2018,Vol. 14
文章信息
- 赵勇, 罗志明, 朱建荣, 昝逢刚, 赵丽萍, 赵培方, 赵俊, 刘家勇
- ZHAO Yong, LUO Zhiming, ZHU Jianrong, ZAN Fenggang, ZHAO Liping, ZHAO Peifang, ZHAO Jun, LIU Jiayong
- 基于叶绿素SPAD值分析甘蔗对除草剂反应的差异
- Differences in responses of sugarcanes to herbicides based on chlorophyll SPAD values
- 亚热带农业研究, 2018, 14(3): 157-162
- Subtropical Agriculture Research, 2018, 14(3): 157-162.
- DOI: 10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2018.03.003
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文章历史
- 收稿日期: 2018-06-22
2. 云南省甘蔗 遗传改良重点实验室, 云南 开远 661699
2. Yunnan Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement, Kaiyuan, Yunnan 661699, China
甘蔗是全球主要的糖料作物，以蔗糖分为主要收获指标。叶片光合作用不仅影响甘蔗产量[1]，还是蔗糖分形成的基础，与蔗糖含量密切相关[2]。胡桂娟等[3]认为叶片光合作用强弱与叶绿素含量呈显著正相关。影响叶绿素含量的因素很多[4]，如氮素营养[5]、叶部病害[6]、水肥条件[7]、品种类型[8]等。而喷施除草剂也会对叶绿素含量产生重要影响，王鑫等[9]发现不同浓度的二甲四氯能显著影响罂粟的叶绿素相对含量和光合作用；刘欢等[10]也发现不同浓度除草剂对燕麦光合特性和产量有显著影响。
杂草不仅与甘蔗争水、争肥，还直接遮蔽幼苗，造成争光、争热，影响其产量和品质。化学除草技术具有工效高、见效快且防治彻底等优势，目前已在蔗区广泛应用。除草剂在防治杂草的同时，也会对甘蔗株高、叶片、成活率等造成影响[11]。目前，甘蔗生产中主要使用二甲四氯、敌草隆和莠灭净3种除草剂或不同浓度比的混合剂。3种除草剂均能有效控制蔗田主要杂草，但也会对部分甘蔗品种叶绿素含量产生影响[12]。刘阳等[13]研究表明，3~4叶期喷施不同浓度的二甲四氯，对水稻光合作用、叶绿素含量和气孔导度均有不同程度的影响。叶绿素SPAD值是表示叶绿素相对含量的一个重要指标，可用SPAD-502叶绿素仪进行测量。目前，叶绿素SPAD值已广泛应用于其他作物，如烟草[14]、棉花[15]、山核桃[16]、杂交水稻[17]、玉米[18]等，但在甘蔗中的应用较少。因此，本研究利用SPAD-502叶绿素仪测定喷施不同浓度莠灭净、敌草隆和二甲四氯后，云南蔗区10个主栽甘蔗品种叶片叶绿素SPAD值的变化特征，明确各甘蔗品种对除草剂的反应差异，以期为甘蔗品种的推广应用提供依据。
1 材料与方法 1.1 试验材料甘蔗品种包括：粤糖93-159、新台糖22号、云蔗05-51、桂糖29号、柳城05-136、德蔗09-78、柳城03-1137、云蔗01-1413、福农41号、粤糖60号。试验药剂包括：质量比为80%的莠灭净可湿性粉剂及质量比为56%的二甲四氯可湿性粉剂，由广西易多收生物科技有限公司生产；质量比为80%敌草隆可湿性粉剂，由安徽广信农化股份有限公司生产。SPAD-502叶绿素仪，由日本柯尼卡美能达公司生产。
1.2 试验地概况试验地位于云南省红河州开远市云南省农业科学院试验基地，23.7°N、103.25°E，海拔1 051.8 m，年日照时数2 382 h，年均气温20 ℃，年均降雨量771.1 mm，年潜在蒸发量1 987 mm，无霜期341 d左右。
1.3 试验方法2016年1月，选择土壤肥力均匀、排水良好的试验基地0.14 hm2左右，每个品种下种24行，行长1.5 m，行宽1 m，并在周围设置保护行，3个重复。蔗苗6~8叶期时，选择晴朗无风的上午9:00~12:00进行除草剂喷施。根据杂草防治的要求，分别设置常规、减半和倍增3个浓度梯度，以未喷施为对照(CK)，具体用量见表 1。按浓度要求兑水直接喷洒于甘蔗叶面。均匀喷雾，以药液不滴为宜。各处理其他条件均一致，并按一般生产水平进行管理。
