4種內吸性殺蟲劑對番茄幼苗生長的影響

侯則穎，何云川，王新譜， 洪 波

(寧夏大學 農學院， 銀川 750021)

番茄(Solanumlycopersicum)營養(yǎng)成分高、具有抗氧化延緩衰老等功能[1]，亦具有重要的經濟價值，中國一直是全世界番茄消費出口的大國。近年來，由于煙粉虱Bemisiatabaci(Gennadius)、溫室白粉虱Trialeurodesvaporariorum(Westwood)、蚜蟲Myzuspersicae(Sulzer)等刺吸害蟲為害，造成植株生長緩慢、葉片脫落和傳播病毒等生理病害，對番茄品質和產量產生嚴重影響。目前，為減緩田間損失，大田常用的防治藥劑主要為吡蚜酮、吡蟲啉、螺蟲乙酯和溴氰蟲酰胺4種內吸性殺蟲劑，這幾種藥劑具有高效、低毒、高選擇性和對環(huán)境安全等優(yōu)點，具有很好的應用前景[2-5]。

農藥施用會引起植物生理生化的變化[6]，如植物氣孔和光合作用受到抑制，引起葉綠素下降從而光合速率下降；活性氧產生速率大幅度提高，破壞植物體內抗氧化酶系統(tǒng)；植物能激活體內的抗氧化防衛(wèi)系統(tǒng)，產生抗氧化酶，清除由于農藥脅迫而產生的自由基和過氧化物[7]；作物在農藥作用下有一定刺激生長的效果[8]。此外，農藥作為一種外源脅迫因素，對植株體內的葉綠素、抗氧化保護酶系和游離脯氨酸等均能產生一定的影響[6,9]。目前，研究農藥過量使用對生態(tài)環(huán)境造成的負面影響較多，研究農藥對作物生長的多集中于除草劑上[10-12]，而研究殺蟲劑對作物的卻鮮見報道。為了明確殺蟲劑對番茄幼苗的生理影響，本試驗以4種內吸性殺蟲劑的不同濃度為處理。研究番茄幼苗在4種殺蟲劑不同濃度處理下的抗氧化相關酶活性變化、葉綠素含量、游離脯氨酸及根系活躍吸收面積等生理指標。以期為4種殺蟲劑在生產實踐中的科學安全使用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試藥劑

吡蚜酮(Pymetrozine)，25%懸浮劑，農藥登記證號：PD20130028，江蘇克勝集團股份有限公司生產。吡蟲啉(Imidacloprid)，35%懸浮劑，農藥登記證號：PD20140081，浙江海正化工股份有限公司生產。螺蟲乙酯(Pirotetramat)，22.4%懸浮劑，農藥登記證號：PQ19010006，拜耳作物科學(中國)有限公司。溴氰蟲酰胺(Cyantraniliprole)，19%懸浮劑，農藥登記證號：LS20140223，上海杜邦農化有限公司。

1.2 供試植株與處理

寧夏地區(qū)主栽番茄品種‘粉印三號’(S.lycopersicum‘Fenyin 3’)，由寧夏紅禾種子有限公司生產。將‘粉印三號’番茄種子在25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中催芽后移栽于盛有含珍珠巖和泥炭質量比例為1∶1的穴盤內，在光照培養(yǎng)箱溫度(26±2)℃，相對濕度55%～60%，L∶D=12∶12條件下生長，待幼苗長至4～5片真葉時，選健壯、長勢相近的番茄苗移栽至水培盒內進行水培，待番茄葉長至8片真葉時供試[13]。

營養(yǎng)液為Hoagland營養(yǎng)液[14]，試劑均為分析純，購于國藥集團試劑有限公司，用NaOH (0.01 mol/L)將營養(yǎng)液的pH調節(jié)至5.5。用營養(yǎng)液將4種殺蟲劑母液稀釋至處理濃度：吡蚜酮0、9.38、18.75、37.5、75、150 mg·L-1；吡蟲啉0、 8.75、17.5、35、70、140 mg·L-1；螺蟲乙酯0、 2.8、8.3、24.9、74.7、224 mg·L-1；溴氰蟲酰胺0、11.875、23.75、47.5、95、190 mg·L-1，各處理中均加入0.1%的Tween-80。將8片真葉期的番茄苗移至不同處理濃度的營養(yǎng)液中，以未添加殺蟲劑的營養(yǎng)液為對照，每處理30株番茄苗，重復3次，各處理營養(yǎng)液每2 d更換。為了使營養(yǎng)液蒸發(fā)最小化，在水培盒口覆上一層保鮮膜并用封口膜封口。

