除草剂使它隆不同兑水量对谷子生理生化指标及杂草防效的影响

王雅情 畅灼卓 赵夏童 董淑琦 宋喜娥 原向阳

摘要：采用盆栽和大田试验相结合的方法，研究不同兑水量（450.0、225.0、112.5 L/hm2）的20%使它隆乳油对张杂谷10号、晋谷21号幼苗倒2叶的超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、可溶性蛋白含量、产量和阔叶杂草防效的影响。结果表明，使它隆处理初期，谷子叶片的SOD、POD、CAT活性及可溶性蛋白含量均随兑水量的减少呈先升高后降低趋势，且均高于对照;其中兑水量为225.0 L/hm2时，与对照差异显著。随着兑水量的降低，使它隆对阔叶杂草的防除效果先升高后降低，且防效随着施药后时间的延长而降低;兑水量为225.0 L/hm2时的防除效果最好，且对谷子产量无显著影响。综上所述，225.0 L/hm2兑水量的使它隆处理初期会引起谷子体内抗氧化酶系统的应激反应，显著提高抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量，对大田阔叶杂草的防除效果最好。

关键词：谷子;使它隆;兑水量;生理生化指标;杂草防效

中图分类号： S482.4+9;S451.22  文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2021）13-0098-06

谷子是一种起源于我国的粮草兼用作物，具有抗逆性强、适应性广等特点，是干旱地区的重要粮食作物，可作为未来应对粮食危机、水危机的重要战略储备物质[1-4]。脱壳后的小米营养丰富，富含人体所必需的8种氨基酸，因此深受人们的喜爱[5]。但是，田间杂草会通过争夺营养成分和生长空间、分泌有毒物质、传播病虫害等途径，阻碍谷子正常生长发育，最终影响其产量与品质[6-8]。谷田每年因杂草危害可引起谷子减产30%左右，严重时甚至出现绝收现象[9]。

使它隆是由美国陶氏益农公司开发生产的一种低毒、安全、高效的内吸传导型苗后除草剂，主要防除小麦和谷子等田的阔叶杂草[10-11]。在紫薇圃地施用100 g/hm2使它隆，药后30 d，阔叶杂草的防除效果在79%以上;而施用200 g/hm2使它隆防效可达83%以上[12]。相关研究表明，在除草剂胁迫下植物会产生大量的活性氧（ROS），体内超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）等保护酶活性会发生相应变化来应对胁迫[13-14]。强筋小麦体内的SOD、POD、CAT等活性在使它隆喷施后5～15 d应激升高，随后逐渐恢复至对照水平[15];在激素型除草剂二甲四氯的低浓度处理下，谷子叶片的SOD、POD、CAT活性也均高于对照，且随着施药时间的延长，对其抗氧化酶系统的影响逐渐减小[16];在阔世玛胁迫下，谷子体内的可溶性蛋白含量升高，谷子抵御不良环境的能力提高[17]。

除草剂喷施过程中兑水量的多少会影响药液在靶标上的沉积，最终影响药效。研究表明，浓缩的且数量较少的草甘膦药滴比稀释的且数量较多的草甘膦药滴对大麦的毒性大[18]。但是当农药有效成分用量一定时，喷液量充足才能保证药效发挥[19]，因此过度降低喷液量会影响药效发挥。柑橘园防除杂草发现百草枯以600～750 L/hm2的兑水量最合适，草甘膦兑水量降低为450～600 L/hm2防除效果最好[20]，由此可见，不同类型除草剂的适宜兑水量不尽相同。玉米田施用苯唑草酮后，兑水量的降低对药效和玉米产量都没有产生显著影响[21]，在实际使用过程中可以适当降低兑水量。

本研究以张杂谷10号、晋谷21号为试验材料，研究除草剂使它隆不同兑水量对谷子抗氧化酶系统、可溶性蛋白含量、产量和杂草防效的影响，以期为使它隆低容量施用奠定理论基础。

