膜間噴施乙草胺對(duì)張雜谷10號(hào)生理特性及產(chǎn)量的影響

趙夏童，劉韶光，宋喜娥，原向陽(yáng)，董淑琦，郭美俊，寧娜，郭平毅

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，山西 太谷 030801)

谷子一直是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要糧食作物之一[1,2]，也是我國(guó)旱區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的主要優(yōu)勢(shì)作物[3]。谷子具有營(yíng)養(yǎng)豐富，抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)[4]，其中張雜谷10號(hào)具有高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)、抗病、抗倒伏、分蘗能力強(qiáng)、米質(zhì)優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。目前，我國(guó)谷子年種植面積逐漸縮減，主要原因之一是谷田雜草危害，人工除草不僅體力勞動(dòng)繁重，而且常年因草害減產(chǎn)30%～50%左右，嚴(yán)重時(shí)甚至絕收[5,6]。近年來(lái)，覆膜穴播技術(shù)解決了谷子免間苗、保全苗的技術(shù)難題，且有關(guān)地膜覆蓋對(duì)雜草防除的影響已有報(bào)道。張小葉[7]研究表明黑色地膜覆蓋條件下甜高粱田間雜草防除率達(dá)到了100%；郭大辛[8]研究表明普通白色地膜雜草株防效可達(dá)65.63%并促進(jìn)增產(chǎn)。但膜間雜草種類多，危害重，不僅嚴(yán)重影響谷子的產(chǎn)量和品質(zhì)，也給后期的機(jī)械化中耕和收獲帶來(lái)不便，成為制約谷子現(xiàn)代化生產(chǎn)的主要障礙，其次谷子粒小苗弱，對(duì)除草劑抗性較差，極易發(fā)生藥害，也使化學(xué)除草技術(shù)在谷田的應(yīng)用受到限制。

乙草胺具有低毒，高效，安全，持效期長(zhǎng)，殘留量小等眾多特點(diǎn)[9]，已成為除草劑的首選藥劑。乙草胺屬于選擇性芽前處理除草劑[10]，對(duì)禾本科雜草的防除效果優(yōu)于闊葉雜草。在土壤中持效性為45 d左右[11]，可避免作物在生育期遭遇雜草危機(jī)。劉本華[12]研究表明在玉米播后苗前，用50%乙草胺乳油108 mL·667 m-2，藥后28 d，對(duì)雜草的株防效89.7%，對(duì)玉米安全且增產(chǎn)；潘少麗等[13]研究表明90%乙草胺乳油最適宜施用量為3 L·hm-2，可有效防除甘薯田禾本科的雜草和部分闊葉雜草，最高防效可達(dá)90%以上，增產(chǎn)25.3%；而吾爾古麗·艾麥提[14]表明麥類、谷類作物對(duì)乙草胺敏感，不宜施用。乙草胺直接在作物上噴施會(huì)嚴(yán)重抑制其出苗，且不直接在作物上噴施(過(guò)道或行間)也可能對(duì)苗期作物產(chǎn)生逆境脅迫，當(dāng)植物處于逆境時(shí)，體內(nèi)活性氧和自由基的濃度急劇升高導(dǎo)致植物細(xì)胞不能正常代謝，進(jìn)而對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生傷害，影響其正常生長(zhǎng)發(fā)育，可以看出除草劑對(duì)作物來(lái)說(shuō)是一種逆境脅迫，為適應(yīng)這種脅迫植株體內(nèi)的保護(hù)酶系統(tǒng)會(huì)發(fā)生一系列的變化。黃蕾等[15]研究表明谷子苗期噴施闊世瑪不安全，會(huì)使丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性、過(guò)氧化物酶(POD)活性升高，顯著提高谷子的抗逆性[16]；葉亞新等[17]研究表明適宜濃度的15%精吡氟禾草靈乳油處理蘿卜幼苗可提高幼苗的SOD、POD活性，緩解除草劑的脅迫。因此，本試驗(yàn)在不直接接觸谷子的基礎(chǔ)上，通過(guò)膜間噴施乙草胺，研究除草劑對(duì)谷子葉片保護(hù)酶系統(tǒng)、雜草防效及產(chǎn)量的影響，尋求膜間噴施乙草胺的最佳劑量，為膜間噴施技術(shù)提供新方法及理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種：張雜谷10號(hào)由河北省張家口農(nóng)科院提供。

