于倩倩 夏明理 胡文浩
摘要:農(nóng)藥助劑能夠促進和提高葉面肥、保護劑以及除草劑對植物的作用。為了探討不同農(nóng)藥助劑的作用效果,篩選出具有高效促進作用的農(nóng)藥助劑,選用磷酸三丁酯(TBP)、癸二酸二乙酯(DES)和辛二酸二乙酯(DESU)3種農(nóng)藥助劑及它們3種農(nóng)藥助劑不同配方的復(fù)合型農(nóng)藥助劑進行大田試驗,研究了不同農(nóng)藥助劑促進赤霉素(GA)在小麥葉片上滲透吸收的作用。結(jié)果表明,3種農(nóng)藥助劑均促進GA在小麥葉片上的滲透。TBP的最佳促進作用濃度為 60 mg/L,DES、DESU的最佳使用濃度均高于TBP,分別為180、300 mg/L。農(nóng)藥助劑對赤霉素在小麥葉片上滲透吸收的作用大小順序為DESU>TBP>DES。不同類型、不同配方的農(nóng)藥助劑對促進赤霉素在小麥葉片上的作用效果存在差異,在24 h時最佳配比為TBP(60 mg/L)+DESU(300 mg/L),在48h時最佳配比則為TBP(60 mg/L)+DESU(350 mg/L),赤霉素的滲透量分別是對照組(CK)的1.93、1.71倍。
關(guān)鍵詞:小麥葉片;農(nóng)藥助劑;復(fù)合型農(nóng)藥助劑;赤霉素;滲透量
中圖分類號:TQ450.4+5 ?文獻標志碼:A ?文章編號:1002-1302(2019)22-0125-03
角質(zhì)膜是植物的外切向壁表面,其會影響植物體內(nèi)水分的減少、植物對葉面肥農(nóng)藥等的吸收等[1]。角質(zhì)膜由外到內(nèi)由蠟質(zhì)層、角質(zhì)層以及角化層組成[2],其中蠟質(zhì)層會影響植物對外源物質(zhì)的吸收以及防御外源有害物質(zhì)的入侵[3],主要原因是蠟質(zhì)層形成了疏水低能的表面,不利于液體對植物表面的潤濕和滲透,從而影響植物葉面肥、保護劑和除草劑的滲透吸收利用[4]。角質(zhì)膜大多數(shù)分布在植物體表,尤其是葉子的表面多有分布,其次花果及嫩芽等的表面也有分布[5]。蠟質(zhì)層的作用主要有保護植物體內(nèi)的水分不從氣孔以外的渠道散失,從而能更好地在干旱環(huán)境下生存;減少植物體內(nèi)營養(yǎng)成分的流失,角質(zhì)膜最外層的蠟質(zhì)層能夠防止一些水溶性的養(yǎng)分散失;減少紫外線對植物的傷害,以及病蟲害的入侵[6]。能夠影響角質(zhì)膜滲透性的因素有溫度、濕度、個體不同以及助劑的使用。
赤霉素作為一類被廣泛使用的具有高效能性的植物生長調(diào)節(jié)激素,它在植物生長期間能促進植物體細胞的伸長、植物莖伸長、植物葉片長大,讓植物體更快地成長、成熟。在小麥生長期間噴施赤霉素溶液,在提高小麥抗逆性的同時可使小麥早熟,并改進小麥籽粒的品質(zhì)、增加小麥的產(chǎn)量[7-8];在小麥返青期對其噴施赤霉素溶液(600~750 L/hm2,質(zhì)量濃度為 10~50 mg/L),能夠在一定程度上抑制小麥在生長后期產(chǎn)生無效分蘗,并提高小麥的成穗率;在小麥拔節(jié)期對其噴施赤霉素溶液(600~750 L/hm2,質(zhì)量濃度為40 mg/L),可大幅度增加小麥籽粒的質(zhì)量,從而提高小麥千粒質(zhì)量[9-11]。
本試驗地點為鄭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院試驗田,位于河南滎陽。采用大田噴施的試驗方法[12],以TBP、DES、DESU 3種農(nóng)藥助劑和它們不同配方比的復(fù)合型農(nóng)藥助劑在小麥葉片上進行赤霉素滲透試驗[13-15],通過測定赤霉素在小麥葉片上的滲透量,探究不同農(nóng)藥助劑對赤霉素在小麥葉片上滲透作用的影響,從而為篩選高效復(fù)合型農(nóng)藥助劑(特別是對赤霉素在作物角質(zhì)膜滲透起顯著促進作用的復(fù)合型農(nóng)藥助劑)和最佳使用濃度提供參考,與此同時,還可為植物葉面肥產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和使用提供理論依據(jù)和參考。
