王崇華，王喜枝，王志堅，李慶偉，孫 斌，張慎璞

（1.河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院/河南省大蒜工程技術(shù)研究中心 鄭州 451450；2.中牟縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村工作委員會 鄭州 451450）

乙草胺是由美國孟山都公司開發(fā)的一種土壤處理除草劑，除草效果良好，已在大田上得到廣泛應(yīng)用，主要防除稗草、反枝莧等一年生禾本科和闊葉雜草[1]。其作用機(jī)制是通過抑制呼吸作用中α-淀粉酶活性及淀粉的水解，遏制能量的傳遞，從而抑制幼芽和根的生長。由于農(nóng)戶對乙草胺的過量施用現(xiàn)象普遍，作物受毒害癥狀嚴(yán)重，一般表現(xiàn)為葉片發(fā)黃、植株生長緩慢、根系糟爛，嚴(yán)重的甚至死亡[2]。鈣是植物生長的大量元素，可作為第二信使與鈣調(diào)蛋白（CaM）結(jié)合參與信號傳導(dǎo)過程，參與植物對逆境的應(yīng)答反應(yīng)，孫百曄等[3-4]研究認(rèn)為，鈣素能全部或部分地緩解污染物脅迫對作物生長的抑制，能有效地緩解毒害，是一種安全的解毒物質(zhì)，蔣廷惠等[5]研究認(rèn)為，在根外追肥，噴灑生長調(diào)節(jié)劑、農(nóng)藥時，可增施過磷酸鈣以發(fā)揮抗逆作用。目前，針對鈣素解毒的研究主要集中在土壤重金屬污染方面，關(guān)于其對除草劑毒害影響的研究還未見報道。本文針對這一問題，研究了鈣素對乙草胺脅迫下大蒜生長特性的影響，以期為受除草劑污染土壤的科學(xué)利用以及鈣素對乙草胺的解毒效果提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試材料

試驗于2014年9月至2015年6月在中牟縣黃店鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站溫室大棚進(jìn)行，溫度在0～25℃，選用20 cm×20 cm米氏盆，盆栽用土為壤質(zhì)潮土，每盆裝土5 kg，土壤pH 8.35，有機(jī)質(zhì)含量 1.62%，土壤CaCO3含量5.3%，交換性鈣含量5.78 g·kg-1。試驗土壤為堿性，選用硫酸鈣（生石膏，粒徑小于0.1mm）作為鈣素解毒物質(zhì)。供試大蒜品種為‘宋城大蒜’。

1.2 試驗方法

2014年9月14日播種，10月10日出苗，每盆一顆種子，其中CK1：常規(guī)施肥（不施用乙草胺和硫酸鈣）；CK2：常規(guī)施肥+乙草胺；T1：常規(guī)施肥+乙草胺+硫酸鈣300 kg·hm-2（乙草胺藥害發(fā)現(xiàn)后即將硫酸鈣隨水施入，施入量以 42萬株·hm-2計）；T2：常規(guī)施肥+乙草胺+硫酸鈣300 kg·hm-2（乙草胺藥害發(fā)現(xiàn)7 d后施入）。試驗共用60個米氏盆，分為3個區(qū)組，每組20盆，區(qū)組內(nèi)每個處理5盆，連續(xù)排列，區(qū)組內(nèi)各處理隨機(jī)排列。于10月15日出苗5 d后用KNAPSACK Hy-draulic Sprayer（背負(fù)式噴霧器，噴嘴型號為 TEEJET8002VS，噴液壓力 20 psi）噴施90%乙草胺乳油4.5 L·hm-2（乙草胺已過量，一般大田乙草胺噴施量為 3.0～3.75 L·hm-2），噴藥時將不同處理的盆搬至空地區(qū)域，統(tǒng)一分開施藥，避免各處理間發(fā)生漏噴和重噴現(xiàn)象。乙草胺噴施2 d后，植株表現(xiàn)出藥害現(xiàn)象。

1.3 分析測定方法

分別于2014年10月20日和10月27日，各處理取3株，用卷尺測定大蒜的植株高度、葉長度和葉寬度，用游標(biāo)卡尺測定莖粗度（假莖基部的最大直徑），并觀察葉片顏色及根系狀況，藥害分級見表1；并于2014年10月20日和10月27日，各處理分別取1盆帶回實驗室，測定葉片過氧化物歧化酶（POD）活性、超氧化物酶歧化（SOD）活性和根系活力，分別采用愈創(chuàng)木酚法、氮藍(lán)四唑（NBT）法和氯化三苯基四氮唑（TTC）法進(jìn)行測定，葉綠素含量采用紫外吸收法進(jìn)行測定，土壤CaCO3含量采用中和滴定法進(jìn)行測定，交換性鈣含量采用EDTA絡(luò)合滴定法[6-7]。大蒜成熟后，每個處理取3株，于2015年6月10日對風(fēng)干蒜頭測定其風(fēng)干質(zhì)量。

