全 文 ：除草剂对葡萄叶片光合作用及贮藏营养的影响*
谭摇 伟摇 王摇 慧摇 翟摇 衡**
(山东农业大学园艺科学与工程学院 /作物生物学国家重点实验室, 山东泰安 271018)
摘摇 要摇 选择 3 个相邻的葡萄承包户,测定生长季使用除草剂对巨峰葡萄叶片光合机构及枝
条贮藏营养的影响.结果表明:与人工除草(CK)相比,2009 年使用除草剂的葡萄园(T1和 T2)
葡萄叶片净光合速率(Pn)明显降低,其中 T1园内第 4 节和 T2园内第 6 节叶片 Pn降幅最大,分
别为 40. 5%和 32. 1% ;而除草剂对叶片气孔导度(Gs)的影响较小. 2010 年继续喷施除草剂的
T1葡萄园叶片 Pn仍显著低于对照,而停止喷施除草剂、改为人工除草的 T2葡萄园中上部叶片
的 Pn和 Gs稍高于 T1,但 Pn仍显著低于对照,表现为除草剂残留的后效作用. 2009 年,使用除
草剂降低了葡萄叶片光系统 II最大光化学效率(Fv / Fm)和性能指数(PI),快速叶绿素荧光诱
导动力学曲线(OJIP)中 J点和 K点荧光上升,叶片反应中心和放氧复合体破坏程度较高;喷
施除草剂显著降低了葡萄中部叶片的色素含量,且浓度越大降幅越大.除草剂处理显著提高
了所有部位叶片过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性;提高了中部叶片超氧化物歧化
酶(SOD)活性,而显著降低了上部和下部叶片的 SOD活性;上部叶片的抗坏血酸过氧化物酶
(APX)活性显著降低,而中、下部叶片显著提高. 使用除草剂加剧了葡萄叶片膜脂过氧化程
度,导致枝条可溶性糖、淀粉、游离氨基酸和可溶性蛋白含量明显下降.
关键词摇 除草剂摇 葡萄摇 光合作用摇 贮藏营养
*国家葡萄产业技术体系建设项目(nycytx鄄30鄄zp)资助.
**通讯作者. E鄄mail: hengz@ sdau. edu. cn
2010鄄12鄄31 收稿,2011鄄06鄄16 接受.
文章编号摇 1001-9332(2011)09-2355-08摇 中图分类号摇 S663. 1摇 文献标识码摇 A
Effects of herbicide on grape leaf photosynthesis and nutrient storage. TAN Wei, WANG Hui,
ZHAI Heng (State Key Laboratory of Crop Biology, College of Horticultural Science and Engineer鄄
ing, Shandong Agricultural University, Taian 271018, Shandong, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,
2011,22(9): 2355-2362.
Abstract: Selecting three adjacent vineyards as test objects, this paper studied the effects of apply鄄
ing herbicide in growth season on the leaf photosynthetic apparatus and branch nutrient storage of
grape Kyoho (Vitis vinifera伊Vitis labrusca). In the vineyards T1 and T2 where herbicide was applied
in 2009, the net photosynthesis rate (Pn) of grape leaves had a significant decrease, as compared
with that in vineyard CK where artificial weeding was implemented. The leaves at the fourth node in
vineyard T1 and those at the sixth node in vineyard T2 had the largest decrement of Pn(40郾 5% and
32郾 1% , respectively). Herbicide had slight effects on the leaf stomatal conductance (Gs). In T1
where herbicide application was kept on with in 2010, the Pn was still significantly lower than that
in CK; while in T2 where artificial weeding was implemented in 2010, the Pn and Gs of top鄄 and
middle node leaves were slightly higher than those in T1, but the Pn was still lower than that in CK,
showing the aftereffects of herbicide residual. The herbicide application in 2009 decreased the leaf
maximum photochemical efficiency of PS域(Fv / Fm) and performance index (PI) while increased
the relative variable fluorescence in the J step and K step, indicating the damage of electron trans鄄
portation of PS域 center and oxygen鄄evolving complex. Herbicide application decreased the pigment
content of middle鄄node leaves in a dose鄄manner. Applying herbicide enhanced the leaf catalase and
peroxidase activities significantly, increased the superoxide dismutase ( SOD) activity of middle鄄
node leaves, but decreased the SOD activity of top鄄 and bottom node leaves. After treated with her鄄
bicide, the ascorbate peroxidase (APX) activity of middle鄄 and bottom node leaves increased, but
that of top鄄node leaves decreased. Herbicide treatment aggravated leaf lipid peroxidation, and re鄄
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 9 月摇 第 22 卷摇 第 9 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Sep. 2011,22(9): 2355-2362
duced the soluble sugar, starch, free amino acids, and soluble protein storage in branches.
Key words: herbicide; grape; photosynthesis; nutrient storage.