| g·kg-1 | |||||
| 除草剂 | w除草剂 | 使用方法 | |||
| 减半 | 常规 | 倍增 | 未喷施 | ||
| 莠灭净 | 1.000 | 2.000 | 4.000 | 0 | 叶面喷雾 |
| 敌草隆 | 0.417 | 0.834 | 1.668 | 0 | 叶面喷雾 |
| 二甲四氯 | 0.417 | 0.834 | 1.668 | 0 | 叶面喷雾 |
于喷施除草剂15 d后，采用SPAD-502叶绿素仪测定甘蔗正二叶叶片叶绿素SPAD值，每处理定点测量20株，取平均值。
1.4.2 叶片受害程度调查采用直接观察法对甘蔗叶片进行药害分级。1级：蔗叶无变化；2级：蔗叶退绿；3级：蔗叶枯黄；4级：甘蔗枯死。
1.4.3 除草剂敏感度分级根据不同甘蔗品种叶绿素SPAD值，并结合叶片药害程度进行敏感度分级：叶绿素SPAD值变化差异不显著且蔗叶颜色无变化为1级敏感；叶绿素SPAD值变化差异显著，且蔗叶明显退绿、发黄为2级敏感；叶绿素SPAD值变化差异显著，且蔗叶枯黄甚至死苗为3级敏感。
1.5 统计与分析采用Minitab 16统计分析软件和Excel 2013进行数据整理和分析；采用Turkey法对数据进行多重比较。
2 结果与分析 2.1 不同甘蔗品种叶绿素SPAD值差异分析10个甘蔗品种叶绿素SPAD值存在差异(图 1)，大小依次为：德蔗09-78>云蔗05-51>柳城03-1137>新台糖22号>粤糖60号>福农41号>柳城05-136>粤糖93-159>桂糖29号>云蔗01-1413。其中，德蔗09-78叶绿素SPAD值最高，达43.89，云蔗01-1413最低，仅32.45。方差分析表明，德蔗09-78和云蔗05-51、柳城03-1137、粤糖60号、福农41号和新台糖22号差异不显著，但与柳城05-136、粤糖93-159存在显著差异，与云蔗01-1413、桂糖29号存在极显著差异；云蔗01-1413除与桂糖29号差异显著外，与其他品种均存在极显著差异；桂糖29号除与云蔗01-1413存在显著差异，与柳城03-1137、德蔗09-78及云蔗05-51存在极显著差异外，与其他品种差异均不显著。
|
图 1 供试甘蔗叶绿素SPAD值的比较 Figure 1 Comparison of chlorophyll SPAD values of sugarcanes tested |
喷施不同浓度莠灭净后，各甘蔗品种叶绿素SPAD值见表 2。由表 2可知，云蔗05-51、柳城03-1137和粤糖93-159叶绿素SPAD值喷施前后存在极显著差异。云蔗05-51叶绿素SPAD值随着除草剂浓度的提高呈下降的趋势，但未达显著水平；柳城03-1137叶绿素SPAD值在常规和减半喷施处理下差异不显著，但倍增喷施与常规及减半喷施处理差异达极显著水平；粤糖93-159叶绿素SPAD值减半喷施与倍增喷施处理差异显著，但常规喷施与减半及倍增喷施处理差异均不显著。柳城05-136、桂糖29号、云蔗01-1413、粤糖60号、福农41号、新台糖22号和德蔗09-78叶绿素SPAD值在喷施莠灭净前后差异不显著。
| 品种 | 叶绿素SPAD值 | 叶片药害等级 | |||
| 减半 | 常规 | 倍增 | 未喷施(CK) | ||
| 柳城05-136 | 36.333a | 34.167a | 31.500a | 39.157a | 1 |
| 云蔗05-51 | 27.075bB | 24.646bB | 23.829bB | 43.486aA | 2 |
| 桂糖29号 | 37.000a | 35.333a | 37.000a | 37.546a | 1 |
| 云蔗01-1413 | 30.500a | 30.667a | 30.167a | 32.454a | 1 |
| 粤糖60号 | 44.833a | 43.500a | 40.667a | 41.371a | 1 |
| 福农41号 | 39.000a | 39.333a | 38.000a | 41.364a | 1 |
| 新台糖22号 | 42.500a | 41.235a | 42.539a | 41.707a | 1 |
