噴施葉面肥對(duì)棉蚜侵害后棉花葉片保護(hù)酶活性及光合指標(biāo)的影響

艾尼玩爾·黑里力,胡守林,萬(wàn)素梅

(塔里木大學(xué) 植物科學(xué)學(xué)院,新疆 阿拉爾 843300)

棉蚜(AphisgossypiiGlover)是世界棉區(qū)重要的刺吸類(lèi)害蟲(chóng)之一[1]。它在葉背和嫩莖上吸食植物汁液,導(dǎo)致作物葉片卷縮、幼苗萎蔫,甚至枯死,其在取食過(guò)程中分泌的蜜露覆蓋在棉花莖葉和嫩梢表面,影響光合作用[2-3]。在吐絮期,棉蚜分泌的蜜露污染棉花,嚴(yán)重影響棉花的品質(zhì)和產(chǎn)量,并且還會(huì)給棉紡業(yè)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失[4]。

大量研究表明有一些老棉區(qū)因用藥次數(shù)多、用藥量大,棉蚜已對(duì)多種藥劑產(chǎn)生抗性[5-7],破壞了棉花生態(tài)系統(tǒng)中天敵昆蟲(chóng)的組成,同時(shí)引起害蟲(chóng)抗藥性發(fā)展速度快以及環(huán)境污染等問(wèn)題[8-10]。

當(dāng)植物遭受機(jī)械損傷或植食性昆蟲(chóng)的攻擊后,植物細(xì)胞中控制物質(zhì)代謝的各種酶會(huì)首先做出相應(yīng)的反應(yīng),尤其是一些次生代謝物質(zhì)形成過(guò)程中的關(guān)鍵酶類(lèi),會(huì)在生理生化以及形態(tài)等方面做出一系列的適應(yīng)性反應(yīng),表現(xiàn)為防御蛋白、有毒物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及次生代謝物質(zhì)的改變,從而對(duì)昆蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖產(chǎn)生不利影響[11-13]。當(dāng)棉花受到植食性昆蟲(chóng)如棉蚜刺吸為害時(shí),其葉綠素組織受到破壞，植株的光合作用會(huì)受到影響[14]。

前人研究顯示,當(dāng)植物受到病蟲(chóng)害或逆境脅迫時(shí),植物體內(nèi)的防御酶就會(huì)被誘導(dǎo)或抑制,從而保護(hù)植物不受傷害[15]。閆慧敏等研究表明棉蚜輕度為害對(duì)提高棉花防御能力有積極作用[16]。陳麗慧等研究表明4種葉片保護(hù)酶活性與棉花對(duì)棉蚜的抗性有相關(guān)性[17]。

“新壯態(tài)”液肥是山東民和生物科技有限公司利用雞糞等動(dòng)物糞便經(jīng)生物發(fā)酵、納米透析工藝提取而成的一種全能型植物生長(zhǎng)促進(jìn)液,富含多種有機(jī)活性物質(zhì)及植物生長(zhǎng)所必需的營(yíng)養(yǎng)元素。新壯態(tài)葉面肥的研發(fā)和推廣經(jīng)過(guò)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所以及云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所、農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等國(guó)家權(quán)威研究機(jī)構(gòu)32位國(guó)內(nèi)外科學(xué)家和以上海熙可集團(tuán)為代表的515個(gè)示范戶(hù)的共同驗(yàn)證，已在蔬菜[18]、果樹(shù)[19]、茶葉[20]、棉花[21]等生產(chǎn)上應(yīng)用,取得了明顯的效果。但關(guān)于新壯態(tài)葉面肥調(diào)節(jié)棉蚜侵害后棉花葉片保護(hù)性酶活性及防蟲(chóng)的機(jī)理還未見(jiàn)研究報(bào)道，鑒于此，我們研究了噴施新壯態(tài)葉面肥對(duì)受害棉花葉片保護(hù)酶活性和光合指標(biāo)的影響，以期為該葉面肥的推廣應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)棉花品種為雜碩一號(hào)；新壯態(tài)葉面肥原液及3個(gè)配方液由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及處理

根據(jù)棉花苗期、蕾期和花鈴期對(duì)養(yǎng)分需求的特點(diǎn),以“新壯態(tài)”葉面肥原液為基液進(jìn)行配比,確定分別適用于苗期、蕾期和花鈴期的3個(gè)初始配方(分別為配方1、配方2和配方3),進(jìn)行田間試驗(yàn),驗(yàn)證其效果。試驗(yàn)共設(shè)置7個(gè)處理,各處理如表1所示。