供試藥劑：乙草胺(有效成分含量：50%)由山東樂(lè)邦化學(xué)品有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在山西省太谷縣申奉村試驗(yàn)田進(jìn)行，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，地膜覆蓋栽培，行距為70 cm。在播種前，將750 kg·hm-2的復(fù)合肥均勻撒播并參混到土壤中。2017年5月23日播種，除草劑施用在2017年5月24日下午4:00，天氣晴朗、無(wú)風(fēng)。乙草胺的施用劑量如表1所示，采用同一型號(hào)手持壓縮噴霧器膜間進(jìn)行均勻噴施， 兌水量為450 kg·hm-2，每個(gè)實(shí)驗(yàn)區(qū)為2 m×5 m，重復(fù)3次，共15個(gè)小區(qū)。由于播種后未降雨，土壤干旱，導(dǎo)致出苗推遲，2017年6月30日出苗，試驗(yàn)分別在苗期第7天，第14天，第21天進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 生理指標(biāo)的測(cè)定

測(cè)定超氧化物歧化酶活性采用氮藍(lán)四唑(NBT)光化還原法，測(cè)定過(guò)氧化物酶的活性采用愈創(chuàng)木酚法[18]，測(cè)定丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法[19]。

表1 供試藥劑及用量/ L·hm-2Table 1 Herbicide and dosage

1.3.2 雜草防效的測(cè)定

施藥45 d評(píng)價(jià)除草劑功效。45 d后調(diào)查各小區(qū)膜間雜草的株數(shù)，計(jì)算株防效。

株防效=[(對(duì)照區(qū)雜草株數(shù)-施藥區(qū)雜草株數(shù))/ 對(duì)照區(qū)雜草株數(shù)]× 100%

1.3.3 產(chǎn)量構(gòu)成的測(cè)定

待谷子成熟期，每個(gè)小區(qū)采用蛇形取樣法隨機(jī)取9株帶回室內(nèi)考種，對(duì)其穗長(zhǎng)、穗重、千粒重、產(chǎn)量進(jìn)行測(cè)定。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

使用軟件DPS6.5和Excel2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 膜間噴施乙草胺對(duì)張雜谷10號(hào)SOD活性的影響

超氧化物歧化酶與植物的抗逆和衰老有著密切關(guān)系，具有保護(hù)植物免受活性氧損傷的作用。由圖1可見(jiàn)，膜間噴施乙草胺對(duì)苗期各個(gè)測(cè)定時(shí)期谷子葉片中的SOD活性影響各異。在7月9日和7月16日2個(gè)測(cè)定時(shí)期，不同劑量乙草胺處理后谷子葉片SOD活性隨著施藥劑量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)7月9日經(jīng)各劑量乙草胺處理后葉片中的SOD活性與CK相比具有顯著差異，同時(shí)，T1處理SOD活性，較CK顯著提升了24.96%，而T2，T3，T4處理較CK顯著下降(P<0.05)，SOD活性分別下降20.57%，26.93%，31.97%。7月16日，SOD活性在T1，T2處理較CK顯著增加了17.65%，20.44%；T3，T4處理較CK顯著下降了18.26%，46.48%。在7月23日，SOD活性僅有T4處理，與CK相比顯著提升13.36%。

2.2 膜間噴施乙草胺對(duì)張雜谷10號(hào)POD活性的影響

圖1 乙草胺處理對(duì)谷子葉片SOD的活性影響Fig.1 Effects of acetochlor treatments on SOD activity in millet leaves 注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。Note: Means with different small letters are significant differences(P<0.05). The same below.

由圖2可見(jiàn)，7月9日，不同處理下，谷子葉片POD活性隨著施藥劑量的增加呈先升高后降低的趨勢(shì)。其中T1處理較CK顯著增加13.58%，T2處理較CK顯著增加28.21%；7月16日，不同處理之間POD活性的變化較CK無(wú)顯著差異；而7月23日，T4處理，POD活性與CK相比達(dá)到顯著差異水平，顯著降低了15.63%。在7月9日，T1，T2處理POD活性升高，T3，T4處理，葉片中POD活性呈下降趨勢(shì)，這說(shuō)明谷子受到低劑量(2.25～4.5 L·hm-2)的脅迫作用后POD活性隨乙草胺劑量的升高而增強(qiáng)，高劑量傷害谷子本身的過(guò)氧化物酶系統(tǒng)，導(dǎo)致POD活性顯著低于CK。

