郭建文
(山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所,山西晉中030600)
葉綠素是植物中的綠色物質(zhì),是一種復(fù)雜的有機(jī)酸,同時(shí)也是一類(lèi)與光合作用有關(guān)的最重要的色素,是植物生長(zhǎng)特性、生理變化和營(yíng)養(yǎng)狀況的重要指標(biāo)[1-3]。綠色植物通過(guò)葉綠素,利用光能進(jìn)行光合作用,即把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存著能量的有機(jī)物,同時(shí)釋放出氧氣。葉綠素含量的變化能夠間接反映植物生理活性的變化,因此,利用植物在不同生長(zhǎng)狀態(tài)下葉綠素含量的變化能夠分析植物生長(zhǎng)狀況。傳統(tǒng)的葉綠素含量測(cè)定方法操作繁瑣,耗時(shí)太長(zhǎng),測(cè)量誤差較大,日本科學(xué)家根據(jù)葉片葉綠素對(duì)有色光的吸收特性,通過(guò)測(cè)量一定波長(zhǎng)的發(fā)射光強(qiáng)和透過(guò)葉片后的光強(qiáng)進(jìn)行葉片葉綠素含量的測(cè)定,研究出了葉綠素測(cè)量?jī)x器(SPAD,Soil and Plant Analyzer Development),其測(cè)得的SPAD值可以較好地反映植物葉片葉綠素的濃度[4-7]。
近年來(lái),通過(guò)便攜式葉綠素儀在田間簡(jiǎn)單、快速、無(wú)損檢測(cè)植物葉片的SPAD值,對(duì)棉花、玉米、高粱、大豆、小麥、水稻和草莓等農(nóng)作物生長(zhǎng)狀況及其氮素營(yíng)養(yǎng)狀況進(jìn)行分析研究,已有大量報(bào)道[8-16]。但通過(guò)作物葉片SPAD值的改變進(jìn)行除草劑藥害診斷方面的研究,還未見(jiàn)報(bào)道。
本研究對(duì)推薦劑量不同倍數(shù)除草劑處理后玉米葉片SPAD值以及施藥后玉米葉片SPAD值與玉米株高、地上部鮮質(zhì)量相互關(guān)系進(jìn)行分析,旨在探索玉米葉片SPAD值與除草劑藥害的關(guān)系,為玉米田除草劑藥害診斷與分析提供技術(shù)支持。
供試藥劑為10%硝磺草酮懸浮液(先正達(dá)作物保護(hù)有限公司)。供試作物為玉米(Zea mays L.),品種是葉色較深的自選5號(hào)和葉色較淺的自選22號(hào)(內(nèi)部交流資源)。
玉米出苗后約6葉期時(shí),對(duì)莖葉進(jìn)行噴霧。試驗(yàn)設(shè)供試藥劑推薦劑量及推薦劑量的1.25,1.5,1.75,2倍5個(gè)不同處理,噴液量為450 L/hm2,以噴清水為空白對(duì)照。試驗(yàn)采用新加坡利農(nóng)HD400背負(fù)式手動(dòng)噴霧器進(jìn)行莖葉噴霧處理。
噴藥前、噴藥后1,3,5 d使用SPAD-502Plus葉綠素儀測(cè)量玉米倒二葉中部SPAD值,每個(gè)處理3次重復(fù);噴藥后5,15 d測(cè)量每個(gè)處理供試玉米的株高,并用百分位電子天平稱(chēng)量不同處理玉米的地上部鮮質(zhì)量。
噴藥前隨機(jī)選取2個(gè)供試玉米品種各10株,分別測(cè)定其倒二葉中部SPAD值,結(jié)果(表1)表明,隨機(jī)測(cè)量的葉色較深的玉米品種自選5號(hào)的10株葉片SPAD值之間差異不顯著,其值平均為62.66,葉色較淺的自選22號(hào)的10株葉片SPAD值之間差異也不顯著,其值平均為52.52,但這2個(gè)品種的葉片SPAD值差異達(dá)到0.01顯著水平。這表明,相同栽培條件下,同一品種玉米不同株系的葉片SPAD值相對(duì)穩(wěn)定,玉米葉片SPAD值具有明顯的品種特征。
表1 噴藥前玉米葉片SPAD值
