二甲戊靈對龍葵苗期主要生長發(fā)育和生理指標的影響

魏迎鳳,張全成,查 慧,王小麗,王俊剛

(石河子大學農學院/新疆生產建設兵團綠洲生態(tài)農業(yè)重點實驗室,新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意義】龍葵(SolanumnigrumL.)是一年生草本茄科茄屬植物,具有生長迅速,繁殖力強、生育期短、連續(xù)多實性等特點,廣泛分布,一般多生長在田邊、荒地以及村莊附近等肥沃的土壤中。二甲戊靈(pendimethal)是一種二硝基苯胺類土壤處理除草劑,其主要作用機理是微管的解聚,干擾有絲分裂紡錘體的形成和破壞有絲分裂周期[1,2]。該類除草劑對芽和根的伸長和發(fā)育有影響,會導致芽和根發(fā)育不良出現特有的尖端腫脹[3]?！厩叭搜芯窟M展】二甲戊靈主要用于防除棉花、甘藍、谷子等地里的禾本科、闊葉類雜草和莎草,如稗草、牛筋草、馬唐、莧、龍葵、苘麻、馬齒莧等[4,5]。棉田在播種前使用土壤封閉劑來防除棉田雜草[6]。南北疆棉田雜草種類存在明顯差異[7-9],近年來以龍葵為首的闊葉類已上升為為新疆北疆棉區(qū)的優(yōu)勢雜草[10-13],影響了棉花的產量、降低了棉花的品質[5,14],且對其他作物的危害也持續(xù)加重?！颈狙芯壳腥朦c】目前,二甲戊靈多用于田間雜草的防效研究,對植物受到二甲戊靈后其體內生物量的具體變化還沒有詳細的分析和比較。需研究噴施二甲戊靈對龍葵苗期主要生長發(fā)育及其生理指標的影響?！緮M解決的關鍵問題】采用溫室盆栽法,噴施不同濃度(0、300、600、900、1 200、1 500 g.a.i/hm2)二甲戊靈,分析二甲戊靈對龍葵的生長發(fā)育和生理指標及其對龍葵的影響,為龍葵防治新技術提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 龍葵種子

龍葵種子采集于石河子大學教學實驗場三連,將采集到的成熟種子放入自封袋內,拿回實驗室置于紗網中,在流水下揉搓清洗至果肉果皮與種子分離,將種子置于室溫條件下自然風干,挑選籽粒飽滿、大小一致的種子置于4℃冰箱中進行保存,供后期試驗使用。

1.1.2 供試藥品

98%二甲戊靈原藥(上海源葉生物科技有限公司),鹽酸(HCl),乙醇、丙酮試劑均為分析純。

1.1.3 供試儀器

電熱恒溫水浴鍋(北京長安科學儀器廠);THERMO Varioskan Flash 全波長多功能酶標儀3001(上海繼圣醫(yī)療器械有限公司);LI-3100C臺式葉面積儀(北京力高泰科技有限公司北京力);電子數顯卡尺(上海諾漾精密模具有限公司);SPX-250I-G型光照培養(yǎng)箱(上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設備廠);BAS124S電子天平(賽多利斯科學儀器北京有限公司);日立CT15RE臺式微量冷凍離心機(上海妙生科技有限公司);LQP-B-4型制冰機(上海安亭科學儀器廠)。

1.2 方 法

1.2.1 種子處理及幼苗培養(yǎng)

室溫條件下將龍葵種子浸泡在200 mg/L赤霉素溶液中20 min以打破休眠[15]。在培養(yǎng)皿中鋪一層直徑為9 cm濾紙,后將打破休眠的種子放在濾紙上,每個培養(yǎng)皿中10粒龍葵種子,每處理重復3次。培養(yǎng)皿用保鮮薄膜包裹好,防止皿內的水分蒸發(fā),且定期給培養(yǎng)皿中加入水以保持濕潤。放入培養(yǎng)箱中進行催芽培養(yǎng),設置培養(yǎng)條件為26℃光照、黑暗交替12 h,光照強度為10 000 lx,相對濕度50%。

將未施用過二甲戊靈除草劑的土壤與蛭石按3∶1混合均勻,將混合好的土裝在塑料花盆中(直徑23 cm,高17 cm),采用室內盆栽法培養(yǎng),第1次用清水將土壤澆透,確保塑料花盆不積水。在每個托盤底部加水,使塑料花盆中的土壤達到飽和濕潤狀態(tài)。將催芽露白(約5 mm)的15粒龍葵種子均勻點播在土壤表面,后均勻覆上細土。

