农业环境科学学报2010,29(7):1247-1253 Journal of Agro-Environment Science 两种除草剂对紫茎泽兰光合特性的影响 刘小文1,2,3,王秋霞 .一,郭美霞,,一,白 洁 ,一,赵 云 ,一,李小艳1,2,曹坳程 一, 何月秋。,肖 春 ,吴国星 (1.中国农业科学院植物保护研究所,北京100193;2.农业部农药化学与应用重点开放实验室,北京100193;3.云南农业大学植 物保护学院,昆明650201) 摘要:紫茎泽兰是一种重要的外来入侵生物,已在我国西南地区泛滥成灾。为了探明甲嘧磺隆和氨氯吡啶酸对紫茎泽兰光合特 性的影响,为紫茎泽兰高效化学防除提供参考依据,采用单因素随机区组设计,对盆栽紫茎泽兰喷施不同浓度的甲嘧磺隆可溶性粉 剂和氨氯吡啶酸水剂,测定施药后l~7 d紫茎泽兰几个光合特性参数。结果表明,随浓度和时间的增加,紫茎泽兰的光合速率( )、 气孔导度(Gs)、蒸腾速率( )、胞间CO 浓度(ci)及叶绿素含量呈下降趋势。0.12g・L 甲嘧磺隆和1.75 g・IJ_。氨氯吡啶酸能有效地 抑制紫茎泽兰的光合作用,这两种药剂用量几乎减少一半。 关键词:甲嘧磺隆;氨氯吡啶酸;紫茎泽兰;光合特性 中图分类号:X503.233 文献标志码:A 文章编号:1672—2043(201 o)07—1247—07 Impacts of Two Herbicides on Photosynthesis of Eupatorium Adenophorum Spreng LIU Xiao-wen ,WANG Qiu-xia GUO Mei—xia BAI Jie ,ZHAO Yun ,LI Xiao-yan ,CAO Ao-cheng HE Yue—qiu ,XIAO Chun , WU Guo-xing (1.Institute of Plant Protection,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100193,China;2.Key Laboratory of Pesticide Chemistry &Application Technology,Ministry of Agriculture,Bering 100193,China;3.College of Plant Protection,Yunnan Agricultural University, Kunming 650201,China) Abstract:Eupatorium adenophorum Spreng,as an important vicious alien invasive specie,has spread all over south-west China including Yunnan,Guizhou,Sichuan,Xizang and SO on.It has resulted in heavy economic losses to agriculture forest and husbandry,and caused severe damage of ecosystem equilibrium in the invasion areas.The control to Croflon weed is imperative,while previous studies have shown that the control efficiency of sulfometureon methyl and picloram to E.adenophorum were excellent.A pot experiment with single-factor randomized block design was conducted to identify the impact of sulfometureon-methyl and picloram on the photosynshesis of E.adenophorum.Sulfome— turon—methyl soluble