1 材料與方法

1.1 试验材料

谷子品种：张杂谷10号（杂交谷，河北省张家口市农业科学院提供）、晋谷21号（常规谷，山西农业大学经济作物研究所提供）。

除草剂：20%使它隆乳油，购自江苏中旗科技股份有限公司。

1.2 试验设计

盆栽试验于2020年5—10月在山西农业大学化学调控实验室进行，将张杂谷10号、晋谷21号的种子均匀播种在装有营养土的5 cm×5 cm的营养钵中，每盆定植4株。在谷子4叶期时，将1.05 L/hm2（推荐剂量）的使它隆分别兑水450.0（田间推荐兑水量）、225.0、112.5 L/hm2进行喷施，以喷施 450 L/hm2 清水的谷子为对照，3次重复。药后3、7、14 d，选取长势一致的谷子幼苗倒2叶，测定谷子叶片的抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量。

大田试验在山西农业大学申奉村试验田进行，试验田地势平坦，土壤为壤土，肥力均匀一致，田间管理与当地农田一致。前茬作物为大豆，杂草长势均匀。待谷子长到4叶期，进行使它隆处理，与盆栽试验处理相同，设杂草自由生长为对照区，3次重复，每个小区面积为10 m2（2 m×5 m）。分别于药后15、30、45 d测定杂草的株防效和鲜质量防效;成熟期进行产量的测定。

1.3 测定指标

1.3.1 抗氧化酶活性测定  称取0.1 g新鲜谷子叶片后加入2 mL pH值为7.8的磷酸缓冲液进行充分研磨，随后转移于2 mL离心管中，12 000 g离心15 min，吸取上清液用于酶活性的测定。

测定超氧化物歧化酶活性采用氮蓝四唑（NBT）光化还原法[22]，吸取上清液后加入5 mL SOD反应液，照光25 min左右，空白处理则放置暗处，用于调零，于560 nm下进行比色，并记录吸光度。

测定过氧化物酶的活性采用愈创木酚法[23]，吸取上清液加入3 mL POD反应，在470 nm下进行比色，分别每隔1 min读取吸光度，共读取3次。

过氧化氢酶活性采用紫外吸收法测定[24]，吸取上清液加入1.5 mL pH值为7.8的磷酸缓冲液和 1 mL 蒸馏水，比色时加入0.3 mL 0.1 mol/L H2O2，记录在240 nm下吸光度的变化，每30 s 1次，共计 3 min。

1.3.2 可溶性蛋白含量测定 采用考马斯亮蓝 G-250 法进行可溶性蛋白含量的测定[25]。称取 0.1 g 新鲜谷子叶片进行研磨，将匀浆液转移于 2 mL 离心管中，4 000 g离心15 min，吸取上清液，加入5 mL考马斯亮蓝G-250试剂，充分混合后于595 nm波长处比色。

1.3.3 杂草防效的调查  于施药后15、30、45 d，采用绝对数调查法[26-27]，即每个小区沿着对角线选取3个样点，每个样点0.25 m2（0.5 m×0.5 m），分别统计各小区内反枝苋和藜的株数，并进行鲜质量的称量，计算株防效和鲜质量防效。

株防效=[（空白对照区杂草株数-处理区杂草株数）/空白对照区杂草株数]×100%;

鲜质量防效=[（空白对照区杂草鲜质量-处理区杂草鲜质量）/空白对照区杂草鲜质量]×100%。

1.3.4 产量测定 在谷子成熟期时，每个小区选取3 m2（3 m×1 m）进行单收，风干脱粒进行称质量计算产量。

1.4 数据处理

利用Microsoft Excel 2010和DPS 6.5软件进行数据处理和分析。采用Duncans新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 使它隆不同兑水量对谷子叶片SOD活性的影响

由图1可知，药后3 d，张杂谷10号叶片的SOD活性在T2处理时比对照高45.23%，差异达显著水平;晋谷21号叶片的SOD活性在3个处理下均显著高于对照，分别比对照高11.83%、12.07%、22.59%。药后7 d，张杂谷10号叶片的SOD活性在3个处理下均显著高于对照，分别比对照高29.03%、43.38%、23.07%;晋谷21号叶片的SOD活性在T1、T2处理时均显著高于对照，分别比对照高22.26%、38.26%。药后14 d，2个谷子品种叶片SOD活性的变化趋势基本一致，均与对照差异不显著。随着药后时间的延长，2个品种谷子叶片SOD活性呈先降低后升高的趋势。

