六種銅制劑對主要甜瓜生長指標(biāo)、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

楊志毅,王惠林,王 瑞,王超楠,2,徐寶林,邱火箭

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,烏魯木齊 830052;2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)博士后流動站,烏魯木齊 830052;3.新疆西域種業(yè)股份有限公司,新疆昌吉 831100)

0 引 言

【研究意義】甜瓜(Cucumismelo L.) 為葫蘆科甜瓜屬一年生蔓性草本植物[1-2]。新疆厚皮甜瓜栽培面積列全國之首,隨著新疆甜瓜產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,病害發(fā)生亦有加劇趨勢,每年因病害造成的減產(chǎn)可達(dá)20%～40%。甜瓜病害特別是甜瓜細(xì)菌性果斑病是制約新疆甜瓜生產(chǎn)發(fā)展的最主要因素[3-4]。甜瓜細(xì)菌性果斑病主要侵染甜瓜葉片、果實,引起種子帶菌,造成苗期死亡或者果實腐爛等嚴(yán)重現(xiàn)象,對甜瓜生產(chǎn)造成較大的影響[5]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前對細(xì)菌性病害的防治主要采用銅制劑、農(nóng)用抗生素類藥劑等[6]。銅制劑屬于保護(hù)性殺菌劑,對各種真菌和細(xì)菌病害都有較好的防治效果[7-8]。銅制劑按成分可分為無機(jī)銅制劑和有機(jī)銅制劑兩類,波爾多液及市場上的可殺得叁仟、堿式硫酸銅、銅高尚、銅大師等均為無機(jī)銅制劑,而多效靈,、喹啉銅、松脂酸銅等則屬于有機(jī)銅制劑[9]。所有的銅制劑都是利用銅離子殺菌,一定量的銅離子與病原菌體內(nèi)的多種生物活性集團(tuán)結(jié)合,形成銅的絡(luò)合物等物質(zhì),使蛋白質(zhì)變性,從而阻礙和抑制代謝,導(dǎo)致病菌死亡[10]。銅離子不但能殺滅病原菌,也是植物生長所需的微量營養(yǎng)元素,同時也是植物體內(nèi)多種酶的成分之一,對作物的正常生理代謝有著重要意義,但施用不當(dāng)很容易造成藥害,阻礙植物生長發(fā)育[11-12]?！颈狙芯壳腥朦c】目前,新疆甜瓜細(xì)菌性果斑病防治多采用銅制劑,當(dāng)下關(guān)于銅害的研究主要集中在胡蘿卜、柑橘、小白菜等作物上,但有關(guān)甜瓜銅害方面文獻(xiàn)報道較少。需研究六種銅制劑在甜瓜生產(chǎn)中銅害發(fā)生的程度。【擬解決的關(guān)鍵問題】在甜瓜苗期開始葉面噴施不同濃度的六種銅制劑,測定主蔓長、莖粗最大功能葉葉面積等生長指標(biāo),分析噴施不同濃度的六種銅制劑對甜瓜生長效應(yīng)的影響,并統(tǒng)計甜瓜銅害發(fā)生盛期病葉率及銅害指數(shù),為銅制劑在甜瓜生產(chǎn)上應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試材料為對銅敏感的厚皮甜瓜自交純系M625,種子由新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院提供,于2020年生產(chǎn)。

供試農(nóng)藥:46%可殺得叁仟水分散粒劑(美國杜邦公司生產(chǎn));99%硫酸銅(西隴科學(xué)股份有限公司提供);99%乙酸銅(天津市北辰方正試劑廠生產(chǎn));33.5%喹啉銅懸浮劑(浙江海正化工股份有限公司生產(chǎn));30%琥膠肥酸銅可濕性粉劑(黑龍江齊齊哈爾四友化有限公司生產(chǎn));23%松脂酸銅乳油(山東和宜生物科技有限公司生產(chǎn))。

試驗于2021年5～8月在新疆昌吉西域種業(yè)公司試驗地(N 44° 01′,E 87° 30′)進(jìn)行,采用露地平畦膜下滴灌栽培方式,種植密度為株距0.3 m,行距2 m,植株采用單蔓整枝,其它田間管理正常。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

