除草劑對(duì)燕麥產(chǎn)量及抗氧化特性的影響

劉歡，慕平，趙桂琴*，周向睿

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院,草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心,

甘肅 蘭州730070;2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,甘肅 蘭州 730070)

除草劑對(duì)燕麥產(chǎn)量及抗氧化特性的影響

劉歡1，慕平2，趙桂琴1*，周向睿1

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院,草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,中-美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心,

甘肅 蘭州730070;2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院,甘肅 蘭州 730070)

摘要：試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，對(duì)施用不同濃度仲丁靈和精異丙甲草胺除草劑的皮燕麥隴燕3號(hào)田間進(jìn)行防效調(diào)查及燕麥種子產(chǎn)量測(cè)定，并進(jìn)一步測(cè)定不同時(shí)期燕麥葉片超氧化物歧化酶(SOD)，過(guò)氧化物酶(POD)，過(guò)氧化氫酶(CAT)等抗氧化酶的活性和膜脂過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA)含量，以探討除草劑對(duì)燕麥生理特性的影響。結(jié)果表明，在除草劑適宜濃度范圍內(nèi)，高濃度除草劑對(duì)雜草的防效較好；與對(duì)照相比，除草劑處理對(duì)燕麥籽粒產(chǎn)量均有增產(chǎn)作用，最高增幅達(dá)30.7%。不同生長(zhǎng)期的燕麥?zhǔn)艿匠輨┟{迫后，葉片MDA含量逐漸上升，且抗氧化酶活性均高于對(duì)照；隨著除草劑濃度的升高，燕麥葉片各種酶活性受到不同程度的抑制。在試驗(yàn)期內(nèi)，POD活性的變化與SOD相似，即隨著燕麥生育期的推進(jìn)，呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)。CAT活性較為穩(wěn)定，呈現(xiàn)先降低，再升高的變化。兩種除草劑中，精異丙甲草胺對(duì)雜草的防效和增產(chǎn)作用均優(yōu)于仲丁靈，且對(duì)燕麥葉片各種酶活影響較小，適宜在皮燕麥田應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：除草劑濃度；燕麥；生育期；抗氧化酶活性

燕麥(Avenasativa)是世界各地廣泛種植的糧食作物，由于其蛋白質(zhì)和膳食纖維含量高，并且富含β-葡聚糖，逐漸成為人們關(guān)注的營(yíng)養(yǎng)健康食品。同時(shí)，因其環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、易栽培管理等特性，又是優(yōu)質(zhì)飼草作物的首選[1-2]。在我國(guó)，燕麥主要在華北、西北和青藏高原等高寒及半干旱地區(qū)栽培種植[3-4]。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，世界谷物生產(chǎn)每年因病蟲(chóng)草害的損失達(dá)35%~40%。近年來(lái)，隨著燕麥種植面積的擴(kuò)大及機(jī)械化程度的提高，麥田雜草成為影響燕麥產(chǎn)量的重要因素之一，人工除草費(fèi)工、費(fèi)時(shí)，且成本過(guò)高，使得化學(xué)除草劑成為燕麥生產(chǎn)中最為快速、經(jīng)濟(jì)和有效的除草方法，然而除草劑對(duì)環(huán)境和農(nóng)作物會(huì)造成一定程度的污染，對(duì)于生產(chǎn)作物而言，除草劑卻成為一種逆境，這種逆境無(wú)疑會(huì)在控制雜草危害的同時(shí)，導(dǎo)致作物體內(nèi)生理特性發(fā)生變化，甚至影響經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量及品質(zhì)。一般而言，植物在逆境條件下會(huì)產(chǎn)生諸如羥自由基(OH)、超氧自由基(O2-)、氧化氫(H2O2)等活性氧(ROS)成分，對(duì)植物的組織結(jié)構(gòu)和功能造成傷害。而植物體內(nèi)的超氧化物歧化酶(SOD)，過(guò)氧化氫酶(CAT)等酶促和非酶促防御機(jī)制可以有效地控制活性氧的生物效應(yīng)。因此，植物對(duì)各種脅迫的響應(yīng)是由多種內(nèi)部生理生化反應(yīng)共同完成的，保護(hù)酶活性與燕麥的抗逆性有密切關(guān)系[7-8]。