2.2 使它隆不同兑水量对谷子叶片POD活性的影响

由图2可知，使它隆处理后，2个谷子品种叶片POD活性的变化趋势基本一致，均高于对照。施药后同一时期，随着兑水量的降低，2种谷子叶片POD活性呈先升高后降低的趋势。药后3 d，2个谷子品种叶片POD活性在各处理下均与对照相比差异达显著水平;药后7、14 d，张杂谷10号叶片POD活性在各处理下均恢复至与对照无显著差异水平，而晋谷21号仍均与对照差异显著。隨着药后时间的延长，2个谷子品种叶片的POD活性逐渐升高，在药后14 d达到最大值。

2.3 使它隆不同兑水量对谷子叶片CAT活性的影响

由图3可知，喷施不同兑水量的使它隆后，2个谷子品种叶片CAT活性在药后3、7 d的变化趋势基本一致，均高于对照。药后14 d，2种谷子叶片CAT活性变化趋势不一致，张杂谷10号叶片CAT活性均低于对照，而晋谷21号T1、T2处理高于对照。药后3 d，张杂谷10号叶片CAT活性在T2处理时比对照高31.97%，差异达显著水平;而晋谷21号T1、T2处理分别比对照高47.39%、55.28%，差异均达显著水平。药后7 d，张杂谷10号叶片CAT活性在T2处理时比对照高50.32%，而晋谷21号T1、T2处理分别比对照高53.59%、59.54%，差异均达显著水平。药后14 d，晋谷21号叶片CAT活性在T2处理时仍与对照差异显著。随着施药时期的推移，2种谷子叶片CAT活性逐渐升高。

2.4 使它隆不同兑水量对谷子叶片可溶性蛋白含量的影响

由图4可知，药后3 d，随着兑水量的降低，张杂谷10号叶片可溶性蛋白含量逐渐升高，在T2、T3处理时显著高于对照，分别比对照高26.02%、69.64%;晋谷21号叶片可溶性蛋白含量在各处理下均显著高于对照。药后7 d，晋谷21号叶片可溶性蛋白在T2、T3处理时仍显著高于对照，分别比对照高23.43%、17.97%。药后14 d，张杂谷10号各处理叶片可溶性蛋白含量均显著低于对照，而晋谷21号各处理叶片可溶性蛋白含量均高于对照，二者的变化趋势不一致。

2.5 使它隆不同兑水量对谷田阔叶杂草的株防效

由表1可知，随着兑水量的降低，使它隆对反枝苋、藜和总阔叶杂草的株防效先升高后降低，T2处理时株防效达到最高，且对藜的株防效明显高于反枝苋。药后15 d，不同处理下的反枝苋、藜、总阔叶杂草株防效分别为52.01%～74.11%、97.70%～98.85%、75.93%～87.06%; 其中T2处理时最高，分别为74.11%、98.85%、87.06%。药后30 d，藜和总阔叶杂草株防效在T2处理下显著高于T3处理;不同处理下的反枝苋、藜、总阔叶杂草株防效分别为48.77%～71.60%、77.86%～98.34%、64.10%～85.70%。药后45 d，反枝苋、藜、总阔叶杂草株防效在T2处理下显著高于T3处理;不同处理下的反枝苋、藜、总阔叶杂草株防效分别为44.83%～71.26%、71.54%～89.23%、58.94%～80.76%。随着施药时期的延长，使它隆相同兑水量对阔叶杂草的株防效逐渐降低，15 d时的株防效最高。

2.6 使它隆不同兑水量对谷田阔叶杂草的鲜质量防效

由表2可知，随着兑水量的降低，使它隆对反枝苋、藜、总阔叶杂草的鲜质量防效与株防效的变化趋势基本一致，呈先升高后降低的趋势。药后15、30 d，反枝苋、藜、总阔叶杂草的鲜质量防效T2处理均高于T3处理，差异达显著水平;其中药后15 d，不同处理反枝苋、藜、总阔叶杂草的鲜质量防效分别为56.49%～81.43%、86.91%～98.31%、69.23%～88.50%，药后30 d，分别降低为53.96%～79.97%、85.21%～97.26%、62.53%～84.71%。药后45 d，反枝苋、总阔叶杂草的鲜质量防效在T2处理时高于T3，差异达显著水平;不同处理下反枝苋、藜、总阔叶杂草的鲜质量防效分别为52.35%～79.40%、83.37%～95.94%、61.39%～84.22%。药后15 d时，T2处理反枝苋、藜、总阔叶杂草的鲜质量防效最高，分别为81.43%、98.31%、88.50%，且对藜的鲜质量防效明显高于反枝苋。