采用六種銅制劑,每種銅制劑均設(shè)4個濃度,共25個處理,每個處理設(shè)3次重復(fù),每個處理5株,對照(CK)采用清水處理。待甜瓜幼苗長至2葉1心時,對植株進(jìn)行噴藥,銅制劑噴施時間為09:00～11:00,用背腹式電動噴霧器均勻噴灑藥液于葉片正反兩面,每隔5 d噴1次,共噴5次,噴施量以葉片有霧珠下滴為宜。噴施日期分別為6月8日、6月13日、6月18日、6月23日、6月28日,2021年6月29日(最后1次噴施的第2 d)對所有處理取樣并測定各項生長指標(biāo)及生理指標(biāo),7月中旬觀察各處理植株葉片銅害發(fā)生情況,待果實成熟,鑒定果實品質(zhì)。表1

表1 供試農(nóng)藥濃度

1.2.2 測定指標(biāo)

1.2.2.1 生長指標(biāo)

2021年6月29日(最后1次噴施的第2 d),每個處理每個重復(fù)隨機(jī)選取5株,分別測定主蔓長、莖粗、最大功能葉葉面積、最大功能葉節(jié)位、最大功能葉葉綠素相對含量等生長指標(biāo),取其平均值;果實成熟期(7月中旬)測定甜瓜單瓜重和中心糖含量,每個處理每個重復(fù)隨機(jī)選取5個單瓜,取其平均值。

主蔓長(m):用米尺測量;莖粗(mm):用廣陸電子游標(biāo)卡尺測量第3節(jié)位直徑;葉面積(cm):用直尺測量葉長和葉寬,最大功能葉葉面積=葉長×葉寬;最大功能葉節(jié)位(節(jié)):用肉眼觀察主蔓上單葉面積最大的節(jié)位,進(jìn)行計數(shù);最大功能葉葉綠素相對含量SPAD值:用SPAD-502葉綠素測定儀測定最大功能葉的葉綠素相對含量(SPAD值);中心糖含量(%):用手持式L32TB糖分測量儀測定;單瓜重(kg):用LY-190手提秤稱量,精度0.001。

1.2.2.2 田間銅害調(diào)查

田間銅害癥狀分級標(biāo)準(zhǔn)參照蔡健等[13]方法。表2

表2 甜瓜銅害程度分級描述

2021年7月中旬銅害發(fā)生盛期,每個處理每次重復(fù)隨機(jī)選取5株,統(tǒng)計主蔓15節(jié)位葉片以下每株的病葉數(shù)、每株總?cè)~數(shù),計算病葉率。

2021年7月中旬(果實膨大期),每個處理隨機(jī)選取3個視野,在主蔓15節(jié)位葉片以下隨機(jī)選取10片葉子調(diào)查葉部銅害,共調(diào)查30片葉子,甜瓜植株銅害分級標(biāo)準(zhǔn)。圖1

圖1 田間甜瓜葉片銅害分級標(biāo)準(zhǔn)Fig.1 Copper damage classification standard of melon leaves in the field

式中,S為葉片銅害級別,n為銅害級別的葉片數(shù),i為銅害分級的各個級別,N為調(diào)查總?cè)~片數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 Microsoft Excel 2019 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理,SPSS17.0進(jìn)行方差分析。

采用隸屬函數(shù)值法對六種銅制劑不同稀釋倍液處理的甜瓜植株生長狀況進(jìn)行綜合評價。

正隸屬函數(shù)Wij=(Xji-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin) .

(3)

反正隸屬函數(shù)Wij=1-(Xji-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin).

