楊志毅,王惠林,王 瑞,王超楠,2,徐寶林,邱火箭

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學園藝學院,烏魯木齊 830052;2.新疆農(nóng)業(yè)大學園藝學博士后流動站,烏魯木齊 830052;3.新疆西域種業(yè)股份有限公司,新疆昌吉 831100)

0 引 言

【研究意義】甜瓜(Cucumismelo L.) 為葫蘆科甜瓜屬一年生蔓性草本植物[1-2]。新疆厚皮甜瓜栽培面積列全國之首,隨著新疆甜瓜產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,病害發(fā)生亦有加劇趨勢,每年因病害造成的減產(chǎn)可達20%～40%。甜瓜病害特別是甜瓜細菌性果斑病是制約新疆甜瓜生產(chǎn)發(fā)展的最主要因素[3-4]。甜瓜細菌性果斑病主要侵染甜瓜葉片、果實,引起種子帶菌,造成苗期死亡或者果實腐爛等嚴重現(xiàn)象,對甜瓜生產(chǎn)造成較大的影響[5]?！厩叭搜芯窟M展】目前對細菌性病害的防治主要采用銅制劑、農(nóng)用抗生素類藥劑等[6]。銅制劑屬于保護性殺菌劑,對各種真菌和細菌病害都有較好的防治效果[7-8]。銅制劑按成分可分為無機銅制劑和有機銅制劑兩類,波爾多液及市場上的可殺得叁仟、堿式硫酸銅、銅高尚、銅大師等均為無機銅制劑,而多效靈,、喹啉銅、松脂酸銅等則屬于有機銅制劑[9]。所有的銅制劑都是利用銅離子殺菌,一定量的銅離子與病原菌體內(nèi)的多種生物活性集團結(jié)合,形成銅的絡合物等物質(zhì),使蛋白質(zhì)變性,從而阻礙和抑制代謝,導致病菌死亡[10]。銅離子不但能殺滅病原菌,也是植物生長所需的微量營養(yǎng)元素,同時也是植物體內(nèi)多種酶的成分之一,對作物的正常生理代謝有著重要意義,但施用不當很容易造成藥害,阻礙植物生長發(fā)育[11-12]。【本研究切入點】目前,新疆甜瓜細菌性果斑病防治多采用銅制劑,當下關(guān)于銅害的研究主要集中在胡蘿卜、柑橘、小白菜等作物上,但有關(guān)甜瓜銅害方面文獻報道較少。需研究六種銅制劑在甜瓜生產(chǎn)中銅害發(fā)生的程度?！緮M解決的關(guān)鍵問題】在甜瓜苗期開始葉面噴施不同濃度的六種銅制劑,測定主蔓長、莖粗最大功能葉葉面積等生長指標,分析噴施不同濃度的六種銅制劑對甜瓜生長效應的影響,并統(tǒng)計甜瓜銅害發(fā)生盛期病葉率及銅害指數(shù),為銅制劑在甜瓜生產(chǎn)上應用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試材料為對銅敏感的厚皮甜瓜自交純系M625,種子由新疆農(nóng)業(yè)大學園藝學院提供,于2020年生產(chǎn)。

供試農(nóng)藥:46%可殺得叁仟水分散粒劑(美國杜邦公司生產(chǎn));99%硫酸銅(西隴科學股份有限公司提供);99%乙酸銅(天津市北辰方正試劑廠生產(chǎn));33.5%喹啉銅懸浮劑(浙江海正化工股份有限公司生產(chǎn));30%琥膠肥酸銅可濕性粉劑(黑龍江齊齊哈爾四友化有限公司生產(chǎn));23%松脂酸銅乳油(山東和宜生物科技有限公司生產(chǎn))。

試驗于2021年5～8月在新疆昌吉西域種業(yè)公司試驗地(N 44° 01′,E 87° 30′)進行,采用露地平畦膜下滴灌栽培方式,種植密度為株距0.3 m,行距2 m,植株采用單蔓整枝,其它田間管理正常。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