目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已在除草劑對(duì)蘿卜(Raphanussativus) 幼苗、小麥(Triticumaestivum)、水稻(Oryzasativa)、早熟禾(Poaannua)等目標(biāo)植物的生長(zhǎng)發(fā)育、生理代謝的影響、作用機(jī)制及安全性等方面開(kāi)展過(guò)積極的研究[9-11]，有研究認(rèn)為，作物施用除草劑后出現(xiàn)一些形態(tài)上的癥狀往往是植株生理上變化的結(jié)果[2]，可見(jiàn)，除草劑對(duì)燕麥生理生化的影響是客觀存在的，而當(dāng)前對(duì)燕麥抗寒、抗旱、抗鹽堿等抗逆生理生化特性已有一定的研究[13-15]，但對(duì)不同除草劑在不同濃度下對(duì)燕麥保護(hù)酶活性及膜脂過(guò)氧化作用的影響鮮有報(bào)道。鑒于此，本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)燕麥田噴施除草劑，結(jié)合除草劑對(duì)雜草的控制效果和對(duì)燕麥產(chǎn)量的影響，進(jìn)一步研究除草劑引起的燕麥活性氧代謝的變化，從生理角度研究除草劑脅迫對(duì)燕麥葉片抗氧化特性的影響，以期為科學(xué)施用除草劑，建立燕麥優(yōu)質(zhì)高效安全生產(chǎn)技術(shù)體系提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1　試驗(yàn)材料

供試燕麥為隴燕3號(hào)(皮燕麥)，由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院提供；供試除草劑2種，具體信息見(jiàn)表1。

1.2　試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)條件及設(shè)計(jì)試驗(yàn)地位于甘肅省中部蘭州市東郊的榆中縣良種場(chǎng)，海拔1730 m左右，年平均氣溫6.7℃，無(wú)霜期120 d，年均降雨量350 mm，蒸發(fā)量1450 mm，黃綿土。0~20 cm土壤有機(jī)質(zhì)為8.67 g/kg，全氮2.20 g/kg，全磷1.02 g/kg，全鉀16.46 g/kg，速效氮90.67 mg/kg，速效磷38.75 mg/kg，速效鉀65.31 mg/kg，pH為8.26。

表1　供試除草劑及其用量

播種期為2012年4月4日，隴燕3號(hào)播種量為200 kg/hm2，使用播種機(jī)條播，行距15 cm，播種深度5 cm。選用經(jīng)前期篩選的燕麥田優(yōu)良除草劑2種，各設(shè)低、中、高3個(gè)濃度梯度(表1)，清水做對(duì)照，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列；小區(qū)面積20 m2(4 m×5 m)，小區(qū)間隔離帶寬0.5 m。播前土壤處理劑仲丁靈，在播種前5 d施用；播后苗前土壤處理劑精異丙甲草胺，在播種后5 d趁土壤濕潤(rùn)時(shí)噴灑。

1.2.2防效調(diào)查及產(chǎn)量測(cè)定施藥后15 d每小區(qū)采用5點(diǎn)取樣法調(diào)查1 m2樣方雜草株數(shù)，藥后30 d調(diào)查雜草株數(shù)和地上部分鮮重，計(jì)算株防效和鮮重防效[16]。 防除效果(%)=[對(duì)照區(qū)雜草株數(shù)(鮮重)-處理區(qū)雜草株數(shù)(鮮重)]/對(duì)照區(qū)雜草株數(shù)(鮮重)×100。

燕麥完熟期各小區(qū)取3個(gè)1 m2的樣方收割、脫粒計(jì)產(chǎn)。

1.2.3生理指標(biāo)測(cè)定田間于燕麥分蘗期、拔節(jié)期、開(kāi)花期分別取長(zhǎng)勢(shì)一致的5個(gè)植株，剪取旗葉，擦凈樣品后用液氮冷凍，置于-70℃低溫冰箱內(nèi)待用，進(jìn)行抗氧化酶活性的測(cè)定。室內(nèi)試驗(yàn)采用氮藍(lán)四唑(NBT)法[17]測(cè)定超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)活性，紫外吸收法[17]測(cè)定過(guò)氧化氫酶(catalase, CAT)活性；愈創(chuàng)木酚法[17]測(cè)定過(guò)氧化物酶(peroxidase, POD)活性；過(guò)氧化脂質(zhì)硫代巴比妥酸分光光度法[18]測(cè)定丙二醛(malondialdehyde, MDA)的含量。