(4)

式中,Wij為第i個處理第j個觀測指標(biāo)的得分,Xji表示第i個處理第j個觀測指標(biāo)的平均值,Xjmin表示第j個觀測指標(biāo)平均值中的最小值,Xmax表示表示第j個觀測指標(biāo)平均值中的最大值。以主蔓長、莖粗、葉面積、最大功能葉節(jié)位、葉綠素相對含量(SPAD值)、中心糖含量、單瓜重等指標(biāo)值為計算依據(jù),將各觀測指標(biāo)得分累加,求平均值,即為該處理的綜合得分,得分越高該處理對植物生長影響越小。

2 結(jié)果與分析

2.1 六種銅制劑對甜瓜生長指標(biāo)的影響

研究表明,A1、B1、C1、C2、D1、D2、D3、D4、E1、E2、E3、F1、F2、F3、F4處理的主蔓長與CK差異不顯著,A1處理對主蔓長影響最小,主蔓長為1.91 m,E1處理次之。A2、A3、A4、B2、B3、B4、C3、C4、E4處理的甜瓜植株主蔓長均與CK差異顯著,較CK分別降低了10.00%、16.11%、20.25%、13.14%、19.10%、34.54%、11.46%、17.43%、8%,其中B4處理對主蔓長影響最大,主蔓長1.34 m;A1、A2、D1、E1、F1處理的莖粗均與CK差異不顯著,其它處理與CK差異顯著,其中B4處理受影響最嚴(yán)重,莖粗10.53 mm。A1、A2、B1、C1、D1、E1、F1處理的葉面積均與CK差異不顯著,其中A1處理對葉面積影響最小,葉面積達(dá)到352.71 cm2;A3、A4、B2、B3、B4、C2、C3、C4、F4處理的葉面積均顯著低于CK,較CK分別下降了22.10%、25.21%、26.00%、36.10%、46.12%、25.21%、29.15%、32.00%、18.11%,其中B4處理葉面積受銅害影響最重,葉面積僅有194.50 cm2。A4、B4、C4、D4、E4、F4處理的最大功能葉節(jié)位與CK差異顯著,較CK分別提高了25.00%、50.12%、38.25%、38.14%、25.10%、25.00%,其中B4處理最大功能葉節(jié)位后移現(xiàn)象最明顯,最大功能葉節(jié)位12.00節(jié),不同銅制劑稀釋750～1000倍液對甜瓜植株生長影響較小,而稀釋250～500倍液對甜瓜植株的生長表現(xiàn)顯著抑制。表3

表3 六種銅制劑下甜瓜生長指標(biāo)變化

2.2 六種銅制劑對甜瓜葉綠素相對含量SPAD值的影響

研究表明,隨著銅制劑濃度的增加,葉綠素相對含量SPAD值呈下降趨勢,A1、A2、B1處理的甜瓜葉片葉綠素相對含量SPAD值與CK差異不顯著,A1處理對甜瓜葉片葉綠素相對含量SPAD值影響最小,葉綠素相對含量SPAD值最高達(dá)到48.4;B3、B4、C3、C4處理的甜瓜葉片葉綠素相對含量SPAD值較低,較CK分別下降了44.15%、52.21%、40.17%、46.10%。99%硫酸銅各處理間的葉綠素相對含量SPAD值差異較大,B4處理較B1處理葉綠素相對含量SPAD值下降了52.00%;在A3、B3、C3、D3處理下,甜瓜葉片的葉綠素相對含量SPAD值下降幅度最大;33.5%喹啉銅懸浮劑、30%琥膠肥酸銅可濕性粉劑、23%松脂酸銅乳油(250倍液～500倍液)處理的葉綠素相對含量SPAD值均顯著低于CK,隨著噴施次數(shù)的增加,銅離子在葉片表面積累到一定量以后葉綠素相對含量SPAD值下降出現(xiàn)黃化。圖2