表1 “新壯態(tài)”葉面肥配方及處理設(shè)計(jì)

注：在苗期3葉期前后噴施2次，在蕾期噴施1次，在花鈴期噴施2次。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目與方法

1.3.1 葉片光合特性的測(cè)定 測(cè)定日期:在6月10日葉面肥噴施處理前測(cè)定1次,在6月19日蕾期噴施處理后測(cè)定1次；這兩天的日平均溫度分別為33 ℃與36 ℃,天氣晴朗。測(cè)定方法:在6月10日及6月19日8:00～20:00進(jìn)行測(cè)定,每小區(qū)隨機(jī)選取3株長(zhǎng)勢(shì)一致的棉株,采用美國(guó)Li-COR公司的Li-6400光合儀測(cè)定棉株上部及中部葉片的凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間二氧化碳濃度(Ci)。

1.3.2 葉片取樣及保護(hù)酶活性的測(cè)定 葉片取樣:每個(gè)小區(qū)選取健康、長(zhǎng)勢(shì)一致的棉株,用毛刷將葉片上的棉蚜及污物去除，然后剪取葉片,迅速放入冰袋箱,帶回實(shí)驗(yàn)室于-80 ℃的超低溫冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆谩?/p>

測(cè)定方法:過(guò)氧化物酶(POD)活性的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法;超氧化物歧化酶(SOD)活性的測(cè)定采用氮藍(lán)四唑(NBT)法;過(guò)氧化氫酶(CAT)活性的測(cè)定采用紫外吸收法。

1.4 試驗(yàn)地情況

試驗(yàn)在阿拉爾國(guó)家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)試驗(yàn)地進(jìn)行。種植模式為機(jī)采棉模式,于5月11日選出苗整齊、長(zhǎng)勢(shì)健壯均勻的地塊,按照試驗(yàn)要求劃出試驗(yàn)小區(qū),每小區(qū)長(zhǎng)7.2 m,行株距配置為(15+60+15) cm×10.5 cm,每小區(qū)4膜,每個(gè)處理小區(qū)面積66.7 m2。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013整理試驗(yàn)數(shù)據(jù),利用DPS 7.05軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施葉面肥對(duì)棉蚜侵害后棉花葉片保護(hù)酶活性的影響

2.1.1 對(duì)棉花葉片過(guò)氧化氫酶(CAT)活性的影響 從表2可以看出：在各處理間葉片中CAT活性差異明顯；以處理7的CAT活性最高,處理4次之,它們均與處理5、3在0.05水平下差異達(dá)到顯著水平,均與處理1、2、6在0.01水平下差異達(dá)到極顯著水平；在處理5、3之間CAT活性無(wú)顯著差異,它們均與處理1、6在0.05水平下差異達(dá)到顯著水平。

表2 不同處理下棉花葉片CAT活性的比較 OD240/(min·g)

注:表中數(shù)據(jù)為兩次重復(fù)測(cè)定所得的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。同列不同小寫(xiě)字母表示在0.05水平下差異顯著(P<0.05),不同大寫(xiě)字母表示在0.01水平下差異極顯著(P<0.01)。下同。

2.1.2 對(duì)棉花葉片過(guò)氧化物酶(POD)活性的影響 由表3可知：各處理間葉片中POD活性差異明顯；以處理7的POD活性最高,其與處理4、2的差異均達(dá)到顯著水平，與處理3、5、6、1的差異都達(dá)到極顯著水平；處理1的POD活性最低,其與處理2、4差異顯著,與處理3、5、6無(wú)顯著差異。

表3 不同處理下棉花葉片POD活性的比較 OD470/(min·g)

2.1.3 對(duì)棉花葉片超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響 由表4可見(jiàn)：各處理間葉片中SOD活性差異明顯；以處理7的SOD活性最高,處理3次之,兩者之間差異不顯著，但這兩個(gè)處理的SOD活性與處理2、4差異顯著,與處理5、6、1差異極顯著；處理1的SOD活性最低，其與處理5、6差異不顯著,與處理2、4、3、6差異極顯著。

表4 不同處理下棉花葉片SOD活性的比較 OD560/(h·g)

