邰 翔,薄天岳?,陳錦秀,朱曉煒,任云英,陳富森

(1上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院設(shè)施園藝研究所,上海市設(shè)施園藝技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海201106;2安順學(xué)院,安順561000)

結(jié)球甘藍(lán)(Brassica oleraceavar.capitataL.)屬十字花科蕓薹屬的植物,具有耐寒、抗病、易貯耐運(yùn)等特點(diǎn),是世界上種植面積較大的蔬菜品種之一[1]。據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織(FAO)統(tǒng)計(jì),世界甘藍(lán)種植面積中國最大[2]。

早熟秋甘藍(lán)多在夏季播種,初秋采收。由于采收時(shí)正值蔬菜供應(yīng)淡季,因此發(fā)展早熟秋甘藍(lán)栽培,對調(diào)節(jié)淡季蔬菜供應(yīng),增加市場蔬菜品種具有重要作用[3]。由于早熟秋甘藍(lán)在定植后的植株緩苗期需要水分較多,此時(shí),各種雜草發(fā)生較快,雜草較甘藍(lán)出土早、種類多、數(shù)量大,嚴(yán)重阻礙了早熟秋甘藍(lán)的生產(chǎn)。因此前期雜草防除對于栽培早熟秋甘藍(lán)尤為重要。早期試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),如果在定植早熟秋甘藍(lán)前期做好雜草的防除工作,那么從定植到采收期這段較短的時(shí)間內(nèi)可以免除人工除草,極大地節(jié)省了人力和物力。

前人在除草劑對蔬菜田間雜草防效方面的研究已有報(bào)道。馬慶榮等[4]研究了8種除草劑對民樂紫皮大蒜田間雜草的防除效果,通過測定不同處理大蒜的產(chǎn)量,篩選出適合民樂紫皮大蒜大田栽培的除草劑為24%乙氧氟草醚乳油,用量為900 g∕hm2+助劑900 g∕hm2。施震雷等[5]研究了5種除草劑對花椰菜苗期雜草的防除效果,通過測定花椰菜的出苗率,篩選出適合花椰菜育苗的除草劑及用量,為每667 m2施用20%敵草胺EC 150—200 mL或50%丁草胺EC 100—150 mL;施用方法為花椰菜播籽覆蓋薄細(xì)土后,于畦面均勻噴藥。陳磊等[6]研究了3種除草劑在直播芹菜上的田間防除效果,通過測定芹菜出苗率,篩選出適合大田栽培芹菜的除草劑為96%精-異丙甲草胺乳油,每667 m2用量為60 mL。

前人關(guān)于除草劑對蔬菜作物生長的影響,多采用目測法或結(jié)合出苗率、產(chǎn)量等少數(shù)幾個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合判斷[7],但這些指標(biāo)往往只能從表面反映除草劑對植株生長的影響,缺乏研究深度和可靠性。當(dāng)植物受到外界條件脅迫時(shí),其抗氧化酶活性和丙二醛含量都會隨脅迫條件發(fā)生不同程度的變化。所以,可以用植物生理數(shù)據(jù)的變化來衡量除草劑對植株的影響。根據(jù)植株的生理指標(biāo)研究除草劑對植株作用效果的研究已經(jīng)應(yīng)用在除草劑對糧食作物植株影響的研究中[8-9],但是在蔬菜研究中還未見報(bào)道。本試驗(yàn)通過研究不同的除草劑處理下的大田雜草株數(shù)、株防除效、抗氧化酶活性、丙二醛含量,明確不同除草劑對甘藍(lán)大田雜草的防效,以及除草劑對甘藍(lán)植株的影響,為機(jī)械化定植甘藍(lán)的雜草防除研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地雜草概況

本試驗(yàn)在上海市星輝蔬菜有限公司燎原農(nóng)場進(jìn)行,試驗(yàn)田塊前茬種植玉米。經(jīng)調(diào)查,試驗(yàn)地出現(xiàn)的雜草為稗、馬唐、牛筋草、小藜、反枝莧等。