1.2.2 試驗設計

采用室內盆栽法,按照田間推薦劑量,并根據等差稀釋法在預試驗的基礎上將二甲戊靈配成以下5個濃度:300、600、900、1 200、1 500 g.a.i./hm2,待土壤完全濕潤后放置24 h,噴施不同濃度的二甲戊靈藥液,施藥后置于室內培養(yǎng)(室內條件:白天26℃,晚上15℃)。以清水做對照,每處理3次重復。將塑料花盆置于托盤中,定期加入足夠的水,保證塑料盆中土壤達到飽和濕潤狀態(tài)。在施藥后5、10、15、20、25、30 d試驗,測定相應的生物量及生理特性指標。

1.2.3 測定指標

在施藥后不同時間隨機調查10株龍葵,用電子數顯卡尺測量株高、莖粗;用葉面積儀測量葉面積;用萬分之一天平測量地上部分鮮重;用考馬斯亮藍法測定可溶性蛋白含量、用蒽酮比色法測定可溶性糖含量、用丙酮法測定葉綠素含量[16]。

1.3 數據處理

使用Excel 2010軟件處理數據及作圖,使用SPSS20.0軟件進行方差分析并用Duncan’s新復極差法進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 二甲戊靈對龍葵株高的影響

研究表明,二甲戊靈對龍葵株高有一定的抑制作用,且濃度越高對其抑制作用越強,各處理龍葵株高相比于對照均存在顯著差異。當二甲戊靈濃度為300 g.a.i/hm2時,龍葵株高與其它濃度之間存在顯著差異(P<0.05),而濃度≥600 g.a.i/hm2時,龍葵株高之間存在差異,但不顯著(P>0.05)。在藥后5 d濃度為1 500 g.a.i/hm2時株高最小為0.97 cm,相對于對照減少了79.23%。在藥后30 d濃度為300 g.a.i/hm2時龍葵株高高于其他濃度處理下的株高為5.54 cm,相對于對照減少了72.48%。在施藥期間,對照的龍葵株高增加了15.46 cm, 而二甲戊靈濃度為600 g.a.i/hm2時龍葵株高受到極大的抑制,株高僅增加了0.74 cm。隨著施藥時間的延長,其抑制作用越明顯,在施藥15 d后龍葵株高基本停止增長,且濃度為1 500 g.a.i/hm2時對龍葵株高抑制最強。表1

表1 不同濃度二甲戊靈下龍葵株高變化

2.2 二甲戊靈對龍葵莖粗的影響

研究表明,二甲戊靈會使龍葵莖粗出現膨大增粗現象,不同濃度對龍葵莖粗存在不同程度的影響,各處理組的龍葵莖粗相比于對照均存在顯著差異。施藥后5～15 d,各處理組莖粗均大于對照,且相比于對照存在顯著差異(P<0.05)。在施藥5 d時,對照龍葵莖粗最小為0.05 cm。龍葵施藥后15～30 d,隨著龍葵的正常生長各處理組的莖粗基本停止增長,且對照龍葵莖粗明顯高于各處理組,存在顯著差異(P<0.05),但各濃度之間差異不顯著(P>0.05),二甲戊靈濃度為300 g.a.i/hm2時龍葵莖的橫向生長嚴重受到抑制,莖粗并未發(fā)生變化。二甲戊靈在使用前期對龍葵莖的橫向生長影響最大。圖1,表2

注:A為施藥后5 d龍葵的長勢情況;B為施藥后10 d龍葵的長勢情況;C為施藥后15 d龍葵的長勢情況;D為施藥后20 d龍葵的長勢情況;E為施藥后25 d龍葵的長勢情況;F為施藥后30 d龍葵的長勢情況

表2 不同濃度二甲戊靈下龍葵莖粗變化

2.3 二甲戊靈對龍葵地上部分鮮重的影響

研究表明,二甲戊靈會使龍葵地上部分鮮重相對降低,且隨濃度增高其降低程度越明顯,各處理組的龍葵地上部分鮮重相比于對照均存在顯著差異(P<0.05),其中,二甲戊靈濃度為1 500 g.a.i/hm2時,對龍葵地上部分鮮重影響最明顯。當濃度≥900 g.a.i/hm2時,各濃度之間地上部分鮮重無顯著差異(P>0.05),施藥后5 d濃度為1 500 g.a.i/hm2時地上部分鮮重最小為0.13 g,相比于對照減少了50.00%。藥后20～30 d時二甲戊靈對龍葵地上部分鮮重的影響很大,尤其是第25～30 d對龍葵地上部分鮮重影響最大。表3