1 材料與方法
1.1 試驗材料
1.1.1 材料 ?試驗選擇生長期小麥為試驗材料。小麥種植于鄭州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院實驗田,該地域位于溫帶南部,屬于大陸性溫潤季風(fēng)氣候,四季分明,氣候溫和,夏季最高溫度為 40.5 ℃,全年平均氣溫為14.3~14.8 ℃,年降水量586.9~668.9 mm。
1.1.2 試劑 ?農(nóng)藥助劑:癸二酸二乙酯(DES)、磷酸三丁酯(TBP)以及辛二酸二乙酯(DESU)(上海阿拉丁試劑有限公司);鹽酸、乙酸乙酯、赤霉素純品(上海杰李生物技術(shù)有限公司)、甲醇、石油醚、濃硫酸、無水乙醇等,以上試劑均為分析純,試驗用水為超純水。
1.2 試驗方法
1.2.1 試驗設(shè)計 試驗選取赤霉素作為試驗試劑,赤霉素通常的噴施濃度在10~50 mg/L之間,赤霉素噴施濃度若是過低會導(dǎo)致對植物的作用效果不明顯,而濃度過高則會造成植物中毒。本試驗選用濃度為30 mg/L的赤霉素溶液作噴施劑。采用2種試驗方案:(1)分別噴施單獨添加3種農(nóng)藥助劑的赤霉素溶液。3種農(nóng)藥助劑的噴施濃度梯度分別為TBP:20、40、60、80、100 mg/L;DES:60、120、180、240、300 mg/L;DESU:200、250、300、350、400 mg/L。(2)將3種農(nóng)藥助劑按照一定的配比組成復(fù)合型農(nóng)藥助劑后添加到赤霉素溶液中施用。每個樣區(qū)設(shè)置為雙行、2 m長。在小麥返青期向樣區(qū)的小麥植株上噴施含有不同種類、不同濃度農(nóng)藥助劑的赤霉素溶液,每個樣區(qū)噴施赤霉素溶液的量為200 mL,每個濃度梯度做10個重復(fù)。同時向樣區(qū)中小麥上噴施只含赤霉素的溶液做對照,記為對照1(CK1);只噴施清水的樣區(qū)記為空白對照(CK),即自然生長狀態(tài)下的小麥,空白對照組也做10個重復(fù)。噴施過赤霉素后,在24、48 h時用修枝剪剪下小麥的莖葉,作為樣品。本試驗采用分光光度法測定赤霉素含量,計算其平均值和誤差,比較分析數(shù)據(jù)后得出結(jié)果。
1.2.2 測定方法 稱取小麥葉片樣品15 g,用超純水洗凈后用剪刀剪碎后置于研缽中研磨,然后倒入50 mL 80%的提前預(yù)冷甲醇溶液中,超聲波振蕩3次,之后過濾,棄去其中不溶解的物質(zhì),低溫加熱蒸去樣品中的甲醇,得到粗提液。將粗提液用其2倍體積的石油醚進行脫色,脫色3次后,用分液漏斗將樣品進行分層,棄去上層的脂相,獲得基層的水相,將獲得的水相pH值調(diào)至2.8,調(diào)節(jié)pH值用的是濃度為1 mol/L的氫氧化鈉溶液。pH值調(diào)好后,用其1.5倍體積的乙酸乙酯進行萃取。合并萃取液,然后用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀濃縮,待溶液蒸發(fā)完后,加入2.0 mL無水乙醇來溶解旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀瓶壁上的赤霉素,之后用0.45 nm的微孔濾膜過濾赤霉素溶液,過濾后的溶液即為待測液[20]。將2.0 mL的待測液與3.0 mL的85%的濃硫酸均勻混合后,放置20 min發(fā)生充分反應(yīng)后搖勻。采用紫外分光光度計在波長414 nm處測定赤霉素的吸光度。根據(jù)標準曲線中的線性回歸方程進行線性回歸,計算待測液中赤霉素的含量。
1.2.3 計算統(tǒng)計方法 測定每個待測液的吸光度,記作D,將吸光度D代入標準曲線回歸方程中,利用標準曲線中的線性方程進行線性回歸,計算每個待測液中赤霉素的含量。為了提高試驗的準確性,每種農(nóng)藥助劑的每個濃度均做15個重復(fù),用SigmaPlot軟件求出其平均值和誤差,作圖。
