除草剂对不同玉米品种生长发育和产量的影响*

徐田军, 吕天放, 赵久然, 王荣焕, 陈传永, 刘月娥, 刘秀芝, 邢锦丰, 王元东, 刘春阁



除草剂对不同玉米品种生长发育和产量的影响*

徐田军†, 吕天放†, 赵久然**, 王荣焕**, 陈传永, 刘月娥, 刘秀芝, 邢锦丰, 王元东, 刘春阁

(北京市农林科学院玉米研究中心/玉米DNA指纹及分子育种北京市重点实验室 北京 100097)

化学除草为作物田间管理带来方便的同时, 药害问题也越来越突出, 特别是苗后除草剂对作物造成的药害频繁发生。为此, 本文以我国玉米主栽品种‘郑单958’、‘先玉335’、‘京科968’和‘京农科728’为试验材料, 采用2,4-D丁酯和烟嘧磺隆2种苗后除草剂, 每种除草剂设置0倍(人工除草, CK)、1倍(最适浓度, T1)和2倍最适浓度(T2)共3个喷施浓度处理, 于玉米幼苗4展叶期喷施。研究苗后除草剂对不同基因型玉米品种生育进程、形态特征、保护酶活性和产量等性状指标的影响, 旨在为玉米安全生产提供参考和指导。研究结果表明: 1)喷施除草剂后, 参试玉米品种的生育期呈延长趋势, ‘郑单958’和‘先玉335’的生育期延长程度大于‘京科968’和‘京农科728’; 2,4-D丁酯对参试品种的生育期延长幅度大于烟嘧磺隆。喷施除草剂后, 参试玉米品种的叶面积、根系长度、表面积和体积呈降低趋势, 且随除草剂浓度增加, 降低幅度加大; 品种间的反应也存在较大差异, ‘郑单958’和‘先玉335’降低程度大于‘京科968’和‘京农科728’。2)喷施苗后除草剂后, 参试玉米品种的叶片SOD活性、CAT活性和MDA含量在品种、除草剂和剂量间均存在极显著差异; 参试玉米品种的SOD和CAT活性呈降低趋势、MDA含量呈升高趋势, 且随喷施浓度增加影响加剧; 不同品种间, 随喷施浓度增加, ‘郑单958’和‘先玉335’的SOD和CAT活性降幅高于‘京科968’和‘京农科728’; 不同除草剂间, 2,4-D丁酯处理的影响程度大于烟嘧磺隆。3)苗后除草剂对参试品种的穗粒数、百粒重和产量影响显著, 均呈降低趋势; 随除草剂浓度增加降幅增大; 不同品种间, ‘郑单958’和‘先玉335’的降幅大于‘京科968’和‘京农科728’。由此可见, 2种苗后除草剂对参试玉米品种的生长发育和产量存在显著影响, 表现在延长了生育期, 抑制了根系和叶片的生长, 降低了保护酶活性, 并且加重了叶片的膜质过氧化程度, 从而导致玉米减产显著, 且随除草剂浓度增加, 影响进一步加大。不同品种间, ‘京科968’和‘京农科728’对苗后除草剂的耐受性好于‘郑单958’和‘先玉335’。