2.2 噴施葉面肥對(duì)棉蚜侵害后棉花葉片光合性能指標(biāo)的影響

2.2.1 對(duì)棉花葉片凈光合速率的影響 由表5可見(jiàn)，各處理葉面肥噴施前后棉花葉片的凈光合速率均以8:00時(shí)最低,爾后隨著時(shí)間的推移呈逐漸上升的趨勢(shì),在12:00達(dá)到最高,之后又緩慢下降。從整體葉片凈光合速率的日變化來(lái)看, 噴施葉面肥能夠增加葉片的凈光合速率，尤其是在8:00、12:00、16:00、18:00、20:00,均能顯著增加葉片的凈光合速率。各處理的綜合效果表現(xiàn)為處理7>處理2 >處理3 >處理4>處理1>處理5。

表5 不同噴施葉面肥處理前后棉花葉片凈光合速率的日變化

2.2.2 對(duì)棉花葉片胞間二氧化碳濃度的影響 從圖1可以看出：在噴施葉面肥前，棉花葉片的胞間二氧化碳濃度在10:00時(shí)以處理3最高，處理5次之；在12:00時(shí)以處理3最高，處理7次之；在14:00時(shí)以處理1最高，處理2次之；在16:00時(shí)以處理6最高，處理3次之；在18:00時(shí)以處理2最高，處理4次之；在20:00時(shí)以處理3最高，處理7次之。綜合來(lái)看，噴施葉面肥前葉片的胞間二氧化碳濃度表現(xiàn)為處理3>處理4>處理7>處理2>處理1>處理6>處理5。在12:00時(shí)各處理的胞間二氧化碳濃度均高于其他時(shí)間的,而在8:00時(shí)各處理的胞間二氧化碳濃度均低于其他時(shí)間的。

由圖2可見(jiàn)：在噴施葉面肥后，棉花葉片的胞間二氧化碳濃度在8:00時(shí)以處理3最高，處理1次之；在10:00時(shí)以處理6最高，處理2次之；在12:00時(shí)以處理4最高，處理5次之；在14:00時(shí)以處理2最高，處理3次之；在16:00時(shí)以處理1最高，處理6次之；在18:00時(shí)以處理1最高，處理6次之；在20:00時(shí)以處理1最高，處理5次之。綜合來(lái)看，噴施葉面肥后葉片的胞間二氧化碳濃度表現(xiàn)為處理1>處理6>處理2>處理5>處理4>處理3>處理7。在12:00時(shí)各處理的胞間二氧化碳濃度均高于其他時(shí)間的,而在20:00時(shí)各處理的胞間二氧化碳濃度均低于其他時(shí)間的。

圖1 噴施葉面肥前各處理棉花葉片胞間二氧化碳濃度的日變化

圖2 噴施葉面肥后各處理棉花葉片胞間二氧化碳濃度的日變化

2.2.3 對(duì)棉花葉片氣孔導(dǎo)度的影響 由圖3可知：在噴施葉面肥前，棉花葉片的氣孔導(dǎo)度在8:00時(shí)以處理1最大,處理4最小,并且處理1與處理4間差異顯著,其他處理間差異均不顯著；在10:00、18:00、20:00時(shí)不同處理間差異均不顯著；在12:00時(shí)以處理7最大,處理4次之,處理5最低,且處理4、7均與處理5間差異顯著,其他處理間差異不顯著；在14:00時(shí)以處理2最大,且與處理7、5、6間差異顯著,與處理3間差異極顯著；在16:00時(shí)以處理1最高,且與處理3、6、5、4間差異顯著。綜合來(lái)看，噴施葉面肥前處理1的氣孔導(dǎo)度最大；在14:00時(shí)各處理的氣孔導(dǎo)度均高于其他時(shí)間的,而在8:00時(shí)氣孔導(dǎo)度最低。

從圖4可以看出：在噴施葉面肥后，棉花葉片的氣孔導(dǎo)度在8:00時(shí)以處理1最大,處理5最小，并且處理1與處理7、3、6、2間差異均不顯著,與處理4、處理5間差異均顯著；在10:00、14:00、16:00、18:00、20:00時(shí)各處理間無(wú)顯著差異。綜合來(lái)看，噴施葉面肥后處理1的氣孔導(dǎo)度最大；在12:00時(shí)的氣孔導(dǎo)度均高于其他時(shí)間的,在20:00時(shí)氣孔導(dǎo)度最低；噴施后葉片氣孔導(dǎo)度值相對(duì)集中。