圖2 六種銅制劑下甜瓜葉綠素相下 含量SPAD值變化

2.3 六種銅制劑對甜瓜果實產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

2.3.1 六種銅制劑對甜瓜單瓜重的影響

研究表明,隨著銅制劑濃度的不斷提高,甜瓜單瓜重大體上呈下降趨勢,六種銅制劑處理的甜瓜單瓜重均低于CK,A1、A2、B1、B2、D1、D2、E1、E2、F1、F2處理的甜瓜單瓜重與CK差異不顯著,較CK均有所下降,其中A1處理對甜瓜單瓜重影響最小,單瓜重為1.633 kg,F1處理次之,單瓜重為1.615 kg;B4、C3、C4、E4處理的甜瓜單瓜重均顯著低于CK,分別下降了37.10%、28.21%、26.00%、20.00%,B4處理對甜瓜單瓜重的影響最大,單瓜重僅0.981 kg。99%乙酸銅處理的甜瓜單瓜重與CK差異顯著,C1、C2、C3、C4分別較CK下降了20.15%、26.12%、26.48%、28.23%,銅制劑稀釋250倍液處理對甜瓜單瓜重影響最大。圖3

圖3 六種銅制劑下甜瓜單瓜重變化Fig.3 Effect of six copper preparations on single melon weight

2.3.2 六種銅制劑對甜瓜中心糖含量的影響

研究表明,B4、C4處理的甜瓜中心糖含量較CK差異顯著,其中C4處理的甜瓜中心糖含量最低,B4次之,分別較CK下降了25.00%和21.00%;其它處理與CK差異不顯著,六種銅制劑稀釋1 000倍液處理的甜瓜中心糖含量,A1處理對甜瓜中心糖含量的影響最小,B1次之,中心含糖量分別為15.90%和15.00%;同一稀釋倍液下,33.5%喹啉銅懸浮劑處理的中心糖含量均高于30%琥膠肥酸銅可濕性粉劑、23%松脂酸銅乳油處理的中心含糖量。圖4

圖4 六銅制劑下甜瓜中心糖含量變化Fig.4 Effect of six copper preparations on central sugar content in melon

2.4 六種銅制劑對甜瓜病葉率和銅害指數(shù)影響

研究表明,與CK比較,噴施不同銅制劑均能不同程度的增加甜瓜植株的病葉率和銅害指數(shù),隨著銅制劑濃度的增加,病葉率和銅害指數(shù)表現(xiàn)為上升趨勢,A1、B1、D1、E1、F1處理的病葉率和銅害指數(shù)較CK差異不顯著,其中F1處理的病葉率最低為7.90%,A1次之,病葉率為9.00%;其它處理的甜瓜植株病葉率和銅害指數(shù)與CK差異顯著,其中B4處理的病葉率和銅害指數(shù)最為嚴(yán)重,分別達(dá)到44.00%和99.13%,C4次之,病葉率和銅害指數(shù)分別為41.97%和91.47%;六種銅制劑稀釋500倍液處理的甜瓜病葉率達(dá)到40%以上,且病葉率的上升幅度最大。隨著甜瓜植株病葉率的升高,銅害指數(shù)呈上升趨勢,兩者呈正相關(guān)。圖5

2.5 銅害與甜瓜生長指標(biāo)的相關(guān)性

研究表明,甜瓜植株的主蔓長、莖粗、葉面積、葉綠素相對含量SPAD值、中心糖含量、單瓜重與甜瓜銅害的病葉率和銅害指數(shù)呈負(fù)相關(guān),且達(dá)極顯著水平(P<0.01);最大功能葉節(jié)位與甜瓜植株的病葉率和銅害指數(shù)呈正相關(guān);甜瓜銅害的病葉率和銅害指數(shù)與相關(guān)生長指標(biāo)密切相關(guān)。表4

表4 甜瓜生長相關(guān)指標(biāo)間的相關(guān)性

圖5 六種銅制劑下甜瓜病葉率和 銅害指數(shù)變化

2.6 六種銅制劑對甜瓜植株生長綜合評價

研究表明,CK處理的甜瓜植株的綜合評價指數(shù)為1.881,六種銅制劑處理的甜瓜植株的綜合評價指數(shù)為1.419～1.849,均低于CK;A1(46%可殺得叁仟水分散粒劑1 000倍液)處理的甜瓜植株的綜合評價指數(shù)較大,為1.849;E1(30%琥膠肥酸銅可濕性粉劑1 000倍液)處理的甜瓜植株的綜合評價指數(shù)次之,為1.833;B4(99%乙酸銅250倍液)處理的甜瓜植株的綜合評價指數(shù)最小,為1.229。表5