除草剂; 玉米品种; 生长发育; 根系; 抗氧化酶; 产量

玉米(L)是目前我国种植面积最大、总产量最高的第一大粮食作物, 对保障国家粮食安全和满足市场需求发挥着重要作用。但玉米田间杂草发生普遍且种类繁多, 因与玉米争水、争肥、争空间, 对玉米植株的生长发育和高产不利。目前生产中玉米田除草一般以化学除草为主, 除草剂药害发生较普遍。据调查显示, 我国生产中近50%的玉米田均遭受不同程度的除草剂药害, 除草剂用量过大、喷洒不均匀、施药时期或方法不当、遇低温高湿等往往导致玉米植株遭受不同程度药害, 进而减产, 幅度高达10%~30%[1-2]。玉米苗后除草剂主要有莠去津、硝磺草酮、烟嘧磺隆、2,4-D丁酯和二甲四氯钠等的单剂或其混合剂[3]。其中, 烟嘧磺隆等是目前我国玉米生产中较为常用的苗后除草剂。烟嘧磺隆是世界上使用量最大的高效、低毒、强选择性和低用量的一类磺酰脲类内吸性除草剂[4-6]; 2,4-D丁酯为激素类除草剂, 可被植物根、茎、叶吸收, 具有较强的内吸传导性, 禾本科作物对其具有较强耐受性, 而多数阔叶杂草等恶性杂草对其较为敏感, 具有用量少、药效持久、成本低等优点[7]。不同玉米品种对除草剂的耐药性存在较大差异, 其耐药性是由遗传特性和环境条件共同作用的结果, 其中遗传特性起主要作用[8-9]。耐受性好的玉米品种喷药后恢复快, 生长发育基本不受明显影响; 而敏感型品种喷药后恢复慢, 且生长发育受抑制, 进而导致减产甚至绝收[10-12]。目前, 关于除草剂对作物影响的研究主要集中在种质抗性评价[13]以及对土壤残留[14]、光合特性、产量和品质影响[15]等方面。在玉米方面, 近年我国玉米生产中苗后除草剂药害经常发生, 目前针对苗后除草剂对玉米生长发育及产量影响的系统研究报道较多, 但其对玉米根系、叶片及保护酶活性等影响的研究还相对较少。为此, 本文以4个目前我国玉米生产主栽品种为试验材料, 系统研究并明确了苗后除草剂烟嘧磺隆和2,4-D丁酯对不同品种玉米生育进程、根系形态、叶片、保护酶活性、产量及其构成因素等性状指标的影响, 以期为玉米生产提供理论指导和依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点

试验在北京市昌平区小汤山国家精准农业研究示范基地(116.46°E, 40.18°N)开展。试验田耕层土壤(0~20 cm)含有机质10.70 g×kg-1、全氮0.79 g×kg-1、全磷0.51 g×kg-1、全钾9.68 g×kg-1、碱解氮0.10 g·kg-1、速效磷0.02 g·kg-1、速效钾0.14 g·kg-1。该基地玉米生育期内积温2 600 ℃左右, 降水量483 mm, 总日照时数715 h, 相对湿度平均为66.11%, 平均辐射强度为175.31 MJ·m-2。

1.2 试验材料与设计

以当前我国玉米生产主栽品种‘郑单958’、‘先玉335’、‘京科968’和‘京农科728’为试验材料。其中, ‘郑单958’、‘先玉335’、‘京科968’为目前我国种植面积位居前三位的玉米生产主栽品种, ‘京农科728’是第一批通过国家机收审定的适宜机械直收籽粒的玉米品种之一, 是符合当前玉米生产和市场需求的优势品种。试验于5月10日播种, 10月7日收获。采用裂区设计, 品种处理为主区, 苗后除草剂处理为副区。采用2,4-D丁酯和烟嘧磺隆共2种苗后除草剂, 每种除草剂设置0倍(人工除草, CK)、1倍(最适浓度, T1)和2倍浓度(T2)共3个喷施浓度处理(表1)。玉米幼苗4展叶期, 利用小型喷雾器进行喷施。12行区, 行距60 cm, 行长5 m, 小区面积36 m2, 3次重复, 种植密度为60 000株·hm-2。田间管理同当地大田生产。

表1 试验用玉米苗后除草剂的种类及用量

1.3 测定项目与方法

1.3.1 叶面积

于玉米4展叶期(V4)、6展叶期(V6)、12展叶期(V12)、吐丝期(R1)、乳熟期(R3)和成熟期(R6), 每个处理小区选取生长一致的3株测量参试玉米品种的叶长与叶宽, 并计算叶面积。叶面积=叶片最大长度×最大宽度×0.75, 未展开叶叶面积=叶片最大长度×最大宽度×0.50。

1.3.2 根系长度、地上部和根系干重

于玉米4展叶期(V4)、6展叶期(V6)、12展叶期(V12)、吐丝期(R1)、乳熟期(R3)和成熟期(R6), 每处理小区选取代表性的3株, 以植株为中心将长60 cm×宽28 cm×深40 cm的土体挖出, 装入40目网袋。低压水冲洗根系, 剔除杂质, 迅速吸干根系样品表面水分后, 利用根系扫描分析系统(WinRHIZO)测定根系长度、根系表面积和根系体积。各指标测定完成后将根系放入烘箱80 ℃下烘至恒重, 测定根系干重。