1.2 試驗(yàn)材料

供試甘藍(lán)品種為‘圓綠’(上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供);供試除草劑4種,具體信息見表1。

表1 供試除草劑及其用量Table 1 Herbicide treatments and dosages

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

定植前6 d整地,定植前2 d 土壤噴霧打藥(施藥濃度均按藥品說明配制)。試驗(yàn)設(shè)置4個(gè)處理,每個(gè)處理3次重復(fù),采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),每小區(qū)9 m2。處理1：精異丙甲草胺,處理2：草銨膦,處理3：二甲戊靈,處理4：草甘膦異丙胺鹽,CK：清水(各除草劑用量見表1)。定植后第20天蓮座期(21片葉),在各小區(qū)中隨機(jī)選取1 m2調(diào)查雜草株數(shù),并從中隨機(jī)選取10株考察植株形態(tài)學(xué)指標(biāo),并測定植株保護(hù)酶活性及丙二醛含量。

1.4 測定指標(biāo)及方法

測定指標(biāo)：株防效率 =(對照雜草株數(shù)-處理雜草株數(shù))∕對照雜草株數(shù)×100%[10]。植株數(shù)據(jù)調(diào)查：植株鮮重、根長、莖粗、葉長、葉寬、葉數(shù),超氧化物歧化酶活性(SOD)、過氧化物酶活性(POD)、過氧化氫酶活性(CAT)、丙二醛(MDA)含量。

測定方法：在取樣時(shí)利用電子天平、直尺、游標(biāo)卡尺分別對植株的鮮重、根長、莖粗、葉長、葉寬進(jìn)行測定,葉數(shù)通過人工觀察得出。超氧化物歧化酶、過氧化物酶及過氧化氫酶活性分別采用氮藍(lán)四唑光化還原法、愈創(chuàng)木酚法及紫外吸收法進(jìn)行測定[11]。丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法進(jìn)行測定[11]。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件分析,平均數(shù)用Duncan's新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同除草劑對甘藍(lán)大田雜草的防除效果

從定植后第20天甘藍(lán)大田雜草情況(表2)可以看出,與對照相比,處理1、處理3、處理4可以極顯著減少雜草株數(shù)。不同除草劑對于雜草的防治效果具有一定的差異性,其中以處理3的防除效果最好,達(dá)到95.20%。方差分析表明,處理3的株防效極顯著高于其他處理。

表2 各處理防治雜草效果

Table 2 The weed control effects of each treatment

注：同列不同小寫字母表示差異達(dá)5%顯著水平,不同大寫字母表示差異達(dá)1%顯著水平;下同

2.2 不同除草劑對甘藍(lán)植株形態(tài)學(xué)指標(biāo)的影響

定植后第20天,4個(gè)處理的甘藍(lán)植株經(jīng)目測,處理1的甘藍(lán)植株受到明顯藥害,主要表現(xiàn)在死苗率高、植株長勢極弱,從形態(tài)學(xué)指標(biāo)分析(表3),其成活率、鮮重、葉長、葉寬、葉數(shù)與對照相比極顯著降低,成活率、鮮重、根長、莖粗、葉長、葉寬和葉數(shù)分別降低了72.3%、96.30%、60.60%、55.45%、64.87%、63.86%和56.46%。與對照相比,處理3極顯著提高了甘藍(lán)植株的成活率、鮮重、葉長、葉寬、葉數(shù),與對照相比,鮮重、葉長、葉寬和葉數(shù)分別提高了21.55%、26.25%、22.66%和15.36%。處理2的甘藍(lán)植株成活率顯著低于對照,鮮重、根長、莖粗、葉長、葉寬、葉數(shù)與對照相比差異不顯著。處理4的甘藍(lán)植株成活率顯著低于對照,莖粗與對照相比差異顯著,提高了12.17%,成活率、鮮重、根長、莖粗、葉長、葉寬、葉數(shù)與對照相比差異不顯著。

