張?zhí)﹦? 程保平 田興山

摘要：比較了低于推薦濃度的草銨膦和草甘膦噴霧對柑橘葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)和葉綠素含量的影響。結(jié)果表明，噴施0.1、1.0?mmol/L草銨膦和草甘膦后，柑橘葉片的熒光參數(shù)Y（Ⅱ）、Y（Ⅰ）、Y（NA）均較對照呈現(xiàn)不同程度降低趨勢，且總體隨著處理時(shí)間的延長下降幅度增大;Y（ND）較對照呈現(xiàn)上升趨勢，隨著處理時(shí)間的延長上升幅度增大;Y（NPQ）保持相對穩(wěn)定，但始終大于對照。噴施1.0?mmol/L草銨膦7?d后，柑橘葉片熒光參數(shù)Fv/Fm、Pm、Y（Ⅱ）、Y（Ⅰ）及葉綠素含量（SPAD值）小于噴施相同濃度的草甘膦，表明柑橘葉片對草銨膦耐藥性弱于草甘膦。因此，橘園施用草銨膦通過莖葉途徑對柑橘造成的藥害風(fēng)險(xiǎn)高于草甘膦。

關(guān)鍵詞：草銨膦;草甘膦;葉綠素?zé)晒?柑橘

中圖分類號：S451.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1003-935X（2019）02-0051-06

Toxicity?of?glufosinate?and?glyphosate?to?citrus?assessed?by?chlorophyll?a?fluorescence

ZHANG?Taijie，CHENG?Baoping，TIAN?Xingshan

（Institute?of?Plant?Protection，Guangdong?Academy?of?Agricultural?Sciences?/Guangdong?Provincial?Key?Laboratory?of?High?Technology?for?Plant?Protection，Guangzhou?510640，China）

Abstract：The?changes?of?chlorophyll?fluorescence?parameters?and?chlorophyll?content?in?citrus?leaves?after?being?sprayed?with?glufosinate?and?glyphosate?at?sublethal?concentrations?were?measured?and?compared.?After?treatment?with?0.1?and?1.0?mmol/L?glufosinate?or?glyphosate，while?the?fluorescence?parameters?Fv/Fm，Pm，Y（Ⅱ），Y（Ⅰ）?and?Y（NA）?of?citrus?leaves?gradually?decreased?with?the?extension?of?time，Y（NO）?and?Y（ND）?gradually?increased?with?the?extension?of?time.?Y（NPQ）?remained?relatively?steady，but?was?always?greater?than?the?control.?The?fluorescence?parameters?Fv/Fm，Pm，Y（Ⅱ），Y（Ⅰ）?and?chlorophyll?content?（SPAD?value）?of?citrus?leaves?at?seven?days?after?treatment?with?1?mmol/L?glufosinate?were?significantly?lower?than?when?treated?with?glyphosate?at?the?same?concentration，indicating?that?toxicity?of?glufosinate?to?citrus?leaves?was?greater?than?that?of?glyphosate.?Therefore，the?safety?risk?by?the?shoot?pathway?of?application?of?glufosinate?in?citrus?orchards?is?higher?than?that?of?glyphosate.

Key?words：glufosinate;?glyphosate;?Chlorophyll?fluorescence;?citrus

收稿日期：2018-10-15

基金項(xiàng)目：廣東省重大科技計(jì)劃（編號：2014B020203003）。

作者簡介：張?zhí)﹦拢?985—），男，廣西平南人，博士，助理研究員，研究方向?yàn)橹参锷砩鷳B(tài)及除草劑安全使用技術(shù)。E-mail：miner08@126.com。

