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乙草胺、氟磺胺草醚对大豆根瘤固氮和碳代谢的影响

杨隆华  
【摘要】: 大豆是中国重要的粮食作物,在大豆生长发育过程中不同于其它非豆科植物的显著特点是根与根瘤菌形成根瘤固氮体。大豆根瘤共生体进行共生固氮是一个需要消耗大量能量的生物化学过程,而碳代谢提供的碳水化合物是大豆根瘤共生固氮的能源与碳源。光合速率低常导致碳水化合物的供应不足而影响根瘤固氮能力。乙草胺和氟磺胺草醚是目前广泛应用于大豆田防除禾本科杂草和阔叶杂草的两种最常用除草剂,其作用靶标分别为抑制细胞分裂和色素合成。明确大豆田两种常用除草剂对大豆根瘤固氮酶活性和碳代谢的影响,旨在通过碳代谢和根瘤固氮酶活性变化明确乙草胺和氟磺胺草醚对大豆根瘤固氮的影响机制。论文于2009年在东北农业大学香坊实验实习基地进行,研究了乙草胺和氟磺胺草醚施用后大豆根瘤固氮酶活性的变化,同时对碳代谢相关生理生化指标进行了测定,研究结果如下: 1.乙草胺施用后61天对大豆根瘤数具有显著的抑制作用,至75天,乙草胺1500 ga.i./hm2对大豆根瘤数无显著影响,但乙草胺3000 ga.i./hm2和6000 ga.i./hm2对根瘤数仍具有显著的抑制作用,抑制率分别为55.74%和47.85%。氟磺胺草醚一次施药对大豆根瘤数无显著的抑制作用,两次施药只有用量为525+525 ga.i./hm2在施药后的第10天对大豆根瘤数具有显著的抑制作用,以后对大豆根瘤数的抑制作用得到解除。乙草胺施用后55天对大豆根瘤鲜重具有显著的抑制作用,以后根瘤生长恢复正常。氟磺胺草醚对大豆根瘤鲜重无显著影响。 2.乙草胺施用后75天对大豆根瘤固氮酶活性具有显著抑制作用,用量1500 ga.i./hm2、3000 ga.i./hm2和6000 ga.i./hm2对固氮酶活性的抑制率分别达到:61.46%、65.77%和67.49%。氟磺胺草醚一次施药后的第38天对根瘤固氮酶活性的抑制率最高,固氮酶活性与对照相比分别降低了0.2361mmol C2H4·g-1·h-1和0.2535mmol C2H4·g-1·h-1。氟磺胺草醚两次施药时大豆第5~6片复叶已经完全展开,生长量已经较大,对氟磺胺草醚抗性增强,因此根瘤固氮酶活性相对一次施药降低幅度减小。 3.乙草胺施用后61天对大豆光合速率有显著抑制作用,至75天光合速率与对照相比差异仍显著。氟磺胺草醚一次施药263 ga.i./hm2和525 ga.i./hm2对光合速率的抑制率分别为:3.72%~18.164%和8.13%~23.41%;氟磺胺草醚263+263 ga.i./hm2两次施药23天后对光合速率无影响。 4.乙草胺施药后67天对叶、茎中可溶性糖含量具有显著抑制作用,至75天,用量1500 ga.i./hm2和3000 ga.i./hm2对叶、茎中可溶性糖含量的抑制作用解除,而用量6000 ga.i./hm2对叶、茎中可溶性糖含量仍具有显著的抑制作用,抑制率分别为11.70%和15.89%。根和根瘤中可溶性糖含量在乙草胺施药后第61天恢复对照水平。氟磺胺草醚用量525+525 ga.i./hm2两次施药对大豆植株可溶性糖含量具有显著抑制作用,至38天对叶、茎、根和根瘤中可溶性糖含量的抑制率分别为11.56%、16.21%、30.83%和21.82%。 5.乙草胺施药后47天对大豆淀粉含量具有显著抑制作用,67天后用量1500 ga.i./hm2和3000 ga.i./hm2对叶、茎中淀粉含量的抑制作用解除,至75天用量6000 ga.i./hm2对叶、茎、根和根瘤中淀粉含量的抑制率仍然分别为14.25%、13.48%、16.06%和20.44%。乙草胺用量过高会显著抑制淀粉含量。氟磺胺草醚在施药后31天以内对淀粉含量有显著抑制作用,以后对淀粉含量的抑制作用减弱。 6.乙草胺施药后47天,对根中蔗糖合成酶活性有显著抑制作用,之后用量1500 ga.i./hm2和3000 ga.i./hm2对根中蔗糖合成酶活性抑制作用得到缓解,而乙草胺6000ga.i./hm2对蔗糖合成酶的抑制作用仍显著。乙草胺施药后55天对叶中蔗糖合成酶活性的抑制率达到最高,与对照相比分别下降了0.0602μmol·g-1FW·h-1、0.1156μmol·g-1FW·h-1和0.1140μmol·g-1FW·h-1。氟磺胺草醚施药后9天对根中蔗糖合成酶活性有显著抑制作用,以后蔗糖合成酶活性得到缓解。氟磺胺草醚施药后38天,一次施药525 ga.i./hm2和两次施药525+525 ga.i./hm2使叶片中蔗糖合成酶活性显著降低。 7.乙草胺用量1500 ga.i./hm2时大豆叶片与籽粒全氮含量与对照差异不显著,而乙草胺6000 ga.i./hm2使全氮含量显著降低,叶片和籽粒全氮含量与对照相比分别减少了18.59%和12.56%。氟磺胺草醚一次施药后18天对叶片全氮含量有显著抑制作用,两次施药只有用量为525+525 ga.i./hm2对叶片与籽粒全氮含量有显著抑制作用。乙草胺和氟磺胺草醚过量使用会破坏大豆的氮代谢。 8.乙草胺用量1500 ga.i./hm2和3000 ga.i./hm2时大豆产量与对照差异不显著,但乙草胺用量为6000 ga.i./hm2时大豆显著减产,与对照相比减产21.96%。氟磺胺草醚263ga.i./hm2和525 ga.i./hm2施药一次及263+263 ga.i./hm2施药两次未造成大豆产量显著降低,但氟磺胺草醚525+525 ga.i./hm2施药两次大豆显著减产,与对照产量相比减产16.74%。乙草胺和氟磺胺草醚用量过高的条件下会造成大豆的严重减产,减产的原因来自于除草剂对大豆碳代谢的严重抑制及由此而造成的根瘤固氮效率的降低。


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