不同除草剂对早熟秋甘蓝大田杂草的防除效果及对甘蓝植株生理的影响

邰 翔,薄天岳∗,陈锦秀,朱晓炜,任云英,陈富森

(1上海市农业科学院设施园艺研究所,上海市设施园艺技术重点实验室,上海201106;2安顺学院,安顺561000)

结球甘蓝(Brassica oleraceavar.capitataL.)属十字花科芸薹属的植物,具有耐寒、抗病、易贮耐运等特点,是世界上种植面积较大的蔬菜品种之一[1]。据联合国粮食及农业组织(FAO)统计,世界甘蓝种植面积中国最大[2]。

早熟秋甘蓝多在夏季播种,初秋采收。由于采收时正值蔬菜供应淡季,因此发展早熟秋甘蓝栽培,对调节淡季蔬菜供应,增加市场蔬菜品种具有重要作用[3]。由于早熟秋甘蓝在定植后的植株缓苗期需要水分较多,此时,各种杂草发生较快,杂草较甘蓝出土早、种类多、数量大,严重阻碍了早熟秋甘蓝的生产。因此前期杂草防除对于栽培早熟秋甘蓝尤为重要。早期试验发现,如果在定植早熟秋甘蓝前期做好杂草的防除工作,那么从定植到采收期这段较短的时间内可以免除人工除草,极大地节省了人力和物力。

前人在除草剂对蔬菜田间杂草防效方面的研究已有报道。马庆荣等[4]研究了8种除草剂对民乐紫皮大蒜田间杂草的防除效果,通过测定不同处理大蒜的产量,筛选出适合民乐紫皮大蒜大田栽培的除草剂为24%乙氧氟草醚乳油,用量为900 g∕hm2+助剂900 g∕hm2。施震雷等[5]研究了5种除草剂对花椰菜苗期杂草的防除效果,通过测定花椰菜的出苗率,筛选出适合花椰菜育苗的除草剂及用量,为每667 m2施用20%敌草胺EC 150—200 mL或50%丁草胺EC 100—150 mL;施用方法为花椰菜播籽覆盖薄细土后,于畦面均匀喷药。陈磊等[6]研究了3种除草剂在直播芹菜上的田间防除效果,通过测定芹菜出苗率,筛选出适合大田栽培芹菜的除草剂为96%精-异丙甲草胺乳油,每667 m2用量为60 mL。

前人关于除草剂对蔬菜作物生长的影响,多采用目测法或结合出苗率、产量等少数几个指标进行综合判断[7],但这些指标往往只能从表面反映除草剂对植株生长的影响,缺乏研究深度和可靠性。当植物受到外界条件胁迫时,其抗氧化酶活性和丙二醛含量都会随胁迫条件发生不同程度的变化。所以,可以用植物生理数据的变化来衡量除草剂对植株的影响。根据植株的生理指标研究除草剂对植株作用效果的研究已经应用在除草剂对粮食作物植株影响的研究中[8-9],但是在蔬菜研究中还未见报道。本试验通过研究不同的除草剂处理下的大田杂草株数、株防除效、抗氧化酶活性、丙二醛含量,明确不同除草剂对甘蓝大田杂草的防效,以及除草剂对甘蓝植株的影响,为机械化定植甘蓝的杂草防除研究提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地杂草概况

本试验在上海市星辉蔬菜有限公司燎原农场进行,试验田块前茬种植玉米。经调查,试验地出现的杂草为稗、马唐、牛筋草、小藜、反枝苋等。

1.2 试验材料

供试甘蓝品种为‘圆绿’(上海市农业科学院提供);供试除草剂4种,具体信息见表1。

表1 供试除草剂及其用量Table 1 Herbicide treatments and dosages

1.3 试验设计

定植前6 d整地,定植前2 d 土壤喷雾打药(施药浓度均按药品说明配制)。试验设置4个处理,每个处理3次重复,采用随机区组设计,每小区9 m2。处理1：精异丙甲草胺,处理2：草铵膦,处理3：二甲戊灵,处理4：草甘膦异丙胺盐,CK：清水(各除草剂用量见表1)。定植后第20天莲座期(21片叶),在各小区中随机选取1 m2调查杂草株数,并从中随机选取10株考察植株形态学指标,并测定植株保护酶活性及丙二醛含量。

1.4 测定指标及方法

测定指标：株防效率 =(对照杂草株数-处理杂草株数)∕对照杂草株数×100%[10]。植株数据调查：植株鲜重、根长、茎粗、叶长、叶宽、叶数,超氧化物歧化酶活性(SOD)、过氧化物酶活性(POD)、过氧化氢酶活性(CAT)、丙二醛(MDA)含量。