1.3　數(shù)據(jù)分析方法

試驗(yàn)結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示，方差分析用SPSS 19.0完成。

2結(jié)果與分析

2.1　不同除草劑的防效及其對(duì)燕麥田種子產(chǎn)量的影響

前期調(diào)查可知，燕麥田中一年生闊葉雜草所占比例較大，藜(Chenopodiumalbum)為優(yōu)勢(shì)種，比例為全部雜草的60%以上，其次為田旋花(Convolvulusarvensisi)、卷莖蓼(Polygonumconvolvulus)，禾本科雜草危害小，所占比例不足2%，主要為馬唐(Digitariasanguinalis)和狗尾草(Setariaviridis)。

不同除草劑處理對(duì)雜草的防治效果均有差異，且不同濃度下對(duì)雜草的防效差異顯著。除草劑施用濃度越高，除草效果越明顯(表2)。不同處理的防效以精異丙甲草胺高濃度下最高，其在隴燕3號(hào)燕麥田藥后15 d株防效、30 d株防效及鮮重防效分別達(dá)到92.4%，87.1%及96.2%，其次為仲丁靈高濃度。多數(shù)處理后期的防效優(yōu)于前期，僅有處理M2和M3對(duì)雜草的株防效藥后30 d比15 d有所下降。

不同除草劑不同濃度對(duì)燕麥田種子產(chǎn)量的影響也具有一定的差異，與對(duì)照相比，各處理對(duì)燕麥均有一定的增產(chǎn)作用。以施用兩種除草劑高濃度的燕麥田收獲種子產(chǎn)量最高。仲丁靈不同濃度間差異較小；精異丙甲草胺不同濃度有明顯差異，且高濃度(處理M3)對(duì)隴燕3號(hào)的產(chǎn)量有極大的促進(jìn)作用，與對(duì)照相比增幅高達(dá)30.7%。

總體來(lái)看，精異丙甲草胺對(duì)雜草防效和對(duì)燕麥的增產(chǎn)作用均優(yōu)于仲丁靈，其在中、低濃度下的燕麥籽粒產(chǎn)量與對(duì)照差異不顯著，而高濃度下產(chǎn)量和防效均為最佳。

表2　燕麥田不同除草劑的雜草防除效果及對(duì)籽粒產(chǎn)量的影響

注：表中同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

Note: Means with different letters in the same column are significantly different at the 0.05 level.

2.2　不同除草劑對(duì)燕麥抗氧化特性的影響

2.2.1除草劑對(duì)燕麥丙二醛含量(MDA)的影響丙二醛(MDA)的量常?？煞从硻C(jī)體內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化的程度，間接反映了作物細(xì)胞膜受傷害的程度[19]。由圖1可見(jiàn)，不同濃度除草劑脅迫后，燕麥葉片MDA含量均顯著高于對(duì)照，說(shuō)明除草劑脅迫使燕麥發(fā)生了明顯的膜質(zhì)過(guò)氧化作用，致使其細(xì)胞膜系統(tǒng)遭到了破壞。在燕麥生育期內(nèi)隨著時(shí)間的推移，葉片MDA含量呈上升趨勢(shì)。在分蘗期和拔節(jié)期，除草劑高、低濃度處理間差異顯著，隨著除草劑仲丁靈濃度的增加，MDA的含量也一直增加，而精異丙甲草胺以中濃度下MDA含量提高的幅度最大；但在開(kāi)花期，MDA含量隨濃度變化的差異逐漸縮小，說(shuō)明在施藥后期燕麥體內(nèi)的活性氧平衡在逐漸恢復(fù)。3個(gè)生育期下，除草劑仲丁靈對(duì)燕麥葉片MDA含量的影響均大于精異丙甲草胺，說(shuō)明仲丁靈對(duì)燕麥葉片細(xì)胞膜的脅迫作用較大，且一直持續(xù)到開(kāi)花期。