摇 摇 生产中使用除草剂是一种快速、经济、有效的除
草方法,但是除草剂的应用对环境和农作物造成了
一定程度的污染.近年来,由于劳动力紧缺以及缺乏
对果园生草的认知,除草剂的使用趋向普及化、常规
化,有关除草剂药害的报道越来越多[1-2],生产上经
常发现由于除草剂使用不当而使果树中毒的现象,
最明显的症状是叶片变形、落花落果甚至绝产[3-4] .
产生除草剂危害的原因,有些是由于除草剂的类型
选择不当,如喷布灭生性除草剂草甘膦、百草枯等;
有些是由于使用浓度过高造成药害;有些果园本身
并未使用除草剂,而是周边大田作物喷洒除草剂漂
移,或喷雾器清理不干净而产生余害[5-6],如大田作
物上使用 2鄄4鄄D丁酯除草剂,在有风的天气条件下,
可造成长达 10 km的长距离漂移;有些则是前茬作
物大量长期使用除草剂造成土壤残留对后茬作物产
生危害[7-8] .
山东曲阜鲁风园葡萄种植合作社主栽品种以巨
峰、藤稔为主,由于劳动力短缺,大多数果农生产中
常年、一年多次使用不同类型的除草剂. 调查中发
现,当地很多巨峰葡萄园植株叶片有些缩小、变圆,
但并不引人注目,而明显的是叶色深绿甚至黑绿,果
农甚至部分农技人员误以为是营养充足的表现,但
树体的生长速率下降,特别是座果不良、影响产量.
针对此问题,本试验选择使用除草剂强度不同的邻
近 3 家葡萄园承包户,测定了生长后期与葡萄光合
性能有关的参数以及落叶后枝条的营养贮藏,以期
初步了解除草剂对葡萄生长的影响,为除草剂的合
理使用提供理论依据.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验设计
试验于 2009 年 9—11 月、2010 年 8 月在山东曲
阜吴村葡萄园进行,品种为巨峰(Vitis vinifera伊Vitis
labrusca cv郾 Kyoho),同期种植,树龄均为 10 年,立
架栽培,行距 1郾 6 m,株距 0郾 8 m,架高 2郾 0 m,修剪
及肥水管理等技术统一. 3 户葡萄园相邻,2009 年葡
萄园 1(T1)1 年内使用 4 次除草剂,葡萄产量 19500
kg·hm-2;葡萄园 2(T2)常年使用除草剂(其中 2009
年 1 年内使用了 4 次),落花落果严重,葡萄产量
15000 kg · hm-2 以下;葡萄园 3 即对照葡萄园
(CK),人工除草,葡萄产量 28500 kg·hm-2左右.用
喷雾器定量喷施除草剂于行间草上,使用日期、品种
及用量如表 1 所示.于 2009 年 9 月 13 日(晴天)选
取成熟度一致的枝条,从下部向上依次测定第 2、4、
6、8、10、12、14、16 节叶片的光合、荧光参数,重复
3 ~ 5 株,并取下部(3 ~ 5 节)、中部(8 ~ 10 节)、上
部(14 ~ 16 节)叶片用液氮壶带回实验室测定丙二
醛、叶绿素含量及抗氧化酶活性;落叶后采集枝条测
定第 4 节淀粉、可溶性糖、游离氨基酸、可溶性蛋白
等指标. 2010 年,T1于 2010 年 4 月 5 日、6 月 20 日、
7 月 25 日使用了 3 次除草剂(除草剂种类和用量与
2009 年同期一致),T2停止使用除草剂改为人工除
草,于 2010 年 8 月 6 日(晴天)测定了各处理下部
(3 ~ 5 节)、中部(8 ~ 10 节)、上部(14 ~ 16 节)叶片
的光合、荧光参数,重复 3 ~ 5 株.
1郾 2摇 测定项目与方法
1郾 2郾 1 光合速率的测定摇 净光合速率(Pn)、气孔导
度(Gs)等参数用 CIRAS鄄2 便携式光合系统测定仪
(PPSystems,英国)测定. 测定时光强为(1000 依50)
滋mol·m-2·s-1,CO2浓度为(360依20) 滋L·L-1 . 测
定时间为 8:00—11:00.