表3 不同處理甘藍(lán)植株形態(tài)學(xué)指標(biāo)Table 3 Effects of each treatment on the growth of cabbage

2.3 不同除草劑對甘藍(lán)植株保護(hù)酶活性和MDA含量的影響

2.3.1 不同除草劑處理對甘藍(lán)植株SOD活性的影響

由圖1可以看出,通過不同除草劑處理土壤的甘藍(lán)植株SOD活性,除處理1的甘藍(lán)植株的SOD活性顯著降低外,其他處理與對照相比差異不顯著,但處理3的甘藍(lán)植株SOD活性最高。處理1的甘藍(lán)植株SOD活性比對照降低了34.33%。

2.3.2 不同除草劑處理對甘藍(lán)植株P(guān)OD活性的影響

由圖2可以看出,通過不同除草劑處理土壤植株的POD活性,與對照相比均達(dá)到顯著性差異,其中,處理1、處理2、處理4的甘藍(lán)植株P(guān)OD活性與對照相比顯著降低,分別降低了21.45%、22.19%和4.80%。處理3的甘藍(lán)植株P(guān)OD活性與對照相比顯著升高,升高了11.45%。

圖1 不同處理對甘藍(lán)植株葉片中超氧化物歧化酶活性的影響Fig.1 Effect of four treatments on SOD activity in the leaves of cabbage seedling

圖2 不同處理對甘藍(lán)植株葉片中過氧化物酶活性的影響Fig.2 Effect of four treatments on POD activity in the leaves of cabbage seedling

2.3.3 不同除草劑處理對甘藍(lán)植株CAT活性的影響

由圖3可以看出,除處理1的甘藍(lán)植株CAT活性顯著降低外,其他處理與對照相比差異不顯著,但處理3的甘藍(lán)植株CAT活性最高。處理1的甘藍(lán)植株CAT活性比對照降低了20.80%。

2.3.4 不同除草劑處理對甘藍(lán)植株MDA含量的影響

由圖4可以看出,除處理1的甘藍(lán)植株MDA含量顯著升高外,其他處理與對照相比差異不顯著,但處理3的甘藍(lán)植株MDA含量最低。處理1的甘藍(lán)植株的MDA含量比對照升高了21.78%。

圖3 不同處理對甘藍(lán)植株葉片中過氧化氫酶活性的影響Fig.3 Effect of four treatments on CAT activity in the leaves of cabbage seedling

圖4 不同處理對甘藍(lán)植株葉片中丙二醛含量的影響Fig.4 Effect of four treatments on MDA content in the leaves of cabbage seedling

3 討論

早熟秋甘藍(lán)栽培前期外界溫度較高,秧苗較小,雜草個(gè)體生長空間較大,有利于雜草旺盛生長,危害甘藍(lán)植株。經(jīng)前期試驗(yàn)證明,如果雜草控制得當(dāng),將會在整個(gè)栽培季免去人工除草,大大提高機(jī)械化甘藍(lán)栽培效率。本試驗(yàn)中4種除草劑處理土壤的雜草株數(shù)與對照相比均顯著降低,用二甲戊靈處理土壤的株防效極顯著高于其他處理。說明四種除草劑對于栽培早熟秋甘藍(lán)的除草效果都十分明顯,其中二甲戊靈的除草效果最好。

化學(xué)防除雜草是影響甘藍(lán)栽培成效的重要部分,如何選用合適的除草劑并應(yīng)用合適的濃度是除草劑施用中的關(guān)鍵[12]。研究表明,適宜的除草劑及濃度能改善田間通風(fēng)透氣、促進(jìn)植株光合作用,對田間病害有一定的抑制作用,但除草劑使用不當(dāng)會對作物產(chǎn)生藥害[13]。

