六种铜制剂对主要甜瓜生长指标、产量和品质的影响

2023-02-21杨志毅王惠林王超楠徐宝林邱火箭

新疆农业科学 2023年12期

杨志毅,王惠林,王瑞,王超楠,2,徐宝林,邱火箭

(1.新疆农业大学园艺学院,乌鲁木齐 830052;2.新疆农业大学园艺学博士后流动站,乌鲁木齐 830052;3.新疆西域种业股份有限公司,新疆昌吉 831100)

0 引言

【研究意义】甜瓜(Cucumismelo L.) 为葫芦科甜瓜属一年生蔓性草本植物[1-2]。新疆厚皮甜瓜栽培面积列全国之首,随着新疆甜瓜产业的快速发展,病害发生亦有加剧趋势,每年因病害造成的减产可达20%～40%。甜瓜病害特别是甜瓜细菌性果斑病是制约新疆甜瓜生产发展的最主要因素[3-4]。甜瓜细菌性果斑病主要侵染甜瓜叶片、果实,引起种子带菌,造成苗期死亡或者果实腐烂等严重现象,对甜瓜生产造成较大的影响[5]。【前人研究进展】目前对细菌性病害的防治主要采用铜制剂、农用抗生素类药剂等[6]。铜制剂属于保护性杀菌剂,对各种真菌和细菌病害都有较好的防治效果[7-8]。铜制剂按成分可分为无机铜制剂和有机铜制剂两类,波尔多液及市场上的可杀得叁仟、碱式硫酸铜、铜高尚、铜大师等均为无机铜制剂,而多效灵,、喹啉铜、松脂酸铜等则属于有机铜制剂[9]。所有的铜制剂都是利用铜离子杀菌,一定量的铜离子与病原菌体内的多种生物活性集团结合,形成铜的络合物等物质,使蛋白质变性,从而阻碍和抑制代谢,导致病菌死亡[10]。铜离子不但能杀灭病原菌,也是植物生长所需的微量营养元素,同时也是植物体内多种酶的成分之一,对作物的正常生理代谢有着重要意义,但施用不当很容易造成药害,阻碍植物生长发育[11-12]。【本研究切入点】目前,新疆甜瓜细菌性果斑病防治多采用铜制剂,当下关于铜害的研究主要集中在胡萝卜、柑橘、小白菜等作物上,但有关甜瓜铜害方面文献报道较少。需研究六种铜制剂在甜瓜生产中铜害发生的程度。【拟解决的关键问题】在甜瓜苗期开始叶面喷施不同浓度的六种铜制剂,测定主蔓长、茎粗最大功能叶叶面积等生长指标,分析喷施不同浓度的六种铜制剂对甜瓜生长效应的影响,并统计甜瓜铜害发生盛期病叶率及铜害指数,为铜制剂在甜瓜生产上应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为对铜敏感的厚皮甜瓜自交纯系M625,种子由新疆农业大学园艺学院提供,于2020年生产。

供试农药:46%可杀得叁仟水分散粒剂(美国杜邦公司生产);99%硫酸铜(西陇科学股份有限公司提供);99%乙酸铜(天津市北辰方正试剂厂生产);33.5%喹啉铜悬浮剂(浙江海正化工股份有限公司生产);30%琥胶肥酸铜可湿性粉剂(黑龙江齐齐哈尔四友化有限公司生产);23%松脂酸铜乳油(山东和宜生物科技有限公司生产)。

试验于2021年5～8月在新疆昌吉西域种业公司试验地(N 44° 01′,E 87° 30′)进行,采用露地平畦膜下滴灌栽培方式,种植密度为株距0.3 m,行距2 m,植株采用单蔓整枝,其它田间管理正常。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

采用六种铜制剂,每种铜制剂均设4个浓度,共25个处理,每个处理设3次重复,每个处理5株,对照(CK)采用清水处理。待甜瓜幼苗长至2叶1心时,对植株进行喷药,铜制剂喷施时间为09:00～11:00,用背腹式电动喷雾器均匀喷洒药液于叶片正反两面,每隔5 d喷1次,共喷5次,喷施量以叶片有雾珠下滴为宜。喷施日期分别为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次喷施的第2 d)对所有处理取样并测定各项生长指标及生理指标,7月中旬观察各处理植株叶片铜害发生情况,待果实成熟,鉴定果实品质。表1