powder and picloram aqueous solution agent with a serial concentrations were sprayed to E adenophorum,respectively, Several photosynthetic indices were determined from 1 d to 7 d after treatment.The results showed that photosynthesis( ),stomatal con- ductance(Gs),transpiration rate(Tr),intercellular CO2 concentration(Ci),and the content ofchlorophyll in the weed plants laongwith the increase ofthe concentration and the time treat.0.12 g・L—sulfometureon—methyl and 1.75 g‘L一 picloram could inhibit photosynthesis ofE adenophorum effectively.The two doses lamost halfed than hte recommended dose,hoping to provide some new reference to effective chemical control of E.adenophorum. Keywords:sulfometureon-methyl;picloram;Eupatorium adenophorum Spreng;photosynthesis 紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum Spreng),又 世纪5O年代从我国西南边境引入,已在我国酿成严 名破坏草、解放草,为多年生草本植物或亚灌木,20 重的草害。目前分布范围涉及云南、贵州、广东、广 西、四川、重庆、西藏等地,紫茎泽兰发生面积广,仅四 收稿日期:2010一Ol一08 基金项目:公益性行业(农业)科技专项(20080302) 川凉山州危害面积就达67万hm 以上,已成为恶性 作者简介:刘小文(1983一),男,湖南耒阳人,在读博士研究生,主要从 杂草并发展到难以控制的程度,被列入《外来有害生 事紫茎泽兰防控和农药毒理学。E—mail:lxwl 1 10@126.con 通讯作者:曹坳程E—mail:caoac@vip.sina.tom 物的防治和国际生防公约》中四大恶性杂草之一『II。国 何月秋E—mail:ynfh2007@163.COB 家环保局首批确定的最重要的16种外来人侵物种 1248 刘小文等:两种除草剂对紫茎泽兰光合特性的影响 2010年7月 中,紫茎泽兰名列首位,是我国面临的重大生态灾害 物种之一 。 泽兰植株株高约33 cm,约6对叶片,取其中生长状 况良好的用于试验。 紫茎泽兰的防控已经引起了各界的极大关注。曹 坳程等l3j研究表明,70%甲嘧磺隆150~200 g・hm~、 试验在人工气候室内进行,将供试的盆栽植株移 24%氨氯吡啶酸l 000 g-hm 对紫茎泽兰有良好的防 除效果。李华英等 认为24%氨氯吡啶酸2 249~4 498 mL・hm 对紫茎泽兰防除效果较好,药后50 d株数和 鲜重防效分别在89.56%~100%和88.38%-100%之 间。黄万斌【 用甲嘧磺隆拌毒土撒施法,对酸性红壤上 生长的紫茎泽兰防除效果可达80%~95%,尤以5%甲 置人工气候室适应两周,试验期间室内的CO 浓度为 (450_+50)lxmol・mol~,光强为(420_+50)I ̄mol・In.2.s~, 相对湿度为(55+8)%,白天温度为(25±2)oC,夜间温 度为(15_+2)℃,每日光照12h。试验除草剂,用手持压 缩喷雾器对试验植物茎叶喷雾施药,每种除草剂设5 个处理水平(药剂浓度见表1),每个处理5盆,喷药 量30 mL,1个对照,重复3次。 