3 結(jié)論

3.1 噴施葉面肥對(duì)棉蚜侵害后棉花葉片保護(hù)酶活性的影響

作物葉面肥具有養(yǎng)分吸收和肥效快、養(yǎng)分利用率高、養(yǎng)分針對(duì)性強(qiáng)、能減少環(huán)境污染、在逆境條件下可減災(zāi)抗災(zāi)等諸多優(yōu)點(diǎn)[22]。研究表明葉面肥發(fā)酵或代謝物中含有氨基酸、核酸、 腐殖酸等物質(zhì),這些物質(zhì)對(duì)作物往往具有顯著的生理調(diào)節(jié)作用,如刺激作物生長(zhǎng)、促進(jìn)作物代謝、提高作物抗逆性等[23]。

圖3 噴施葉面肥前各處理棉花葉片氣孔導(dǎo)度的日變化

圖4 噴施葉面肥后各處理棉花葉片氣孔導(dǎo)度的日變化

本研究結(jié)果表明，噴施葉面肥能明顯提高棉花葉片中保護(hù)酶(CAT、POD、SOD)的活性, 從而增強(qiáng)棉花抵抗逆境脅迫的能力；各處理的綜合效果表現(xiàn)為處理7(新壯態(tài)全程配方)>處理3(新壯態(tài)原液)>處理2(普通葉面肥)>處理4(苗期配方)>處理5(蕾期配方)>處理1(清水對(duì)照)。

3.2 噴施葉面肥對(duì)棉蚜侵害后棉花葉片光合性能指標(biāo)的影響

本研究結(jié)果顯示：在噴施前后各處理的葉片凈光合速率均表現(xiàn)為處理7>處理2 >處理3 >處理4 >處理1 >處理5,說(shuō)明棉蚜侵害后噴施葉面肥能夠提高棉花葉片的凈光合速率；葉片胞間二氧化碳濃度在噴施前表現(xiàn)為處理3>處理4>處理7>處理2>處理1>處理6>處理5，在噴施后表現(xiàn)為處理1>處理6>處理2>處理5>處理4>處理3>處理7；葉片的氣孔導(dǎo)度在噴施前后均以處理1最大,而在其他處理間差異均不顯著。

4 討論

“新壯態(tài)”葉面肥中含有的微量元素、丁酸、吲哚乙酸、腐殖酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),對(duì)病菌有明顯的抑制作用；其中的氨基酸、氨和銨鹽及某些抗生素對(duì)作物害蟲(chóng)有直接作用,一方面在施用部位附近形成厭氧微點(diǎn)保護(hù)圈,對(duì)作物害蟲(chóng)進(jìn)行生理奪氧，另一方面它源自天然有機(jī)肥,無(wú)化學(xué)毒素成分,不會(huì)毒死棉花蚜蟲(chóng)的天敵。在噴施“新壯態(tài)”葉面肥后，棉田中棉蚜的天敵數(shù)量成倍增加,能夠促進(jìn)受害棉花葉片新陳代謝的恢復(fù),從而反作用于棉花葉片中保護(hù)酶的活性。此外，內(nèi)源保護(hù)酶活性與內(nèi)源激素含量的變化可調(diào)控作物的凈光合速率、胞間二氧化碳濃度、氣孔導(dǎo)度等。

有研究表明,棉蚜的數(shù)量與氣溫有較大的相關(guān)性,據(jù)馮志超等調(diào)查,新疆北部棉區(qū)7月中旬每天平均溫度在30～32 ℃,且溫差較大,更有利于棉蚜的繁殖[24]。也有室內(nèi)試驗(yàn)研究顯示,棉蚜的繁殖數(shù)量隨著氣溫的上升而降低,氣溫達(dá)到36 ℃時(shí)死亡率為99%[4]。本研究認(rèn)為棉蚜的數(shù)量與氣溫有一定的關(guān)系,因此應(yīng)該選擇在氣溫不適合棉蚜繁殖的時(shí)間段噴施“新壯態(tài)”葉面肥，這樣將更有利于棉花葉片吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),增加棉田中蚜蟲(chóng)天敵的數(shù)量,控制棉蚜的發(fā)生。

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