1.3 測定項目及方法

番茄經處理15 d后統(tǒng)一測定各指標。番茄株高：用卷尺測量第1根須根處到生長點的高度。莖粗：采用十字交叉法，用游標卡尺測量植株由下往上數(shù)第2節(jié)的莖粗，取平均值。主根長：用卷尺測量從根莖分隔處到主根最遠點長度。

根系活力測定根據(jù)氯化三苯基四氮唑(TTC)方法測定，根系活躍吸收面積公式[15]為：根系活躍吸收面積=(活躍吸收面積/總吸收面積)×100%。

葉片葉綠素含量參照Zhou等[16]的方法測定并計算。超氧化物歧化酶(SOD)活性、過氧化物酶(POD)活性、過氧化氫酶(CAT)活性、葉片游離脯氨酸(Pro)含量參照高俊鳳[17]的方法分別用氮藍四唑光還原法、愈創(chuàng)木酚法、紫外吸收法、茚三酮比色法測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2016進行數(shù)據(jù)匯總整理，使用統(tǒng)計學軟件IBM SPSS Statistics 19進行分析。不同濃度間比較采用單因素ANOVA 分析(LSD，P<0.05)。用Origin Pro 8作圖。

2 結果與分析

2.1 4種殺蟲劑不同濃度對番茄幼苗生長的 影響

2.1.1 吡蚜酮對番茄幼苗生長的影響 由表1可知，與對照相比，營養(yǎng)液中添加不同濃度的吡蚜酮，對番茄幼苗的株高均有促進作用，濃度為 37.5 mg·L-1時株高達最大為11.88 cm，與其他濃度下的株高存在顯著差異(P<0.05)。主根長在不同濃度處理下差異不顯著(P>0.05)，表明該藥劑不同濃度對主根生長的影響沒有統(tǒng)計學意義。番茄莖粗存在顯著差異(P<0.05)，濃度為37.5 mg·L-1時莖粗達最大值3.78 mm，150 mg·L-1達最小值2.54 mm，表現(xiàn)出高濃度抑制莖粗増長、低濃度促進莖粗的趨勢。根系活躍吸收面積隨著濃度的增加而減小，表明高濃度吡蚜酮抑制根系活力。

2.1.2 吡蟲啉對番茄幼苗生長的影響 在吡蟲啉作用下，番茄幼苗的株高和主根長在各濃度間的差異不顯著(P>0.05)，表明營養(yǎng)液中添加不同濃度的吡蟲啉對株高和主根的生長沒有統(tǒng)計學意義。35 mg·L-1時，莖粗達最小值2.20 mm，此時莖粗與其他濃度下生長的莖粗存在顯著差異性(P<0.05)。根系活躍吸收面積隨濃度的增加而增大，表明高濃度吡蟲啉促進根系活力(表1)。

2.1.3 螺蟲乙酯對番茄幼苗生長的影響 與對照相比，除螺蟲乙酯濃度為224 mg·L-1外其余濃度下株高均高于對照，224 mg·L-1時，株高值最小為4.75 cm，此時株高與其他濃度下生長的株高存在顯著差異性(P<0.05)，表明高濃度的螺蟲乙酯抑制株高生長。螺蟲乙酯作用下的番茄幼苗的主根長均高于對照，當濃度為74.7 mg·L-1時，主根長達最大值4.53 cm。此時主根長與其他濃度下生長的主根長存在顯著差異(P<0.05)，表明在該濃度下螺蟲乙酯具有促進主根生長的作用。8.3 mg·L-1時，莖粗達最大值2.82 mm，且此時的莖粗與對照存在顯著性差異(P<0.05)。根系活躍吸收面積隨著濃度的增加而減小，表明高濃度螺蟲乙酯抑制根系活力(表1)。

