二甲戊靈對龍葵苗期主要生長發(fā)育和生理指標(biāo)的影響

魏迎鳳,張全成,查 慧,王小麗,王俊剛

(石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院/新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(qiáng)、生育期短、連續(xù)多實(shí)性等特點(diǎn),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(jī)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(dǎo)致芽和根發(fā)育不良出現(xiàn)特有的尖端腫脹[3]。【前人研究進(jìn)展】二甲戊靈主要用于防除棉花、甘藍(lán)、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(chǎn)量、降低了棉花的品質(zhì)[5,14],且對其他作物的危害也持續(xù)加重。【本研究切入點(diǎn)】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(nèi)生物量的具體變化還沒有詳細(xì)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(biāo)的影響?！緮M解決的關(guān)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(biāo)及其對龍葵的影響,為龍葵防治新技術(shù)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(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)場三連,將采集到的成熟種子放入自封袋內(nèi),拿回實(shí)驗(yàn)室置于紗網(wǎng)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(fēng)干,挑選籽粒飽滿、大小一致的種子置于4℃冰箱中進(jìn)行保存,供后期試驗(yàn)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(xué)儀器廠);THERMO Varioskan Flash 全波長多功能酶標(biāo)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(shù)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(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠);BAS124S電子天平(賽多利斯科學(xué)儀器北京有限公司);日立CT15RE臺式微量冷凍離心機(jī)(上海妙生科技有限公司);LQP-B-4型制冰機(jī)(上海安亭科學(xué)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(gè)培養(yǎng)皿中10粒龍葵種子,每處理重復(fù)3次。培養(yǎng)皿用保鮮薄膜包裹好,防止皿內(nèi)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(jìn)行催芽培養(yǎng),設(shè)置培養(yǎng)條件為26℃光照、黑暗交替12 h,光照強(qiáng)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(nèi)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(gè)托盤底部加水,使塑料花盆中的土壤達(dá)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(diǎn)播在土壤表面,后均勻覆上細(xì)土。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用室內(nèi)盆栽法,按照田間推薦劑量,并根據(jù)等差稀釋法在預(yù)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上將二甲戊靈配成以下5個(gè)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(nèi)培養(yǎng)(室內(nèi)條件:白天26℃,晚上15℃)。以清水做對照,每處理3次重復(fù)。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(dá)到飽和濕潤狀態(tài)。在施藥后5、10、15、20、25、30 d試驗(yàn),測定相應(yīng)的生物量及生理特性指標(biāo)。

1.2.3 測定指標(biāo)

在施藥后不同時(shí)間隨機(jī)調(diào)查10株龍葵,用電子數(shù)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(lán)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(shù)據(jù)處理

