不同浓度苯磺隆对射干光合特性的影响研究

郝健博

（新绛县泉掌镇人民政府，山西 新绛 043100）

1 前言

1.1 射干的形态，特征，生长特性

射干属于植物界被子植物门单子叶植物纲百合亚纲的鸢尾科，是多年生的草本植物。高50～120 cm，根茎鲜黄色，须根多数，茎直立，叶2 列，扁平，嵌叠状广剑形，长25～60 cm，宽2～4 cm，绿色，常带白粉，先端渐尖，基部抱茎，叶脉平行。总状花序顶生，二叉分歧；花梗基部具膜质苞片，苞片卵形至卵状披针形，长1 cm；花直径3～5 cm，花被6，2 轮，内轮3 片较小，花被片椭圆形，长2～2.5 cm，宽约1 cm，先端钝圆，基部狭，橘黄色而具有暗红色斑点；雄蕊3，短于花被，花药外向；子房下拉，3 室。花柱棒状，柱头浅3 裂。蒴果椭圆形，长2.5～3.5 cm，具3 棱，成熟时3 瓣裂。种子黑色，近球形。花期7 月—9 月，果期8 月—10 月。

1.2 苯磺隆的作用机理

苯磺隆是一种高效、低毒的除草剂，属于选择性内吸收传导型磺酰脲类除草剂，是侧链氨基酸生物合成抑制剂，可作茎叶处理，主要用于麦类（冬小麦、春小麦、大麦等）作物田中防除阔叶杂草，是目前国内外针对顽固阔叶杂草最先进的麦田除草剂之一。苯磺隆为选择性内吸传导型除草剂，可被杂草的根、叶吸收，并在植株体内传导。通过抑制乙酰乳酸合成酶（ALS）的活性，从而影响支链氨基酸（如：亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸等）的生物合成。植物受害后表现为生长点坏死、叶脉失绿，植物生长受到严重抑制、矮化，最终全株枯死。敏感杂草吸收药剂后立即停止生长，1～3 周后死亡。

1.3 本研究的选题依据及意义

射干是一种用量广泛的中药材，多年来一直畅销，由于用量不断递增，货源紧缺，价格不断上涨，为了提高射干的产量和质量，大量使用人工除草，而人工除草效率低，浪费了大量的人力、物力。化学除草剂作为一项新型的应用技术，在农业生产中起到越来越重要的作用。通过此实验数据得出几种适用于射干种植地里的除草剂。为射干种植管理及除草提供一些有效的数据参考及理论依据。

2 实验材料与方法

2.1 实验材料

射干、10%的苯磺隆可湿性粉剂。

2.2 试验田基本情况

射干对土壤的要求不高，以地势高、排水良好、土层肥沃深厚的中性或微酸性的沙质土壤为宜，低洼易积水地不适宜种植，土壤含水过多易引起根系腐烂。

2.3 实验设计

该实验为单因素完全随机区组实验，苯磺隆10%的可湿性粉剂处理共设4 个浓度梯度，分别为0 g/hm2（CK）、11.25 g/hm2、22.50 g/hm2、45.00 g/hm2、90.00 g/hm2；对照（CK）喷施等量的清水。喷药时间为8 时—11 时（晴朗，无风），将苯磺隆溶入装有50 mL 水的喷壶内进行叶面喷施。

2.4 测定指标和计算方法

2.4.1 光合作用参数的测定

在喷药后第3 d 的9 时—11 时，选择不同植株上长势相近、叶位相同的3 个射干叶片（标记）作为一个处理，用美国思爱迪公司生产的CI- 340 光合测定仪，于9 时—11 时选择晴朗无风天气测定净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）和胞间CO2浓度（Ci），测定时光强为（800±50）μmol-2s- 1，温度为（31+2）℃，CO2浓度为（380±30）μmol/mol。

2.4.2 叶绿素含量的测定

根据叶绿体色素提取液对可见光谱的吸收，利用分光光度计在某一特定波长测定其吸光度，即可计算出提取液中各色素的含量。

实验过程：取新鲜的射干叶片，在实验室把叶片剪碎，放入装有80%丙酮溶液的试管中，及时用橡胶塞密封，并且摇匀放置在暗处浸泡处理24 h，于第2 天用分光光度计进行数据测定。记录数据，并绘制柱形图。

3 结果与分析

3.1 光合指标的图形分析

3.1.1 不同剂量对射干叶片净光合速率的影响

由图1 可以看出，苯磺隆对射干的生长是有危害的，具体的指标变化对应了不同的药剂浓度，有的低浓度即可以对射干产生效应，有些是变化不大，下面对其进行药效分析。

由图1 可知, 使用除草剂后射干的净光合速率分别降低了19%、24%、26%、27%。这是由于磺酰脲类除草剂易被植物的根、叶吸收，在木质部和韧皮部传导, 抑制乙酰乳酸合成酶（ALS）。乙酰乳酸合成酶是支链氨基酸缬氨酸、异亮氨酸、亮氨酸生物合成的一个关键酶，抑制光合电子传递链，随着苯磺隆的浓度增加射干的净光合速率不断下降。