表3 不同濃度二甲戊靈下龍葵地上部分鮮重變化

2.4 二甲戊靈對龍葵葉面積的影響

研究表明,二甲戊靈對龍葵葉面積有抑制作用,且濃度越高對其抑制作用越強,各處理組的龍葵葉面積相比于對照均存在顯著差異。在施藥后15～30 d時,經二甲戊靈處理的龍葵葉面積基本停止增長,且各濃度之間葉面積差異不顯著(P>0.05),其中二甲戊靈濃度為1 200 g.a.i/hm2時對龍葵葉面積抑制作用最明顯,葉面積僅增加了0.11 cm2(對照葉面積增加了0.57 cm2)。在施藥15 d之后龍葵葉面積基本停止生長。濃度為1 200 g.a.i/hm2時對龍葵葉面積抑制最強,在施藥5 d后時龍葵葉面積最小為0.12 cm2,相比于對照減少了35.29%。在施藥15 d之后龍葵葉面積基本停止生長。表4

表4 不同濃度二甲戊靈下龍葵葉面積變化

噴施不同濃度二甲戊靈后,隨著時間的延長和藥劑濃度的增長,龍葵形態(tài)指標發(fā)生明顯變化,整體上出現株高變矮、莖稈變粗、葉面積變小、次生根生長受抑制。不同濃度的二甲戊靈均對龍葵的株高、莖粗、葉面積、葉片鮮重存在不同程度的影響,隨著二甲戊靈藥劑劑量的升高整體呈現出下降趨勢,且在藥劑處理15 d后龍葵基本停止生長并伴隨著倒伏現象。圖1,表4

2.5 二甲戊靈對龍葵葉綠素含量的影響

研究表明,二甲戊靈處理后會使龍葵葉綠素含量呈現出遞減趨勢,在不同時間段濃度為1 500 g.a.i/hm2時對龍葵葉綠素含量影響最嚴重;隨著時間的推移葉綠素含量也出現大幅度下降,第30 d各濃度葉綠素含量相較于其他時間點都是最低的。對照龍葵中的葉綠素含量呈現出先增加后下降趨勢,在施藥后15 d達到最大3.74 mg/g,第10 d次之為3.60 mg/g。二甲戊靈處理的龍葵葉綠素含量均呈現不同程度的降低,第5～10 d尤其明顯,出現大幅度下降。當濃度≥900 g.a.i/hm2時,龍葵葉綠素含量之間存在差異,但不顯著(P>0.05)。施藥后10和20 d時,二甲戊靈對龍葵葉綠素含量影響不明顯,隨二甲戊靈濃度的增加而減少,且均低于對照(P<0.05)。在施藥后25 d和30 d濃度分別為1 200和1 500 g.a.i/hm2時,龍葵葉綠素含量均最小為0.62 mg/g,與對照分別減少了67.02%和62.87%。圖2

注:2-1為二甲戊靈對龍葵葉綠素含量的影響;2-2為二甲戊靈對龍葵可溶性糖含量的影響;2-3為二甲戊靈對龍葵可溶性蛋白含量的影響。圖中數值0、300、600、900、1 200、1 500分別表示噴施二甲戊靈濃度為0、300、600、900、1 200、1 500 g.a.i./hm2,小寫字母表示在0.05水平下差異顯著。

2.6 二甲戊靈對龍葵可溶性糖含量的影響

研究表明,二甲戊靈處理后龍葵可溶性糖含量均呈現出遞減趨勢,且隨著藥劑濃度的增加可溶性糖含量出現大幅度下降,在不同時間段二甲戊靈濃度為1 500 g.a.i/hm2時對龍葵可溶性糖含量影響最嚴重,第30 d各濃度可溶性糖含量相較于其他時間點都是最低的。對照龍葵的可溶性糖含量呈現出先增加后下降趨勢,在施藥后10 d達到最大為17.72 mg/g。二甲戊靈處理的龍葵可溶性糖含量均呈現不同程度的降低,且隨著濃度增大降低越明顯。除二甲戊靈濃度為1 500 g.a.i/hm2時,其他各濃度之間可溶性糖含量雖存在差異,但不顯著(P>0.05)。用藥5～10 d時二甲戊靈濃度對龍葵可溶性糖含量的影響很大。在藥后30 d濃度為1 500 g.a.i/hm2時,龍葵可溶性糖含量最小為3.12 mg/g,與對照相比減少了71.48%。圖2