测定方法：在取样时利用电子天平、直尺、游标卡尺分别对植株的鲜重、根长、茎粗、叶长、叶宽进行测定,叶数通过人工观察得出。超氧化物歧化酶、过氧化物酶及过氧化氢酶活性分别采用氮蓝四唑光化还原法、愈创木酚法及紫外吸收法进行测定[11]。丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法进行测定[11]。

1.5 统计分析

试验数据用SPSS统计软件分析,平均数用Duncan's新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同除草剂对甘蓝大田杂草的防除效果

从定植后第20天甘蓝大田杂草情况(表2)可以看出,与对照相比,处理1、处理3、处理4可以极显著减少杂草株数。不同除草剂对于杂草的防治效果具有一定的差异性,其中以处理3的防除效果最好,达到95.20%。方差分析表明,处理3的株防效极显著高于其他处理。

表2 各处理防治杂草效果

Table 2 The weed control effects of each treatment

注：同列不同小写字母表示差异达5%显著水平,不同大写字母表示差异达1%显著水平;下同

2.2 不同除草剂对甘蓝植株形态学指标的影响

定植后第20天,4个处理的甘蓝植株经目测,处理1的甘蓝植株受到明显药害,主要表现在死苗率高、植株长势极弱,从形态学指标分析(表3),其成活率、鲜重、叶长、叶宽、叶数与对照相比极显著降低,成活率、鲜重、根长、茎粗、叶长、叶宽和叶数分别降低了72.3%、96.30%、60.60%、55.45%、64.87%、63.86%和56.46%。与对照相比,处理3极显著提高了甘蓝植株的成活率、鲜重、叶长、叶宽、叶数,与对照相比,鲜重、叶长、叶宽和叶数分别提高了21.55%、26.25%、22.66%和15.36%。处理2的甘蓝植株成活率显著低于对照,鲜重、根长、茎粗、叶长、叶宽、叶数与对照相比差异不显著。处理4的甘蓝植株成活率显著低于对照,茎粗与对照相比差异显著,提高了12.17%,成活率、鲜重、根长、茎粗、叶长、叶宽、叶数与对照相比差异不显著。

表3 不同处理甘蓝植株形态学指标Table 3 Effects of each treatment on the growth of cabbage

2.3 不同除草剂对甘蓝植株保护酶活性和MDA含量的影响

2.3.1 不同除草剂处理对甘蓝植株SOD活性的影响

由图1可以看出,通过不同除草剂处理土壤的甘蓝植株SOD活性,除处理1的甘蓝植株的SOD活性显著降低外,其他处理与对照相比差异不显著,但处理3的甘蓝植株SOD活性最高。处理1的甘蓝植株SOD活性比对照降低了34.33%。

2.3.2 不同除草剂处理对甘蓝植株POD活性的影响

由图2可以看出,通过不同除草剂处理土壤植株的POD活性,与对照相比均达到显著性差异,其中,处理1、处理2、处理4的甘蓝植株POD活性与对照相比显著降低,分别降低了21.45%、22.19%和4.80%。处理3的甘蓝植株POD活性与对照相比显著升高,升高了11.45%。

图1 不同处理对甘蓝植株叶片中超氧化物歧化酶活性的影响Fig.1 Effect of four treatments on SOD activity in the leaves of cabbage seedling

图2 不同处理对甘蓝植株叶片中过氧化物酶活性的影响Fig.2 Effect of four treatments on POD activity in the leaves of cabbage seedling

2.3.3 不同除草剂处理对甘蓝植株CAT活性的影响

由图3可以看出,除处理1的甘蓝植株CAT活性显著降低外,其他处理与对照相比差异不显著,但处理3的甘蓝植株CAT活性最高。处理1的甘蓝植株CAT活性比对照降低了20.80%。

2.3.4 不同除草剂处理对甘蓝植株MDA含量的影响

由图4可以看出,除处理1的甘蓝植株MDA含量显著升高外,其他处理与对照相比差异不显著,但处理3的甘蓝植株MDA含量最低。处理1的甘蓝植株的MDA含量比对照升高了21.78%。

图3 不同处理对甘蓝植株叶片中过氧化氢酶活性的影响Fig.3 Effect of four treatments on CAT activity in the leaves of cabbage seedling

图4 不同处理对甘蓝植株叶片中丙二醛含量的影响Fig.4 Effect of four treatments on MDA content in the leaves of cabbage seedling