3.1.2 不同剂量苯磺隆对射干叶片胞间CO2浓度的影响

由图2 可知，随着苯磺隆浓度的增加，使得叶片细胞间二氧化碳浓度第一个呈现降低，而后3 个都升高。第一个降低2.8%。后面分别升高1.5%、5.4%、6.8%。

3.1.3 不同剂量的苯磺隆对射干叶片蒸腾速率的影响

由图3 可知，前两个浓度的蒸腾速率在升高，而后2 个在下降，说明前2 个是非气孔关闭影响，而后两者是因为浓度增加到一定范围会使叶片气孔关闭，而导致蒸腾速率下降。分别下降为0.9%、14.3%、20%、31%。

3.1.4 不同剂量的苯磺隆对射干叶片气孔导度的影响

由图4 得出，苯磺隆对射干的气孔导度有影响，使得气孔导度分别下降2.2%、11.2%、21.5%、33.5%。气孔导度表示的是气孔张开的程度，影响光合作用，呼吸作用及蒸腾作用。植物在光下进行光合作用，经由气孔吸收CO2，所以气孔必须张开，但气孔开张又不可避免地发生蒸腾作用，气孔可以根据环境条件的变化来调节自己开度的大小而使植物在损失水分较少的条件下获取最多的CO2。气孔开度对蒸腾有着直接的影响。气孔导度与蒸腾速率的变化基本呈现一致性变化。

3.2 叶绿素含量的图形分析

由图5 可知，几种叶绿素含量都不同程度的出现下降，叶绿素a 分别下降11%、17%、38%、41%；叶绿素b 分别下降16%、21%、36%、38%；类胡萝卜素分别下降9%、17%、38%、43%。植物叶片中的叶绿素含量指示了植物本身的状况，长势良好的植物叶子会含有更多的叶绿素，叶绿素的含量与叶片中氮的含量有很密切的关系。由图5 可以看出随着除草剂浓度的增加叶绿素a、b 及类胡萝卜素含量都有下降趋势，说明苯磺隆在除草的同时也会对射干产生危害。

在类囊体膜上，有大量的叶绿素和类胡萝卜素，这两类色素紧密相连，前者收集光能，后者则保护前者免受氧化作用的破坏，抑制这两类色素中任何一种的合成，将导致植物出现白花现象。

4 讨论

影响Pn 大小的因素主要有Ci（胞间二氧化碳浓度）、Gs（气孔导度）。他们在植物光合作用中，协同发挥作用，使得光合作用顺利进行。Farquhar 等认为，影响Pn 下降有气孔限制和非气孔限制两方面因素，气孔限制是Gs 的下降，阻止了CO2的供应；非气孔限制是叶肉细胞光和能力的下降，使叶肉细胞利用CO2的能力下降，从而使胞间CO2含量增加。一般用气孔限制值（Ls）和Ci 变化方向作为判别依据和标准，其中Ci 是关键指标，当Pn 和Gs 下降时，若Ls 增大或不变，则为非气孔限制。本研究表明，苯磺隆处理射干后叶片叶绿素、Pn 和Gs 均下降，且趋势一致，而Ci 增大。所以苯磺隆处理为非气孔性限制导致Pn 降低，对射干的光合系统造成伤害，致使射干不能正常进行光合作用和呼吸作用，气孔调节系统受损有关。

5 结论

综上所述施用苯磺隆除草剂对射干叶片的光合作用和叶绿素特性的影响表现出明显的剂量效应除草剂剂量越大，对射干叶片光合作用和叶绿素特性的影响就越大。

使用化学除草剂会对目标作物的Pn、Tr、Gs 等产生不同程度的影响。而且在营养生长期使用会降低射干光合作用和叶绿素含量，使其产量和品质下降。实验结果表明，喷施除草剂后使射干的Pn 程度降低，Pn 的降低又导致同化物积累量下降，使植物生长势减弱和干物质积累量减少。总之，本实验对射干施药后，研究了其对射干光合特性的影响，表明不同浓度的苯磺隆均降低的射干的Tr、Pn。

苯磺隆作为一种高效的除草剂，对射干的危害很明显。在此需要指出的是，很多除草剂虽然具有省工、省时、使用简便、除草速度快等优点，目前已经成为人们除草的首选方法，但除草剂的残留性比较高，长期大量不合理地使用已经污染的土壤和地下水，对当茬作物及下茬作物产生药害，并且容易使杂草产生抗药性。因此，为了克服杂草防除过程中对环境产生的不良影响及出现抗药性杂草的不利局面，应贯彻杂草综合治理的方针，将各种杂草防除措施有机地结合起来，并树立以农业防治为基础，科学使用无抗药性除草剂的观念。