2.2.2除草劑對(duì)燕麥過(guò)氧化物酶(POD)活性的影響過(guò)氧化物酶(POD)既可作為胞內(nèi)酶又可作為胞外酶來(lái)參與 H2O2的分解，被認(rèn)為是眾多涉及清除活性氧類(lèi)物質(zhì)酶中最重要的酶之一[20]。本試驗(yàn)兩種除草劑導(dǎo)致了不同生育期的燕麥POD活性呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢(shì)，于拔節(jié)期(即施用除草劑20 d左右)達(dá)最高值，且各處理在不同生育期內(nèi)的POD活性變化差異顯著(圖2)。不同濃度除草劑脅迫后，除拔節(jié)期施用高濃度精異丙甲草胺處理外，其他處理下燕麥葉片POD活性均高于對(duì)照；隨著時(shí)間的推移，高濃度處理與對(duì)照差異逐漸減小，說(shuō)明除草劑的脅迫逐漸降低。兩種除草劑相比較，仲丁靈各時(shí)期的POD活性均高于精異丙甲草胺，其不同濃度之間POD活性變化幅度大，而且與對(duì)照的差異明顯(P<0.05)，可見(jiàn)，仲丁靈對(duì)燕麥葉片POD活性影響較大。

圖1　不同生育期下除草劑對(duì)燕麥葉片MDA含量的影響Fig.1　Effect of supplying herbicides on MDA content of oat in different growth stage

圖2　不同生育期下除草劑對(duì)燕麥葉片POD活性的影響Fig.2　Effect of supplying herbicides on POD activity of oat in different growth stage

圖中不同字母間差異顯著(P<0.05)，下同。Means with different letters are significantly different at the 0.05 level,the same below.

2.2.3除草劑對(duì)燕麥超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響超氧化物歧化酶(SOD)是一種源于生命體的活性物質(zhì)，能消除生物體在新陳代謝過(guò)程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)。由圖3可見(jiàn)，隨著燕麥生育期的推進(jìn)，SOD活性呈現(xiàn)出在拔節(jié)期升高，而在開(kāi)花期略降低的變化趨勢(shì)，不同時(shí)期各處理間SOD活性差異顯著。在施藥初期(分蘗期)，除草劑仲丁靈處理下SOD活性較小，甚至低于對(duì)照，其他各處理SOD活性均不同程度地高于對(duì)照，且有顯著差異，但到了施藥后期，即開(kāi)花期，差異逐漸縮小，所有處理與對(duì)照的平均差值由拔節(jié)期的107.27 U/mg降至62.91 U/mg。隨著除草劑濃度的升高，燕麥SOD活性有下降趨勢(shì)。不同除草劑引起燕麥葉片中SOD活性的變化不同，不同時(shí)期精異丙甲草胺各濃度下SOD活性均高于仲丁靈，其低濃度下SOD活性始終為最高值，不同濃度間差異也較為明顯，而仲丁靈低濃度在3個(gè)生育期的變幅較大。

2.2.4除草劑對(duì)燕麥過(guò)氧化氫酶(CAT)活性的影響過(guò)氧化氫酶(CAT)是一種可以清除體內(nèi)H2O2的酶類(lèi)清除劑，也是生物防御體系的關(guān)鍵酶之一。由圖4可知，施用不同類(lèi)型不同濃度的除草劑后，燕麥葉片CAT活性在分蘗期、拔節(jié)期和開(kāi)花期呈現(xiàn)先略微降低，然后升高的變化。開(kāi)花期中濃度的仲丁靈處理下CAT活性最高。整體而言，燕麥葉片CAT活性隨除草劑濃度的升高而降低，各處理下CAT活性均高于對(duì)照，且處理間存在一定差異，說(shuō)明這兩種除草劑在不同程度上增加了燕麥葉片的CAT活性，直至開(kāi)花期與對(duì)照的差異逐漸減小。兩種除草劑之間CAT活性仲丁靈稍高于精異丙甲草胺，但差異不大。

圖3　不同生育期下除草劑對(duì)燕麥葉片SOD活性的影響Fig.3　Effect of supplying herbicides on SOD activity of oat in different growth stage

圖4　不同生育期下除草劑對(duì)燕麥葉片CAT活性的影響Fig.4　Effect of supplying herbicides on CAT activity of oat in different growth stage