2.1.4 溴氰蟲酰胺對番茄幼苗生長的影響 與對照相比，營養(yǎng)液中添加不同濃度的溴氰蟲酰胺，對番茄幼苗的株高都有促進作用，在 47.5 mg·L-1植株株高達最大值11.62 cm，此時株高與其他濃度下生長的株高存在顯著差異性(P< 0.05)，主根在各濃度間的值差異不顯著(P> 0.05)，表明營養(yǎng)液中添加不同濃度的溴氰蟲酰胺對主根的生長的沒有統(tǒng)計學意義。各濃度間的番茄莖粗存在顯著差異性(P<0.05)，47.5 mg·L-1莖粗達最大值3.68 mm，根系活躍吸收面積隨著濃度的增加而減小。表明高濃度溴氰蟲酰胺抑制根系活力(表1)。

表1 4種殺蟲劑處理下番茄植株生長指標Table 1 Growth index of tomato plant under four insectide treatments

2.2 4種殺蟲劑不同濃度對番茄葉片葉綠素含量的影響

2.2.1 吡蚜酮對葉綠素含量的影響 由圖1-A可知，與對照相比，在吡蚜酮作用下葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量均增加。隨著吡蚜酮濃度的變化，葉綠素a、葉綠素b和葉綠素總含量基本保持一致。各濃度處理下葉綠素b、類胡蘿卜素和葉綠素總含量值均無顯著差異性(P>0.05)。

2.2.2 吡蟲啉對葉綠素含量的影響 由圖1-B可知，與對照相比，在吡蟲啉作用下類胡蘿卜素均降低，葉綠素a在17.5、70、140 mg·L-1時和葉綠素總量在140 mg·L-1時增加。其余濃度下均對葉綠素a、葉綠素總量降低。葉綠素b各濃度處理下差異不顯著(P>0.05)。

2.2.3 螺蟲乙酯對葉綠素含量的影響 由圖1-C可知，在螺蟲乙酯的作用下，葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素和葉綠素總量均高于對照，且變化趨勢基本一致。在8.3 mg·L-1時，葉綠素a、類胡蘿卜素和葉綠素總量達到峰值，且螺蟲乙酯處理下各濃度它們的值均存在差異顯著(P< 0.05)。

2.2.4 溴氰蟲酰胺對葉綠素含量的影響 由圖1-D可知，在溴氰蟲酰胺作用下，葉綠素b和葉綠素總量含量變化基本一致，各濃度處理下葉綠素總量無顯著差異性(P>0.05)。與對照相比，類胡蘿卜素在11.875 mg·L-1時增加，且在各濃度處理下存在顯著性差異(P<0.05)。

2.3 4種殺蟲劑不同濃度對番茄幼苗抗性生理指標的影響

2.3.1 吡蚜酮對番茄幼苗抗性生理指標的影響 由圖2-A可知，SOD活性隨著吡蚜酮濃度的增加逐漸降低，高劑量處理活性低于對照，且各濃度處理下存在顯著性差異(P<0.05)。結果表明，吡蚜酮低濃度促進SOD活性，高濃度抑制SOD活性。由圖2-B可知，與對照相比，濃度為9.38、18.75和150 mg·L-1時的POD活性均下降，濃度為37.5 mg·L-1和75 mg·L-1時的POD活性均增高，與0 mg·L-1的POD活性存在顯著差異性(P<0.05)。結果表明，吡蚜酮的兩端濃度值能降低POD活性，中間濃度值能增加POD活性。由圖2-C可知，與對照相比，濃度為37.5 mg·L-1時的CAT活性增高，存在顯著差異性(P<0.05)，其余各濃度差異不顯著(P>0.05)。由圖2-D可知，在吡蚜酮脅迫下的各濃度劑量番茄葉片游離脯氨酸含量均高于對照處理，游離脯氨酸含量隨著吡蚜酮施用濃度的增加而增加，說明其均誘發(fā)了番茄葉片內游離脯氨酸的累積。150 mg·L-1番茄葉片游離脯氨酸含量是 0 mg·L-1的4倍，游離脯氨酸含量存在顯著差異(P<0.05)。

2.3.2 吡蟲啉對番茄幼苗抗性生理指標的影響 由圖3-A可知，與對照相比，在吡蟲啉處理下各濃度番茄葉片SOD活性差異不顯著(P> 0.05)。說明吡蟲啉在該濃度范圍內對番茄幼苗的SOD活性無影響。由圖3-B可知，在吡蟲啉處理下各濃度番茄葉片POD活性均低于對照處理，POD活性在各濃度下與對照處理的POD活性存在顯著差異性(P<0.05)。說明吡蟲啉均能降低POD活性。由圖3-C可知，與對照相比，在吡蟲啉處理下各濃度番茄葉片CAT活性不存在顯著差異(P>0.05)。說明吡蟲啉在該濃度范圍內對番茄幼苗的CAT活性無影響。由圖3-D可知，在吡蟲啉作用下，除35 mg·L-1外各濃度番茄葉片游離脯氨酸含量均低于對照處理。35 mg·L-1時番茄葉片游離脯氨酸含量是對照處理的2.5倍，存在顯著差異(P< 0.05)。說明35 mg·L-1時誘發(fā)番茄葉片內游離脯氨酸的累積。