1郾 2郾 2 快速叶绿素荧光诱导曲线的测定摇 利用连续
激发式荧光仪(Handy PEA,Hansatech,英国)测定快
速叶绿素荧光诱导曲线[9] .叶片暗适应 20 min 后照
射 3000 滋mol·m-2·s-1的红光时快速叶绿素荧光
曲线被诱导.初始记录速度为 10 万次·s-1,能够捕
捉到从O鄄P上升过程中更多的荧光变化信息,如可
表 1摇 葡萄园使用除草剂的时间、种类及用量
Table 1摇 Application date, type and dosage of herbicide in
vineyard
使用日期
Date
除草剂种类
Herbicide type
除草剂用量
Herbicide dosage
(mL·m-2)
T1 T2
2009鄄04鄄05 40% 乙草胺 40% acetochlor 0郾 225 0郾 270
2009鄄06鄄20 40% 乙草胺 40% acetochlor 0郾 225 0郾 270
10% 乙羧氟草醚 10% fluoroglycofen 0郾 018 0郾 024
10% 克无踪(百草枯) 10% paraquat 0郾 112 0郾 120
2009鄄07鄄25 40% 乙草胺 40% acetochlor 0郾 225 0郾 270
10% 乙羧氟草醚 10% fluoroglycofen 0郾 018 0郾 024
10% 克无踪(百草枯) 10% paraquat 0郾 112 0郾 120
2009鄄08鄄28 40% 乙草胺 40% acetochlor 0郾 225 0郾 270
10% 乙羧氟草醚 10% fluoroglycofen 0郾 018 0郾 024
10% 克无踪(百草枯) 10% paraquat 0郾 112 0郾 120
6532 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
以捕捉到 O鄄P变化过程中的另外两个拐点(J点和 I
点). 而所有瞬时荧光从 10 滋s 到 300 s ( Handy鄄
PEA)都能被按时记录. 测定的参数主要有:光系统
域最大光化学效率(Fv / Fm);以吸收光能为基础的
性能指数(PI);在 J 点的相对可变荧光(VJ);在 K
点的相对可变荧光(VK).
1郾 2郾 3 生理指标的测定 摇 叶绿素含量采用赵世杰
等[10]的方法测定,丙二醛(MDA)含量采用硫代巴
比妥酸(TBA)比色法测定.抗氧化酶活性的测定:称
取剪碎的葡萄叶片 1 g,加 10 mL预冷的提取液(pH
7郾 8 的磷酸缓冲液,含 0郾 1 mmol·L-1 EDTA,1%
PVP),冰浴研磨,于 4 益下 12000伊g离心 20 min,上
清液即为酶提取液. 超氧化物歧化酶(SOD)活性按
Giannopolitis 和 Reis[11] 的方法测定,过氧化氢酶
(CAT)活性按 Aebi[12]的方法测定,抗坏血酸过氧化
物酶(APX)活性按 Nakano和 Asada[13]的方法测定,
过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法[14]测定.
葡萄枝条中营养物质的测定:淀粉和可溶性糖
含量采用蒽酮比色法测定,可溶性蛋白含量采用考
马斯亮兰 G鄄250 法测定,游离氨基酸含量采用茚三
酮比色法测定.
1郾 3摇 数据处理
上部、中部和下部叶片同一指标分别用 3 ~ 5 个
枝条的 3 ~ 5 节、8 ~ 10 节、14 ~ 16 节叶片的平均值依
标准差(mean依SE)表示.采用 Excel与 SPSS 16郾 0 软
件进行统计分析,采用单因素方差分析和 LSD 法比
较同一指标同一部位不同处理间的差异显著水平
(琢=0郾 05).
2摇 结果与分析
2郾 1摇 喷施除草剂对葡萄叶片光合作用的影响
2郾 1郾 1 对葡萄叶片光合参数的影响摇 葡萄叶片的光
合速率和气孔导度随节位的提高而增加(图 1),与
CK相比,2009 年喷施除草剂明显降低了葡萄叶片
的净光合速率(Pn),其中 T1处理第 4 节和 T2处理第
6 节叶片 Pn下降的幅度最大,分别下降了 40郾 5%和
32郾 1% . T1处理不同节位叶片 Pn显著低于未喷施除
草剂的 CK;T2处理中、下部节位(2 ~ 10 节)叶片 Pn
显著低于 CK,2、4、12 节位显著高于 T1处理,而 6、8
节位显著低于 T1处理.
喷施除草剂对叶片气孔导度(Gs)的影响较小,
其中 T1处理仅第 14、16 节叶片的 Gs显著低于 CK,
而 T2处理不同节位叶片的 Gs与对照差异不显著.
图 1摇 除草剂对葡萄叶片净光合速率和气孔导度的影响
Fig. 1摇 Effects of herbicide on net photosynthetic rate (Pn) and
stomatal conductance (Gs) in grape leaves郾
不同小写字母表示同一部位不同处理间差异显著(P<0郾 05) Differ鄄
ent small letters meant significant difference among treatments in the same
part at 0郾 05 level郾 下同 The same below郾
2郾 1郾 2 对葡萄叶片荧光参数的影响摇 随着葡萄叶片
节位的升高,叶片 PS域最大光化学效率(Fv / Fm)呈
现先降低后升高的趋势,但使用除草剂处理低于 CK
(图 2).
PI是反映植物光合综合性能的一个参数[15] .
未喷除草剂的葡萄园叶片 PI 随着节位的升高有增
加趋势,但 2 ~ 12 节的 PI无显著差异,而 14 节的 PI
显著高于其他节. T1园内叶片 PI 变化与 CK 呈类似
趋势,但第 2 ~ 16 节显著低于对照;而 T2园内叶片
PI呈现升高-下降-升高的趋势,除第 6、16 节外,其
他节位叶片的 PI显著低于对照,但不同节位叶片的
PI与 T1差异不显著.