通信作者：田興山，博士，研究員，研究方向?yàn)殡s草防控與除草劑安全使用技術(shù)。E-mail：1070470768@qq.com。

柑橘是世界第一大水果品類，而我國是世界第一大柑橘生產(chǎn)國，柑橘產(chǎn)業(yè)是產(chǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)的重要支柱和農(nóng)民增收的重要途徑，主產(chǎn)區(qū)果農(nóng)高達(dá)80%的收人來自于柑橘生產(chǎn)[1]。我國的柑橘產(chǎn)區(qū)主要分布在南方亞熱帶地區(qū)，這些地區(qū)氣溫高、降水多，導(dǎo)致雜草種類繁多、群落類型豐富，柑橘園雜草主要依賴化學(xué)防治的手段進(jìn)行治理。目前，用于防治柑橘園雜草的除草劑類別主要是草甘膦和草銨膦。草甘膦和草銨膦為非選擇性除草劑，對常見的禾本科雜草及闊葉雜草有較好的防除效果[2-5]。除草劑對敏感的非靶標(biāo)作物通常具有一定的藥害風(fēng)險(xiǎn)，尤其是非選擇性除草劑。除草劑藥害的鑒定及補(bǔ)救已經(jīng)成為廣大農(nóng)民和相關(guān)管理部門普遍關(guān)注的問題。葉綠素?zé)晒鈾z測是目前植物生理生態(tài)研究的重要手段，被廣泛應(yīng)用于植物對逆境的適應(yīng)和響應(yīng)機(jī)制研究[6]，包括除草劑脅迫[7]。本研究以葉綠素?zé)晒馓卣骷叭~綠素含量作為定量指標(biāo)，比較草銨膦和草甘膦對柑橘的安全性，旨在為果園除草劑的安全使用及藥害鑒定提供部分科學(xué)依據(jù)。

1?材料與方法

1.1?植物材料

以酸橘作為供試材料，幼苗購自華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，在自然光照條件下，以河沙為基質(zhì)，用容積為1?L的塑料盆培養(yǎng)1年。培養(yǎng)過程中每天澆適量的水，保持基質(zhì)濕潤，每4個(gè)月施1次肥，每盆約施0.5?g復(fù)合肥。

1.2?供試藥劑

以41%草甘膦異丙胺鹽水劑（商品名為農(nóng)達(dá)，由孟山都公司生產(chǎn)）和200?g/L草銨膦水劑（由蘇州佳輝化工有限公司生產(chǎn)）作為供試藥劑。

1.3?試驗(yàn)時(shí)間和地點(diǎn)

試驗(yàn)時(shí)間為2018年7—8月，試驗(yàn)地點(diǎn)位于廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所。

1.4?處理方法

41%草甘膦異丙胺鹽水劑（推薦有效成分用量為900～1?350?g/hm2）、200?g/L草銨膦水劑（推薦有效成分用量600～900?g/hm2）按有效成分用量?900?g/hm2，兌水30?L算，可折算出藥液中有效成分的濃度分別為11.8、10.1?mmol/L。為方便比較研究，針對草銨膦和草甘膦2種藥劑分別配制1.0?mmol/L（約為推薦濃度的1/10）和0.1?mmol/L（約為推薦濃度的1/100）2個(gè)不同濃度進(jìn)行試驗(yàn)。另設(shè)置只噴施清水的空白對照組（CK）。利用?ASS-4?型自動(dòng)噴霧系統(tǒng)（由國家農(nóng)業(yè)信息化工程技術(shù)研究中心研發(fā)）采用扇形噴頭對盆栽柑橘進(jìn)行均勻噴霧，1?m2噴藥量為45?mL。

1.5?葉綠素?zé)晒獾臏y定

在處理后第1、3、5、7天分別利用Dual-PAM-100雙通道葉綠素儀（Walz，Germany）測定柑橘葉片光系統(tǒng)Ⅰ（PSⅠ）和光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）的葉綠素?zé)晒鈪?shù)。將柑橘材料放在黑暗環(huán)境中適應(yīng)?30?min?以上，每個(gè)處理取5盆柑橘選取葉齡和葉位一致的最新成熟葉進(jìn)行測定。先測定暗適應(yīng)熒光參數(shù)，包括PSⅡ的最小熒光Fo、最大熒光Fm和PSⅠ的最大熒光Pm，緊接著在光照度為?550?μmol/（m2·s）?的光化光下適應(yīng)4?min，然后測定光適應(yīng)后PSⅡ的穩(wěn)態(tài)熒光Fs、最大熒光Fm′和?PSⅠ的最大熒光Pm′。測定過程中的飽和光脈沖強(qiáng)度為10?000?μmol/（m2·s）。采用Dual-PAM軟件自動(dòng)計(jì)算出PSⅠ和PSⅡ的葉綠素?zé)晒鈪?shù)。本研究選取4個(gè)PSⅠ和4個(gè)PSⅡ的熒光參數(shù)進(jìn)行分析。PSⅡ的參數(shù)包括最大量子產(chǎn)量（Fv/Fm）、有效量子產(chǎn)量Y（Ⅱ）、調(diào)節(jié)性耗散量子產(chǎn)量Y（NPQ）和非調(diào)節(jié)性耗散量子產(chǎn)量Y（NO），其中Y（Ⅱ）+Y（NO）+Y（NPQ）=1[8]。PSⅠ的參數(shù)包括最大熒光信號變化Pm、有效量子產(chǎn)量Y（Ⅰ）、由于供體側(cè)限制引起的PSⅠ處非光化學(xué)能量耗散的量子產(chǎn)量Y（ND）和由于受體側(cè)限制引起的PSⅠ處非光化學(xué)能量耗散的量子產(chǎn)量Y（NA），其中Y（Ⅰ）+Y（ND）+Y（NA）=1[9]。