1.3.3 生理指标

拔节期, 每个处理小区取代表性3株的第6展叶立即放入液氮, 带回实验室测定生理指标。超氧化物歧化酶(SOD)活性测定按照王爱国等[16]的方法, 过氧化氢酶(CAT)活性测定按照Chance等[17]的方法, 丙二醛(MDA)含量测定参照赵世杰等[18]的方法。

1.3.4 产量及其构成因素

分小区实收测产, 收取小区中间3行, 测产面积9 m2, 采用平均穗重法选取20个果穗进行考种, 测定穗行数、穗粒数、百粒重等。

1.4 数据处理

采用DPS 6.5软件进行数据方差分析, 处理平均数间差异显著性采用LSD检验(<0.05)。用Excel 2007进行数据计算和作图。

2 结果与分析

2.1 苗后除草剂处理对参试玉米品种生育进程的影响

由表2可知, 喷施除草剂后, 参试玉米品种的生育期呈延长趋势, 不同处理间差别各异。不同品种间, 2倍浓度2,4-D丁酯处理(T2)‘京农科728’生育期延长5 d, ‘京科968’延长4 d, ‘郑单958’延长7 d, ‘先玉335’延长9 d。2倍浓度烟嘧磺隆处理(T2)后, ‘京科968’和‘京农科728’生育期延长2 d, ‘郑单958’延长4 d, ‘先玉335’延长5 d。不同除草剂和剂量间表现为2,4-D丁酯对参试品种的生育期延长幅度大于烟嘧磺隆。

表2 不同苗后除草剂处理对不同玉米品种生育进程的影响

2.2 苗后除草剂处理对参试玉米品种叶面积的影响

由图1可知, 喷施苗后除草剂后, 参试玉米品种的叶面积呈降低趋势。不同品种间, ‘京科968’和‘京农科728’的降幅小于‘郑单958’和‘先玉335’; 不同除草剂间, 喷施2,4-D丁酯处理的参试品种叶面积降幅大于烟嘧磺隆。2倍浓度2,4-D丁酯处理条件下, ‘京科968’、‘京农科728’、‘郑单958’和‘先玉335’全生育期的叶面积分别较清水对照处理平均降低了7.8%、10.8%、14.4%和12.9%; 2倍浓度烟嘧磺隆处理条件下, 则分别降低了5.2%、6.8%、8.0%和7.4%。

图1 不同苗后除草剂处理对不同玉米品种叶面积的影响

2.3 苗后除草剂处理对参试玉米品种根系性状的影响

2.3.1 除草剂处理对参试玉米品种根系长度的影响

由图2可知, 喷施苗后除草剂后, 参试玉米品种的根系长度呈降低趋势。不同品种间表现为‘先玉335’和‘郑单958’降幅大于‘京科968’和‘京农科728’; 不同除草剂间表现为2,4-D丁酯处理的降幅大于烟嘧磺隆。不同浓度苗后除草剂处理后, ‘先玉335’和‘郑单958’灌浆中后期根系长度降幅高于‘京科968’和‘京农科728’。其中, 2倍浓度2,4-D丁酯处理条件下‘京科968’、‘京农科728’、‘郑单958’和‘先玉335’的吐丝期根系长度分别较清水对照处理分别降低6.4%、6.2%、14.1%和19.6%; 2倍浓度烟嘧磺隆处理条件下, 则分别降低3.1%、2.9%、4.1%和4.0%。

图2 不同苗后除草剂处理不同玉米品种的根系长度

2.3.2 苗后除草剂处理对参试玉米品种根系表面积的影响

由图3可知, 喷施苗后除草剂后, 参试玉米品种的根系表面积呈降低趋势。不同品种间, 表现为‘先玉335’和‘郑单958’降幅大于‘京科968’和‘京农科728’; 不同除草剂间, 表现为2,4-D丁酯处理的降幅大于烟嘧磺隆。不同浓度苗后除草剂处理后, ‘先玉335’和‘郑单958’灌浆中后期根系表面积的降幅高于‘京科968’和‘京农科728’。其中, 与清水对照相比, 喷施苗后除草剂后参试玉米品种在乳熟期根系表面积均有所降低, 其中‘京科968’、‘京农科728’、‘郑单958’和‘先玉335’的根系表面积在2倍浓度2,4-D丁酯处理下降幅分别为31.5%、34.8%、45.9%和69.5%; 2倍浓度烟嘧磺隆处理条件下, 则分别降低24.4%、31.8%、34.1%和42.5%。