表1 乙草胺藥害分級標(biāo)準(zhǔn)[8]

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Dps 7.05軟件處理，并用新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對大蒜形態(tài)指標(biāo)的影響

施用硫酸鈣改善了乙草胺脅迫下大蒜的形態(tài)指標(biāo)。由表2可知，藥害表現(xiàn)3 d后，CK2和T2受除草劑毒害較重，葉片畸形并部分變黃，大蒜植株高度、葉長度、葉寬度分別比 CK1降低 2.19 cm、1.64 cm、0.10 cm 和 2.12 cm、1.70 cm、0.11 cm；T1恢復(fù)較快，只有輕度失綠，與CK2和T2相比，T1生長較快，植株高度、葉長度和葉寬度增加極顯著，與CK1相比，植株高度、葉長度和葉寬度減少了1.24 cm、0.33 cm、0.02 cm。隨著生長期推移，藥害表現(xiàn)10 d后，CK2的生長緩慢，葉片大部分變黃，T1的乙草胺毒害癥狀已基本消失，大蒜形態(tài)指標(biāo)接近CK1，植株高度、葉長度和葉寬度僅減少0.30、0.33、0.05 cm；T2施入硫酸鈣較晚，但已開始恢復(fù)生長，癥狀較輕，與CK2相比，植株高度、葉長度、葉寬度增加了0.89、0.89、0.08 cm，且均達(dá)到顯著水平，；T1與 T2相比，大蒜植株高度、葉長和葉寬增加均達(dá)到顯著水平，分別為2.41、1.24、0.09 cm。這說明，在受到乙草胺毒害的情況下，施入硫酸鈣對大蒜的形態(tài)指標(biāo)有改善作用，施入越早，改善越明顯。

表2 不同處理對大蒜形態(tài)指標(biāo)的影響

2.2 不同處理對大蒜葉綠素含量的影響

施用硫酸鈣可有效改善乙草胺脅迫下大蒜葉片的葉綠素含量。由表3可知，乙草胺藥害表現(xiàn)3 d后，沒有施用硫酸鈣的CK2和T2，葉綠素a、葉綠素b、葉綠素（a+b）含量均比T1低，差異極顯著，乙草胺藥害表現(xiàn)10 d后，CK2和T2的葉綠素a、葉綠素b、葉綠素（a+b）含量也顯著低于T1；隨時間的推移，除CK2因受到乙草胺毒害呈下降趨勢外，其它各處理均呈現(xiàn)上升趨勢，藥害表現(xiàn)10 d后，T1葉綠素a、葉綠素 b、葉綠素（a+b）含量已接近 CK1水平，T2葉綠素a、葉綠素b、葉綠素（a+b）含量顯著低于CK1。

表3 不同處理對大蒜葉綠素含量的影響ω（mg·g-1）

這說明，硫酸鈣能提高大蒜葉片的葉綠素含量，大蒜受到乙草胺毒害后，葉綠素含量需要10 d以上才可恢復(fù)到正常水平。

2.3 不同處理對大蒜根系活力及酶活性的影響

施用硫酸鈣可有效提高根系活力以及酶活性。由表4可知，CK2隨時間推移，其根系活力、POD活性、SOD活性均呈現(xiàn)下降的趨勢，T1與T2均呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢，T1為發(fā)現(xiàn)藥害即施入硫酸鈣，鈣素作用時間較長，其根系活力、POD活性、SOD活性均達(dá)到CK1水平，T2為發(fā)現(xiàn)藥害1周后施入硫酸鈣，鈣素作用時間較短，根系活力、POD活性、SOD活性均顯著低于CK1。這說明硫酸鈣能有效提高乙草胺脅迫下大蒜根系活力及酶活性，且作用時間越長，效果越明顯。

表4 不同處理對大蒜根系活力及酶活性的影響

2.4 不同處理對蒜頭產(chǎn)量和鈣含量的影響

施用硫酸鈣提高了大蒜產(chǎn)量及鈣含量。由表5可知，T1與CK1、CK2相比產(chǎn)量分別增加了3 024、7 560 kg·hm-2，增產(chǎn)率分別為 12.24%、37.5%，增產(chǎn)達(dá)極顯著水平，T2與CK1、CK2相比，產(chǎn)量分別增加了378、4 914 kg·hm-2，增產(chǎn)率分別為 1.53%、24.4%，增產(chǎn)極顯著，T1與T2相比，增產(chǎn)亦達(dá)到極顯著水平；蒜頭鈣含量 T1＞T2＞CK1＞CK2，且 T1、T2與 CK1和 CK2相比，鈣含量均增加極顯著，T1與T2相比，增加顯著。這說明，增施硫酸鈣能緩解乙草胺脅迫對大蒜的毒害作用，同時促進(jìn)植株對鈣素的吸收，提高了大蒜抗病能力。