采用六種銅制劑,每種銅制劑均設(shè)4個濃度,共25個處理,每個處理設(shè)3次重復,每個處理5株,對照(CK)采用清水處理。待甜瓜幼苗長至2葉1心時,對植株進行噴藥,銅制劑噴施時間為09:00～11:00,用背腹式電動噴霧器均勻噴灑藥液于葉片正反兩面,每隔5 d噴1次,共噴5次,噴施量以葉片有霧珠下滴為宜。噴施日期分別為6月8日、6月13日、6月18日、6月23日、6月28日,2021年6月29日(最后1次噴施的第2 d)對所有處理取樣并測定各項生長指標及生理指標,7月中旬觀察各處理植株葉片銅害發(fā)生情況,待果實成熟,鑒定果實品質(zhì)。表1

表1 供試農(nóng)藥濃度

1.2.2 測定指標

1.2.2.1 生長指標

2021年6月29日(最后1次噴施的第2 d),每個處理每個重復隨機選取5株,分別測定主蔓長、莖粗、最大功能葉葉面積、最大功能葉節(jié)位、最大功能葉葉綠素相對含量等生長指標,取其平均值;果實成熟期(7月中旬)測定甜瓜單瓜重和中心糖含量,每個處理每個重復隨機選取5個單瓜,取其平均值。

主蔓長(m):用米尺測量;莖粗(mm):用廣陸電子游標卡尺測量第3節(jié)位直徑;葉面積(cm):用直尺測量葉長和葉寬,最大功能葉葉面積=葉長×葉寬;最大功能葉節(jié)位(節(jié)):用肉眼觀察主蔓上單葉面積最大的節(jié)位,進行計數(shù);最大功能葉葉綠素相對含量SPAD值:用SPAD-502葉綠素測定儀測定最大功能葉的葉綠素相對含量(SPAD值);中心糖含量(%):用手持式L32TB糖分測量儀測定;單瓜重(kg):用LY-190手提秤稱量,精度0.001。

1.2.2.2 田間銅害調(diào)查

田間銅害癥狀分級標準參照蔡健等[13]方法。表2

表2 甜瓜銅害程度分級描述

2021年7月中旬銅害發(fā)生盛期,每個處理每次重復隨機選取5株,統(tǒng)計主蔓15節(jié)位葉片以下每株的病葉數(shù)、每株總?cè)~數(shù),計算病葉率。

2021年7月中旬(果實膨大期),每個處理隨機選取3個視野,在主蔓15節(jié)位葉片以下隨機選取10片葉子調(diào)查葉部銅害,共調(diào)查30片葉子,甜瓜植株銅害分級標準。圖1

圖1 田間甜瓜葉片銅害分級標準Fig.1 Copper damage classification standard of melon leaves in the field

式中,S為葉片銅害級別,n為銅害級別的葉片數(shù),i為銅害分級的各個級別,N為調(diào)查總?cè)~片數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 Microsoft Excel 2019 進行數(shù)據(jù)整理,SPSS17.0進行方差分析。

采用隸屬函數(shù)值法對六種銅制劑不同稀釋倍液處理的甜瓜植株生長狀況進行綜合評價。

正隸屬函數(shù)Wij=(Xji-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin) .

(3)

反正隸屬函數(shù)Wij=1-(Xji-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin).