2.3.3 苗后除草剂处理对参试玉米品种根系体积的影响

由图4可知, 喷施苗后除草剂后, 参试玉米品种的根系体积变化趋势与根系表面积一致。不同浓度2,4-D丁酯处理后, ‘先玉335’和‘郑单958’灌浆中后期根系体积的降幅高于‘京科968’和‘京农科728’。与清水对照相比, 喷施苗后除草剂后参试玉米品种在乳熟期根系体积均有所降低, 其中‘京科968’、‘京农科728’、‘郑单958’和‘先玉335’的根系表面积在2倍浓度2,4-D丁酯处理下降幅分别为15.5%、14.1%、26.7%和26.1%; 2倍浓度烟嘧磺隆处理条件下, 则分别降低10.7%、13.4%、23.1%和24.0%。

2.4 苗后除草剂处理对参试玉米品种叶片保护酶活性和过氧化物产物的影响

由表3可知, 喷施苗后除草剂后, 参试玉米品种的叶片SOD活性、CAT活性和MDA含量在品种、除草剂和剂量处理间均存在极显著差异; 且在3者互作间存在显著差异。喷施苗后除草剂后, 参试玉米品种的SOD和CAT活性呈降低趋势, 且随喷施浓度增加降幅加大。不同品种间, 随喷施浓度增加, ‘郑单958’和‘先玉335’的SOD和CAT活性降幅高于‘京科968’和‘京农科728’; 不同除草剂间, 2,4-D丁酯处理的影响程度大于烟嘧磺隆。其中, 2倍浓度烟嘧磺隆处理下‘京科968’、‘京农科728’、‘郑单958’和‘先玉335’的叶片SOD和CAT活性分别较清水对照降低3.1%和18.8%、3.9%和19.6%、4.4%和32.6%、5.5%和29.3%; 2倍浓度2,4-D丁酯处理条件下, 则分别降低4.3%和29.6%、4.9%和33.1%、9.0%和39.7%、7.6%和42.9%。喷施苗后除草剂增加了叶片的MDA含量, 且随喷施浓度增加呈升高趋势。不同品种间, 随除草剂浓度增加, ‘郑单958’和‘先玉335’的MDA含量增幅高于‘京科968’和‘京农科728’; 不同除草剂间, 喷施2,4-D丁酯处理的增幅大于烟嘧磺隆。

图3 不同苗后除草剂处理下不同玉米品种的根系表面积变化

图4 不同苗后除草剂处理下不同玉米品种的根系体积变化

2.5 苗后除草剂处理对参试玉米品种地上、地下部干物重的影响

由表4可知, 喷施苗后除草剂后, 参试玉米品种的地上部干物重和根系干物重在品种、除草剂和剂量处理间存在极显著差异; 品种、除草剂和剂量的互作效应对参试玉米品种的根系干物重有显著影响。喷施苗后除草剂后, 参试玉米品种的地上部和地下部干物质呈降低趋势。不同品种间, 随喷施浓度增加, ‘郑单958’和‘先玉335’的地上部和根系干物重降幅高于‘京科968’和‘京农科728’。2倍浓度2,4-D丁酯处理条件下‘京科968’、‘京农科728’、‘郑单958’和‘先玉335’地上部和根系干物重较清水对照分别降低了12.4%和14.0%、19.4%和17.4%、32.2%和40.0%、26.7%和60.4%。2倍浓度烟嘧磺隆处理则分别降低了10.7%和9.1%、16.6%和11.3%、25.6%和13.8%、24.7%和20.4%。2,4-D丁酯对‘先玉335’根系的影响较为突出, 对‘郑单958’叶片发育影响较大。

表3 不同苗后除草剂处理下不同玉米品种的叶片保护酶活性和过氧化物产物变化

同列数字后不同小写字母表示不同处理间差异达0.05显著水平。**表示在<0.01水平差异显著, *表示在<0.05水平差异显著。Values within a column followed by different letters are significantly different at 0.05 probability level. **: significantly different at< 0.01, *: significantly different at< 0.05.

