田間殘留阿特拉津?qū)π×４蠖姑缙谏碛绊懠翱剐云贩N篩選

王 帥 ， 張子戌 ， 胡劉濤 ， 盧靜妍 ， 樸世領(lǐng)， 王玉民*

(1.延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院，吉林 延吉 133002； 2.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，吉林 長春 130033)

玉米和大豆輪作是我國東北地區(qū)應(yīng)用廣泛的可持續(xù)種植方式[1]，可以有效地保持土壤肥力。但在實(shí)際生產(chǎn)中，玉米的常年連作、除草劑過量使用等[2-3]，導(dǎo)致殘留在土壤中的除草劑含量越來越高，對下茬大豆傷害也越來越嚴(yán)重。阿特拉津(化學(xué)名稱為2-氯-4- 乙胺基-6- 異丙氨基 -1,3,5-三嗪)是玉米生產(chǎn)中普遍采用的一種長效土壤處理除草劑，由于其殺草譜廣、活性高、選擇性強(qiáng)、價(jià)格便宜等特點(diǎn)成為我國乃至全球廣泛使用的除草劑之一[4-5]。阿特拉津可以防除一年生闊葉雜草和禾本科雜草，對玉米無害，效果良好。我國阿特拉津使用已超過 40年，東北地區(qū)阿特拉津從開始時(shí)用量1.5 kg/hm2左右已增至 3 kg/hm2[6]，越來越高的使用劑量也造成了殘留量的升高，后茬大豆受傷害的程度也愈發(fā)明顯[7-8]。

如何減輕殘留阿特拉津?qū)Υ蠖股a(chǎn)的危害已成為東北地區(qū)種植業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整面臨的重要問題。小粒大豆作為東北地區(qū)種植的特用大豆，受到國內(nèi)外市場的歡迎。宋日等[9]研究表明，小粒大豆對阿特拉津的抗性弱于大粒品種，篩選對殘留阿特拉津抗性較強(qiáng)的小粒大豆品種對特用大豆生產(chǎn)具有重要的意義。

本試驗(yàn)研究了田間殘留阿特拉津?qū)|北地區(qū)44份小粒大豆品種苗期生長的影響，結(jié)合噴施田間阿特拉津下的藥害反應(yīng)，綜合評價(jià)篩選出抗性品種，期望對東北地區(qū)玉米和小粒大豆輪作提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試的44份小粒大豆品種由吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大豆研究所收集提供(表1)；供試土壤為吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院公主嶺院區(qū)的肥力中等、近3年未施用過阿特拉津的表層土壤，風(fēng)干待用；除草劑阿特拉津由哈爾濱利民農(nóng)化技術(shù)有限公司生產(chǎn)，有效成分含量90%，劑型為水分散粒劑。

表1 44份小粒大豆品種及來源

續(xù)表1 44份小粒大豆品種及來源

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與處理方法

1.2.1 模擬田間殘留阿特拉津的藥害反應(yīng)

小粒大豆幼苗對田間殘留量阿特拉津藥害反應(yīng)采用盆栽法，田間殘留阿特拉津量500 g/hm2，土層厚度10 cm。處理組每升備用土混入適量水融化的5 g阿特拉津，備用土與阿特拉津充分拌勻，裝入7 cm×7 cm×7 cm小盆中，播種2粒，每個(gè)品種18粒，3次重復(fù)；按品種排列并編號，設(shè)立對照，對照除未施用阿特拉津外與其它處理相同。試驗(yàn)期間，每天早晚澆適量的水，保持塑料盆中土壤含水量接近 70%。5～7 d統(tǒng)計(jì)出苗率，25 d后開始測定植株株高、根部干重、冠部干重、葉片電導(dǎo)率、葉綠素含量、死苗率等。

1.2.2 抗性資源的篩選

后期耐藥性篩選，采用盆栽，待植株生長30 d后，用1 000 g/hm2阿特拉津按使用說明，直接噴施植株葉面，8 d后統(tǒng)計(jì)各個(gè)品種的存活率，結(jié)合不同小粒大豆品種苗期對田間殘留阿特拉津的藥害反應(yīng)，篩選出阿特拉津抗性較強(qiáng)的品種。