本研究也驗(yàn)證了上述結(jié)論。與對照相比,使用精異丙甲草胺處理顯著降低了植株的成活率、鮮重、根長、莖粗、葉長、葉寬、葉數(shù);而使用二甲戊靈處理顯著提高了甘藍(lán)植株的成活率、鮮重、葉長、葉寬、葉數(shù)。使用草甘膦和草銨膦處理土壤的甘藍(lán)植株成活率顯著低于對照,植株鮮重、葉長、葉寬、葉數(shù)與對照相比差異不顯著。本研究表明,除二甲戊靈外其他除草劑對甘藍(lán)植株都有一定的藥害作用,其中精異丙草甲胺產(chǎn)生的藥害作用最為明顯。

細(xì)胞中MDA是膜脂過氧化作用的主要產(chǎn)物,其含量的多少可表示植物細(xì)胞膜受傷害程度的大小[14]。本試驗(yàn)中,與對照相比,使用精異丙甲草胺處理顯著提高了植株葉片的MDA含量,而使用二甲戊靈、草甘膦和草銨膦處理與對照相比差異不顯著,說明使用精異丙甲草胺造成了嚴(yán)重的膜質(zhì)過氧化,致使植株細(xì)胞內(nèi)部代謝發(fā)生紊亂,繼而影響了植株生長。

在生物膜脂過氧化酶促防御體系中,SOD、PDO、CAT等均是重要的質(zhì)膜保護(hù)酶類,逆境脅迫會使植物體內(nèi)活性氧增加,同時(shí)植物體內(nèi)SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性增加[15]。在本試驗(yàn)中,使用精異丙甲草胺處理的植株與對照相比SOD、POD、CAT活性顯著降低。而使用二甲戊靈、草甘膦和草銨膦處理的甘藍(lán)幼苗葉片的SOD、CAT活性與對照相比無顯著性差異。產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因可能是,不同除草劑都會對植株生長產(chǎn)生不同的影響。使用精異丙甲草胺處理土壤對植株生長的抑制作用較大且抑制時(shí)間較長,所以,致使植株內(nèi)的抗氧化酶活性升高,當(dāng)升高到一定程度仍不能緩解藥害帶來的氧化脅迫,繼而造成植株內(nèi)抗氧還系統(tǒng)不可逆的破壞[16],從而使植株生長嚴(yán)重受到抑制。這與曹鵬英[17]的研究結(jié)果不一致,這可能是由于精異丙甲草胺在不同作物中的積累效應(yīng)不同。而用草甘膦和草銨膦處理土壤后甘藍(lán)植株體內(nèi)有積累,且草甘膦、草銨膦可以迅速傳導(dǎo)到植株體內(nèi)影響其蛋白質(zhì)合成,造成對植株的抑制作用。隨后植株內(nèi)部響應(yīng)逆境脅迫,啟動(dòng)植株抗氧化系統(tǒng)作用,隨著除草劑劑量的逐漸減少和抗氧化系統(tǒng)對膜質(zhì)氧化作用的抑制,脅迫作用逐漸降低,至蓮座期抑制作用基本消失,所以使用二甲戊靈、草甘膦和草銨膦處理的甘藍(lán)幼苗葉片的抗氧化酶活性和MDA含量與對照差異不顯著。草胺膦、草甘膦處理的土壤中的甘藍(lán)植株的POD活性與對照相比,顯著降低。用二甲戊靈處理土壤的甘藍(lán)植株的POD活性與對照相比,顯著升高。該結(jié)果說明POD作為考察蔬菜作物受到藥害脅迫的指標(biāo)不能說明問題,這與鄧權(quán)權(quán)等[9]的研究結(jié)果不一致。本試驗(yàn)中用二甲戊靈處理土壤的甘藍(lán)植株的雜草率、株防效、抗氧化酶活性均為最高,MDA含量最低,說明二甲戊靈最適合做早熟秋甘藍(lán)定植前的除草劑。

本試驗(yàn)通過研究4種除草劑對甘藍(lán)植株的影響,說明二甲戊靈可以做為早熟秋甘藍(lán)定植前的除草劑在生產(chǎn)上使用,SOD、POD活性和MDA含量可以作為考察植物受除草劑藥害脅迫的指標(biāo)使用,這與原向陽等[18]的研究結(jié)果相同。