表1 供试农药浓度

1.2.2 测定指标

1.2.2.1 生长指标

2021年6月29日(最后1次喷施的第2 d),每个处理每个重复随机选取5株,分别测定主蔓长、茎粗、最大功能叶叶面积、最大功能叶节位、最大功能叶叶绿素相对含量等生长指标,取其平均值;果实成熟期(7月中旬)测定甜瓜单瓜重和中心糖含量,每个处理每个重复随机选取5个单瓜,取其平均值。

主蔓长(m):用米尺测量;茎粗(mm):用广陆电子游标卡尺测量第3节位直径;叶面积(cm):用直尺测量叶长和叶宽,最大功能叶叶面积=叶长×叶宽;最大功能叶节位(节):用肉眼观察主蔓上单叶面积最大的节位,进行计数;最大功能叶叶绿素相对含量SPAD值:用SPAD-502叶绿素测定仪测定最大功能叶的叶绿素相对含量(SPAD值);中心糖含量(%):用手持式L32TB糖分测量仪测定;单瓜重(kg):用LY-190手提秤称量,精度0.001。

1.2.2.2 田间铜害调查

田间铜害症状分级标准参照蔡健等[13]方法。表2

表2 甜瓜铜害程度分级描述

2021年7月中旬铜害发生盛期,每个处理每次重复随机选取5株,统计主蔓15节位叶片以下每株的病叶数、每株总叶数,计算病叶率。

2021年7月中旬(果实膨大期),每个处理随机选取3个视野,在主蔓15节位叶片以下随机选取10片叶子调查叶部铜害,共调查30片叶子,甜瓜植株铜害分级标准。图1

图1 田间甜瓜叶片铜害分级标准Fig.1 Copper damage classification standard of melon leaves in the field

式中,S为叶片铜害级别,n为铜害级别的叶片数,i为铜害分级的各个级别,N为调查总叶片数。

1.3 数据处理

采用 Microsoft Excel 2019 进行数据整理,SPSS17.0进行方差分析。

采用隶属函数值法对六种铜制剂不同稀释倍液处理的甜瓜植株生长状况进行综合评价。

正隶属函数Wij=(Xji-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin) .

(3)

反正隶属函数Wij=1-(Xji-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin).

(4)

式中,Wij为第i个处理第j个观测指标的得分,Xji表示第i个处理第j个观测指标的平均值,Xjmin表示第j个观测指标平均值中的最小值,Xmax表示表示第j个观测指标平均值中的最大值。以主蔓长、茎粗、叶面积、最大功能叶节位、叶绿素相对含量(SPAD值)、中心糖含量、单瓜重等指标值为计算依据,将各观测指标得分累加,求平均值,即为该处理的综合得分,得分越高该处理对植物生长影响越小。

2 结果与分析

2.1 六种铜制剂对甜瓜生长指标的影响

研究表明,A1、B1、C1、C2、D1、D2、D3、D4、E1、E2、E3、F1、F2、F3、F4处理的主蔓长与CK差异不显著,A1处理对主蔓长影响最小,主蔓长为1.91 m,E1处理次之。A2、A3、A4、B2、B3、B4、C3、C4、E4处理的甜瓜植株主蔓长均与CK差异显著,较CK分别降低了10.00%、16.11%、20.25%、13.14%、19.10%、34.54%、11.46%、17.43%、8%,其中B4处理对主蔓长影响最大,主蔓长1.34 m;A1、A2、D1、E1、F1处理的茎粗均与CK差异不显著,其它处理与CK差异显著,其中B4处理受影响最严重,茎粗10.53 mm。A1、A2、B1、C1、D1、E1、F1处理的叶面积均与CK差异不显著,其中A1处理对叶面积影响最小,叶面积达到352.71 cm2;A3、A4、B2、B3、B4、C2、C3、C4、F4处理的叶面积均显著低于CK,较CK分别下降了22.10%、25.21%、26.00%、36.10%、46.12%、25.21%、29.15%、32.00%、18.11%,其中B4处理叶面积受铜害影响最重,叶面积仅有194.50 cm2。A4、B4、C4、D4、E4、F4处理的最大功能叶节位与CK差异显著,较CK分别提高了25.00%、50.12%、38.25%、38.14%、25.10%、25.00%,其中B4处理最大功能叶节位后移现象最明显,最大功能叶节位12.00节,不同铜制剂稀释750～1000倍液对甜瓜植株生长影响较小,而稀释250～500倍液对甜瓜植株的生长表现显著抑制。表3