3 討 論

3.1在低濃度下,銅是植物必需的微量元素,在高濃度下它對植物具有生理和生化毒性作用,如活性氧的產(chǎn)生增加、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞、酶失活等[14-15]。過量銅對不同植物根系發(fā)育的抑制作用,包括擬南芥、人參、蘿卜、柑橘、高粱[16-21]。試驗中,隨著銅制劑濃度的增加,甜瓜植株主蔓長、莖粗、葉面積受到不同程度抑制,且呈下降趨勢,而最大功能葉節(jié)位呈上升趨勢,銅制劑濃度越高,甜瓜植株的最大功能葉節(jié)位越高,可能是由于銅害加重影響最大功能葉受損導(dǎo)致節(jié)位出現(xiàn)節(jié)位后移現(xiàn)象,與王威等[22]、趙艷等[23]研究一致;46%氫氧化銅可濕性粉劑1 000倍液處理對甜瓜主蔓長、莖粗、葉面積、最大功能葉節(jié)位影響最小,與賈云鶴[24]、盛積貴[25]等在西瓜研究結(jié)果相似;99%乙酸銅250倍液處理對甜瓜產(chǎn)生的銅害最嚴(yán)重,與王海鷗[26]、裴雪霞[27]的研究一致,銅制劑濃度過高對甜瓜的傷害最終體現(xiàn)在甜瓜生長受抑制。低濃度銅處理促進(jìn)了植物的光合作用,光合作用增強(qiáng),植物體內(nèi)有機(jī)物積累豐富,從而促進(jìn)了植物生長[28-30]。試驗表明,隨著六種銅制劑濃度的增加,葉綠素含量大體上呈下降趨勢,與潘雪峰等[31]的研究結(jié)果一致,銅雖然是一種重金屬元素,也是植物生命活動必須的微量元素,銅制劑對植物光合作用的抑制機(jī)理可能是降低葉綠素含量,損傷葉綠體結(jié)構(gòu)和膜系統(tǒng),導(dǎo)致葉片光合酶損傷,抑制光合和非光合磷酸化、RUBP羧化酶活性和光系統(tǒng)的電子傳遞。

3.2試驗中,隨著銅制劑濃度的不斷提高,甜瓜單瓜重大體呈下降趨勢,46%氫氧化銅可濕性粉劑1 000倍液處理對甜瓜單瓜重影響最小,23%松脂酸銅乳油1 000倍液處理其次;99%乙酸銅250倍液處理對甜瓜單瓜重抑制最明顯,可能是因為在酸性條件下銅離子結(jié)合生物大分子,如各種酶類,改變其構(gòu)象影響其正常生理活性和功能進(jìn)而影響果實產(chǎn)量。六種銅制劑處理的中心糖含量與對照差異普遍不顯著,甜瓜中心糖含量是在后期積累量不斷上升,苗期噴施銅制劑導(dǎo)致葉片銅害對其影響不大。

表5 六種銅制劑處理甜瓜植株生長綜合評價

試驗主要從生理角度來研究六種銅制劑對甜瓜生長效應(yīng)的影響及甜瓜植株耐銅性,噴施相同稀釋倍液的銅制劑,銅害發(fā)生的時期和程度均不相同,其中99%乙酸銅銅害發(fā)生最早且表現(xiàn)最重,可能與不同銅制劑不同稀釋倍液中的銅離子濃度大小、酸堿度有關(guān),有待于進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

六種銅制劑中,99%乙酸銅對甜瓜最容易產(chǎn)生銅害,99%硫酸銅次之,33.5%喹啉銅懸浮劑30%琥膠肥酸銅可濕性粉劑、23%松脂酸銅乳油和46%可殺得叁仟水分散粒劑對甜瓜相對安全;當(dāng)六種銅制劑稀釋濃度稀釋達(dá)到500倍液時均產(chǎn)生較嚴(yán)重的銅害。