(4)

式中,Wij為第i個處理第j個觀測指標的得分,Xji表示第i個處理第j個觀測指標的平均值,Xjmin表示第j個觀測指標平均值中的最小值,Xmax表示表示第j個觀測指標平均值中的最大值。以主蔓長、莖粗、葉面積、最大功能葉節(jié)位、葉綠素相對含量(SPAD值)、中心糖含量、單瓜重等指標值為計算依據(jù),將各觀測指標得分累加,求平均值,即為該處理的綜合得分,得分越高該處理對植物生長影響越小。

2 結(jié)果與分析

2.1 六種銅制劑對甜瓜生長指標的影響

研究表明,A1、B1、C1、C2、D1、D2、D3、D4、E1、E2、E3、F1、F2、F3、F4處理的主蔓長與CK差異不顯著,A1處理對主蔓長影響最小,主蔓長為1.91 m,E1處理次之。A2、A3、A4、B2、B3、B4、C3、C4、E4處理的甜瓜植株主蔓長均與CK差異顯著,較CK分別降低了10.00%、16.11%、20.25%、13.14%、19.10%、34.54%、11.46%、17.43%、8%,其中B4處理對主蔓長影響最大,主蔓長1.34 m;A1、A2、D1、E1、F1處理的莖粗均與CK差異不顯著,其它處理與CK差異顯著,其中B4處理受影響最嚴重,莖粗10.53 mm。A1、A2、B1、C1、D1、E1、F1處理的葉面積均與CK差異不顯著,其中A1處理對葉面積影響最小,葉面積達到352.71 cm2;A3、A4、B2、B3、B4、C2、C3、C4、F4處理的葉面積均顯著低于CK,較CK分別下降了22.10%、25.21%、26.00%、36.10%、46.12%、25.21%、29.15%、32.00%、18.11%,其中B4處理葉面積受銅害影響最重,葉面積僅有194.50 cm2。A4、B4、C4、D4、E4、F4處理的最大功能葉節(jié)位與CK差異顯著,較CK分別提高了25.00%、50.12%、38.25%、38.14%、25.10%、25.00%,其中B4處理最大功能葉節(jié)位后移現(xiàn)象最明顯,最大功能葉節(jié)位12.00節(jié),不同銅制劑稀釋750～1000倍液對甜瓜植株生長影響較小,而稀釋250～500倍液對甜瓜植株的生長表現(xiàn)顯著抑制。表3

表3 六種銅制劑下甜瓜生長指標變化

2.2 六種銅制劑對甜瓜葉綠素相對含量SPAD值的影響

研究表明,隨著銅制劑濃度的增加,葉綠素相對含量SPAD值呈下降趨勢,A1、A2、B1處理的甜瓜葉片葉綠素相對含量SPAD值與CK差異不顯著,A1處理對甜瓜葉片葉綠素相對含量SPAD值影響最小,葉綠素相對含量SPAD值最高達到48.4;B3、B4、C3、C4處理的甜瓜葉片葉綠素相對含量SPAD值較低,較CK分別下降了44.15%、52.21%、40.17%、46.10%。99%硫酸銅各處理間的葉綠素相對含量SPAD值差異較大,B4處理較B1處理葉綠素相對含量SPAD值下降了52.00%;在A3、B3、C3、D3處理下,甜瓜葉片的葉綠素相對含量SPAD值下降幅度最大;33.5%喹啉銅懸浮劑、30%琥膠肥酸銅可濕性粉劑、23%松脂酸銅乳油(250倍液～500倍液)處理的葉綠素相對含量SPAD值均顯著低于CK,隨著噴施次數(shù)的增加,銅離子在葉片表面積累到一定量以后葉綠素相對含量SPAD值下降出現(xiàn)黃化。圖2