3討論

3.1　除草劑對(duì)燕麥田防效及種子產(chǎn)量的影響

通過(guò)對(duì)燕麥田不同除草劑雜草防除效果及收獲種子產(chǎn)量的研究表明，不同除草劑處理對(duì)雜草的防治效果有差異，在適度范圍內(nèi)，除草劑濃度增大，防效也隨之增強(qiáng)。多數(shù)處理施藥后期仍表現(xiàn)出較好的防效，但精異丙甲草胺中、高濃度藥后30 d的防效比15 d有所下降(表2)。說(shuō)明精異丙甲草胺的除草效果有一定的短期刺激效應(yīng)，初期對(duì)土壤中的雜草種子及幼苗生長(zhǎng)有抑制作用，而對(duì)雜草根系和后期生長(zhǎng)影響不大；也可能是除草劑土壤殘留少，隨著土壤的分解及雨水溶淋等外界因素的影響，后期對(duì)雜草的抑制作用減弱。與對(duì)照相比，兩種除草劑不同濃度對(duì)燕麥田種子產(chǎn)量均有一定的增產(chǎn)作用，主要是由于除草劑能夠有效地控制燕麥田中的雜草生長(zhǎng)及后期次生，減少其對(duì)光合空間、土壤養(yǎng)分的競(jìng)爭(zhēng)，從而促進(jìn)燕麥生長(zhǎng)發(fā)育。精異丙甲草胺對(duì)雜草防效和燕麥產(chǎn)量的促進(jìn)作用均優(yōu)于仲丁靈，尤其是高濃度下效果最佳。但高濃度的除草劑及其殘留能否對(duì)燕麥安全性產(chǎn)生影響還需結(jié)合對(duì)燕麥生理、生化特性及后茬藥害的研究進(jìn)一步探討。

3.2　除草劑對(duì)燕麥不同生育期抗氧化特性的影響

通過(guò)測(cè)定幾種保護(hù)酶指標(biāo)表明，施用除草劑仲丁靈、精異丙甲草胺后，燕麥葉片SOD、CAT和POD活性與對(duì)照(未施用除草劑)相比，均有不同程度的升高，且經(jīng)過(guò)30 d 左右才能逐漸恢復(fù)(圖2～4)。原因是除草劑仲丁靈和精異丙甲草胺進(jìn)入燕麥體內(nèi)激發(fā)了活性氧清除系統(tǒng)，誘導(dǎo)POD、SOD及CAT活性升高，以保護(hù)植物免受除草劑的侵害[21]。同時(shí)，也證實(shí)除草劑作為一種外源物質(zhì)能提高保護(hù)酶活性[22]。一般逆境程度越大，膜脂過(guò)氧化越嚴(yán)重，MDA 含量就越高。本研究中燕麥?zhǔn)艿讲煌瑵舛瘸輨┟{迫后，葉片MDA活性始終高于對(duì)照(圖1)，說(shuō)明應(yīng)試除草劑對(duì)燕麥葉片的膜脂過(guò)氧化程度影響嚴(yán)重。

在試驗(yàn)期內(nèi)，POD、SOD活性隨著燕麥生育期的推進(jìn)，呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢(shì)，說(shuō)明當(dāng)燕麥幼苗遭受除草劑這一外界脅迫時(shí)，體內(nèi) H2O2產(chǎn)生增多，首先啟動(dòng)保護(hù)機(jī)制使 POD、SOD 活性升高，以清除體內(nèi)過(guò)多的H2O2，使其免受傷害；而隨著燕麥生育期及施藥時(shí)期的推移，除草劑藥效逐漸下降，脅迫也就減弱。隨著燕麥植株的生長(zhǎng)，植物體抗性增強(qiáng)，體內(nèi)H2O2總量下降，其受害癥狀呈減輕趨勢(shì)，最終POD、SOD活性下降，并有趨于平穩(wěn)的趨勢(shì)，表明燕麥逐漸在恢復(fù)代謝[23]。在施藥初期(分蘗期)仲丁靈各處理的POD活性較高，而SOD活性較低，說(shuō)明在這個(gè)時(shí)期POD起主要作用，SOD的作用相對(duì)要小一些，因?yàn)楫?dāng)植物體遇到脅迫后保護(hù)酶都在相互協(xié)調(diào)，并保持一個(gè)穩(wěn)定的平衡態(tài)來(lái)發(fā)揮作用[24]。CAT活性的變化較小，施藥初期略降低，而開(kāi)花期最高，這種趨勢(shì)也是燕麥對(duì)除草劑脅迫適應(yīng)性的表現(xiàn)。隨著時(shí)間的推移，MDA含量逐漸上升，表明燕麥的質(zhì)膜已受到除草劑脅迫的傷害，致使脅迫后期葉片的生理過(guò)程仍有明顯的改變。可見(jiàn)，在超過(guò)除草劑的持效期后，燕麥本身為適應(yīng)外界環(huán)境的改變而做出的抗性應(yīng)激反應(yīng)仍可影響其體內(nèi)抗氧化酶活性發(fā)生變化[25]，而且在燕麥不同生長(zhǎng)期，各指標(biāo)的調(diào)節(jié)協(xié)同機(jī)制及響應(yīng)時(shí)間與變化程度存在差異[26]。

