郭建文
(山西省農(nóng)業(yè)科學院高粱研究所,山西晉中030600)
葉綠素是植物中的綠色物質(zhì),是一種復雜的有機酸,同時也是一類與光合作用有關的最重要的色素,是植物生長特性、生理變化和營養(yǎng)狀況的重要指標[1-3]。綠色植物通過葉綠素,利用光能進行光合作用,即把二氧化碳和水轉化為儲存著能量的有機物,同時釋放出氧氣。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狀態(tài)下葉綠素含量的變化能夠分析植物生長狀況。傳統(tǒng)的葉綠素含量測定方法操作繁瑣,耗時太長,測量誤差較大,日本科學家根據(jù)葉片葉綠素對有色光的吸收特性,通過測量一定波長的發(fā)射光強和透過葉片后的光強進行葉片葉綠素含量的測定,研究出了葉綠素測量儀器(SPAD,Soil and Plant Analyzer Development),其測得的SPAD值可以較好地反映植物葉片葉綠素的濃度[4-7]。
近年來,通過便攜式葉綠素儀在田間簡單、快速、無損檢測植物葉片的SPAD值,對棉花、玉米、高粱、大豆、小麥、水稻和草莓等農(nóng)作物生長狀況及其氮素營養(yǎng)狀況進行分析研究,已有大量報道[8-16]。但通過作物葉片SPAD值的改變進行除草劑藥害診斷方面的研究,還未見報道。
本研究對推薦劑量不同倍數(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)量相互關系進行分析,旨在探索玉米葉片SPAD值與除草劑藥害的關系,為玉米田除草劑藥害診斷與分析提供技術支持。
供試藥劑為10%硝磺草酮懸浮液(先正達作物保護有限公司)。供試作物為玉米(Zea mays L.),品種是葉色較深的自選5號和葉色較淺的自選22號(內(nèi)部交流資源)。
玉米出苗后約6葉期時,對莖葉進行噴霧。試驗設供試藥劑推薦劑量及推薦劑量的1.25,1.5,1.75,2倍5個不同處理,噴液量為450 L/hm2,以噴清水為空白對照。試驗采用新加坡利農(nóng)HD400背負式手動噴霧器進行莖葉噴霧處理。
噴藥前、噴藥后1,3,5 d使用SPAD-502Plus葉綠素儀測量玉米倒二葉中部SPAD值,每個處理3次重復;噴藥后5,15 d測量每個處理供試玉米的株高,并用百分位電子天平稱量不同處理玉米的地上部鮮質(zhì)量。
噴藥前隨機選取2個供試玉米品種各10株,分別測定其倒二葉中部SPAD值,結果(表1)表明,隨機測量的葉色較深的玉米品種自選5號的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個品種的葉片SPAD值差異達到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測量倒二葉SPAD值,結果(表2)顯示,玉米品種自選5號噴施供試除草劑1,1.25,1.5倍推薦量,處理后1,3,5 d倒二葉SPAD值均與空白對照處理無顯著差異;在推薦量1.75倍劑量下,自選5號葉片的SPAD值比空白對照降低,且差異達0.05顯著水平;在推薦量2倍劑量下,自選5號葉片SPAD值與空白對照差異達0.01顯著水平。
玉米品種自選22號與自選5號類似(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值與空白對照差異達0.01顯著水平。在推薦量1.75,2倍劑量下,自選22號葉片SPAD值均與空白對照差異達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測量各處理玉米株高,并稱量各處理的地上部鮮質(zhì)量。結果(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倍的試驗劑量下,玉米品種自選5號的株高及地上部鮮質(zhì)量與對照之間差異均不顯著;在試驗劑量大于1.5倍推薦劑量時(1.75,2倍推薦劑量),玉米品種自選5號的株高及地上部鮮質(zhì)量與對照之間差異均達到顯著水平。供試品種自選22號在試驗劑量大于推薦量的1.5倍時,株高及地上部鮮質(zhì)量與對照之間差異均達到顯著水平。這表明,2個玉米品種均在噴施大于一定劑量供試除草劑時,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)量相關性分析結果(表4)顯示,在供試除草劑推薦量1.5倍的試驗劑量下,玉米自選5號的葉片SPAD值與地上部鮮質(zhì)量呈顯著正相關,相關系數(shù)為0.54;玉米自選22號的葉片SPAD值與株高及地上部鮮質(zhì)量均呈極顯著正相關,相關系數(shù)分別為0.75和0.72。在噴施供試除草劑推薦量為1.75,2倍的試驗劑量下,2個供試玉米品種葉片SPAD值與株高及地上部鮮質(zhì)量均呈極顯著正相關。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)量的相關性分析
綠色植物遭受除草劑藥害后,內(nèi)部結構和生理平衡被破壞,導致生活力下降,葉綠素含量降低,葉片SPAD值減小。在一定作用時間內(nèi),隨除草劑在植物組織內(nèi)部反應的進行,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倍的試驗劑量下,處理后5 d自選5號、自選22號2個供試玉米品種葉片SPAD值均比空白對照顯著降低,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。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測除草劑對玉米的藥害程度。據(jù)此,可通過測定玉米葉片SPAD值,診斷并預測玉米遭受除草劑的藥害程度。
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