吡嘧磺隆对谷子光合生理特性和产量的影响

【作者】 马珂； 张伟莉； 张丽光； 原向阳；

【机构】 山西农业大学农学院；

【摘要】 【研究背景】谷子(Setariaitalica)是一种粮草兼用的作物,在我国种植业结构调整中发挥着重要作用。谷田杂草种类多、密度大,草害严重限制了谷子的高产和稳产,化学除草作为现代农业生产中控制杂草危害最高效的措施之一,对农作物的高产高效栽培具有重要意义。目前谷田注册的除草剂品种较少,吡嘧磺隆是一种磺酰脲类选择性内吸传导型除草剂,对水稻田阔叶类杂草和部分莎草的防除效果较好,但在谷子上应用的报道较少。本研究从光合生理特性、活性氧清除代谢和产量入手,旨在阐明吡嘧磺隆对谷子的安全性及其生理机制,为吡嘧磺隆在谷田的安全应用提供理论依据。【材料与方法】盆栽试验于2019年9-12月在山西农业大学作物山西省小米产业工程研究中心进行,大田试验于2019年5-10月在山西农业大学试验基地进行。试验以山西省大面积推广的代表性谷子品种晋谷21号和张杂谷10号为材料,待幼苗长至3～5叶期时,叶面喷施0、150、300(推荐剂量)、600和1200 g/hm~2共5个剂量水平的吡嘧磺隆。在施药后7 d和15 d,分别测定大田谷子的农艺性状、光合色素含量、气体交换参数、叶绿素荧光参数和产量,以及盆栽谷子叶片的抗氧化酶活性和抗氧化物质含量。【结果与分析】结果表明,吡嘧磺隆使谷子的株高、叶面积和茎粗出现不可恢复的降低。300 kg/hm~2及以上剂量的吡嘧磺隆抑制了谷子的光合作用,谷子叶片的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b)、净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、最大光化学量子产量(F_v/F_m)、表观光合电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(q_P)均显著降低(P<0.05),而胞间二氧化碳浓度(C_i)和非光化学淬灭系数(q_N)显著升高。此外,吡嘧磺隆对谷子幼苗光合特性的影响效应虽随着施药后时间的延长逐渐减弱,但并未恢复至对照水平。在0～1200 g/hm~2剂量范围内,随着吡嘧磺隆剂量的增加,谷子叶片的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)、总抗坏血酸(Total AsA)、还原型抗坏血酸(AsA)、氧化型抗坏血酸(DHA)、总谷胱甘肽(Total GSH)和还原型谷胱甘肽(GSH)含量逐渐升高,而超氧化物歧化酶(SOD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性和氧化型谷胱甘肽(GSSG)含量呈先升高后降低的趋势。产量方面,晋谷21号和张杂谷10号分别在150 g/hm~2和300 g/hm~2处理时显著减产,其中,推荐剂量的吡嘧磺隆使两品种谷子的产量分别较CK显著降低了15.72%和28.13%。【结论】综上所述,推荐剂量及更高剂量的吡嘧磺隆降低了谷子叶片的叶绿素含量、光合速率和光系统II活性,破坏了活性氧的产生和清除平衡,最终造成了谷子减产,因此不推荐用于谷子田除草。更多还原