VJ和 VK分别代表叶绿素荧光多项上升动力学
曲线(OJIP) J 相和 K 相的变化幅度.未喷施除草剂
园内叶片 VJ随着节位的升高呈逐渐下降趋势,但不
同节位之间差异很小;T1园内不同节位叶片 VJ显著
高于 CK;T2园内第 8 ~ 12 节叶片 VJ显著高于 CK,第
8、12、16 节叶片 VJ显著低于 T1 . 除草剂处理第 4 节
叶片 VK显著高于 CK,第 12、14 节叶片 VK随着除草
剂浓度的升高而显著升高. J 点的荧光强度升高一
般反映了 QA鄄的瞬时大量积累[16],该现象的出现可
能是由于电子传递链中超过QA 鄄的其他电子受体的
75329 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 谭摇 伟等: 除草剂对葡萄叶片光合作用及贮藏营养的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 2摇 除草剂对葡萄叶片 PS域最大光化学效率、性能指数、J点相对可变荧光和 K点相对可变荧光的影响
Fig. 2摇 Effects of herbicide on maximal photochemistry efficiency of PS域 (Fv / Fm), performance index (PI), relative amplitude in J
step (VJ), and relative amplitude in K step (VK) in grape leaves郾
比率下降[17] . K点的出现主要是由于供体端的电子
受抑制,所以 K点可以作为放氧复合体受伤害的一
个特殊标记[15] .喷施除草剂使生长后期葡萄叶片放
氧复合体和反应中心破坏的程度较高,光合综合性
能下降.
2郾 1郾 3 对葡萄叶片色素含量的影响摇 使用除草剂显
著降低了中部叶片的各种色素含量,且除草剂浓度
越大,降幅越大(表 2),其中 T2的 Chl a、Chl b 和类
胡萝卜素含量分别比 CK 降低 38郾 9% 、41郾 1% 和
43郾 7% . T1处理显著提高了上部叶片的 Chl a和类胡
萝卜素含量,对 Chl b的影响不大,对下部叶片的影
响也不显著;T2处理显著降低了上部叶片的 Chl a、
Chl b和类胡萝卜素含量以及下部叶片的 Chl b 含
量,其下部叶片的 Chl a / b显著高于 CK和 T1处理.
2郾 2摇 喷施除草剂对葡萄叶片抗氧化酶活性和丙二
醛含量的影响
与人工除草相比,喷施除草剂显著提高了葡萄
叶片CAT和POD活性(表3 ) ,其中T2园内不同部
表 2摇 除草剂对葡萄叶片叶绿素 a、叶绿素 b、类胡萝卜素含量和叶绿素 a / b的影响
Table 2摇 Effects of herbicide on chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoid contents and chlorophyll a / b in grape leaves (mean
依SD)
色素类型
Pigment type
叶片部位
Node
处 理 Treatment
CK T1 T2
叶绿素 a 上部 Top 1郾 50依0郾 04b 1郾 78依0郾 11a 1郾 09依0郾 04c
Chlorophyll a 中部 Middle 1郾 80依0郾 02a 1郾 38依0郾 07b 1郾 10依0郾 02c
(mg·g-1 FM) 下部 Bottom 1郾 28依0郾 03a 1郾 26依0郾 02a 1郾 33依0郾 14a
叶绿素 b 上部 Top 0郾 58依0郾 02a 0郾 59依0郾 05a 0郾 38依0郾 02b
Chlorophyll b 中部 Middle 0郾 69依0郾 01a 0郾 50依0郾 02b 0郾 41依0郾 00c
(mg·g-1 FM) 下部 Bottom 0郾 52依0郾 01a 0郾 50依0郾 01ab 0郾 44依0郾 05b
类胡萝卜素 上部 Top 0郾 40依0郾 01b 0郾 46依0郾 02a 0郾 30依0郾 01c
Crotenoid 中部 Middle 0郾 51依0郾 00a 0郾 38依0郾 02b 0郾 29依0郾 01c
(mg·g-1 FM) 下部 Bottom 0郾 39依0郾 01a 0郾 36依0郾 01a 0郾 37依0郾 04a
叶绿素 a / b 上部 Top 2郾 60依0郾 02c 3郾 05依0郾 07a 2郾 88依0郾 06b
Chlorophyll a / b 中部 Middle 2郾 63依0郾 01b 2郾 74依0郾 03a 2郾 75依0郾 02a
下部 Bottom 2郾 47依0郾 01c 2郾 53依0郾 02b 3郾 02依0郾 03a
同行不同小写字母表示处理间差异显著(P<0郾 05) Different small letters meant significant difference among treatments in the same part at 0郾 05 level郾
下同 The same below郾