表3 六种铜制剂下甜瓜生长指标变化

2.2 六种铜制剂对甜瓜叶绿素相对含量SPAD值的影响

研究表明,随着铜制剂浓度的增加,叶绿素相对含量SPAD值呈下降趋势,A1、A2、B1处理的甜瓜叶片叶绿素相对含量SPAD值与CK差异不显著,A1处理对甜瓜叶片叶绿素相对含量SPAD值影响最小,叶绿素相对含量SPAD值最高达到48.4;B3、B4、C3、C4处理的甜瓜叶片叶绿素相对含量SPAD值较低,较CK分别下降了44.15%、52.21%、40.17%、46.10%。99%硫酸铜各处理间的叶绿素相对含量SPAD值差异较大,B4处理较B1处理叶绿素相对含量SPAD值下降了52.00%;在A3、B3、C3、D3处理下,甜瓜叶片的叶绿素相对含量SPAD值下降幅度最大;33.5%喹啉铜悬浮剂、30%琥胶肥酸铜可湿性粉剂、23%松脂酸铜乳油(250倍液～500倍液)处理的叶绿素相对含量SPAD值均显著低于CK,随着喷施次数的增加,铜离子在叶片表面积累到一定量以后叶绿素相对含量SPAD值下降出现黄化。图2

图2 六种铜制剂下甜瓜叶绿素相下含量SPAD值变化

2.3 六种铜制剂对甜瓜果实产量和品质的影响

2.3.1 六种铜制剂对甜瓜单瓜重的影响

研究表明,随着铜制剂浓度的不断提高,甜瓜单瓜重大体上呈下降趋势,六种铜制剂处理的甜瓜单瓜重均低于CK,A1、A2、B1、B2、D1、D2、E1、E2、F1、F2处理的甜瓜单瓜重与CK差异不显著,较CK均有所下降,其中A1处理对甜瓜单瓜重影响最小,单瓜重为1.633 kg,F1处理次之,单瓜重为1.615 kg;B4、C3、C4、E4处理的甜瓜单瓜重均显著低于CK,分别下降了37.10%、28.21%、26.00%、20.00%,B4处理对甜瓜单瓜重的影响最大,单瓜重仅0.981 kg。99%乙酸铜处理的甜瓜单瓜重与CK差异显著,C1、C2、C3、C4分别较CK下降了20.15%、26.12%、26.48%、28.23%,铜制剂稀释250倍液处理对甜瓜单瓜重影响最大。图3

图3 六种铜制剂下甜瓜单瓜重变化Fig.3 Effect of six copper preparations on single melon weight

2.3.2 六种铜制剂对甜瓜中心糖含量的影响

研究表明,B4、C4处理的甜瓜中心糖含量较CK差异显著,其中C4处理的甜瓜中心糖含量最低,B4次之,分别较CK下降了25.00%和21.00%;其它处理与CK差异不显著,六种铜制剂稀释1 000倍液处理的甜瓜中心糖含量,A1处理对甜瓜中心糖含量的影响最小,B1次之,中心含糖量分别为15.90%和15.00%;同一稀释倍液下,33.5%喹啉铜悬浮剂处理的中心糖含量均高于30%琥胶肥酸铜可湿性粉剂、23%松脂酸铜乳油处理的中心含糖量。图4

图4 六铜制剂下甜瓜中心糖含量变化Fig.4 Effect of six copper preparations on central sugar content in melon