1.3 測定方法

相對出苗率=(處理組出苗率/對照組出苗率)×100%；

相對株高=(試驗(yàn)組株高/對照株高)×100%；

相對電導(dǎo)率=(試驗(yàn)組電導(dǎo)率/對照組電導(dǎo)率)×100%；

相對葉綠素含量=(試驗(yàn)組葉綠素含量/對照組葉綠素含量)×100%；

相對死苗率=(試驗(yàn)組死苗率-對照組死苗率)×100%；

阿特拉津?qū)Υ蠖顾幒χ笜?biāo)[10]：根部藥害反應(yīng)=(試驗(yàn)組根干重/對照組的根干重)×100%，

冠部藥害反應(yīng)=(試驗(yàn)組冠干重/對照組的冠干重)×100%。

葉片電導(dǎo)率采用浸泡法[11]，用EC110Meter測量；葉綠素含量用葉綠素計(jì)SPAD-520 Plus測量。

1.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行處理間顯著性差異分析；DPS V 9.50軟件進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度分析；用 Microsoft Excel 2010 完成圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 殘留阿特拉津?qū)π×４蠖褂酌缟L的影響

由表2可見，田間殘留的阿特拉津?qū)?4份小粒大豆品種的出苗率有一定的影響。相對出苗率為79.2%～117.5%，平均值為97.35%，變異系數(shù)為7.8%。吉林小粒6號相對出苗率117.5%、敦化東農(nóng)690相對出苗率110.5%、吉林小粒2號相對出苗率107.5%，明顯高于其它品種；吉育109相對出苗率79.2%、合豐58相對出苗率81.8%、吉林小粒1號相對出苗率83.3%，顯著低于其它品種。表明田間殘留的阿特拉津?qū)ΨN子萌發(fā)有一定危害，但不同品種種子萌發(fā)時(shí)有一定的自我保護(hù)機(jī)制，子葉中貯備的營養(yǎng)物質(zhì)提供萌發(fā)所需的營養(yǎng)需求來回避了部分藥害傷害，使得不同品種的相對出苗率相對集中。

由表2中的相對株高可以看出，不同小粒大豆品種在殘留的阿特拉津脅迫下表現(xiàn)不同，60.0%的品種株高高于對照，部分株高高于對照的品種莖節(jié)間變長，葉片與葉片間距離較遠(yuǎn)，大豆苗總體呈現(xiàn)為細(xì)、高、弱，而部分比對照矮的品種，其苗與對照組相比，生長勢明顯較弱，葉片大小、數(shù)量也存在明顯差異。這一現(xiàn)象出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)中的大部分品種中，說明田間殘留的阿特拉津會(huì)造成小粒大豆出現(xiàn)弱苗、矮苗等癥狀，這也是引起大豆減產(chǎn)的原因之一[12]。

大豆苗期死苗猝倒是生長過程中表現(xiàn)出的一種藥害癥狀，自種子破土進(jìn)入子葉期后，開始出現(xiàn)一些小苗陸續(xù)死亡，由表2相對死苗率可以看出，不同大豆品種的相對死苗率有明顯差異，其中，吉育106 相對死苗率為47.9%，綏小粒2號相對死苗率為54.2%、龍小粒1號相對死苗率為37.5% 、延農(nóng)小粒1號相對死苗率35.4%、公小1號相對死苗率54.2%，表現(xiàn)出對殘留的阿特拉津非常敏感。

表2 44份小粒大豆品種相對出苗率、相對株高和相對死苗率

2.2 殘留阿特拉津?qū)π×４蠖褂酌缛~綠素會(huì)含量和電導(dǎo)率影響

由表3中的相對葉綠素含量可以看出，44份小粒大豆中93.2%的品種葉綠素含量小于1，只有吉林小粒6號(100.2%)、吉林小粒8號(101.5%)、吉育105(105%)等3份略大于1，表明在殘留阿特拉津的土壤中生長的小粒大豆比正常條件下生長的大豆葉綠素含量要低，葉片都有一定的失綠，葉面發(fā)黃。葉綠素是植物進(jìn)行光合作用中的重要色素，土壤中殘留的阿特拉津可能致使葉綠素分解，進(jìn)而降低光合效率。由此可知，田間殘留的阿特拉津不僅對大豆苗期的生長發(fā)育造成傷害，還影響到小粒大豆苗期的生理指標(biāo)。

由表3中還可以看到，在供試的44份小粒大豆品種中，有37份材料的相對電導(dǎo)率高于110%，說明土壤中殘留的阿特拉津?qū)Χ鄶?shù)品種幼苗葉片的細(xì)胞膜產(chǎn)生了傷害，只有少數(shù)品種葉片細(xì)胞膜受到傷害較小。

表3 44份小粒大豆相對葉綠素含量和電導(dǎo)率

2.3 不同小粒大豆品種對殘留阿特拉津的抗性評價(jià)