圖2 六種銅制劑下甜瓜葉綠素相下 含量SPAD值變化

2.3 六種銅制劑對甜瓜果實產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

2.3.1 六種銅制劑對甜瓜單瓜重的影響

研究表明,隨著銅制劑濃度的不斷提高,甜瓜單瓜重大體上呈下降趨勢,六種銅制劑處理的甜瓜單瓜重均低于CK,A1、A2、B1、B2、D1、D2、E1、E2、F1、F2處理的甜瓜單瓜重與CK差異不顯著,較CK均有所下降,其中A1處理對甜瓜單瓜重影響最小,單瓜重為1.633 kg,F1處理次之,單瓜重為1.615 kg;B4、C3、C4、E4處理的甜瓜單瓜重均顯著低于CK,分別下降了37.10%、28.21%、26.00%、20.00%,B4處理對甜瓜單瓜重的影響最大,單瓜重僅0.981 kg。99%乙酸銅處理的甜瓜單瓜重與CK差異顯著,C1、C2、C3、C4分別較CK下降了20.15%、26.12%、26.48%、28.23%,銅制劑稀釋250倍液處理對甜瓜單瓜重影響最大。圖3

圖3 六種銅制劑下甜瓜單瓜重變化Fig.3 Effect of six copper preparations on single melon weight

2.3.2 六種銅制劑對甜瓜中心糖含量的影響

研究表明,B4、C4處理的甜瓜中心糖含量較CK差異顯著,其中C4處理的甜瓜中心糖含量最低,B4次之,分別較CK下降了25.00%和21.00%;其它處理與CK差異不顯著,六種銅制劑稀釋1 000倍液處理的甜瓜中心糖含量,A1處理對甜瓜中心糖含量的影響最小,B1次之,中心含糖量分別為15.90%和15.00%;同一稀釋倍液下,33.5%喹啉銅懸浮劑處理的中心糖含量均高于30%琥膠肥酸銅可濕性粉劑、23%松脂酸銅乳油處理的中心含糖量。圖4

圖4 六銅制劑下甜瓜中心糖含量變化Fig.4 Effect of six copper preparations on central sugar content in melon

2.4 六種銅制劑對甜瓜病葉率和銅害指數(shù)影響

研究表明,與CK比較,噴施不同銅制劑均能不同程度的增加甜瓜植株的病葉率和銅害指數(shù),隨著銅制劑濃度的增加,病葉率和銅害指數(shù)表現(xiàn)為上升趨勢,A1、B1、D1、E1、F1處理的病葉率和銅害指數(shù)較CK差異不顯著,其中F1處理的病葉率最低為7.90%,A1次之,病葉率為9.00%;其它處理的甜瓜植株病葉率和銅害指數(shù)與CK差異顯著,其中B4處理的病葉率和銅害指數(shù)最為嚴重,分別達到44.00%和99.13%,C4次之,病葉率和銅害指數(shù)分別為41.97%和91.47%;六種銅制劑稀釋500倍液處理的甜瓜病葉率達到40%以上,且病葉率的上升幅度最大。隨著甜瓜植株病葉率的升高,銅害指數(shù)呈上升趨勢,兩者呈正相關(guān)。圖5

2.5 銅害與甜瓜生長指標的相關(guān)性

研究表明,甜瓜植株的主蔓長、莖粗、葉面積、葉綠素相對含量SPAD值、中心糖含量、單瓜重與甜瓜銅害的病葉率和銅害指數(shù)呈負相關(guān),且達極顯著水平(P<0.01);最大功能葉節(jié)位與甜瓜植株的病葉率和銅害指數(shù)呈正相關(guān);甜瓜銅害的病葉率和銅害指數(shù)與相關(guān)生長指標密切相關(guān)。表4

表4 甜瓜生長相關(guān)指標間的相關(guān)性

圖5 六種銅制劑下甜瓜病葉率和 銅害指數(shù)變化

2.6 六種銅制劑對甜瓜植株生長綜合評價

研究表明,CK處理的甜瓜植株的綜合評價指數(shù)為1.881,六種銅制劑處理的甜瓜植株的綜合評價指數(shù)為1.419～1.849,均低于CK;A1(46%可殺得叁仟水分散粒劑1 000倍液)處理的甜瓜植株的綜合評價指數(shù)較大,為1.849;E1(30%琥膠肥酸銅可濕性粉劑1 000倍液)處理的甜瓜植株的綜合評價指數(shù)次之,為1.833;B4(99%乙酸銅250倍液)處理的甜瓜植株的綜合評價指數(shù)最小,為1.229。表5

