除草劑對(duì)小麥光合特性及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

1、除草劑對(duì)小麥光合特性及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響摘 要：為了探討除草劑對(duì)小麥葉片氣體交換及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響，在大田條件下以弱筋小麥揚(yáng)麥 13、強(qiáng)筋小麥煙農(nóng) 19 兩種冬小麥為材料，研究了苯磺隆、使它隆、異丙隆、驃馬、綠麥隆 5 種除草劑對(duì)其光合特性的影響。結(jié)果表明，供試 5 種除草劑處理后，小麥葉片內(nèi)光合色素含量顯著降低，凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）及氣孔導(dǎo)度（Gs）也均不同程度降低，說(shuō)明除草劑顯著影響了小麥的光合特性，且表現(xiàn)出一定的劑量-效應(yīng)關(guān)系。葉綠素?zé)晒夥治霰砻鳎輨╋@著降低了原初光能轉(zhuǎn)換效率（Fv/Fm）、PS的實(shí)際光化學(xué)效率（）及光化學(xué)熒光淬滅系數(shù)（qP），非光化學(xué)淬滅（qN

2、）則呈一定的上升趨勢(shì)。表明在除草劑脅迫下小麥葉片發(fā)生了光抑制，PS復(fù)合體受到損傷伴隨著光合電子傳遞受阻。小麥葉片自身具有一定的光合保護(hù)機(jī)制，用以減輕或消除除草劑脅迫。關(guān)鍵詞：除草劑；氣體交換參數(shù)；葉綠素?zé)晒鈪?shù)；小麥麥田草害是影響小麥高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的限制性因子，其發(fā)生嚴(yán)重時(shí)引起的減產(chǎn)幅度能達(dá)總產(chǎn)的 35 成。國(guó)內(nèi)外在麥田雜草防除技術(shù)上已有大量研究，提出了針對(duì)不同雜草群落的農(nóng)業(yè)防治、人工除草和化學(xué)防草技術(shù)，還探索了光化學(xué)除草、電流除草等高新技術(shù)。基于我國(guó)國(guó)情，化學(xué)除草仍將是我國(guó)當(dāng)前最切實(shí)可行的除草方法1-4。除草劑的使用面積在逐年增加，年產(chǎn)量和使用量也在逐漸加大，也會(huì)帶來(lái)一系列的問(wèn)題。首先除草劑的使用

3、對(duì)目的作物本身也是一種脅迫因子，已有研究表明一些除草劑的使用顯著地降低了作物葉片的光合作用，使葉片同化物輸出受阻、抗性下降5-8，說(shuō)明除草劑對(duì)作物的光合特性有顯著的負(fù)效應(yīng)。當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)還不能完全脫離使用除草劑，因此研究除草劑的負(fù)效應(yīng)顯得尤為必要。葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)能夠靈敏反映光合作用的變化情況，為植物抗逆生理、作物增產(chǎn)潛力預(yù)測(cè)等方面的研究提供了極大方便，因而被視為揭示植物光合作用與環(huán)境關(guān)系的內(nèi)在探針，成為研究作物光合生理的有力工具9-10。近年來(lái)，葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)已經(jīng)受到廣泛關(guān)注，但研究?jī)?nèi)容多數(shù)集中在干旱、水澇、高溫、低溫、重金屬、鹽漬等逆境脅迫上11-16，有關(guān)除草劑脅迫對(duì)葉綠素?zé)晒鈪?/p>

4、數(shù)的影響國(guó)內(nèi)鮮見報(bào)道17-18。基于此，本試驗(yàn)在大田條件下，以弱筋小麥揚(yáng)麥 13 及強(qiáng)筋小麥煙農(nóng) 19 兩種冬小麥為材料，研究苯磺隆、使它隆、異丙隆、驃馬、綠麥隆施用后小麥葉片氣體交換和葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化，探討除草劑對(duì)小麥的負(fù)效應(yīng)，以期進(jìn)一步為科學(xué)施用除草劑，建立小麥的優(yōu)質(zhì)高效安全生產(chǎn)技術(shù)體系提供理論依據(jù)。1 材料與方法1.1 供試材料10%苯磺隆可濕性粉劑（沈陽(yáng)化工研究院試驗(yàn)廠生產(chǎn)）；20%使它隆乳油（美國(guó)陶氏益農(nóng)公司，通用名：氯氟吡氧乙酸）；50%異丙隆可濕性粉劑（蘇州市寶帶農(nóng)藥有限公司）；69 gL-1升驃馬水乳劑（拜耳作物科學(xué)公司，通用名：精噁唑禾草靈）；25%綠麥隆可濕性粉劑（江蘇