8532 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
表 3摇 除草剂对葡萄叶片抗氧化酶活性和MDA含量的影响
Table 3摇 Effects of herbicide on antioxidant enzyme activities and MDA content in grape leaves
项目
Item
叶片部位
Node
处 理 Treatment
CK T1 T2
CAT 活性 CAT activity 上部 Top 82郾 6依3郾 8c 141郾 1依2郾 7b 164郾 4依5郾 3a
(滋mol H2O2·min-1·mg-1 pro) 中部 Middle 115郾 0依6郾 4c 178郾 1依17郾 8b 257郾 1依22郾 5a
下部 Bottom 93郾 8依5郾 5c 165郾 1依4郾 5b 209郾 3依3郾 8a
POD 活性 POD activity 上部 Top 22郾 2依1郾 1c 70郾 4依1郾 7b 77郾 5依3郾 4a
(滋mol·min-1·g-1 pro) 中部 Middle 33郾 4依3郾 3b 81郾 4依13郾 1a 97郾 9依9郾 5a
下部 Bottom 50郾 6依1郾 7c 125郾 4依9郾 7a 108郾 5依7郾 8b
SOD 活性 SOD activity 上部 Top 215郾 5依2郾 4a 157郾 0依0郾 6b 106郾 5依3郾 1c
(Unit·mg-1 pro) 中部 Middle 163郾 1依2郾 9c 203郾 7依1郾 0b 223郾 4依4郾 6a
下部 Bottom 157郾 7依3郾 9a 129郾 4依4郾 2b 126郾 7依1郾 3b
APX 活性 APX activity 上部 Top 111郾 9依6郾 7a 35郾 9依2郾 8c 71郾 8依4郾 5b
(滋mol ASC·min-1·mg-1 pro) 中部 Middle 84郾 3依5郾 1c 119郾 9依2郾 7b 185郾 3依22郾 8a
下部 Bottom 42郾 9依4郾 1c 65郾 7依11郾 2b 110郾 6依14郾 9a
MDA 含量 MDA content 上部 Top 2郾 47依0郾 18c 3郾 62依0郾 26b 6郾 26依0郾 43a
(mg·g-1 FM) 中部 Middle 1郾 31依0郾 14c 1郾 86依0郾 07b 3郾 83依0郾 70a
下部 Bottom 4郾 05依0郾 45a 4郾 26依0郾 78a 4郾 50依0郾 22a
位叶片的 CAT 和 POD 活性分别比 CK 提高了
99郾 2% ~ 123郾 5%和 114郾 5% ~ 249郾 6% ,分别以中
部和上部叶片增加幅度最大. 喷施除草剂对葡萄叶
片 SOD 活性的影响有所不同,上部和下部叶片的
SOD活性显著降低,而中部叶片有所提高,且 T2处
理显著高于 T1处理.施用除草剂对葡萄叶片 APX活
性的影响也与 SOD不同,中、下部叶片显著提高,上
部叶片显著降低.
由表 3 可以看出,喷施除草剂显著增加了中、上
部叶片的 MDA 含量,且随着除草剂浓度的增加,
MDA含量呈现升高趋势. T1、T2上部叶片 MDA 含量
分别比 CK 提高了 46郾 6%和 153郾 4% ,中部叶片分
别比 CK 提高了 41郾 5%和 191郾 6% . 除草剂的使用
显著加重了生长后期葡萄中、上部叶片的膜脂过氧
化程度.不同处理间下部叶片的 MDA 含量无显著
性差异.
2郾 3摇 喷施除草剂对葡萄枝条贮藏营养的影响
由表4所示,落叶后T1 、T2园内枝条中可溶性
表 4摇 除草剂对葡萄枝条中可溶性糖、淀粉、游离氨基酸和
可溶性蛋白含量的影响
Table 4摇 Effects of herbicide on soluble sugar, starch, free
amino acid and soluble protein contents in grape branches
处理
Treatment
可溶性糖
Soluble sugar
(mg·
g-1DM)
淀粉
Starch
(% )
游离氨基酸
Free amino acid
(滋g NH2 鄄N
·g-1FM)
可溶性蛋白
Soluble
protein
(mg·
g-1FM)
CK 77郾 4依3郾 7a 15郾 8依0郾 6a 5郾 5依0郾 2a 12郾 5依0郾 3a
T1 69郾 4依0郾 7b 12郾 8依0郾 6b 5郾 8依0郾 2a 8郾 3依0郾 6b
T2 66郾 1依1郾 4b 15郾 2依0郾 5a 4郾 3依0郾 2b 12郾 4依0郾 6a
糖含量比 CK分别降低了 10郾 5%和 14郾 7% ,但 T1与
T2处理间差异不显著. T1处理显著降低了枝条中的
淀粉和可溶性蛋白含量,分别比 CK 降低了 19郾 3%
和 33郾 7% ,而 T2处理枝条中淀粉和可溶性蛋白含量
稍低于 CK,且与 CK 差异不显著. T1处理枝条中的
游离氨基酸含量稍高于 CK,但差异不显著;而 T2处
理枝条中游离氨基酸含量显著低于 CK 和 T1处理,
分别比两者降低了 21郾 6%和 28郾 0% .