使用Excel 2010軟件處理數(shù)據(jù)及作圖,使用SPSS20.0軟件進(jìn)行方差分析并用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)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(qiáng),各處理龍葵株高相比于對照均存在顯著差異。當(dāng)二甲戊靈濃度為300 g.a.i/hm2時(shí),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(shí),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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)對龍葵株高抑制最強(qiáng)。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(xiàn)膨大增粗現(xiàn)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(shí),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(shí)龍葵莖的橫向生長嚴(yán)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(shí),對龍葵地上部分鮮重影響最明顯。當(dāng)濃度≥900 g.a.i/hm2時(shí),各濃度之間地上部分鮮重?zé)o顯著差異(P>0.05),施藥后5 d濃度為1 500 g.a.i/hm2時(shí)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(shí)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(qiáng),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(shí),經(jīng)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(shí)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(shí)對龍葵葉面積抑制最強(qiáng),在施藥5 d后時(shí)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(shí)間的延長和藥劑濃度的增長,龍葵形態(tài)指標(biāo)發(fā)生明顯變化,整體上出現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)出遞減趨勢,在不同時(shí)間段濃度為1 500 g.a.i/hm2時(shí)對龍葵葉綠素含量影響最嚴(yán)重;隨著時(shí)間的推移葉綠素含量也出現(xiàn)大幅度下降,第30 d各濃度葉綠素含量相較于其他時(shí)間點(diǎn)都是最低的。對照龍葵中的葉綠素含量呈現(xiàn)出先增加后下降趨勢,在施藥后15 d達(dá)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(xiàn)不同程度的降低,第5～10 d尤其明顯,出現(xiàn)大幅度下降。當(dāng)濃度≥900 g.a.i/hm2時(shí),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(shí),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(shí),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(shù)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(xiàn)出遞減趨勢,且隨著藥劑濃度的增加可溶性糖含量出現(xiàn)大幅度下降,在不同時(shí)間段二甲戊靈濃度為1 500 g.a.i/hm2時(shí)對龍葵可溶性糖含量影響最嚴(yán)重,第30 d各濃度可溶性糖含量相較于其他時(shí)間點(diǎn)都是最低的。對照龍葵的可溶性糖含量呈現(xiàn)出先增加后下降趨勢,在施藥后10 d達(dá)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(xiàn)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(shí),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(shí)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(shí),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(xiàn)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(shí)間點(diǎn)都是最低的。對照龍葵中的可溶性蛋白含量呈現(xiàn)出先增加后下降趨勢,在藥后10 d達(dá)到最大為0.31 mg/g,第15 d次之為0.28 mg/g。當(dāng)濃度≥1 200 a.i/hm2時(shí),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(shí),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(shí),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(shí)直接以生長受抑表現(xiàn)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(biāo)產(chǎn)生不同程度的影響[18]。植物的鮮重是區(qū)分其長勢的一個(gè)重要指標(biāo),植物鮮重越大,植株長的越好,受藥害的影響越小,相反當(dāng)藥害大面積發(fā)生時(shí)會對植株鮮重的增加產(chǎn)生抑制作用[17,19]。二甲戊靈會抑制分生組織細(xì)胞的正常分裂,但不影響種子的萌發(fā),進(jìn)一步會造成植株畸形、矮小粗壯,最終導(dǎo)致其死亡[20]。張少逸等[21]研究發(fā)現(xiàn),二甲戊靈對刺萼龍葵株高的抑制作用較強(qiáng),用藥后5 d最高劑量抑制率高達(dá)84.6%,施藥后30 d抑制作用仍較強(qiáng)。劉韶光[22]研究發(fā)現(xiàn),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(yàn)結(jié)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(dāng)濃度為1 500 g.a.i/hm2時(shí)對龍葵形態(tài)指標(biāo)影響最嚴(yán)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(jìn),施藥時(shí)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(shí)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(nèi)重要的能源物質(zhì),在維持植物蛋白質(zhì)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(diào)控,與植物抗病性、抗逆性密切相關(guān)并且是植物體內(nèi)一種重要的生理生化指標(biāo)[24]。葉綠素作為光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ),在吸收、轉(zhuǎn)化和傳遞光能等方面起著巨大作用[25],植物體內(nèi)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(qiáng)弱[26]。彭俊等[27]研究發(fā)現(xiàn),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(xiàn)下降趨勢。朱詩禹等[28]研究發(fā)現(xiàn)大豆葉片葉綠素含量隨藥劑濃度的增加而降低。試驗(yàn)結(jié)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(xiàn)大幅度下降。隨著生育期的推進(jìn),施藥時(shí)間的延長,在第30 d時(shí)濃度為1 500 g.a.i/hm2可溶性糖可溶性蛋白、葉綠素含量達(dá)到最小值分別為3.12、0.06、0.62 mg/g。與錢蘭娟等[29]研究結(jié)果一致。試驗(yàn)中二甲戊靈的相關(guān)測定為溫室盆栽試驗(yàn),但藥劑在田間的使用效果,有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。

4 結(jié) 論

噴施不同劑量藥劑在不同時(shí)間段內(nèi)都會對龍葵的生物量和生理特性出現(xiàn)一定的影響,其中在處理第30 d時(shí)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(shí)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(shí)達(dá)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(jīng)二甲戊靈處理后龍葵形態(tài)指標(biāo)會出現(xiàn)矮小粗壯、葉面積及葉片鮮重降低;生理方面會出現(xiàn)可溶性糖、可溶性蛋白、葉綠素顯著下降。