5、快達(dá)農(nóng)化股份有限公司）。弱筋小麥揚(yáng)麥13、強(qiáng)筋小麥煙農(nóng) 19（江蘇里下河地區(qū)農(nóng)科所提供）。1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)于 20092010 年在揚(yáng)州大學(xué)江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行，試驗(yàn)地前茬為水稻土壤質(zhì)地為粘土，020 cm 土壤 pH 值 6.85，有機(jī)質(zhì)含量 2.6%，全氮 75.01 mgkg-1，速效氮 12.35 mgkg-1，速效鉀 21.41 mgkg-1，速效磷 79.01 mgkg-1。5 種除草劑的噴藥濃度分別為商品制劑的 1/2 推薦劑量、推薦劑量、2 倍推薦劑量，以噴清水為對(duì)照。試驗(yàn)共設(shè) 30 個(gè)處理，重復(fù) 3 次，每小區(qū)面積為 30 m2，小麥種植密度為 2401

6、04株hm-2。于 2010 年 3 月 9 日用手持式噴霧器噴藥，用液量為 600 kghm-2。施藥后所有小區(qū)進(jìn)行全生育期人工除草。1.4 數(shù)據(jù)分析與方法采用 Excel、DPS、SPSS 等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算、統(tǒng)計(jì)分析及繪圖。3 討論植物體內(nèi)的光合色素具有吸收光能并將其用于光合作用的功能，葉綠素含量直接關(guān)系到光合作用的光能轉(zhuǎn)化。前人的一些研究認(rèn)為，農(nóng)藥能顯著降低植物葉片中的色素含量21-23，本試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證前人結(jié)論，供試 5 種除草劑處理后小麥葉片內(nèi)葉綠素a、葉綠素 b、總?cè)~綠素及類胡蘿卜素含量均有不同程度降低，且光合色素含量與凈光合速率下降的趨勢(shì)基本一致，說(shuō)明光合色素的減少是引起

7、 Pn 降低的重要原因之一。導(dǎo)致光合作用降低的因子包括氣孔限制和非氣孔限制，胞間 CO2濃度（Ci）和氣孔限制值（Ls）是兩個(gè)評(píng)判氣孔限制和非氣孔限制的指標(biāo)，其中 Ci 是關(guān)鍵指標(biāo)，Ci 降低和 Ls 升高表明是氣孔限制，Ci 升高和 Ls 降低則為非氣孔限制24。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著除草劑濃度的升高，小麥葉片 Pn 下降，Ci 升高伴隨著 Ls 降低，說(shuō)明除草劑導(dǎo)致光合作用降低應(yīng)是屬于非氣孔限制因子造成的，光合作用過(guò)程受到除草劑的抑制和損傷。Fv/Fm 代表 PS原初光能轉(zhuǎn)化效率，前人研究認(rèn)為 Fv/Fm 是逆境脅迫條件下植物發(fā)生光抑制的敏感指標(biāo)，是衡量原初光能捕獲的最大能力的指標(biāo)，反映了植

8、物的潛在最大光合能力，一般植物處于逆境時(shí) Fv/Fm 下降。Fv/Fo 代表 PS的潛在活性，F(xiàn)v/Fo更能敏感地反映出葉片衰老過(guò)程中光子轉(zhuǎn)換效率的變化25-27。本試驗(yàn)中 Fv/Fm 值隨著除草劑濃度的升高顯著降低，說(shuō)明在除草劑脅迫下，小麥葉片發(fā)生了光抑制或 PS復(fù)合體受到損害。 反映光合電子傳遞的量子轉(zhuǎn)化效率，是 PS反應(yīng)中心關(guān)閉情況下 PS光能捕獲的效率。本試驗(yàn)結(jié)果表明，隨著除草劑濃度的升高， 在逐漸降低，說(shuō)明 PS光合反應(yīng)中心的實(shí)際量子產(chǎn)量也在逐漸下降。光化學(xué)淬滅（qP）反映的是PS天線色素吸收的光能用于光化學(xué)電子傳遞的份額，是對(duì)原初電子受體（QA）氧化態(tài)的一種度量，代表PS反應(yīng)中心開