圖2 乙草胺處理對(duì)谷子葉片POD的活性影響Fig.2 Effects of acetochlor treatments on POD activity in millet leaves

2.3 膜間噴施乙草胺對(duì)張雜谷10號(hào)MDA含量的影響

MDA是反應(yīng)植物在逆境脅迫下膜系統(tǒng)受害程度的重要指標(biāo)之一。由圖3可知，乙草胺處理下， 7月9日，各處理的MDA含量均有不同程度的升高，其中T4處理，谷子葉片中的MDA含量高于其它各個(gè)處理，為27.90 μmol·g-1。7月16日，各處理葉片中MDA含量與CK差異顯著，MDA含量分別為18.10，23.48，25.03，22.85，24.26 μmol·g-1，各處理之間也差異不顯著。7月23日，各處理之間無(wú)顯著差異。整體而言，張雜谷葉片中的MDA含量隨著乙草胺噴施濃度的增加而增加，各個(gè)處理組與CK無(wú)顯著差異，均接近于CK水平。

圖3 乙草胺處理對(duì)谷子葉片中MDA含量的影響Fig.3 Effects of acetochlor treatments on MDA content in millet leaves

2.4 膜間噴施乙草胺對(duì)谷子產(chǎn)量及雜草防效的影響

由表2可見(jiàn)，與CK相比，T1、T2處理對(duì)谷子穗長(zhǎng)無(wú)顯著差異，T3、T4處理顯著降低了7.76%，7.86%；T1、T2處理對(duì)谷子穗重具有顯著增效作用，增長(zhǎng)了14.52%，6.25%，但T3、T4處理穗重顯著降低(P<0.05)。對(duì)于千粒重的影響，各處理與CK相比均無(wú)顯著差異。從穗數(shù)來(lái)看，隨著噴施乙草胺劑量的增加，穗數(shù)呈濃度梯度效應(yīng)，其中T3、T4處理組的穗數(shù)減少量與CK達(dá)到顯著水平(P<0.05)，分別減少了16.61%，27.19%。

隨著乙草胺劑量的增加，谷子產(chǎn)量變化呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢(shì)，其中T1處理產(chǎn)量最高，較CK達(dá)顯著水平(P<0.05)，增加13.89%。T1較T2、T3、T4處理產(chǎn)量分別提高15.38%，34.39%，46.71%，產(chǎn)量整體趨勢(shì)表現(xiàn)為T1>CK>T2>T3>T4,其中除了T1處理在除草的同時(shí)促進(jìn)谷子產(chǎn)量的增加，其余組膜間噴施乙草胺均使谷子不同程度減產(chǎn)，但較之CK，T2處理水平上差異不顯著，T3、T4處理水平上谷子減產(chǎn)較CK差異顯著(P<0.05)?？傮w而言，膜間施用不同劑量乙草胺與谷子產(chǎn)量關(guān)系密切，而T1、T2處理可在膜間施用。

對(duì)于雜草的防除，乙草胺的雜草防除效果隨著劑量的增加而增加，T1、T2、T3、T4處理的相對(duì)雜草防效為74.21%，87.62%，94.51%，97.18%，其中T1處理較T2處理的相對(duì)雜草防效差異不顯著，T3處理較T4處理的相對(duì)雜草防效差異不顯著，T1處理較T3、T4處理的相對(duì)雜草防效存在顯著差異，膜間乙草胺T1、T2處理的除草效果優(yōu)良，在產(chǎn)量方面也具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

表2 膜間噴施乙草胺對(duì)于谷子產(chǎn)量性狀及雜草防效的影響Table 2 Effects of different concentrations of acetochlor on yield and weed control of millet

注：同列數(shù)據(jù)后不同字母表示在0.05水平差異顯著。

Note：Different small letters show significant difference at the 0.05 level in the same row.