2 結(jié)果與分析
2.1 單一農(nóng)藥助劑對小麥葉片吸收赤霉素的影響
根據(jù)赤霉素標準曲線計算噴施過含單一農(nóng)藥助劑的赤霉素溶液后小麥葉片中赤霉素的含量,以農(nóng)藥助劑的濃度為橫坐標,小麥葉片中赤霉素的含量為縱坐標,用Sigma Plot 進行統(tǒng)計分析,最后作圖。
由圖1可得出,當(dāng)小麥噴施只含有赤霉素的溶液后,其葉片中的赤霉素含量比自然生長下的空白對照組(CK)略有增加,但是與噴施含有單一農(nóng)藥助劑(TBP)的赤霉素溶液的樣品相比,其葉片中的赤霉素含量遠遠低于噴施含有TBP赤霉素溶液的葉片。當(dāng)TBP的濃度在0~60 mg/L之間時,小麥葉片中赤霉素的含量隨著TBP濃度的增加而增加,TBP的濃度在60mg/L時,小麥葉片中赤霉素的含量達到最大值,在 24 h 時小麥葉片樣品中赤霉素的含量是CK1的1.44倍,在 48 h則為1.53倍。之后,隨著TBP濃度的增加,小麥葉片中赤霉素的含量反而逐漸降低,但均高于對照組(CK1)樣品中小麥葉片中赤霉素的含量。
由圖2可得出,當(dāng)農(nóng)藥助劑DES的濃度在0~180 mg/L時,小麥葉片內(nèi)中赤霉素的含量呈逐漸上升的趨勢,DES濃度在180 mg/L時,小麥葉片中赤霉素的含量達到最大值,在24 h時小麥葉片樣品中赤霉素的含量是CK1的1.37倍,在 48 h 為CK1的1.50倍,之后,隨著DES濃度的逐漸增加,小麥葉片中赤霉素的含量呈波動下降的趨勢,不過都高于對照組(CK1)樣品中小麥葉片中赤霉素的含量。
由圖3可知,當(dāng)農(nóng)藥助劑DESU濃度在200~300 mg/L時,小麥葉片中赤霉素的含量與DESU的濃度呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系,當(dāng)DESU濃度為300 mg/L時,小麥葉片樣品中赤霉素的含量達到最大值,在24 h時小麥葉片樣品中赤霉素的含量是CK1的1.67倍,在 48 h為CK1的1.70倍。之后,隨著DESU濃度的加大,小麥葉片內(nèi)赤霉素的含量呈逐漸下降的趨勢,但都高于對照組(CK1)樣品中小麥葉片內(nèi)赤霉素的含量。
可以得知,當(dāng)往樣區(qū)中噴施加入農(nóng)藥助劑的赤霉素溶液后,小麥葉片中赤霉素含量在24 h時的增加量非常明顯,而在48 h時赤霉素含量增加幅度最為明顯,為CK1的1.70倍。根據(jù)以上可以推斷,農(nóng)藥助劑在48 h時對赤霉素的促進效果最為明顯,這可能與樣品處于開放的環(huán)境有一定的關(guān)聯(lián)。每種單一的農(nóng)藥助劑對不同作物都有一個最適宜濃度,對小麥吸收赤霉素而言,TBP最適宜的濃度為 60 mg/L,DES最適宜的濃度為180 mg/L,而DESU最適宜的濃度為300 mg/L。當(dāng)赤霉素溶液中農(nóng)藥助劑的濃度大于最適宜的濃度后,小麥葉片中赤霉素的含量并沒有隨農(nóng)藥助劑濃度的增加而增加,反而有下降并趨于穩(wěn)定的趨勢,說明小麥對赤霉素的吸收與農(nóng)藥助劑的濃度并不是絕對的正比關(guān)系,并不遵循隨著農(nóng)藥助劑濃度的提高促進效果也逐漸增強的規(guī)律。雖然3種農(nóng)藥助劑都促進小麥葉片對赤霉素的吸收,但是每種農(nóng)藥助劑的促進效果卻不同。由大田試驗可以推斷出,促進效果最好的是DESU,TBP居中,DES的促進效果相對來說最弱。
2.2 復(fù)合型農(nóng)藥助劑對小麥吸收赤霉素的影響
據(jù)赤霉素標準曲線中的方程計算出噴施含有復(fù)合型農(nóng)藥助劑的赤霉素后小麥的赤霉素含量,以復(fù)合型農(nóng)藥助劑的濃度為橫坐標(表1),小麥葉片中赤霉素的含量為縱坐標,用Sigma Plot 進行統(tǒng)計分析,最后作圖。