2.7 使它隆不同兑水量对谷子产量及增产率的影响

由图5可知，不同兑水量处理后，除晋谷21号T2处理下产量低于对照外，其他处理下2个谷子品种产量均高于对照。不同处理下，张杂谷10号分别增产1.60%、2.93%、1.06%;晉谷21号分别增产0.84%、2.00%、-0.09%。在T2处理时，2个谷子品种产量均达到最大值;张杂谷10号增产2.93%，晋谷21号增产2.00%。

3 讨论与讨论

为应对除草剂胁迫，植物体内SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性会发生变化，协同清除过量的活性氧以减轻或抵御除草剂对细胞的伤害[28-29]。其中，SOD是植物抵御逆境的第一道防线，起着保护细胞免受自由基毒害的重要作用[30-31];过氧化氢（H2O2）是ROS主要成分之一，POD和CAT可将体内H2O2转化为氧气和水，抑制活性氧对脂膜的过氧化作用。朱诗禹等发现，精异丙甲草胺在一定浓度范围内，会提高大豆体内的抗氧化酶活性[32];郭磊等研究表明，施用百草枯后，显著提高了桃树叶片POD和CAT活性[33]。本研究中药后3、7 d，谷子叶片细胞中SOD、POD和CAT活性均出现不同程度的升高; 兑水量为225.0 L/hm2时， 除张杂谷10号叶片的POD活性在药后7 d与对照差异不显著外，其他时间段2个谷子品种抗氧化酶活性均显著高于对照，表明在使它隆胁迫初期，谷子体内的活性氧清除机制被激活，保护谷子免受除草剂侵害。药后 14 d，张杂谷10号叶片抗氧化酶活性恢复至与对照无显著差异水平，而晋谷21号部分处理叶片恢复。喷施不同兑水量的使它隆后，谷子叶片抗氧化酶活性升高，且随着施药时间的延长，对谷子叶片抗氧化酶活性的影响逐渐减小，这与郭美俊等的研究结果[14]一致。

可溶性蛋白是重要的渗透调节物质，可直接或间接影响植物的代谢情况，反映除草剂等胁迫对植物的伤害程度[34]。相关研究表明，在盐胁迫下紫苏叶片中的可溶性蛋白开始大量积累，协调细胞与外界的渗透压[35]。本研究中，药后3 d，在 225.0 L/hm2 兑水量处理下，谷子叶片可溶性蛋白含量显著高于对照，说明谷子可以通过协调渗透压保护生物膜结构的完整。而药后7、14 d，张杂谷10号与晋谷21号叶片可溶性蛋白含量的变化不同，说明2个谷子品种的可溶性蛋白含量在应对除草剂胁迫时有差异。

谷田中阔叶杂草主要有曼陀罗、苋、藜、苘麻等。本试验中随着兑水量的降低，使它隆对田间阔叶杂草的防除效果呈先增加后降低的趋势，当兑水量为225 L/hm2时达到最大值。随着生育期的推进，对反枝苋与藜的株防效和鲜质量防效逐渐降低，原因可能是小区内新增杂草较多，这与李琦等研究结果[36]相同。

王正贵等研究发现，在无草条件下几乎所有供试除草剂处理下的小麦产量均出现降低趋势[37]。由此说明在有杂草存在的情况下，除草剂的增产效果是由于草害的减少使作物获得更多生活空间和水分引起的。本试验中喷施不同兑水量的使它隆后，除晋谷21号的产量在112.5 L/hm2时低于对照外，其他处理下2个谷子品种的产量均高于对照，但是未达显著水平。

本研究结果表明，225.0 L/hm2兑水量的使它隆处理初期，会显著提高谷子幼苗叶片的抗氧化酶活性和可溶性蛋白含量，以此应对除草剂胁迫;随着施药时间的延长，谷子叶片抗氧化酶活性逐渐恢复至与对照无显著差异水平;同时该兑水量条件下对大田的阔叶杂草防除效果优于450.0、112.5 L/hm2，且对产量无显著影响。

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