1.6?葉綠素含量的測定

在處理后第7天和第15天利用SPDA-520型葉綠素計(jì)測量柑橘葉片中的葉綠素含量，每個(gè)處理取5盆柑橘選取2張葉齡和葉位一致的最新成熟葉進(jìn)行測定。

1.7?數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

利用PASW18.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行方差分析。

2?結(jié)果與分析

2.1?2個(gè)光系統(tǒng)最大量子轉(zhuǎn)化潛力的變化

從圖1可以看出，0.1?mmol/L草銨膦和0.1、1.0?mmol/L草甘膦處理后7?d內(nèi)對Fv/Fm無明顯影響，F(xiàn)v/Fm始終保持在0.80左右，與對照大體一致。1.0?mmol/L草銨膦處理后5?d內(nèi)，F(xiàn)v/Fm略有降低，變化速度較為緩慢;處理后5～7?d，F(xiàn)v/Fm從0.78降低至0.70以下，降低速度明顯加快。在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，草銨膦和草甘膦處理對Pm均有不同程度的影響。低濃度（0.1?mmol/L）草銨膦和草甘膦處理后5～7?d，Pm略低于對照。高濃度（1.0?mmol/L）草甘膦處理后7?d，Pm略低于其低濃度（0.1?mmol/L）處理。相比之下，高濃度（1.0?mmol/L）草銨膦處理后7?d，Pm明顯低于其低濃度（0.1?mmol/L）處理。

2.2?2個(gè)光系統(tǒng)吸收光量子分配的變化

從圖2可以看出，草銨膦和草甘膦在各濃度處理下PSⅡ有效量子產(chǎn)量Y（Ⅱ）均總體隨時(shí)間的延長呈下降的趨勢，降低幅度最大的是1.0?mmol/L草銨膦處理;非調(diào)節(jié)性耗散量子產(chǎn)量Y（NO）則總體隨時(shí)間的延長呈上升的趨勢，上升幅度最大的也是1.0?mmol/L草銨膦處理，而調(diào)節(jié)性耗散量子產(chǎn)量Y（NPQ）則保持相對穩(wěn)定狀態(tài)。在各濃度草銨膦和草甘膦處理后1～7?d，Y（Ⅱ）均明顯低于對照，Y（NO）與對照的差異較小，而Y（NPQ）均明顯大于對照。PSⅠ熒光參數(shù)的變化趨勢與PSⅡ不同，在各濃度草銨膦和草甘膦處理后，PSⅠ有效量子產(chǎn)量Y（Ⅰ）和受體側(cè)限制耗散的量子產(chǎn)量Y（NA）均總體隨時(shí)間的延長呈下降趨勢，降低幅度最大的是1.0?mmol/L草銨膦處理，供體側(cè)限制耗散的量子產(chǎn)量Y（ND）總體呈上升趨勢，上升幅度最大的仍是1.0?mmol/L草銨膦處理。在各濃度草銨膦和草甘膦處理后1～5?d，Y（Ⅰ）與對照無明顯差異，而1.0?mmol/L草銨膦和草甘膦處理后?7?d，Y（Ⅰ）均明顯小于對照。在各濃度草銨膦和草甘膦處理后7?d，Y（ND）均大于對照，而Y（NA）則均小于對照。通過進(jìn)一步相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，Y（ND）?受Y（Ⅱ）的影響較大，P值為0.059，接近統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性水平（圖3）。

2.3?葉綠素含量的變化

如表1所示，低濃度草銨膦和低濃度、高濃度草甘膦處理7～15?d對柑橘葉綠素含量無顯著影響;高濃度草銨膦處理7～15d，柑橘葉綠素含量顯著降低，降低幅度為9.50%～12.08%。