由圖1可知，44份小粒大豆冠部要害反應(yīng)與根部藥害反應(yīng)存在顯著性差異，30個(gè)品種(68.2%)的冠部藥害反應(yīng)要高于根部藥害反應(yīng)，即冠部受到的傷害要小于根部。這些都表明大豆幼苗的根部是首先接觸和吸收殘留的阿特拉津的器官，因此推測根部受到的傷害要早于地上部分，受到傷害的程度也更大。干物質(zhì)生產(chǎn)量是大豆生長發(fā)育的重要指標(biāo)，田間殘留的阿特拉津在大豆生長過程中會(huì)逐漸累積毒害，根部與冠部干物質(zhì)的積累有著不同的變化。

為篩選抗殘留阿特拉津小粒大豆品種，根據(jù)根部藥害反應(yīng)和冠部藥害反應(yīng)，在供試品種中篩選出9個(gè)小粒大豆品種，再參考相對死苗率，從中篩選出吉林小粒2號、吉育101、吉育113、吉育115和合豐54等5個(gè)小粒大豆品種，確定為苗期抗殘留阿特拉津較好的品種。

為進(jìn)一步評價(jià)小粒大豆品種對阿特拉津的抗性，采用1 000 g/hm2阿特拉津直接噴施植株葉面的方法，觀測植株的藥害反應(yīng)，以幼苗外觀傷害進(jìn)行評價(jià)。噴施阿特拉津8 d后進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)(圖2)，大豆幼苗葉片黃化萎蔫直至死亡，幼苗死亡率明顯上升，存活率大于15%的品種只占34.1%，有27.2%的品種完全死亡。采用灰色關(guān)聯(lián)分析，分析直接噴施藥后的存活率與根部藥害反應(yīng)、冠部藥害反應(yīng)、相對死苗率、相對出苗率之間的關(guān)系。由表4可知,對存活率影響大小依次為：相對出苗率>冠部藥害反應(yīng)>根部藥害反應(yīng)>相對死苗率。表明直接噴藥后的存活率與相對出苗率和根、冠部的藥害反應(yīng)有著密切的關(guān)聯(lián)，以大于20%的存活率為界限，對苗期篩選出的抗性較好的品種中再次篩選，篩選出吉育101、吉育115兩個(gè)綜合抗性最優(yōu)的品種。

小寫字母表示5%水平下差異顯著性。

圖2 44份小粒大豆幼苗噴施阿特拉津8 d后存活率

指標(biāo)根部藥害反應(yīng)冠部藥害反應(yīng)相對出苗率相對死苗率關(guān)聯(lián)系數(shù)0.434 70.460 70.465 20.344 3關(guān)聯(lián)序3214

3 討論與結(jié)論

本研究結(jié)果表明：田間殘留的阿特拉津?qū)Σ煌×４蠖蛊贩N生長有著顯著的抑制作用，自種子發(fā)芽出土，殘留的阿特拉津就隨幼根吸收運(yùn)輸，傷害慢慢積累，表現(xiàn)出苗不整齊，強(qiáng)弱分布不均勻。阿特拉津是 PSⅡ抑制劑(光系統(tǒng)Ⅱ抑制劑)的一種[13-14]，主要以根部吸收為主，迅速傳導(dǎo)到植物分生組織及葉部，干擾抑制光合作用，使雜草致死。有研究表明在高溫、過濕環(huán)境下，使大豆受害的可能性增大[15-17]。在田間殘留的阿特拉津脅迫下，本試驗(yàn)44份小粒大豆品種，有41份(93.2%)表現(xiàn)為葉綠素相對含量低于對照，有43份材料(97.7%)植株出現(xiàn)細(xì)高的弱苗或者矮苗，這些都是光合作用弱，干物質(zhì)積累少的表現(xiàn)。30個(gè)品種(68.2%)的冠部藥害反應(yīng)大于根部藥害反應(yīng)，即冠部受到的傷害要小于冠部，是由于殘留在土壤中的阿特拉津首先接觸根部，被大豆根系吸收后才迅速向上傳導(dǎo)而起作用，從而使根部積累的傷害更多，這與已有研究結(jié)果一致[18-20]。

本試驗(yàn)還表明田間殘留的阿特拉津?qū)γ缙谏L的影響程度大小與直接噴施田間用量后的反應(yīng)并不完全一致，不能單一通過田間殘留的阿特拉津或者直接噴施的阿特拉津后的反應(yīng)來判定某一個(gè)品種抗性的強(qiáng)弱，應(yīng)當(dāng)綜合起來共同評價(jià)大豆對阿特拉津的抗性。本試驗(yàn)篩選出了吉育101、吉育115兩個(gè)綜合抗性表現(xiàn)均衡的品種，特別是吉育101是有吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院育成的含有野生大豆血緣的高蛋白小粒大豆品種，有較高的抗病性抗蟲性，適合在吉林省東部地區(qū)種植，可以作為該地區(qū)與玉米輪作的小粒大豆品種。