1.3试验方法 嘧磺隆的防效更佳,12~l5 kg・hm 的处理防除效果 高达95%以上。马苹嘲则认为6%甲嘧磺隆复配颗粒 剂拌土撒施防除紫茎泽兰单优群落效果好,施药量为 18~21 kg・hm之(有效剂量1.08—1.26 kg),防除效果能 达到90%以上。这些研究成果对紫茎泽兰的控制起 到了积极的作用,为进一步筛选防除紫茎泽兰最佳药 剂浓度,笔者结合已有的工作经验,通过对盆栽紫茎 泽兰植株喷施70%甲嘧磺隆可溶性粉剂和24%氨氯 吡啶酸水剂,药剂处理后1~7 d测定紫茎泽兰植株光 合速率( )、气孔导度( )、蒸腾速率( )、胞间CO 浓度( )、叶绿素含量等光合特性指标,旨在探明不 喷药后1—7 d每13上午1O:00取紫茎泽兰叶子 (主茎从上向下数第3、4对叶子)测定叶绿素,重复3 次,叶绿素含量测定方法采用乙醇丙酮混合提取法 ; 同时在10:O0—11:30利用便携式光合测定系统CI一 340(美国恩爱迪生态科学仪器有限公司)测定紫茎泽 兰叶片(主茎从上向下数第3或第4片叶)的光合净 速率( )、蒸腾速率( )、气孔导度(Gs)和胞间CO 浓度(c ),测3株取平均值,每个处理重复3次。试验 数据经SAS 8.0软件进行方差显著性分析。 同浓度两种除草剂处理对紫茎泽兰光合作用的影响, 以期找到紫茎泽兰高效化学防除最佳药剂量,从源头 上减少除草剂的用量,提高化学防除效果,降低生产 成本,减少化学农药对生态环境的破坏。 2结果与分析 2.1两种除草剂对紫茎泽兰净光合作用速率的影响 光合速率是反映植物光合作用暗反应阶段CO 同化水平的一个重要的生理指标。光合速率越大,植 物光合作用的水平越高,反之亦然。由表2可知,喷施 1材料与方法 1.1材料和供试药剂 试药剂后,紫茎泽兰的光合作用速率随时间和药剂浓 度的增加而下降,各处理均与对照差异显著。甲嘧磺 隆处理后1 d,除0.024 g・L 外,其他各处理的 与 对照相比,降幅均超过50%;7 d后,各处理对紫茎泽 供试材料:紫茎泽兰。 供试药剂:70%甲嘧磺隆可湿性粉剂(西安近代 农药科技股份有限公司);24%氨氯吡啶酸水剂(四川 绵阳利尔化工有限公司)。 1.2试验设计 兰的 抑制率均大于88.09%,以0.48 g・L 处理抑 制作用最强。经0.12 g・L (推荐剂量的1/2)甲嘧磺隆 处理后1~7 d,Pn显著下降,与高剂量0.24、0.48 g・L 均无明显差异。经氨氯吡啶酸处理后1 d,7.0 g・L- 的 盆栽试验:用15 cm ̄30 cm圆筒塑料盆,每盆填 加土壤2 kg,土壤取自西昌学院后山,按土:砂=3:1体 积比配制、拌匀、装盆,每盆定植3株,定期浇水。紫茎 抑制率较高,为56.73%;0.35、0.7、1.75、3.5 g・L 处理 抑制率均低于50%,各处理间差异较小;7 d后,各处 表1试验中的除草剂使用浓度(g・L- ) Table 1 The concentration gradient of herbicides in experiment(g・L- ) 第29卷第7期 农 业 环 境 科 学 学 报 1249 注:同一列中数字后附不同字母表示同一种药差异达5%显著水平,下同。 Note:Dma with diferent letters in the saine column are different at 5%signiicantf leve1.Following the same 理对 抑制效果明显,分别为71.68%、84.96%、 与对照差异显著。处理后7 d,各处理的抑制率均> 88.09%。在处理期内,0.12 g・L 甲嘧磺隆处理后,Gs 比低剂量处理有所下降,与高剂量的处理差异均不 显著(见表3)。 89.65%、92.19%、93.95%。其中1.75 g・L 处理,能较 好地抑制紫茎泽兰的 ,且用量较少(见表2)。 处理期内,推荐剂量处理时甲嘧磺隆在对紫茎泽 兰 抑制率略高于氨氯吡啶酸。 2.2两种除草剂对紫茎泽兰气孔导度的影响 药剂处理后,紫茎泽兰叶片Gs随时间和浓度的 喷施氨氯吡啶酸后,各处理的Gs均显著地降低。 处理后1 d,各处理的抑制率均>55.16%,抑制效果较 快;处理后7 d,各处理的抑制率在74.31%~79.91%之 间。