采用供試除草劑推薦量不同倍數(shù)的劑量噴施玉米,處理后1,3,5 d測(cè)量倒二葉SPAD值,結(jié)果(表2)顯示,玉米品種自選5號(hào)噴施供試除草劑1,1.25,1.5倍推薦量,處理后1,3,5 d倒二葉SPAD值均與空白對(duì)照處理無(wú)顯著差異;在推薦量1.75倍劑量下,自選5號(hào)葉片的SPAD值比空白對(duì)照降低,且差異達(dá)0.05顯著水平;在推薦量2倍劑量下,自選5號(hào)葉片SPAD值與空白對(duì)照差異達(dá)0.01顯著水平。
玉米品種自選22號(hào)與自選5號(hào)類(lèi)似(表2),除草劑使用劑量越高,葉片SPAD值越低。在推薦量1.5倍劑量下,葉片SPAD值與空白對(duì)照差異達(dá)0.01顯著水平。在推薦量1.75,2倍劑量下,自選22號(hào)葉片SPAD值均與空白對(duì)照差異達(dá)0.01顯著水平,且在推薦量1.75倍劑量下SPAD值顯著低于推薦量1.5倍劑量下的SPAD值、顯著高于推薦量2倍劑量下的SPAD值。
表2 不同處理下玉米葉片SPAD值的變化
分別于噴藥后5,15 d測(cè)量各處理玉米株高,并稱(chēng)量各處理的地上部鮮質(zhì)量。結(jié)果(表3)顯示,噴藥后5 d各處理玉米株高及地上部鮮質(zhì)量均與對(duì)照之間差異不顯著。噴藥后15 d,在推薦量1,1.25,1.5倍的試驗(yàn)劑量下,玉米品種自選5號(hào)的株高及地上部鮮質(zhì)量與對(duì)照之間差異均不顯著;在試驗(yàn)劑量大于1.5倍推薦劑量時(shí)(1.75,2倍推薦劑量),玉米品種自選5號(hào)的株高及地上部鮮質(zhì)量與對(duì)照之間差異均達(dá)到顯著水平。供試品種自選22號(hào)在試驗(yàn)劑量大于推薦量的1.5倍時(shí),株高及地上部鮮質(zhì)量與對(duì)照之間差異均達(dá)到顯著水平。這表明,2個(gè)玉米品種均在噴施大于一定劑量供試除草劑時(shí),處理15 d后株高、地上部鮮質(zhì)量受到了抑制,產(chǎn)生了明顯藥害。
表3 不同處理對(duì)玉米株高及地上部鮮質(zhì)量的影響
噴施除草劑處理后5 d玉米葉片SPAD值與處理后15 d的株高及地上部鮮質(zhì)量相關(guān)性分析結(jié)果(表4)顯示,在供試除草劑推薦量1.5倍的試驗(yàn)劑量下,玉米自選5號(hào)的葉片SPAD值與地上部鮮質(zhì)量呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.54;玉米自選22號(hào)的葉片SPAD值與株高及地上部鮮質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)分別為0.75和0.72。在噴施供試除草劑推薦量為1.75,2倍的試驗(yàn)劑量下,2個(gè)供試玉米品種葉片SPAD值與株高及地上部鮮質(zhì)量均呈極顯著正相關(guān)。這表明,噴施除草劑5 d后,玉米葉片SPAD值能夠反映玉米受除草劑的藥害程度,SPAD值越低,后期株高及地上部鮮質(zhì)量也越低,玉米受除草劑的藥害就越重;相反SPAD值越高,受害程度越輕。
表4 玉米葉片SPAD值與株高及地上部鮮質(zhì)量的相關(guān)性分析
綠色植物遭受除草劑藥害后,內(nèi)部結(jié)構(gòu)和生理平衡被破壞,導(dǎo)致生活力下降,葉綠素含量降低,葉片SPAD值減小。在一定作用時(shí)間內(nèi),隨除草劑在植物組織內(nèi)部反應(yīng)的進(jìn)行,受害癥狀顯現(xiàn),葉片葉綠素含量逐步降低,SPAD值持續(xù)下降。
本研究表明,在供試除草劑推薦量1.75倍的試驗(yàn)劑量下,處理后5 d自選5號(hào)、自選22號(hào)2個(gè)供試玉米品種葉片SPAD值均比空白對(duì)照顯著降低,但株高及地上部鮮質(zhì)量差異不顯著;處理后15 d,受害玉米株高及地上部鮮質(zhì)量比對(duì)照處理顯著降低,且處理后5 d受害玉米葉片SPAD值與處理后15 d玉米株高及地上部鮮質(zhì)量呈顯著正相關(guān)。這表明,噴施除草劑后,前期玉米葉片SPAD值能反映并在一定程度上預(yù)測(cè)除草劑對(duì)玉米的藥害程度。據(jù)此,可通過(guò)測(cè)定玉米葉片SPAD值,診斷并預(yù)測(cè)玉米遭受除草劑的藥害程度。