3.3　除草劑不同濃度對(duì)燕麥抗氧化特性的影響

燕麥葉片中的POD、SOD及CAT對(duì)除草劑的濃度比較敏感，3種保護(hù)酶活性隨著除草劑濃度的升高呈顯著下降趨勢(shì)，只有MDA 含量呈上升趨勢(shì)，較低濃度的除草劑脅迫處理對(duì)燕麥的保護(hù)酶活性影響小，隨著濃度的進(jìn)一步增加，對(duì)燕麥的生長(zhǎng)則起到一定的抑制作用。可能是兩種除草劑設(shè)置的高濃度超過(guò)了燕麥應(yīng)激限度，導(dǎo)致燕麥葉片大量的H2O2積累，從而抑制了保護(hù)酶活性。這與余保文和朱誠(chéng)[27]對(duì)水稻的研究結(jié)果相符，研究中除草劑丁草胺能不同程度提高水稻葉片保護(hù)酶活性和MDA含量；且隨著施用濃度的增加而加劇，但超過(guò)一定濃度保護(hù)酶活性則有所抑制，甚至低于對(duì)照組(不施用除草劑)。黨建友等[28]也得出相似結(jié)論：高濃度2，4-D丁酯處理的灌漿期小麥旗葉中SOD、CAT和POD活性較低；而張承東等[29]研究水稻葉中POD、SOD的活性，發(fā)現(xiàn)隨著苯噻草胺濃度的升高呈顯著上升趨勢(shì)；王正貴等[30]施用苯磺隆、使它隆、異丙隆、驃馬、綠麥隆5 種除草劑后，小麥植株體內(nèi)SOD、POD、CAT 等活性藥后5~15 d 應(yīng)激升高，其后逐漸恢復(fù)至對(duì)照水平。各研究結(jié)果的不同可能是由于除草劑的種類(lèi)、劑量及不同植物葉片本身防御系統(tǒng)的差異所致。

3.4　不同除草劑對(duì)燕麥抗氧化特性的影響

應(yīng)試兩種除草劑仲丁靈和精異丙甲草胺都是土壤處理劑，其中仲丁靈在燕麥播種前施用，藥劑進(jìn)入植物體后，抑制分生組織細(xì)胞分裂，從而抑制雜草幼芽及幼根生長(zhǎng)[31]；精異丙甲草胺在播后苗前施用，主要通過(guò)萌發(fā)雜草的芽鞘、幼芽吸收而發(fā)揮殺草作用。兩種除草劑相比較，仲丁靈對(duì)燕麥POD、CAT活性及MDA含量影響較大，這決定于除草劑作用機(jī)理的差別，或是由除草效果差異導(dǎo)致的田間雜草密度不同，進(jìn)一步影響到燕麥的抗氧化系統(tǒng)，并且說(shuō)明仲丁靈施藥雖早，但其藥力持效長(zhǎng)，且有一定的殘留和低毒，在有效防除雜草的同時(shí)，對(duì)燕麥生長(zhǎng)也有所影響。而精異丙甲草胺施用于燕麥田能產(chǎn)生優(yōu)異的防除雜草效果和增產(chǎn)作用，對(duì)燕麥生理層面也相對(duì)安全，但其不同濃度之間對(duì)保護(hù)酶活性影響的差異較大，因此，應(yīng)嚴(yán)格控制好施藥劑量。