| 柳城03-1137 | 31.350bB | 28.263bB | 0.617cC | 43.479aA | 3 |
| 德蔗09-78 | 43.000a | 44.667a | 43.500a | 43.886a | 1 |
| 粤糖93-159 | 24.633bB | 22.429bcB | 19.688cB | 39.096aA | 3 |
| 1)同行数值后附不同大小写字母者分别表示差异达0.01、0.05显著水平。减半、常规、倍增分别表示喷施莠灭净的浓度为1.000、2.000、4.000 g·kg-1。 | |||||
喷施不同浓度莠灭净后，各甘蔗品种叶片药害等级见表 2。云蔗05-51在喷施莠灭净后表现为叶片退绿、变黄；柳城03-1137和粤糖93-159表现为叶片枯黄。
2.3 二甲四氯对甘蔗叶绿素SPAD值的影响喷施不同浓度二甲四氯后，各甘蔗品种叶绿素SPAD值见表 3。由表 3可知，喷施二甲四氯前后10个参试品种叶绿素SPAD值差异均不显著，且不受喷施浓度的影响，说明10个甘蔗品种叶绿素SPAD值均对二甲四氯反应不敏感。喷施二甲四氯后各甘蔗品种叶片无明显变化，具体分级见表 3。
| 品种 | 叶绿素SPAD值 | 叶片药害等级 | |||
| 减半 | 常规 | 倍增 | 未喷施(CK) | ||
| 柳城05-136 | 38.833a | 38.231a | 39.333a | 39.157a | 1 |
| 云蔗05-51 | 39.833a | 39.167a | 36.500a | 43.486a | 1 |
| 桂糖29号 | 38.000a | 36.667a | 36.500a | 37.546a | 1 |
| 云蔗01-1413 | 27.500a | 27.667a | 32.000a | 32.454a | 1 |
| 粤糖60号 | 39.167a | 38.500a | 40.833a | 41.371a | 1 |
| 福农41号 | 42.128a | 41.563a | 41.000a | 41.364a | 1 |
| 新台糖22号 | 41.667a | 41.500a | 41.519a | 41.707a | 1 |
| 柳城03-1137 | 42.000a | 42.263a | 40.617a | 43.479a | 1 |
| 德蔗09-78 | 43.000a | 44.127a | 43.500a | 43.886a | 1 |
| 粤糖93-159 | 33.333a | 35.821a | 36.845a | 39.096a | 1 |
| 1)同行数值后附不同小写字母者表示差异达0.05显著水平。减半、常规、倍增分别表示喷施二甲四氯的浓度为0.417、0.834、1.668 g·kg-1。 | |||||
喷施不同浓度敌草隆后，各甘蔗品种叶绿素SPAD值见表 4。
| 品种 | 叶绿素SPAD值 | 叶片药害等级 | |||
| 减半 | 常规 | 倍增 | 未喷施(CK) | ||
| 柳城05-136 | 33.500a | 38.833a | 35.167a | 39.157a | 1 |
| 云蔗05-51 | 33.188bB | 31.065bB | 31.145bB | 43.486aA | 2 |
| 桂糖29号 | 38.500a | 36.833a | 33.500a | 37.546a | 1 |
| 云蔗01-1413 | 29.833a | 28.000a | 25.833a | 32.454a | 1 |
| 粤糖60号 | 42.333a | 43.500a | 43.833a | 41.371a | 1 |
| 福农41号 | 38.167a | 42.667a | 9.925a | 41.364a | 1 |
| 新台糖22号 | 41.234a | 41.515a | 41.579a | 41.707a | 1 |
| 柳城03-1137 | 33.979bB | 36.021bB | 37.775bB | 43.479aA | 2 |
| 德蔗09-78 | 41.928a | 42.127a | 42.796a | 43.886a | 1 |
| 粤糖93-159 | 34.354abAB | 33.350bB | 32.037bB | 39.096aA | 2 |