2郾 4摇 喷施除草剂的后效作用
2010 年 T1葡萄园继续喷施除草剂,T2葡萄园未
再喷施除草剂而改为人工除草. T1处理的葡萄上、
中、下部叶片 Pn分别比 CK 降低 40郾 0% 、37郾 9%和
56郾 0% ,Gs也显著低于 CK. T2园内葡萄叶片 Pn显著
低于 CK (图 3),上、中、下叶片分别比 CK 降低
34郾 9% 、 28郾 5% 和 61郾 2% , Gs 分别比 CK 降低
41郾 7% 、22郾 8%和 29郾 5% ;与 T1处理相比,虽然 T2处
理上、中部叶片的 Pn有所提高,但差异不显著,仅上
部叶片的 Gs显著高于 T1 .
T1和 T2园内叶片的 Fv / Fm稍低于 CK. T2上、下
部叶片的 PI 分别比 CK 和 T1高 2郾 4% 、5郾 0% 和
2郾 6% 、12郾 9% ,但下部叶片的 PI 分别比 CK和 T1低
5郾 7%和 0郾 4% . T2上部叶片的 VJ和 VK稍低于对照,
但稍高于 T1;而中、下部叶片的 VK小于 T1和 CK.总
体上,除草剂处理的葡萄叶片荧光参数(Fv / Fm、PI、
VJ和 VK ) 与人工除草处理相比差异都不显著
(表 5).
95329 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 谭摇 伟等: 除草剂对葡萄叶片光合作用及贮藏营养的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 3摇 除草剂对葡萄叶片净光合速率和气孔导度的后效作
用
Fig. 3摇 Aftereffects of herbicide on net photosynthetic rate (Pn)
and stomatal conductance (Gs) in grape leaves.
表 5摇 除草剂对葡萄叶片 PS域最大光化学效率(Fv / Fm)、性
能指数(PI)、J点相对可变荧光(VJ)和 K 点相对可变荧光
(VK)的后效作用
Table 5摇 Aftereffects of herbicide on maximal photochemis鄄
try efficiency of PS域(Fv / Fm), performance index (PI),
relative amplitude in J step (VJ) and relative amplitude in
K step (VK) in grape leaves
参 数
Parameter
叶片部位
Node
处 理 Treatment
CK T1 T2
Fv / Fm 上部 Upper 0郾 81依0郾 02a 0郾 80依0郾 01a 0郾 80依0郾 01a
中部 Middle 0郾 81依0郾 01a 0郾 80依0郾 01a 0郾 80依0郾 01a
下部 Bottom 0郾 81依0郾 00a 0郾 80依0郾 00a 0郾 80依0郾 02a
PI 上部 Upper 3郾 00依0郾 54a 3郾 00依0郾 35a 3郾 07依0郾 27a
中部 Middle 3郾 04依0郾 34a 2郾 88依0郾 44a 2郾 87依0郾 42a
下部 Bottom 2郾 66依0郾 53a 2郾 48依0郾 31a 2郾 80依0郾 56a
VJ 上部 Upper 0郾 63依0郾 01a 0郾 62依0郾 01a 0郾 63依0郾 00a
中部 Middle 0郾 62依0郾 02a 0郾 62依0郾 01a 0郾 63依0郾 01a
下部 Bottom 0郾 63依0郾 02a 0郾 64依0郾 01a 0郾 63依0郾 01a
VK 上部 Upper 0郾 17依0郾 02a 0郾 16依0郾 01a 0郾 16依0郾 01a
中部 Middle 0郾 17依0郾 02a 0郾 17依0郾 02a 0郾 16依0郾 01a
下部 Bottom 0郾 19依0郾 02a 0郾 19依0郾 01a 0郾 17依0郾 01a
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 除草剂对葡萄叶片光合作用的影响
目前果园中使用的除草剂种类繁多,其中触杀
性除草剂使植物接触部位受伤致死,如果使用规范
不喷到作物上,就不会对作物造成影响,但如果使用
不当,如误喷或飘移到作物上就可能对作物光合速
率造成影响[18];常用的除草剂中约有 30%的除草
剂是植物光合系统抑制剂,如三氮苯类、酰胺类、二
苯醚类、二硝基苯胺类等,这类除草剂最容易影响作
物的光合作用,使用后不但影响杂草的生长,而且可
被作物吸收后作用于光系统玉和光系统域,抑制光
合作用的进行[19] .例如阿特拉津是一种光系统域抑
制剂,处理小麦后导致叶片中 7 个与卡尔文循环有
关的叶绿体蛋白质消失[20];莠去津和异恶草酮等均
抑制植物光合过程中的电子传递[21-22];丙炔氟草胺
为原卟啉原氧化酶抑制剂之一,也能导致葡萄叶片
净光合速率和气孔导度的急剧下降[23] .除草剂对作
物光合的长期抑制可能会导致产量和品质的下
降[24] .本试验所用的百草枯是一种触杀性除草剂,
不具有传导性和选择性,不能被葡萄根系吸收;乙草
胺属于氯乙酰胺类除草剂,能够被葡萄根系吸收并
向上传导,但其作用靶标还不很清楚;乙羧氟草醚为
二苯醚类除草剂,抑制原卟啉原氧化酶活性,代谢生
成单线态氧,从而影响植物色素的合成和光合作用
的进行[19] .本研究表明,使用除草剂加速了葡萄下
部叶片的衰老,导致各项功能下降;中部叶片是本试
验测定时期内功能较强的部位,因此使用除草剂对
其光合功能的影响最大,且除草剂用量越大降幅越
大,这与各处理对叶片色素含量的影响一致;而上部
叶片可能由于形成时间较晚,光合功能次于中部叶
片,受除草剂的影响相对较小.