由圖4可得知,當(dāng)往樣區(qū)中噴施含有復(fù)合型農(nóng)藥助劑的赤霉素溶液后,小麥葉片中赤霉素的含量均遠遠高于對照組(CK、CK1)小麥葉片中赤霉素的含量,這證明試驗所用的復(fù)合助劑對赤霉素的吸收都具有明顯的促進作用。從圖4還可看出,促進作用的大小在不同時間(如24 h和48 h)隨復(fù)合助劑配方而不同,編號為5號的助劑在24h時赤霉素的增加量最為明顯,有些配方的混合型農(nóng)藥助劑在48 h時對小麥葉片吸收赤霉素促進效果最好。當(dāng)TBP與DESU混合時,復(fù)合型農(nóng)藥助劑的促進效果最為明顯,當(dāng)赤霉素溶液中復(fù)合型農(nóng)藥助劑配比為TBP 60+DESU 300時,在24 h時小麥葉片中赤霉素的量是對照組(CK1)的1.93倍,作用效果最顯著。當(dāng)赤霉素溶液中復(fù)合型農(nóng)藥助劑配比為TBP 60+DESU 350時,在48 h對小麥吸收赤霉素的促進效果最為明顯,小麥葉片中的赤霉素含量是對照組(CK1)的1.71倍。而比較其他組合,由于復(fù)合型農(nóng)藥助劑中每種農(nóng)藥助劑的種類和濃度不同,其對小麥葉片吸收赤霉素的促進作用效果差別較大。在24 h與48 h之間,小麥葉片中赤霉素的含量呈上下浮動的趨勢,這可能是由于小麥自身進行新陳代謝、赤霉素被植物體自身代謝分解及轉(zhuǎn)移有關(guān)。
3 討論與結(jié)論
農(nóng)藥助劑對小麥葉片吸收赤霉素均有一定的促進作用。在噴施加入農(nóng)藥助劑的赤霉素溶液后,樣區(qū)中小麥葉片中的赤霉素含量都明顯高于對照組(CK、CK1)。雖然對照組(CK1)樣區(qū)中小麥葉片中赤霉素的含量高于空白對照組(CK),但是增幅遠不及在農(nóng)藥助劑作用下的增幅。
當(dāng)在赤霉素溶液中加入農(nóng)藥助劑,在24 h時赤霉素增加的量最大,農(nóng)藥助劑的促進效果最明顯,在48 h時,雖然有些樣品中赤霉素的含量仍略有所增加,但是增加的幅度大大降低,促進效果趨向于穩(wěn)定,另外,在48h時赤霉素增加的量在一定區(qū)間內(nèi)上下擺動但相差不大,可能因為赤霉素被植物體自身新陳代謝和轉(zhuǎn)移導(dǎo)致。
當(dāng)噴施含有單一農(nóng)藥助劑的赤霉素溶液時,每種助劑的最佳作用濃度不同,TBP促進小麥葉片吸收赤霉素的作用效果最明顯的濃度為60 mg/L,在此濃度下,在24 h時小麥葉片樣品中赤霉素的含量是CK1的1.44倍,在 48 h為1.53倍。DES促進小麥葉片吸收赤霉素的作用效果的最佳濃度為 180 mg/L,在24 h時小麥葉片樣品中赤霉素的含量是CK1的1.37倍,在48 h為CK1的1.50倍。而DESU促進小麥葉片吸收赤霉素的濃度則遠遠高于前兩者,為300 mg/L。而對小麥葉片吸收赤霉素的促進作用與前兩者差距不大,在24 h時,樣品小麥葉片中赤霉素的含量是空白對照組(CK1)的1.67倍,在 48 h時,樣品小麥葉片中赤霉素的含量為空白對照組(CK1) 的1.70倍。3種農(nóng)藥助劑在小麥葉片上的作用效果的大小為DESU最好,TBP和DES次之。
當(dāng)赤霉素溶液中添加農(nóng)藥助劑的濃度大于最適濃度后,小麥葉片中赤霉素的含量隨著農(nóng)藥助劑濃度的增加而有所下降并趨于穩(wěn)定,說明小麥葉片對赤霉素吸收量與赤霉素溶液中農(nóng)藥助劑的濃度之間沒有絕對的正比例關(guān)系,并不遵循隨農(nóng)藥助劑濃度的提高促進效果也逐漸增強的規(guī)律。
由于復(fù)合型農(nóng)藥助劑中每種農(nóng)藥助劑的種類和濃度均不同,其作用效果也有較大差別。作用效果最明顯的是添加TBP與DESU混合液的赤霉素溶液,最佳作用濃度為TBP 60 mg/L、DESU 300 mg/L,在24 h時對小麥葉片吸收赤霉素的促進作用效果最明顯,小麥葉片中赤霉素的含量是對照組(CK1)的1.93倍。
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