2.7 二甲戊靈對龍葵可溶性蛋白的影響

研究表明,在二甲戊靈處理后龍葵中的可溶性蛋白含量呈現出遞減趨勢,且隨著二甲戊靈濃度的增加下降趨勢越大,在第30 d各處理組可溶性蛋白含量相較于其他時間點都是最低的。對照龍葵中的可溶性蛋白含量呈現出先增加后下降趨勢,在藥后10 d達到最大為0.31 mg/g,第15 d次之為0.28 mg/g。當濃度≥1 200 a.i/hm2時,龍葵可溶性蛋白含量之間存在差異,但不顯著(P>0.05)。在藥后5 d濃度為300 g.a.i/hm2時,龍葵可溶性蛋白含量最大為0.20 mg/g,與對照相比減少了13.04%。在藥后30 d濃度為1 500 g.a.i/hm2時,龍葵可溶性蛋白含量最小為0.06 mg/g,與對照相比減少了45.45%。圖2

3 討 論

植物在受到外界不利環(huán)境脅迫時直接以生長受抑表現出來[17]。除草劑處理后會對植物的株高、葉面積等形態(tài)指標產生不同程度的影響[18]。植物的鮮重是區(qū)分其長勢的一個重要指標,植物鮮重越大,植株長的越好,受藥害的影響越小,相反當藥害大面積發(fā)生時會對植株鮮重的增加產生抑制作用[17,19]。二甲戊靈會抑制分生組織細胞的正常分裂,但不影響種子的萌發(fā),進一步會造成植株畸形、矮小粗壯,最終導致其死亡[20]。張少逸等[21]研究發(fā)現,二甲戊靈對刺萼龍葵株高的抑制作用較強,用藥后5 d最高劑量抑制率高達84.6%,施藥后30 d抑制作用仍較強。劉韶光[22]研究發(fā)現,谷子的株高、葉面積、鮮重均隨二甲戊靈劑量升高呈下降趨勢。試驗結果顯示,不同劑量的二甲戊靈對龍葵的株高、莖粗、葉面積、葉片鮮重有不同程度的影響。隨噴施二甲戊靈劑量升高整體呈下降趨勢,當濃度為1 500 g.a.i/hm2時對龍葵形態(tài)指標影響最嚴重。二甲戊靈處理后對龍葵的株高、葉面積、葉片鮮重均存在著一定的抑制作用;隨著生育期的推進,施藥時間的延長,各處理的龍葵株高、葉面積、地上部分鮮重在施藥后30 d時相比于對照分別減少了89.97%、77.14%、95.33%;施藥15 d之后龍葵株高、葉面積基本停止增長。二甲戊靈處理的前15 d龍葵莖稈相比對照明顯加粗,隨著植株的正常生長后期處理組的龍葵莖粗基本停止增長,且對照植株莖粗明顯高于各處理組約為0.25 cm。

可溶性糖作為植物體內重要的能源物質,在維持植物蛋白質穩(wěn)定方面起著重要作用[23]?？扇苄缘鞍讌⑴c植物生理生化代謝的調控,與植物抗病性、抗逆性密切相關并且是植物體內一種重要的生理生化指標[24]。葉綠素作為光合作用的物質基礎,在吸收、轉化和傳遞光能等方面起著巨大作用[25],植物體內葉綠素含量的高低可以有效地反映出該植物的光合作用強弱[26]。彭俊等[27]研究發(fā)現,在除草劑的作用下,隨著處理濃度的升高,葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白活性均呈現下降趨勢。朱詩禹等[28]研究發(fā)現大豆葉片葉綠素含量隨藥劑濃度的增加而降低。試驗結果顯示,隨著二甲戊靈濃度的增加可溶性糖、可溶性蛋白、葉綠素含量均出現大幅度下降。隨著生育期的推進,施藥時間的延長,在第30 d時濃度為1 500 g.a.i/hm2可溶性糖可溶性蛋白、葉綠素含量達到最小值分別為3.12、0.06、0.62 mg/g。與錢蘭娟等[29]研究結果一致。試驗中二甲戊靈的相關測定為溫室盆栽試驗,但藥劑在田間的使用效果,有待于進一步驗證。

4 結 論

噴施不同劑量藥劑在不同時間段內都會對龍葵的生物量和生理特性出現一定的影響,其中在處理第30 d時龍葵株高、葉面積、地上部分鮮重最小,分別為2.02 cm、0.32 cm2、0.47 g。在處理前15 d時莖粗相比對照明顯增粗,隨著龍葵后期的生長對照莖粗明顯高于各處理。與對照相比,可溶性糖、可溶性蛋白、葉綠素含量在第30 d時達到最小值3.12、0.06、0.62 mg/g,且分別減少了7.82、0.05、1.05 mg/g。經二甲戊靈處理后龍葵形態(tài)指標會出現矮小粗壯、葉面積及葉片鮮重降低;生理方面會出現可溶性糖、可溶性蛋白、葉綠素顯著下降。