2.6 苗后除草剂处理对参试玉米品种产量及其构成因素的影响

由表5可知, 喷施苗后除草剂后, 参试玉米品种的产量、穗粒数和百粒重存在极显著差异。品种、除草剂和剂量的互作效应对参试玉米品种的产量、穗粒数和百粒重均有显著影响。喷施苗后除草剂后, 参试玉米品种产量、穗粒数和百粒重呈降低趋势, 且随喷施浓度增加, 其降幅增大, ‘京科968’和‘京农科728’的产量降低幅度小于‘郑单958’和‘先玉335’。2倍浓度2,4-D丁酯处理后, ‘京科968’、‘京农科728’、‘郑单958’和‘先玉335’的产量较对照分别降低了1 105.5 kg·hm-2、958.5 kg·hm-2、1 606.5 kg·hm-2和1 713.0 kg·hm-2, 降幅分别为8.9%、9.3%、14.0%和16.5%。2倍浓度烟嘧磺隆处理后, 则分别较对照降低了438.0 kg·hm-2、522.0 kg·hm-2、903.0 kg·hm-2和918.0 kg·hm-2, 降幅分别为3.6%、5.0%、7.9%和8.7%。

表4 不同苗后除草剂处理下不同参试玉米品种的干物质重变化

同列数字后不同小写字母表示不同处理间差异达0.05显著水平。**表示在<0.01水平差异显著, *表示在<0.05水平差异显著, NS表示不显著。Values within a column followed by different letters are significantly different at 0.05 probability level. **: significantly different at< 0.01; *: significantly different at< 0.05, NS means no significant difference.

3 讨论

田间杂草是导致玉米产量降低的主要因素之一, 据报道我国有1/2的玉米田受不同程度的杂草危害[19]。如今通过化学除草剂来控制杂草成为现代化农业不可缺少的一部分。农药作为现代农业生产中重要的生产资料, 在保证世界作物产量和满足逐渐增加的人口粮食需求方面发挥了重要的作用。常用于田间除草的化学试剂主要包括酰胺类、三氮苯类、磺酰脲类、苯氧羧酸类等4类[20]。当前玉米生产中最简便可行的除草措施为化学除草。其中, 苯氧羧酸类和磺酰脲类化学除草剂以价格低廉、除草效率高、广谱性好且无残留等优点, 被广泛应用于麦田、稻田、玉米田等[21]。本试验选用我国玉米生产主推品种‘郑单958’、‘先玉335’、‘京科968’和‘京农科728’, 研究不同苗后除草剂对玉米的影响。研究结果表明, 喷施苗后除草剂后, 参试玉米品种的生育期均不同程度延长, 以‘郑单958’和‘先玉335’延迟天数较多; 不同除草剂对参试玉米品种生育期的影响程度差别较大, 2,4-D丁酯处理后延长天数较烟嘧磺隆多。这表明不同品种对除草剂的敏感性差异是一种普遍现象, 是作物对不同除草剂耐受性存在差异的结果[22]。

表5 不同苗后除草剂处理下不同玉米品种产量及产量构成因素变化

同列数字后不同小写字母表示不同处理间差异达0.05显著水平。**表示在<0.01水平差异显著, *表示在<0.05水平差异显著。Values within a column followed by different letters are significantly different at 0.05 probability level. **: significantly different at< 0.01, *: significantly different at< 0.05.