表5 不同處理對大蒜產(chǎn)量及鈣含量的影響

3 討論與結(jié)論

鈣是植物生長必需的中量元素，與植物抗逆能力有密切關(guān)系[9]。它不僅作為細(xì)胞的結(jié)構(gòu)物質(zhì)，而且作為第二信使，調(diào)節(jié)植物對環(huán)境變化的響應(yīng)過程。環(huán)境因子的變化引起細(xì)胞質(zhì)中游離Ca2+濃度升高，進(jìn)而調(diào)節(jié)酶的活性，特別是在抗逆防病過程中表現(xiàn)明顯[10]。試驗土壤為壤質(zhì)潮土，pH值偏堿性，鈣素主要以CaCO3的形式存在，施入硫酸鈣，降低了土壤pH值，為土壤提供了足量且穩(wěn)定的速效鈣[11-12]。試驗表明，增施鈣素對乙草胺脅迫下大蒜的病害有明顯的緩解作用，并促進(jìn)大蒜生長發(fā)育，植株高度、葉長度和葉寬度在硫酸鈣施入10 d后恢復(fù)到正常水平，這可能與鈣具有穩(wěn)定細(xì)胞膜、穩(wěn)固細(xì)胞壁、促進(jìn)細(xì)胞伸長等營養(yǎng)功能有關(guān)。增施鈣素提高了葉片葉綠素含量，因為鈣能結(jié)合CaM（鈣調(diào)蛋白），形成Ca-CaM復(fù)合體，從而活化了依賴于Ca-CaM的NAD激酶，促使NADP合成，另外CaM可能還影響了光合放氧過程中的電子傳遞并參與了氣孔開閉的生理過程[13-15]。鈣是細(xì)胞分裂所必需的成分，果膠酸鈣就是中膠層的組成成分，因此施入硫酸鈣增強(qiáng)了根系活力。POD、SOD是清除細(xì)胞活性氧等自由基的主要保護(hù)酶，研究得出硫酸鈣能使POD和SOD活性增強(qiáng)，這可能是Ca2+具有對細(xì)胞膜透性的調(diào)節(jié)作用，Ca-CaM復(fù)合體可與它所調(diào)節(jié)的酶結(jié)合而使酶活化。大蒜鈣含量的高低是植物對環(huán)境脅迫的抗逆能力強(qiáng)弱的標(biāo)志，試驗表明施鈣處理鈣含量顯著高于不施鈣處理，這說明偏堿性土壤上施用硫酸鈣能為植株提供充足的速效鈣源，施鈣處理蒜頭產(chǎn)量顯著高于不施鈣處理，表明硫酸鈣不但對乙草胺的脅迫有緩解作用，而且對乙草胺降解后大蒜的后期生長有促進(jìn)作用，這與李賀，高素玲等[7，16-17]研究結(jié)果一致。發(fā)現(xiàn)乙草胺毒害即施入硫酸鈣與發(fā)現(xiàn)1周后施入相比，產(chǎn)量顯著增加，說明大蒜一旦發(fā)生乙草胺毒害，處理越早越好。另外，鈣素能提高生物膜的穩(wěn)定性和疏水性，增加細(xì)胞膜對K+、Na+和Mg2+等離子的吸收選擇性，促進(jìn)了土壤中微生物的生長，從而加速了乙草胺在土壤中的降解，也可能是造成乙草胺毒性緩解的原因[18]。

綜上，偏堿性土壤上施用硫酸鈣肥料，能有效緩解乙草胺對大蒜的毒害作用，提高抗逆能力，并印證了“石灰性土壤含碳酸鈣高，不缺鈣，不需要施鈣”的錯誤學(xué)術(shù)觀點[19]。已有研究表明，鹽堿土上施用硫酸鈣對土壤有明顯的改良作用，有助于土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，不會造成土壤板結(jié)[20]。因此，在大蒜生產(chǎn)中，利用鈣素緩解乙草胺毒害的影響，具有很好的應(yīng)用推廣價值。但本試驗僅在堿性土壤上對大蒜進(jìn)行了研究，土壤上施用鈣素對其它除草劑毒害的緩解效果還需進(jìn)一步研究。