥97%的根系生物量减少。在田间试验中，连续施药或与割草结合使用可优化其效果，尤其是针对春季生长旺盛的植株时。由于氟吡氧苯-苄基在生长素（TIR1/AFB）信号通路中的特异性受体结合机制，它为除草剂方案的多样化提供了可能，有助于减少对草甘膦和氯吡啶酸的依赖，并降低抗性产生的风险。该除草剂的推广应纳入综合管理策略中，结合农艺、机械和其他非化学方法来有效控制加拿大雀麦，从而维护多年生作物种植系统的可持续性。

**致谢**
作者衷心感谢俄勒冈榛子委员会（Oregon Hazelnut Commission）、跨区域项目4（IR-4）以及费雷罗榛子公司（Ferrero Hazelnut Company）为该项目提供的财政支持。同时，他们也感谢那些慷慨提供果园空间以支持研究的种植户。

**资金支持**
本研究得到了俄勒冈榛子委员会、美国农业部IR4项目以及费雷罗榛子公司的资助。

**利益冲突声明**
作者声明不存在任何利益冲突。

**数据可用性**
支持本研究结果的数据可向通讯作者索取。

**同行评审**
为保证透明度，本文相关的同行评审文件可访问：https://doi.org/10.1111/wre.70090

**编辑决策过程**
- 编辑决定函：2026/04/15
- 第一轮评审：2026/04/13
- 第二轮评审：2026/04/08
- 第三轮评审：2026/04/06
- 第四轮评审：2026/04/01
- 编辑决定函：2026/03/16
- 第一轮评审报告：2026/03/15
- 第二轮评审报告：2026/02/10
- 第一轮评审报告：2026/01/27