3 討論與結(jié)論

(1)除草劑的使用在現(xiàn)在已是促進(jìn)作物增產(chǎn)的一種主要方式，但除草劑使用不當(dāng)容易對(duì)作物產(chǎn)生藥害。作物處于逆境中時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生氧化脅迫現(xiàn)象，活性酶(AOS)就會(huì)在作物體內(nèi)累積，產(chǎn)生大量自由基，導(dǎo)致植物組織結(jié)構(gòu)受到損害[20～22]。SOD和POD的主要功能就是清除植物體內(nèi)產(chǎn)生的自由基，參與分解H2O2，從而防止AOS在植物體內(nèi)積累，降低對(duì)植物的危害，保證植物的生長(zhǎng)發(fā)育[23]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著乙草胺劑量的增加，谷子葉片中SOD、POD活性呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，這說(shuō)明膜間噴施乙草胺，谷子體內(nèi)發(fā)生氧化脅迫反應(yīng)，遭遇逆境，并且在乙草胺藥效期內(nèi)，藥劑施用時(shí)間越長(zhǎng)，SOD、POD活性降低，趨于正常水平，同時(shí)SOD、POD活性的高低也可以反映出谷子受到乙草胺藥害脅迫程度逐漸降低至恢復(fù)正常水平。

(2)谷子處于逆境中，葉片內(nèi)自由基，活性氧大量生成，誘發(fā)膜脂氧化作用，產(chǎn)生丙二醛[24,25]，使細(xì)胞膜的功能和結(jié)構(gòu)受損，細(xì)胞膜的通透性增加，從而嚴(yán)重?fù)p害細(xì)胞組織，影響植物的正常發(fā)育[26]。本試驗(yàn)表明噴施乙草胺的初始階段，谷葉中MDA的含量隨著乙草胺劑量的不斷上升而增加，這說(shuō)明谷子苗期受到乙草胺的脅迫，致使谷子產(chǎn)生藥害，但與23日測(cè)定時(shí)發(fā)現(xiàn)葉片中MDA的含量相比于前期降低，且與CK無(wú)顯著差異。這說(shuō)明隨著時(shí)間推移，谷子通過(guò)進(jìn)一步調(diào)節(jié)自身的生理代謝來(lái)增強(qiáng)抗逆能力，乙草胺對(duì)于谷子藥害也隨時(shí)間推移而逐漸減弱，谷子恢復(fù)正常生長(zhǎng)。

(3)相關(guān)研究表明，谷子產(chǎn)量與谷穗的生長(zhǎng)情況及籽粒的生長(zhǎng)有密切的關(guān)系[27]。因此,可以通過(guò)研究不同劑量乙草胺對(duì)谷子的穗數(shù)、穗長(zhǎng)、穗重、千粒重的影響來(lái)反映乙草胺對(duì)谷子產(chǎn)量及其生長(zhǎng)發(fā)育情況的影響。本試驗(yàn)表明，乙草胺不同劑量對(duì)谷穗及籽粒的生長(zhǎng)發(fā)育造成影響，而其產(chǎn)量在T1處理水平上較CK相比有顯著差異，產(chǎn)量增加，T2處理較CK產(chǎn)量無(wú)顯著差異，T3，T4水平上與CK相比減產(chǎn)作用顯著。

(4)朱春根等[28]研究表明，麥田噴施50%乙草胺乳油20，30，45 d防除硬草可達(dá)93%以上；劉祥英等[29]研究表明，花生田噴施900 g·L-1乙草胺 EC 20，40 d，株防效達(dá)81%以上，本試驗(yàn)表明膜間噴施乙草胺T1，T2處理相對(duì)雜草防除效果達(dá)74%以上，T3，T4處理相對(duì)雜草防除效果達(dá)94%以上。綜合分析可得，在T1至T2范圍內(nèi)，膜間噴施乙草胺能抑制谷田雜草生長(zhǎng)，同時(shí)不會(huì)造成谷子減產(chǎn)。

綜上所述，谷田膜間噴施乙草胺因控制草害而影響谷子的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)及產(chǎn)量，同時(shí)谷子也通過(guò)調(diào)節(jié)自身的SOD，POD活性，MDA含量等生理代謝來(lái)緩解乙草胺的不利影響，雜草防除率隨劑量增加而升高，但高劑量(6.75～9 L·hm-2)會(huì)顯著降低產(chǎn)量，其中在膜間噴施2.25 L·hm-2乙草胺最為適宜，谷子生長(zhǎng)發(fā)育安全且除草效果較好，產(chǎn)量增加，可推薦谷田膜間施用，而噴施6.75、9 L·hm-2乙草胺其雜草防除率高達(dá)94%以上，但會(huì)造成減產(chǎn)，應(yīng)謹(jǐn)慎噴施使用。