[1]左寶玉,李世儀,匡廷云.玉米不同層位葉片葉綠體的超微結(jié)構(gòu)和葉綠素含量變化[J].作物學(xué)報(bào),1987,13(3):213-217.
[2]劉貞琦,劉振業(yè),馬達(dá)鵬.水稻葉綠素含量及其與光合速率關(guān)系的研究[J].作物學(xué)報(bào),1984,10(1):57-61.
[3]劉艷昆,閆旭東,徐玉鵬,等.玉米-大豆間作模式與經(jīng)濟(jì)效益研究[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,16(3):23-26.
[4]張平遠(yuǎn).用便攜式葉綠素儀測(cè)定作物氮營(yíng)養(yǎng)[J].農(nóng)業(yè)科技通訊,2002(10):44.
[5]王鑫,郭平毅,原向陽(yáng),等.2甲4氯對(duì)罌粟葉綠素含量及光合作用的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,37(7):48-50.
[6]陳睿,徐書(shū)霞,呂建洲.外源蔗糖對(duì)紅花槭葉色參數(shù)和色素含量的影響[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,18(2):14-16.
[7]張紅亮,韓業(yè)飛,柳李旺,等.二倍體和同源四倍體蘿卜光合特性研究[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué),2012,18(3):1-4.
[8]陳寶燕,馬興旺.不同施N策略對(duì)膜下滴灌棉花SPAD值和產(chǎn)量的影響[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào),2011,27(3):124-129.
[9]黃高寶,張恩和.不同玉米品種氮素營(yíng)養(yǎng)效率差異的生態(tài)生理機(jī)制[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2001,7(3):293-297.
[10]羅新寧,陳冰,張巨松,等.棉花氮素和SPAD值葉位分布規(guī)律研究[J].棉花學(xué)報(bào),2009,21(5):427-430.
[11]王娟,韓登武,任崗,等.SPAD值與棉花葉綠素和含氮量關(guān)系的研究[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2006,43(3):167-170.
[12]Peng S,Gareia F,Laza R C,et al.Increased N-use efficiency using a chlorophyll meter on high-yielding irrigated Rice[J].Field Crops Res,1996,47:243-252.
[13]王澤港,駱劍鋒.1,2,4-三氯苯和萘對(duì)水稻抽穗期葉片光合特性的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,38(6):1113-1119.
[14]李剛?cè)A,丁艷鋒,薛利紅,等.利用葉綠素計(jì)(SPAD-502)診斷水稻氮素營(yíng)養(yǎng)和推薦追肥的研究進(jìn)展[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2005,11(3):412-415.
[15]韓文革,孫太凡,馮世德,等.25%乙虎微乳劑防除大豆田雜草及安全性研究[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技,2012(4):64-65.
[16]要娟娟,薛澤民,趙萍萍,等.施肥與種植密度對(duì)春玉米SPAD值的影響[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(10):1060-1063.