9、放部分的比例，可以反映電子光合鏈的電子傳遞速率及其參與 CO2固定的效率28-30。在本試驗(yàn)條件下，qP 不同程度降低，說(shuō)明 PS反應(yīng)中心開放部分減少，光合電子傳遞受阻。非光化學(xué)淬滅（qN）反映的是 PS天線色素吸收的光能不能用于光合電子傳遞而以熱的形式耗散掉的光能部分。當(dāng) PS反應(yīng)中心天線色素吸收了過(guò)量的光能時(shí)，如不能及時(shí)地耗散將對(duì)光合機(jī)構(gòu)造成失活或破壞，所以非光化學(xué)淬滅是一種自我保護(hù)機(jī)制，對(duì)光合機(jī)構(gòu)起一定的保護(hù)作用。本試驗(yàn)結(jié)果表明，除草劑處理后 qN 不同程度升高，說(shuō)明小麥葉片本身會(huì)對(duì)除草劑脅迫做出一定的保護(hù)作用，這可能是小麥自身的生理適應(yīng)性，反映小麥對(duì)除草劑的耐受性。4 結(jié)論除草劑處理會(huì)

10、引起小麥葉片光合色素含量降低、光合作用受阻以及電子傳遞速率下降等。凈光合速率下降的原因是非氣孔限制因素，說(shuō)明除草劑影響了小麥的光合機(jī)制，即使是常規(guī)劑量對(duì)小麥而言也是一種逆境脅迫。小麥對(duì)除草劑脅迫具有一定的自我保護(hù)機(jī)制，且對(duì)除草劑的耐受性品種間存在一定的差異。在本試驗(yàn)條件下，揚(yáng)麥 13 表現(xiàn)出比煙農(nóng) 19 對(duì)除草劑脅迫具有更強(qiáng)的耐受性。異丙隆與苯磺隆是生產(chǎn)上使用非常廣泛的兩種除草劑，目前被認(rèn)為是安全、無(wú)副作用的，而在本試驗(yàn)中其對(duì)小麥表現(xiàn)出明顯的負(fù)效應(yīng)，對(duì)此應(yīng)該引起重視。保證小麥功能葉具有較高的光合速率是小麥高產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，因此在小麥生產(chǎn)中，當(dāng)草害發(fā)生時(shí)，應(yīng)根據(jù)小麥品種的耐受性及草害發(fā)生的程度，選

11、擇適用的除草劑。參考文獻(xiàn)：1 張澤溥. 我國(guó)農(nóng)田雜草治理技術(shù)的發(fā)展J. 植物保護(hù), 2004, 30（2）：28-33.ZHANG Ze -bo. Advances in cropland weed management in China J.Plant Protection, 2004, 30（2）：28-33.2 劉井蘭, 于建飛, 印建莉, 等. 化學(xué)農(nóng)藥對(duì)植物生理生化影響的研究進(jìn)展J. 農(nóng)藥, 2006, 45（8）：511-514.LIU Jing-lan, YU Jian-fei, YIN Jian-li, et al. Research progress on theeffect

12、 of chemical pesticides on plant physiology and biochemistry J.Agrochemicals, 2006, 45（8）：511-514.3 Nader Soltani, Christy Shropshire, Peter H Sikkema. Responses of winterwhea（tTriticurn aestivurn L.）to autumn applied post-emergence herbicidesJ. Crop Protection, 2006, 25：346-349.4 Peter H Sikkema, Lynette Brown, Christy Shropshire, et al. Responses ofthree types of winter wheat（Triticurn aestivurn L.） to spring-appliedpost-emergence herbicidesJ. Crop Protection,