0.7 g・L- (推荐剂量的1,5)抑制效果在处理期内均 大于1.75 g・L~,与高浓度的3.5、7.0 g・L 差异不显 著,说明低剂量0.7 g・L- 能明显抑制紫茎泽兰的气孔 增加呈不同程度地变化。甲嘧磺隆处理后1 d,各处 理与对照差异显著,随浓度的增加,其下降趋势平 缓。随处理时间的延长,各处理的 呈下降趋势,且 表3两种除草剂对紫茎泽兰气孔导度 的影响 Table 3 Effects of two kinds of herbicides on Gs of Eup ̄onum adenophorum Spreng 1250 刘小文等:两种除草剂对紫茎泽兰光合特性的影响 2010年7月 导度(见表3)。 2.3两种除草剂对紫茎泽兰蒸腾速率的影响 随药剂浓度的增加,施药后1、3、5、6 d,各处理之间差 异不显著,处理后7 d,各处理的抑制率在63.o4%~ 83.69%之间,在处理期内,1.75 g・L- 的n与3.5 g・L 差异均不显著(见表4)。 蒸腾作用是植物吸收水分、矿质及其体内养分运 输的动力,有利于光合产物的积累。紫茎泽兰经供试 药剂处理后n均随时间和浓度的增加而下降。甲嘧 磺隆处理后1—2 d,0.024 g・L。的 与对照差异不显 处理期内,甲嘧磺隆在供试的浓度范围对 抑 制作用与氨氯吡啶酸相差不大(见表4)。 2.4两种除草剂对紫茎泽兰胞间CO:浓度的影响 由表5可知,紫茎泽兰叶片C 随时间和药剂浓 度的变化无明显规律,与对照相比均有较强地抑制作 用。处理期内,甲嘧磺隆各处理的c 随浓度呈先上升 著,其他各处理均与对照差异显著。处理后7 d,各处 理的抑制率分别为71.74%、80.43%、83.70%、83.70%、 86.96%,抑制效果较明显。在处理期内,0.12 g-L 的 与高剂量O.24、0.48 g・L- 的差异均不显著,比低剂 量有所下降(见表4)。 喷施氨氯吡啶酸后,各处理均显著地降低了Tr; 后下降再升高的趋势,氨氯吡啶酸则是先下降后上升 再下降。处理后7 d,两种除草剂的抑制率分别在 表4两种除草剂对紫茎泽兰净蒸腾速率 的影响 Table 4 Effects oftwo kinds ofherbicides on Tr ofEupatorium adenophorum Spreng 表5两种除草剂对紫茎泽兰胞间CO:浓度 的影响 Table 5 Effects of two kinds of herbicides on ci of Eupatorium adenophorum Spreng 第29卷第7期 农 业 环 境 科 学 学 报 22.97%~37.76%和27.99% ̄32.68%之间。 60.87%~82.61%和47.83%~69.56%之间。在处理期 2.5两种除草剂对紫茎泽兰叶绿素含量的影响 内,O.12 g・IJI 的甲嘧磺隆和1.75 g・L 的氨氯吡啶酸 药剂处理后,紫茎泽兰Chla、b都受到不同程度地 均能明显降低紫茎泽兰的叶绿素含量,且用量较低 抑制,随时间和浓度的增加呈降低趋势。甲嘧磺隆处理 (见表6,表7)。 后,各处理Chla、b含量均显著地降低;随浓度的增加, Chla下降趋势先明显后延缓,随时间则是缓慢下降; 3讨论 Chlb随浓度和时间的增加下降较决。氨氯吡啶酸处理 植物的光合作用受多种因素,如土壤水分、光照、 后,各处理Chla、b含量也显著地降低。随浓度和时间 温度、植物本身的生理状况等综合影响。本试验是在 的增加,各处理的下降趋势均较为缓慢(见表6,表7)。 其他影响因素基本一致的条件下,研究了两种不同除 处理7 d后,甲嘧磺隆和氨氯吡啶酸在供试的浓 草剂处理对紫茎泽兰光合特性的影响。