3郾 2摇 除草剂对葡萄叶片抗氧化酶活性的影响
葡萄植株不同节位叶片的功能周期明显不同,
中部叶片的功能期较长,上部叶片形成时间较晚,而
测定时下部叶片趋于衰老,可能导致其对除草剂的
敏感性不同.除草剂处理中、上部叶片的 MDA 含量
显著高于对照,说明除草剂危害在上部和中部叶片
上反应比较明显. MDA是脂质过氧化物作用的主要
产物之一,MDA 积累是活性氧毒害作用的表现[25] .
据报道,乙羧氟草醚和百草枯在细胞内代谢都能导
致活性氧的产生[19],葡萄叶片 PS域活性的降低可
能与除草剂诱导叶片中活性氧(ROS)积累有关[26] .
抗氧化酶防御系统是清除活性氧的屏障之一,不同
植物中抗氧化酶对除草剂的响应可能由于处理和测
定时间的不同而产生差异,具有浓度效应和时间效
应[27-30],而且不同的抗氧化酶对同一除草剂的敏感
性也可能不同.本试验中,除草剂处理园内下部叶片
POD活性高于中部和上部叶片,中部叶片 CAT 和
APX活性高于下部和上部叶片. T1处理园内中部叶
片 SOD活性高于上部和下部叶片,而 T2处理中部叶
片 SOD活性高于下部和上部叶片.各处理中部叶片
0632 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
的抗氧化酶活性除了 POD 外显著高于上部和下部
叶片,同时光合功能也显著高于上部和下部叶片,这
是否与中部叶片的活跃功能有关有待进一步研究.
3郾 3摇 除草剂对葡萄枝条贮藏营养的影响
2009 年调查发现,使用除草剂的葡萄园葡萄叶
片变小、变圆,特别是中部叶片的叶面积比未喷施除
草剂处理下降了 10% (数据未列出). 因此,在叶面
积和光合能力均下降的情况下,植株产量和营养物
质贮备势必会受到影响,生长后期衰老程度的加剧,
导致落叶后枝条贮藏营养物质下降.本试验中,使用
除草剂的葡萄园枝条碳、氮贮藏营养比人工除草有
所下降,T1园内枝条的可溶性糖、淀粉和可溶性蛋白
含量显著低于人工除草,但除草剂使用量大的 T2园
内枝条淀粉和可溶性蛋白含量与人工除草没有显著
差别,其差别主要体现在产量上,使用除草剂量大的
果园比人工除草果园产量低 900 kg 左右,说明植株
通过下调结实来缓解植株的营养竞争,在一定程度
内有利于植株的生存.
3郾 4摇 除草剂的残效
农药进入环境后,其迁移转化过程较复杂,对作
物产生的不良影响甚至药害有一定的期限. 本试验
2010 年未喷施除草剂的 T2处理园内杂草较少,虽然
中、上部叶片的 Pn和 Gs比继续喷施除草剂的 T1处理
稍高,但仍极显著低于对照,说明该园使用的除草剂
有较长的残留作用时间.研究表明,果园生草可改善
果园生态环境[31-34],提高果实品质[32,34-35],因此建
议适当减少或者不施除草剂,实施果园生草.
参考文献
[1] 摇 Liu B (刘 摇 波), Guan C鄄H (关成宏), Wang X鄄F
(王险峰), et al. Analyzing the causes of and solutions
for crop injury by herbicides commonly used in North鄄
east China. Agrochemicals (农药), 2006, 45(6): 368
-373 (in Chinese)
[2]摇 Wei J鄄D (韦建东). Herbicide use, phytotoxicity situa鄄
tion in Donglan County and problems consideration.