常规剂量喷施除草剂对作物来说也是一种胁迫, 而这种胁迫会在控制杂草危害的同时, 导致作物体内生理生化过程的复杂变化, 进而影响农作物的产量和品质[23]。本研究表明, 喷施2,4-D丁酯和烟嘧磺隆对参试玉米品种的叶面积和根系长度均有一定的抑制作用, 均呈降低趋势, 且随喷施浓度增加, 降幅更大; 品种间的反应存在较大差异, 喷施苗后除草剂后‘京科968’和‘京农科728’叶面积和根长的降幅小于‘郑单958’和‘先玉335’; 对不同类型除草剂而言, 2,4-D丁酯对叶面积、根系长度、根系表面积和根系体积的抑制程度大于烟嘧磺隆。施用除草剂会对农作物造成一定的逆境胁迫, 农作物体内抗氧化酶活性的变化是抗性变化的应激反应。前人研究表明, 当除草剂被作物吸收后, 叶片SOD活性上升, 活性氧自由基维持在较低水平, 但随生育进程推进, 合成SOD能力下降, 当不足以将除草剂药害产生的超氧阴离子清除时, SOD活性下降, 过氧化物质积累增加, 细胞膜系统遭到破坏[24]。本研究表明, 喷施苗后除草剂后, 参试玉米品种叶片SOD和CAT活性呈降低趋势, 而MDA含量呈升高趋势; 品种间, 随除草剂浓度增加, ‘郑单958’和‘先玉335’的SOD和CAT活性降幅高于‘京科968’和‘京农科728’; 对不同类型除草剂而言, 喷施2,4-D丁酯的影响程度大于烟嘧磺隆。低浓度的除草剂胁迫处理对玉米叶片保护酶活性影响程度较小, 但随浓度增加则对玉米生长起到一定的抑制作用。这说明苗后除草剂浓度超过了玉米应激限度, 导致叶片H2O2的积累, 从而抑制了保护酶活性。这与党建友等[15]的研究结果一致。喷施苗后除草剂在有效控制杂草生长的同时, 也会影响作物产量。本研究发现, 喷施苗后除草剂导致参试玉米品种的穗粒数、百粒重和产量降低, 且随喷施浓度增加降幅加大, 不同品种间则表现为‘郑单958’和‘先玉335’减产幅度高于‘京科968’和‘京农科728’。分析其原因, 主要是苗后除草剂抑制了玉米生长发育, 表现为生育期延迟、叶面积和根系长度降低, H2O2大量积累, 抑制了保护酶活性, 膜质过氧化产物积累, 在形态上表现为叶面积降低, 根系长度、表面积和体积减少, 灌浆中后期叶片衰老进程加快, 从而导致产量降低。

4 结论

2,4-D丁酯和烟嘧磺隆2种苗后除草剂对参试玉米品种的生育期、叶面积、叶片保护酶活性、根系性状、产量及其构成因素等均存在显著影响, 且2,4-D丁酯对玉米生长发育的抑制程度高于烟嘧磺隆。随喷施浓度增加, 参试品种的生育期延长幅度以及叶面积、保护酶活性、根系性状、产量相关性状等降幅增大。不同品种间表现为‘京科968’和‘京农科728’叶面积、保护酶活性、根系性状、产量相关性状等降幅低于‘郑单958’和‘先玉335’。由此可见, ‘京科968’和‘京农科728’对苗后除草剂2,4-D丁酯和烟嘧磺隆的耐受性好于‘郑单958’和‘先玉335’。

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Effects of herbicides on growth, development and yield of different maize varieties*

XU Tianjun†, LYU Tianfang†, ZHAO Jiuran**, WANG Ronghuan**, CHEN Chuanyong, LIU Yue’e, LIU Xiuzhi, XING Jinfeng, WANG Yuandong, LIU Chunge

(Maize Research Center, Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences / Beijing Key Laboratory of Maize DNA Fingerprinting and Molecular Breeding, Beijing 100097, China)