| 1)同行数值后附不同大小写字母者分别表示差异达0.01、0.05显著水平。减半、常规、倍增分别表示喷施敌草隆的浓度为0.417、0.834、1.668 g·kg-1。 | |||||
由表 4可知，云蔗05-51、柳城03-1137和粤糖93-159叶绿素SPAD值在喷施敌草隆前后存在极显著差异。柳城03-1137叶绿素SPAD值在3种喷施浓度下差异均不显著。云蔗05-51叶绿素SPAD值倍增喷施与减半及常规喷施处理间差异达显著水平。粤糖93-159叶绿素SPAD值未喷施与常规及倍增喷施处理间存在极显著差异，与减半喷施处理差异不显著；且常规喷施与减半喷施、倍增喷施处理差异均不显著。柳城05-136、桂糖29号、云蔗01-1413、粤糖60号、福农41号、新台糖22号和德蔗09-78叶绿素SPAD值喷施前后差异均不显著，且不会随喷施浓度的增加而变化。
喷施不同浓度敌草隆后，各甘蔗品种叶片药害等级见表 4。云蔗05-51、柳城03-1137和粤糖93-159喷施敌草隆后叶片退绿、变黄，其他品种未见变化。
2.5 供试甘蔗对3种除草剂的敏感度分级通过对田间叶片颜色变化表型调查发现，喷施莠灭净和敌草隆后云蔗05-51、柳城03-1137叶片均表现出退绿、变黄特征；粤糖93-159叶片枯黄，有死苗现象；其他品种无反应。通过叶绿素SPAD值变化差异特征，结合甘蔗叶片药害分级数据可以发现，云蔗05-51和柳城03-1137对莠灭净和敌草隆反应较为敏感，评级为2级；粤糖93-159对莠灭净敏感度为3级，对敌草隆敏感度为2级；其他品种对3种除草剂不敏感(表 5)。
| 品种 | 敏感程度 | ||
| 莠灭净 | 敌草隆 | 二甲四氯 | |
| 柳城05-136 | 1 | 1 | 1 |
| 云蔗05-51 | 2 | 2 | 1 |
| 桂糖29号 | 1 | 1 | 1 |
| 云蔗01-1413 | 1 | 1 | 1 |
| 粤糖60号 | 1 | 1 | 1 |
| 福农41号 | 1 | 1 | 1 |
| 新台糖22号 | 1 | 1 | 1 |
| 柳城03-1137 | 2 | 2 | 1 |
| 德蔗09-78 | 1 | 1 | 1 |
| 粤糖93-159 | 3 | 2 | 1 |
| 1)以喷施常规浓度蔗田除草剂的反应差异进行敏感度分级。 | |||
莠灭净是三氮苯类选择性内吸传导型除草剂，可抑制植物的光合作用；二甲四氯是选择性激素型除草剂，可以破坏双子叶植物的输导组织；敌草隆为取代脲类除草剂，属光合作用抑制剂，用于防治非耕作区一般杂草，也被作为芦笋[19]、柑桔[20]、棉花[21]等的除草剂。由于莠灭净、敌草隆和二甲四氯3种除草剂的作用范围和作用机理不同，且除草效果良好，是当前云南蔗区甘蔗栽培中主要使用的除草剂，能够有效消除蔗田大部分杂草。
叶绿素SPAD值可以作为叶绿素含量进行光合效能研究。不同甘蔗品种间叶绿素SPAD值存在差异[22]。叶绿素SPAD值也会随除草剂类型和浓度的变化而变化，且对不同甘蔗品种的影响差异较大[12]。本研究表明，云蔗05-51、柳城03-1137和粤糖93-159的叶绿素SPAD值对除草剂反应较为敏感，其中云蔗05-51叶绿素SPAD值在喷施莠灭净和敌草隆后显著下降，叶片表现为退绿、变黄，但是不受除草剂浓度变化的影响；柳城03-1137和粤糖93-159叶绿素SPAD值受莠灭净和敌草隆影响显著，且随着莠灭净喷施浓度的提高呈现显著下隆趋势。从叶片表型来看，粤糖93-159叶片明显变黄甚至枯黄；而其他品种则不受影响，且不因除草剂的浓度增加而变化。本试验调查发现，不同浓度莠灭净和敌草隆对部分甘蔗品种叶绿素含量影响显著。但不同浓度的二甲四氯对各甘蔗品种叶绿素SPAD值的影响极小，且喷施二甲四氯后，各甘蔗叶片变化不明显，这与前人的研究结果[23]不一致。这可能由于喷施除草剂后，经历了一段时期的气温降低和雨水天气，对二甲四氯药害产生影响。
王鑫等[9]、刘阳等[13]研究表明，喷施除草剂能够显著影响植物的叶片光合效率，但是否因除草剂的使用影响了叶绿素含量从而影响光合效率还有待探索。本研究仅局限于不同浓度除草剂对不同甘蔗品种叶绿素SPAD值的影响，有关除草剂作用下甘蔗叶片光合速率及其他光合参数对除草剂的反应有待进一步研究。
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