3 討 論

3.1在低濃度下,銅是植物必需的微量元素,在高濃度下它對植物具有生理和生化毒性作用,如活性氧的產(chǎn)生增加、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞、酶失活等[14-15]。過量銅對不同植物根系發(fā)育的抑制作用,包括擬南芥、人參、蘿卜、柑橘、高粱[16-21]。試驗中,隨著銅制劑濃度的增加,甜瓜植株主蔓長、莖粗、葉面積受到不同程度抑制,且呈下降趨勢,而最大功能葉節(jié)位呈上升趨勢,銅制劑濃度越高,甜瓜植株的最大功能葉節(jié)位越高,可能是由于銅害加重影響最大功能葉受損導致節(jié)位出現(xiàn)節(jié)位后移現(xiàn)象,與王威等[22]、趙艷等[23]研究一致;46%氫氧化銅可濕性粉劑1 000倍液處理對甜瓜主蔓長、莖粗、葉面積、最大功能葉節(jié)位影響最小,與賈云鶴[24]、盛積貴[25]等在西瓜研究結(jié)果相似;99%乙酸銅250倍液處理對甜瓜產(chǎn)生的銅害最嚴重,與王海鷗[26]、裴雪霞[27]的研究一致,銅制劑濃度過高對甜瓜的傷害最終體現(xiàn)在甜瓜生長受抑制。低濃度銅處理促進了植物的光合作用,光合作用增強,植物體內(nèi)有機物積累豐富,從而促進了植物生長[28-30]。試驗表明,隨著六種銅制劑濃度的增加,葉綠素含量大體上呈下降趨勢,與潘雪峰等[31]的研究結(jié)果一致,銅雖然是一種重金屬元素,也是植物生命活動必須的微量元素,銅制劑對植物光合作用的抑制機理可能是降低葉綠素含量,損傷葉綠體結(jié)構(gòu)和膜系統(tǒng),導致葉片光合酶損傷,抑制光合和非光合磷酸化、RUBP羧化酶活性和光系統(tǒng)的電子傳遞。

3.2試驗中,隨著銅制劑濃度的不斷提高,甜瓜單瓜重大體呈下降趨勢,46%氫氧化銅可濕性粉劑1 000倍液處理對甜瓜單瓜重影響最小,23%松脂酸銅乳油1 000倍液處理其次;99%乙酸銅250倍液處理對甜瓜單瓜重抑制最明顯,可能是因為在酸性條件下銅離子結(jié)合生物大分子,如各種酶類,改變其構(gòu)象影響其正常生理活性和功能進而影響果實產(chǎn)量。六種銅制劑處理的中心糖含量與對照差異普遍不顯著,甜瓜中心糖含量是在后期積累量不斷上升,苗期噴施銅制劑導致葉片銅害對其影響不大。

表5 六種銅制劑處理甜瓜植株生長綜合評價

試驗主要從生理角度來研究六種銅制劑對甜瓜生長效應的影響及甜瓜植株耐銅性,噴施相同稀釋倍液的銅制劑,銅害發(fā)生的時期和程度均不相同,其中99%乙酸銅銅害發(fā)生最早且表現(xiàn)最重,可能與不同銅制劑不同稀釋倍液中的銅離子濃度大小、酸堿度有關(guān),有待于進一步研究。

4 結(jié) 論

六種銅制劑中,99%乙酸銅對甜瓜最容易產(chǎn)生銅害,99%硫酸銅次之,33.5%喹啉銅懸浮劑30%琥膠肥酸銅可濕性粉劑、23%松脂酸銅乳油和46%可殺得叁仟水分散粒劑對甜瓜相對安全;當六種銅制劑稀釋濃度稀釋達到500倍液時均產(chǎn)生較嚴重的銅害。