Chemical weed control is convenient for crop field management, but the damage has become increasingly pronounced, especially for herbicides. Field experiments were conducted to study the effects of herbicides on growth process, morphological characteristics, protective enzymes activities and yield traits of different maize varieties in this study. Four widely cultivated maize varieties in the region (‘Zhengdan958’, ‘Xianyu335’, ‘Jingke968’ and ‘Jingnongke728’) and two herbicides (2,4-D butyl ester and nicosulfuron) were used in the experiment. No herbicide (manual weeding) was set as CK treatment, the recommended application concentration (optimum concentration) of herbicides was set as T1 treatment and two-times optimum concentration was set as T2 treatment. The herbicides were applied at V4 stage of maize. The results showed that after herbicide application, the growth period of maize varieties prolonged and those of ‘Zhengdan958’ and ‘Xianyu335’ were longer than those of ‘Jingke968’ and ‘Jingnongke728’. The growth period of tested maize varieties after applying 2,4-D butyl ester was longer than that after applying nicosulfuron. After spraying herbicides, leaf area, root length, root surface area and root volume of the tested maize varieties decreased, while the extent of reduction increased with increasing herbicide concentration. Leaf area, root length, root surface area and root volume of ‘Zhengdan958’ and ‘Xianyu335’ were lower than those of ‘Jingke968’ and ‘Jingnongke728’. After spraying herbicides, SOD activity, CAT activity and MDA content were significantly different among the tested maize varieties, herbicide type and herbicide dose. SOD and CAT activities of the tested maize varieties decreased, while MDA content increased. With increasing concentration of sprayed herbicides, the effect on protective enzymes activities increased. The decrease in SOD and CAT activities of ‘Zhengdan958’ and ‘Xianyu335’ was higher than those of ‘Jingke968’ and ‘Jingnongke728’. Also with increasing concentration, the effect of 2,4-D butyl ester treatment was higher than that of nicosulfuron. Application of herbicides after seedling resulted in a significant reduction in grain number per ear, 100-grain weight and yield. With increasing herbicide concentration, yield reduction intensified for ‘Jingke968’, ‘Jingnongke728’, ‘Zhengdan958’ and ‘Xianyu335’, decreased respectively by 8.9%, 9.3%, 14.0% and 16.5% after using 2 times concentration of 2,4-D butyl ester. However, it decreased by 3.6%, 5.0%, 7.9% and 8.7% after using two times concentration of nicosulfuron, respectively. The reductions in yields of ‘Zhengdan958’ and ‘Xianyu335’ were higher than of ‘Jingke968’ and ‘Jingnongke728’. Thus the application of two herbicides after seedling had significant effects on growth period, leaf area, leaf protection enzyme activity, root characteristics, yield and yield composition of maize varieties. The inhibition effect of 2,4-D butyl on growth and development of maize was higher than that of nicosulfuron. The extent of reduction in leaf area, protective enzyme activity, root traits and yield of the tested varieties increased with increasing application concentration. The reasons for this trend were as follows: the application of herbicides controlled weeds, but also resulted in the accumulation of peroxidation products, destruction of membrane systems, decrease in leaf area, root length, surface area and volume, and acceleration of leaf senescence in the middle and late grain-filling periods of maize. Herbicide tolerance of ‘Jingke968’ and ‘Jingnongke728’ were better than that of ‘Zhengdan958’ and ‘Xianyu335’.

Herbicide; Maize variety; Growth and development; Root; Antioxidant enzyme; Grain yield

ZHAO Jiuran, E-mail: maizezhao@126.com; WANG Ronghuan, E-mail: ronghuanwang@126.com

Jan. 9, 2018;

May 5, 2018

S365

A

1671-3990(2018)08-1159-11

10.13930/j.cnki.cjea.180033

* 国家重点研发计划项目(2016YFD0300106)、北京市农林科学院青年科研基金(QNJJ201728)、北京市农林科学院院级科技创新团队建设项目(JNKYT201603)和现代农业产业技术体系专项资金(CARS-02-11)资助

赵久然, 主要从事玉米育种与栽培研究, E-mail: maizezhao@126.com; 王荣焕, 主要从事玉米栽培生理研究, E-mail: ronghuanwang@126.com

†同等贡献者: 徐田军, 主要从事玉米栽培研究, E-mail: xtjxtjbb@163.com; 吕天放, 主要从事玉米栽培研究, E-mail: 314565358@qq.com

2018-01-09

2018-05-05

* This study was supported by the National Key Research and Developing Program of China (2016YFD0300106), the Youth Research Fund of Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences (QNJJ201728), the Innovative Team Construction Project of Beijing Academy of Agriculture and Forestry Science (JNKYT201603) and the Special Fund for the Industrial System Construction of Modern Agriculture of China (CARS-02-11).

†Equal contributors

徐田军, 吕天放, 赵久然, 王荣焕, 陈传永, 刘月娥, 刘秀芝, 邢锦丰, 王元东, 刘春阁. 除草剂对不同玉米品种生长发育和产量的影响[J]. 中国生态农业学报, 2018, 26(8): 1159-1169

XU T J, LYU T F, ZHAO J R, WANG R H, CHEN C Y, LIU Y E, LIU X Z, XING J F, WANG Y D, LIU C G. Effects of herbicides on growth, development and yield of different maize varieties[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2018, 26(8): 1159-1169