70%甲嘧磺隆 度中对紫茎泽兰Chla的抑制作用相当,抑制率分别 是通过抑制植物幼芽和根部生长端的细胞分裂而达 在46.24%~63.44%和41.94%~68.82%之间;对Chlb 到除草效果的,24%氨氯吡啶酸则是抑制植物线粒体 抑制率则是甲嘧磺隆明显大于氨氯吡啶酸,分别在 呼吸作用,导致植物体木质部导管堵塞,叶变棕色、枯 表6两种除草剂对紫茎泽兰叶绿素a的影响 Table 6 Effects of two kinds of herbicides on Chla of Eupatorium adenophorum Spreng 表7两种除草剂对紫茎泽兰叶绿素b的影响 Table 7 Effects oftwo kinds ofherbicides on Chlb ofEupatorium adenophorum Spreng 1252 刘小文等:两种除草剂对紫茎泽兰光合特性的影响 2010年7月 萎、脱叶直至死亡罔,两种药剂都不是直接抑制植物的 光合作用。从本试验可知,甲嘧磺隆除草剂和氨氯吡 程度地抑制,随时间和浓度的增加呈降低趋势。原因 可能为叶绿体膜在除草剂胁迫条件下,膜的氧化胁迫 啶酸施用后,均可明显地降低紫茎泽兰的 、 、 、 Ci、Chla、Chlb,且随浓度的增加而降低,处理后7 d,紫 茎泽兰植株形态畸变、生理代谢活动几乎停滞,这可 能与紫茎泽兰对除草剂生理反应而导致其光合作用 下降有关。 是反映植物光合作用能力强弱的重要生理指 标,其变化直接反映光合作用的程度。影响 有Gs、 、 和叶绿素,它们协同发挥作用,使得光合作用顺 利进行。试验结果表明,甲嘧磺隆处理后1 d,除0.024 g・L 外,其他各处理 与对照相比,降幅均超过 50%,处理后7 d,各处理 达到极低的水平;氨氯毗 啶酸处理后1 d,各处理的 均随浓度增加而降低, 处理后7 d,各处理的 抑制率在71.68%~93.95%之 间,这与原向阳、王鑫研究除草剂对植物光合速率影 响结果基本一致 ol。 是通过影响CO:进入叶片的多少来问接影响 光合速率,在两种除草剂胁迫下紫茎泽兰气孔收缩, Gs随时间和浓度的增加大都呈下降趋势,与光合速 率下降趋势相似,说明 受气孔因素影响。甲嘧磺隆 处理后7 d,各处理的抑制率均>88.09%;喷施氨氯吡 啶酸后7 d,各处理的抑制率在74.31%一79.91%之间, 表明甲嘧磺隆和氨氯吡啶酸可能对紫茎泽兰气孑L的 开关有所限制,具体有待进一步研究。 蒸腾作用是植物吸收水分、矿质及其体内养分运 输的动力,有利于光合产物的积累, 的大小可以衡 量植物叶片蒸腾强度和气孔开放程度。紫茎泽兰经甲 嘧磺隆、氨氯吡啶酸处理后 均随时间和浓度的增加 而下降,和 影响一致,说明 和 存在着紧密的 相关性,这与前人研究蒸腾与光合速率结果一致 21。 处理后7 d,两种药剂对 的抑制率分别在71.74%~ 86.96%和63.04%~83.69%之间,大大降低了紫茎泽兰 的蒸腾作用,与原向阳研究除草剂对抗草甘膦大豆蒸 腾作用的影响的结果不一致 ,原因可能是紫茎泽兰 受药害症状明显,植株正常生理活动受到影响,导致 蒸腾速率明显下降。 紫茎泽兰叶片C 随时间和药剂浓度的变化无明 显规律,与对照相比均有较强的抑制作用。处理后7 d,两种除草剂的抑制率分别在22.97%%~37.76%和 27.99%~32.68%之间,在处理期内,c 与 相关性不 明显,其可能不是影响 的主要限制因素。 两种药剂处理后,紫茎泽兰Chla、b都受到不同 可对叶绿素的形成过程产生抑制作用,合成叶绿素所 需的酸受到破坏,叶绿素的含量降低。Oxada M 认 为,光合速率下降是由于光系统反应中心失活的缘 故,而反应中心失活可能与叶绿体脂质过氧化有关。 处理后1—7 d,叶绿素与 变化趋势相似,叶绿素与 紫茎泽兰 有较好的相关性。 4结论 本试验研究了两种除草剂对紫茎泽兰光合作用 影响,经甲嘧磺隆和氨氯吡啶酸处理后,随浓度和时 间的增加,紫茎泽兰的光合速率( )、气孔导度( )、 蒸腾速率( )、胞间CO 浓度(C )及叶绿素含量呈下 降趋势。试验结果表明,0.12 g・L- 的70%甲嘧磺隆可 溶性粉剂和1.75 g・L 24%氨氯吡啶酸水剂能有效抑 制紫茎泽兰的光合作用,这两种药剂用量几乎比推荐 剂量减少了一半,希望能为紫茎泽兰高效化学防除提 供一些参考。 参考文献: [1]1温三明.植物“食人鱼”紫茎泽兰的好归宿【JJ.能源环保,2005(2): 11. 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