本試驗(yàn)在大田試驗(yàn)中盡量保持地面平整度、灌水措施、采樣時(shí)期等條件的一致性而減少試驗(yàn)誤差，前期防效調(diào)查結(jié)合收獲期測(cè)產(chǎn)，并通過(guò)對(duì)生育期內(nèi)燕麥保護(hù)酶活性的測(cè)定，更有效地從生理角度驗(yàn)證燕麥對(duì)除草劑種類(lèi)和劑量的敏感性，從而制定相應(yīng)的防治措施，決定不同除草劑的施用量，以確保理想的防除雜草效果并且保證除草劑的安全性，因此，對(duì)除草劑在燕麥田的推廣應(yīng)用具有實(shí)踐指導(dǎo)意義。此外，除草劑對(duì)植株引起生理生化變化的同時(shí)，還會(huì)引起一些相關(guān)衍生的危害，如導(dǎo)致植株對(duì)病蟲(chóng)的抗性減弱[32-33]，因此，有關(guān)除草劑在土壤殘留、在種子和牧草體內(nèi)的殘留、對(duì)燕麥的品質(zhì)以及對(duì)食物鏈上不同營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的影響還有待進(jìn)一步研究。

4結(jié)論

總體而言，經(jīng)前期篩選的應(yīng)試除草劑不同濃度處理對(duì)燕麥田種子產(chǎn)量均有增產(chǎn)作用，精異丙甲草胺對(duì)雜草防效和燕麥籽粒產(chǎn)量的促進(jìn)作用均優(yōu)于仲丁靈，且高濃度下效果最優(yōu)。施用除草劑雖未對(duì)燕麥形態(tài)產(chǎn)生明顯藥害，但仍能引起燕麥葉片生理特性的改變，導(dǎo)致其保護(hù)酶活性和MDA含量均高于對(duì)照。隨著燕麥生育期的推進(jìn)，POD、SOD活性呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢(shì)；CAT活性在生育期內(nèi)較為穩(wěn)定，呈現(xiàn)先略降低，再升高的變化；MDA含量逐漸上升，開(kāi)花期達(dá)到最高。隨著除草劑濃度的升高，3種保護(hù)酶活性均顯著下降，對(duì)燕麥的生長(zhǎng)抑制明顯，只有MDA 含量呈上升趨勢(shì)。兩種除草劑中，精異丙甲草胺對(duì)燕麥POD、CAT活性及MDA含量影響較小，相對(duì)較安全，但其施用劑量不超過(guò)1350 mL/hm2最佳。

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The impact of herbicides on production and antioxidant properties of oats

LIU Huan1, MU Ping2, ZHAO Guiqin1*, ZHOU Xiangrui1

1.CollegeofPrataculturalScience,GansuAgriculturalUniversity;KeyLaboratoryofGrasslandEcosystem,MinistryofEducation;Sino-U.S.CenterforGrazinglandEcosystemSustainability,Lanzhou730070,China; 2.CollegeofAgronomy,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China

Abstract:In order to investigate the effects of two herbicides (butralin and s-metolachlor) on kernel yield and physiological characteristics of oats, different concentrations of the two herbicides were applied to an oat crop (Avena sativa) Longyan 3 in a single-factor randomized block design. The weed control and kernel yield of the oats were investigated, and the superoxide dismutase (SOD), peroxidase (POD), catalase (CAT) activities and membrane lipid peroxidation (MDA) products in different growth stages were also measured. Higher concentrations of herbicides had a better weed control effect. The oat kernel yield was increased compared with the control at all concentrations of herbicide applied, with the highest increase being 30.7%. Weed control and yield enhancement effects of s-metolachlor were better than butralin, and the high concentration of s-metolachlor had only a small impact on the various antioxidant enzyme activities, so it was safe for weed control of oats. Antioxidant enzyme activities in oat leaves following herbicide application were higher than those of the controls. Activities of different enzymes showed different patterns with increase in herbicide concentration or over time during the growth of the crop. POD and SOD activities were initially increased after herbicide application and then decreased as the crop developed. CAT activity was relatively stable, but the pattern was an initial decrease, followed by an increase. MDA content increased gradually with time.

Key words:herbicide concentration; oats; growth period; antioxidant enzymes activities

*通訊作者

Corresponding author. E-mail:zhaogq@gsau.edu.cn

作者簡(jiǎn)介：劉歡(1982-)，女，山東招遠(yuǎn)人，講師，在讀博士。E-mail:liuhuan@gsau.edu.cn

基金項(xiàng)目：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系(CARS-08-C)和農(nóng)業(yè)行業(yè)專(zhuān)項(xiàng)(201003023)資助。

*收稿日期：2014-02-25；改回日期：2014-05-09

DOI：10.11686/cyxb20150205

http://cyxb.lzu.edu.cn

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