2.3.3 螺蟲乙酯對番茄幼苗抗性生理指標的影響 由圖4-A可知，與對照相比，濃度24.9、224 mg·L-1時，SOD活性均增加，濃度2.8、8.3、74.7 mg·L-1時，SOD活性降低，濃度為224 mg·L-1時與各濃度間SOD值存在顯著相差異(P<0.05)。由圖4-B可知，與對照相比，濃度 2.8～24.9 mg·L-1，POD活性增加，濃度74.7、224 mg·L-1時，POD活性降低。說明螺蟲乙酯低濃度時增加POD活性。由圖4-C可知，與對照相比，在螺蟲乙酯處理下各濃度番茄葉片CAT活性均不存在顯著差異(P>0.05)。說明螺蟲乙酯在該濃度范圍內對番茄幼苗的CAT活性無影響。由圖4-D可知，在螺蟲乙酯脅迫下的各濃度番茄葉片游離脯氨酸含量與照處理不存在顯著差異(P>0.05)。

2.3.4 溴氰蟲酰胺對番茄幼苗抗性生理指標的影響 由圖5-A可知，與對照相比，在溴氰蟲酰胺處理下各濃度番茄葉片SOD活性均差異不顯著(P>0.05)。說明溴氰蟲酰胺在該濃度范圍內對番茄幼苗的SOD活性無影響。由圖5-B可知，與對照相比，濃度95 mg·L-1時POD活性增加，說明在溴氰蟲酰胺較高濃度作用下POD活性呈現(xiàn)出活性增加現(xiàn)象。由圖5-C可知，與對照相比，在溴氰蟲酰胺處理下各濃度番茄葉片CAT活性均不存在顯著差異(P>0.05)。說明溴氰蟲酰胺在該濃度范圍內對番茄幼苗的CAT活性無影響。由圖5-D可知，與對照相比，在溴氰蟲酰胺脅迫下的各濃度番茄葉片游離脯氨酸含量均不存在顯著差異(P>0.05)。結果表明，溴氰蟲酰胺在該濃度范圍內對番茄幼苗的游離脯氨酸含量無影響。

3 討 論

3.1 4種殺蟲劑對番茄幼苗植株生長的影響

水培法不僅能夠避免土壤一些因素對番茄幼苗的影響及營養(yǎng)物質的浪費和流失，且與土壤相比對農藥的吸收較少可使試驗更加精準。丁超等[10]研究表明低濃度農藥對高粱株高有促進作用，而高劑量則相反。本試驗研究結果與其一致，4種殺蟲劑低濃度對番茄幼苗的株高均具促進作用。除螺蟲乙酯74.7 mg·L-1外，其余殺蟲劑對主根的生長無影響。番茄莖粗在4種殺蟲劑各濃度間差異性顯著(P<0.05)，且各濃度對莖粗的影響不同，如：吡蚜酮濃度在9.83～75 mg·L-1時對莖粗生長具有促進作用，150 mg·L-1時則具有抑制作用。說明農藥對植株具有雙重效應，既有促進作用[18-19]，也有抑制作用[20-21]。根系活躍吸收面積是指當根系在溶液中已達到吸附飽和而仍留在溶液中時，根系的活躍部分能把原來吸附的物質吸收到細胞中去，作為衡量根系活力的一種指標[15]。本研究中吡蟲啉作用下植株根系活躍吸收面均高于對照，與儀美芹等[8]研究吡蟲啉對對根系活力結果一致。