2.4 六种铜制剂对甜瓜病叶率和铜害指数影响

研究表明,与CK比较,喷施不同铜制剂均能不同程度的增加甜瓜植株的病叶率和铜害指数,随着铜制剂浓度的增加,病叶率和铜害指数表现为上升趋势,A1、B1、D1、E1、F1处理的病叶率和铜害指数较CK差异不显著,其中F1处理的病叶率最低为7.90%,A1次之,病叶率为9.00%;其它处理的甜瓜植株病叶率和铜害指数与CK差异显著,其中B4处理的病叶率和铜害指数最为严重,分别达到44.00%和99.13%,C4次之,病叶率和铜害指数分别为41.97%和91.47%;六种铜制剂稀释500倍液处理的甜瓜病叶率达到40%以上,且病叶率的上升幅度最大。随着甜瓜植株病叶率的升高,铜害指数呈上升趋势,两者呈正相关。图5

2.5 铜害与甜瓜生长指标的相关性

研究表明,甜瓜植株的主蔓长、茎粗、叶面积、叶绿素相对含量SPAD值、中心糖含量、单瓜重与甜瓜铜害的病叶率和铜害指数呈负相关,且达极显著水平(P<0.01);最大功能叶节位与甜瓜植株的病叶率和铜害指数呈正相关;甜瓜铜害的病叶率和铜害指数与相关生长指标密切相关。表4

表4 甜瓜生长相关指标间的相关性

图5 六种铜制剂下甜瓜病叶率和铜害指数变化

2.6 六种铜制剂对甜瓜植株生长综合评价

研究表明,CK处理的甜瓜植株的综合评价指数为1.881,六种铜制剂处理的甜瓜植株的综合评价指数为1.419～1.849,均低于CK;A1(46%可杀得叁仟水分散粒剂1 000倍液)处理的甜瓜植株的综合评价指数较大,为1.849;E1(30%琥胶肥酸铜可湿性粉剂1 000倍液)处理的甜瓜植株的综合评价指数次之,为1.833;B4(99%乙酸铜250倍液)处理的甜瓜植株的综合评价指数最小,为1.229。表5

3 讨论

3.1在低浓度下,铜是植物必需的微量元素,在高浓度下它对植物具有生理和生化毒性作用,如活性氧的产生增加、蛋白质结构破坏、酶失活等[14-15]。过量铜对不同植物根系发育的抑制作用,包括拟南芥、人参、萝卜、柑橘、高粱[16-21]。试验中,随着铜制剂浓度的增加,甜瓜植株主蔓长、茎粗、叶面积受到不同程度抑制,且呈下降趋势,而最大功能叶节位呈上升趋势,铜制剂浓度越高,甜瓜植株的最大功能叶节位越高,可能是由于铜害加重影响最大功能叶受损导致节位出现节位后移现象,与王威等[22]、赵艳等[23]研究一致;46%氢氧化铜可湿性粉剂1 000倍液处理对甜瓜主蔓长、茎粗、叶面积、最大功能叶节位影响最小,与贾云鹤[24]、盛积贵[25]等在西瓜研究结果相似;99%乙酸铜250倍液处理对甜瓜产生的铜害最严重,与王海鸥[26]、裴雪霞[27]的研究一致,铜制剂浓度过高对甜瓜的伤害最终体现在甜瓜生长受抑制。低浓度铜处理促进了植物的光合作用,光合作用增强,植物体内有机物积累丰富,从而促进了植物生长[28-30]。试验表明,随着六种铜制剂浓度的增加,叶绿素含量大体上呈下降趋势,与潘雪峰等[31]的研究结果一致,铜虽然是一种重金属元素,也是植物生命活动必须的微量元素,铜制剂对植物光合作用的抑制机理可能是降低叶绿素含量,损伤叶绿体结构和膜系统,导致叶片光合酶损伤,抑制光合和非光合磷酸化、RUBP羧化酶活性和光系统的电子传递。

3.2试验中,随着铜制剂浓度的不断提高,甜瓜单瓜重大体呈下降趋势,46%氢氧化铜可湿性粉剂1 000倍液处理对甜瓜单瓜重影响最小,23%松脂酸铜乳油1 000倍液处理其次;99%乙酸铜250倍液处理对甜瓜单瓜重抑制最明显,可能是因为在酸性条件下铜离子结合生物大分子,如各种酶类,改变其构象影响其正常生理活性和功能进而影响果实产量。六种铜制剂处理的中心糖含量与对照差异普遍不显著,甜瓜中心糖含量是在后期积累量不断上升,苗期喷施铜制剂导致叶片铜害对其影响不大。