3 讨论

早熟秋甘蓝栽培前期外界温度较高,秧苗较小,杂草个体生长空间较大,有利于杂草旺盛生长,危害甘蓝植株。经前期试验证明,如果杂草控制得当,将会在整个栽培季免去人工除草,大大提高机械化甘蓝栽培效率。本试验中4种除草剂处理土壤的杂草株数与对照相比均显著降低,用二甲戊灵处理土壤的株防效极显著高于其他处理。说明四种除草剂对于栽培早熟秋甘蓝的除草效果都十分明显,其中二甲戊灵的除草效果最好。

化学防除杂草是影响甘蓝栽培成效的重要部分,如何选用合适的除草剂并应用合适的浓度是除草剂施用中的关键[12]。研究表明,适宜的除草剂及浓度能改善田间通风透气、促进植株光合作用,对田间病害有一定的抑制作用,但除草剂使用不当会对作物产生药害[13]。

本研究也验证了上述结论。与对照相比,使用精异丙甲草胺处理显著降低了植株的成活率、鲜重、根长、茎粗、叶长、叶宽、叶数;而使用二甲戊灵处理显著提高了甘蓝植株的成活率、鲜重、叶长、叶宽、叶数。使用草甘膦和草铵膦处理土壤的甘蓝植株成活率显著低于对照,植株鲜重、叶长、叶宽、叶数与对照相比差异不显著。本研究表明,除二甲戊灵外其他除草剂对甘蓝植株都有一定的药害作用,其中精异丙草甲胺产生的药害作用最为明显。

细胞中MDA是膜脂过氧化作用的主要产物,其含量的多少可表示植物细胞膜受伤害程度的大小[14]。本试验中,与对照相比,使用精异丙甲草胺处理显著提高了植株叶片的MDA含量,而使用二甲戊灵、草甘膦和草铵膦处理与对照相比差异不显著,说明使用精异丙甲草胺造成了严重的膜质过氧化,致使植株细胞内部代谢发生紊乱,继而影响了植株生长。

在生物膜脂过氧化酶促防御体系中,SOD、PDO、CAT等均是重要的质膜保护酶类,逆境胁迫会使植物体内活性氧增加,同时植物体内SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性增加[15]。在本试验中,使用精异丙甲草胺处理的植株与对照相比SOD、POD、CAT活性显著降低。而使用二甲戊灵、草甘膦和草铵膦处理的甘蓝幼苗叶片的SOD、CAT活性与对照相比无显著性差异。产生上述现象的原因可能是,不同除草剂都会对植株生长产生不同的影响。使用精异丙甲草胺处理土壤对植株生长的抑制作用较大且抑制时间较长,所以,致使植株内的抗氧化酶活性升高,当升高到一定程度仍不能缓解药害带来的氧化胁迫,继而造成植株内抗氧还系统不可逆的破坏[16],从而使植株生长严重受到抑制。这与曹鹏英[17]的研究结果不一致,这可能是由于精异丙甲草胺在不同作物中的积累效应不同。而用草甘膦和草铵膦处理土壤后甘蓝植株体内有积累,且草甘膦、草铵膦可以迅速传导到植株体内影响其蛋白质合成,造成对植株的抑制作用。随后植株内部响应逆境胁迫,启动植株抗氧化系统作用,随着除草剂剂量的逐渐减少和抗氧化系统对膜质氧化作用的抑制,胁迫作用逐渐降低,至莲座期抑制作用基本消失,所以使用二甲戊灵、草甘膦和草铵膦处理的甘蓝幼苗叶片的抗氧化酶活性和MDA含量与对照差异不显著。草胺膦、草甘膦处理的土壤中的甘蓝植株的POD活性与对照相比,显著降低。用二甲戊灵处理土壤的甘蓝植株的POD活性与对照相比,显著升高。该结果说明POD作为考察蔬菜作物受到药害胁迫的指标不能说明问题,这与邓权权等[9]的研究结果不一致。本试验中用二甲戊灵处理土壤的甘蓝植株的杂草率、株防效、抗氧化酶活性均为最高,MDA含量最低,说明二甲戊灵最适合做早熟秋甘蓝定植前的除草剂。

本试验通过研究4种除草剂对甘蓝植株的影响,说明二甲戊灵可以做为早熟秋甘蓝定植前的除草剂在生产上使用,SOD、POD活性和MDA含量可以作为考察植物受除草剂药害胁迫的指标使用,这与原向阳等[18]的研究结果相同。