3.2 4種殺蟲劑對番茄葉片葉綠素及游離脯氨酸含量的影響

葉綠素含量是表征植物光合作用能力的重要指標，也是逆境脅迫重要指標之一，其高低對植物的生長具有重要意義[22-23]。葉綠體色素主要功能是吸收和傳遞光能，將匯集的光能轉變?yōu)榛瘜W能進行光化學作用[24-25]。試驗研究結果表明，吡蟲啉作用下的番茄葉片類胡蘿卜素含量均低于對照，其余3種殺蟲劑不同濃度下則呈現(xiàn)增減起伏的趨勢，類胡蘿卜素值在各濃度處理下差異性顯著(P<0.05)，說明植株利用類胡蘿卜素來清除殺蟲劑造成的氧化脅迫與農藥濃度劑量有關[26]。蟲害雖然會加速植物的衰老，抑制葉綠素的合成使植物葉片葉綠素含量降低[27-28]，但使用殺蟲、殺菌劑后，植株體內葉綠素含量會升高[29-30]。本試驗中番茄苗在螺蟲乙酯脅迫下，各濃度處理的葉綠素含量值均高于對照，與上述研究結果一致。吡蟲啉處理下葉綠素a在17.5、70、140 mg·L-1時和葉綠素總含量在140 mg·L-1時增加的這一結果則與董國政等[31]的研究一致。

植株在正常條件下，游離脯氨酸的含量很低，但遇到逆境脅迫時，游離脯氨酸便會大量積累，積累的脯氨酸除了作為植物細胞質內滲透調節(jié)物質外，還在穩(wěn)定生物大分子結構、降低細胞酸性、解除氨毒以及作為能量庫調節(jié)細胞氧化還原勢等方面起重要作用[14]。植物體內游離脯氨酸積累指數(shù)與植物的抗逆性有關，因此游離脯氨酸含量可作為番茄抗逆性的一項生化指標[32]。研究結果表明，螺蟲乙酯和溴氰蟲酰胺對番茄葉片游離脯氨酸含量無影響。在吡蚜酮不同濃度的作用下游離脯氨酸含量均高于對照，與不同農藥脅迫后植株體內游離脯氨酸含量均較對照植物顯著提高的結論一致[33-36]。吡蟲啉在35 mg·L-1時番茄葉片游離脯氨酸含量是對照的2.5倍，說明此濃度下誘發(fā)了番茄葉片內游離脯氨酸的累積。

3.3 4種殺蟲劑對番茄葉片SOD、POD和CAT活性的影響

目前已知的植物抗氧化酶有SOD、POD和CAT[37-38]。番茄幼苗SOD活性在螺蟲乙酯處理下有增有減，與宋家永等[39]對高效氯氟氰菊酯施用在白菜體內的SOD 活性變化結果不一致。4種殺蟲劑處理下的POD活性有增有減，與李新?lián)P[40]研究的阿維菌素和吡蟲啉對小麥POD活性變化相似。番茄幼苗CAT活性在吡蚜酮處理下有變化，其余3種殺蟲劑無影響。CAT活性隨吡蚜酮濃度的增加呈“鐘形”，與高軍等[41]和郭明等[42]研究的CAT活性變化結果一致。說明植株在不同殺蟲劑脅迫下，其體內的SOD、POD、CAT酶活性均有不同的變化趨勢，主要由于不同農藥種類因其作用機理的不同，農藥使用濃度與對植株處理時間的不同，對抗氧化系統(tǒng)的影響也不同[43]。當植物抗氧化防御系統(tǒng)在抵御環(huán)境脅迫時，其協(xié)作關系復雜，具體機理還有待進一步研究。

4 結 論

4種內吸性殺蟲劑對番茄幼苗生長及生理生化的影響具有劑量效應。吡蚜酮在37.5 mg·L-1時對番茄的株高、莖粗、CAT活性都具有正面作用，可促進植株生長及光合作用。、吡蟲啉對番茄幼苗的生長及抗氧化酶活性無太大影響，但隨著濃度增加可促進番茄幼苗的根系活力。處理濃度為35 mg·L-1時，番茄幼苗體內游離脯氨酸含量最高，抗逆性最強。螺蟲乙酯對根系活力卻具有抑制作用，濃度為224 mg·L-1時對番茄苗的超氧化物歧化酶活性影響最大，但對幼苗的株高具有抑制作用，建議實際生產中合理用藥。溴氰蟲酰胺促進番茄苗的生長，而抑制根系活力，對抗氧化酶和游離脯氨酸無影響。濃度為47.5 mg·L-1時，植株株高和莖粗均達最大值。在實際生產中應嚴格控制殺蟲劑使用劑量確保番茄幼苗的健康成長。