3?討論

葉綠素?zé)晒馐枪夂献饔玫幕铙w探針，通過對熒光參數(shù)的測定和分析，可以得到光系統(tǒng)適應(yīng)調(diào)節(jié)及光能利用途徑的信息[6]。草銨膦和草甘膦均不屬于光合作用抑制劑，但在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)對柑橘葉片PSⅠ和PSⅡ熒光參數(shù)均產(chǎn)生了不同程度的影響，說明草銨膦和草甘膦脅迫均可對柑橘的光合作用產(chǎn)生影響。供試柑橘葉片光系統(tǒng)的Y（Ⅱ）、Y（Ⅰ）、Y（NA）總體隨著施用草銨膦和草甘膦劑量的增加呈現(xiàn)不同程度降低趨勢，且隨著處理時(shí)間的延長下降幅度總體增大。相反，Y（ND）?在草銨膦和草甘膦處理后呈上升趨勢，隨著處理時(shí)間的延長上升幅度增大。而Y（NPQ）在2種藥劑處理后1～7?d保持在相對穩(wěn)定的水平，但始終大于對照。上述研究結(jié)果表明，施用草銨膦和草甘膦均可在不同程度上對柑橘葉片光系統(tǒng)的光能捕獲及其分配途徑產(chǎn)生不利影響。噴施高濃度（1.0?mmol/L）草銨膦對上述熒光參數(shù)及葉綠素含量的影響總體大于噴施同等濃度的草甘膦，表明柑橘園噴施草銨膦的安全風(fēng)險(xiǎn)高于草甘膦。

暗適應(yīng)葉片的Fv/Fm大小是判斷植物是否受到光抑制的主要指標(biāo)，在沒有環(huán)境脅迫的條件下，F(xiàn)v/Fm一般在0.75～0.85之間，植物對不同環(huán)境脅迫的敏感度不同，對應(yīng)Fv/Fm的下降幅度也有所差異[10-11]。1.0?mmol/L草銨膦處理7?d后，柑橘Fv/Fm明顯降低，而1.0?mmol/L草甘膦處理的Fv/Fm沒有受到明顯的影響，可能原因是柑橘葉片對草銨膦的吸收能力大于草甘膦，而非柑橘的光系統(tǒng)對草甘膦脅迫不敏感。在以前的研究中已經(jīng)普遍觀察到，在草甘膦脅迫下敏感植物Fv/Fm呈下降趨勢[12-13]。

Y（Ⅱ）代表PSII的有效量子產(chǎn)量，在本研究中，Y（Ⅱ）是柑橘葉片中對草銨膦和草甘膦脅迫最敏感的葉綠素?zé)晒鈪?shù)之一。2種除草劑處理1?d后，Y（Ⅱ）已經(jīng)明顯降低。Y（Ⅱ）的降低導(dǎo)致柑橘葉片光能分配途徑發(fā)生變化。葉片通過提高Y（NPQ）的分配途徑，將過剩的光能以熱的方式釋放到周邊環(huán)境中，進(jìn)而有效避免光系統(tǒng)遭到更嚴(yán)重的光氧化性損傷。這與前人在草甘膦脅迫下在葡萄葉片中觀測到的結(jié)果一致[14]。前人對野生大豆進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，葉片熱耗散能量分配隨著草甘膦劑量的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢[13]。本研究中草甘膦的噴施濃度為0.1～1.0?mmol/L，處理后柑橘的Y（NPQ）高于對照，與在低劑量草甘膦脅迫下野生大豆中觀測結(jié)果一致。

在植物光合機(jī)構(gòu)中，PSⅡ和PSⅠ是2個(gè)具有密切聯(lián)系的復(fù)合體，PSⅡ產(chǎn)生的電子向PSⅠ傳遞，因此PSⅡ受到抑制時(shí)會(huì)影響PSI的參數(shù)。在2種除草劑脅迫下，柑橘葉片Y（Ⅱ）相對降低幅度大于Y（Ⅰ），在一定程度上導(dǎo)致PSⅠ受到了供體側(cè)限制，表現(xiàn)為Y（ND）上升。由于Y（ND）上升的幅度較大，導(dǎo)致Y（NA）呈現(xiàn)下降趨勢。作為受體側(cè)限制指標(biāo)，Y（NA）也會(huì)受到光合作用碳固定階段生化過程的影響。關(guān)于草銨膦和草甘膦對光合作用碳固定影響的區(qū)別仍需進(jìn)一步研究。

草銨膦在橘園使用不當(dāng)，如誤噴或飄移到柑橘葉片上會(huì)給柑橘的光合作用造成較大影響。但這僅是除草劑通過地上途徑對柑橘的影響。此外，除草劑也可以通過地下途徑如土壤和根系對果樹帶來不利的影響。草銨膦和草甘膦通過地下途徑對柑橘產(chǎn)生的安全風(fēng)險(xiǎn)大小仍有待進(jìn)一步研究和比較。

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