Guangxi Plant Protection (广西植保), 2010, 23(2):
41-43 (in Chinese)
[3]摇 Xu T鄄Y (徐天宇). Three million fruit tree appear hairy
leaves phenomenon in Qianshan Mountain area [ EB /
OL]. ( 2009鄄05鄄19 ) [ 2010鄄12鄄31 ] 摇 http: / / press.
idoican. com. cn / detail / articles / 20090519641B18 / ( in
Chinese)
[4]摇 Lin M鄄J (林明极). Adverse effect of glyphosate on pro鄄
duction of fruit trees and its solved contermeasures. For鄄
est By鄄product and Speciality in China (中国林副特
产), 2009(2): 107-108 (in Chinese)
[5]摇 Fu Z鄄K (付志坤). Reasons and method of prevention
of herbicide hazard. Northern Horticulture (北方园
艺), 2009(5): 170 (in Chinese)
[6] 摇 Li X鄄J (李香菊), Yang D鄄X (杨殿贤), Zhao Y鄄Q
(赵郁强), et al. Reasons and management of herbi鄄
cides injuries on crops. Pesticide Science and Adminis鄄
tration (农药科学与管理), 2007, 25(3): 39-44 (in
Chinese)
[7]摇 Li H鄄G (李华光), Wang H鄄X (王红霞). Hazard of
herbicide and its prevention measure. Journal of Shanxi
Agricultural Sciences (山西农业科学), 2009, 37(5):
94-95 (in Chinese)
[8]摇 Song R鄄G (宋润刚), Ai J (艾摇 军), Li X鄄H (李晓
红), et al. The phytotoxicity of 2, 4鄄D on Vitis amuren鄄
sis Rupr. and the remedial measure. Northern Horticul鄄
ture (北方园艺), 2010(12): 61-64 (in Chinese)
[9]摇 Strasser RJ, Srivastava A, Govindjee. Polyphasic chlo鄄
rophyll a fluorescence transient in plants and cyanobac鄄
teria. Photochemistry and Photobiology, 1995, 61: 32-
42
[10] 摇 Zhao S鄄J (赵世杰), Shi G鄄A (史国安), Dong X鄄C
(董新纯). Techniques of Plant Physiological Experi鄄
ment. Beijing: China Agricultural Science and Technol鄄
ogy Press, 2002 (in Chinese)
[11] 摇 Giannopolitis GN, Reis SK. Superoxide dismutase. I.
Occurrence in higher plants. Plant Physiology, 1977,
59: 309-315
[12]摇 Aebi H. Catalase in vitro. Methods in Enzymology,
1984, 105: 121-126
[13] 摇 Nakano Y, Asada K. Hydrogen peroxide is scavenged
by ascorbate鄄specific peroxidase in spinach chloroplasts.
Plant and Cell Physiology, 1981, 22: 867-880
[14]摇 Cakmak I, Marschner H. Magnesium deficiency and
high light intensity enhance activities of superoxide dis鄄
mutase, ascorbate peroxidase, and glutathione reductase
in bean leaves. Plant Physiology, 1992, 98: 1222 -
1227
[15]摇 Hermans C, Smeyers M, Rodriguez RM, et al. Quality
assessment of urban trees: A comparative study of phys鄄
iological characterization, airborne imaging and on site
fluorescence monitoring by the OJIP鄄test. Journal of
Plant Physiology, 2003, 160: 81-90
[16]摇 Strasser RJ, Srivastava A, Tsimilli鄄Michael M. The flu鄄
orescence transient as a tool to characterize and screen
photosynthetic samples / / Yunus M, Pathre U, Mohanty
P, eds. Probing Photosynthesis: Mechanism, Regula鄄
tion and Adaptation. London: Taylor and Francis Press,
chapter, 2000, 25: 445-483
[17]摇 Strasser RJ. Donor side capacity of photosystem II
16329 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 谭摇 伟等: 除草剂对葡萄叶片光合作用及贮藏营养的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
probed by chlorophyll a fluorescence transients. Photo鄄
synthesis Research, 1997, 52: 147-155
[18]摇 Duan F鄄P (段发平), Zhang M鄄Y (张明永), Fan S鄄G
(范树国), et al. Effects of glufosinate on GS activity
and photosynthetic function of bar鄄transgenic rice. Jour鄄
nal of Plant Physiology and Molecular Biology (植物生
理与分子生物学学报), 2003, 29(6): 530-534 ( in
Chinese)
[19]摇 Tan X鄄S (谭效松), He H鄄W (贺红武). Herbicide
target and mode of action. Chinese Journal of Pesticides
(农药), 2005, 44(12): 533-537 (in Chinese)
[20]摇 Wang Z鄄Y (王振英), Li X鄄P (李学平), Li X鄄M (李
雪梅), et al. Changes in the chloroplast proteome in
response to PS域 inhibiting herbicide atrazine in wheat
seedlings. Journal of Agro鄄Environment Science (农业
环境科学学报), 2010, 29(6): 1039-1043 ( in Chi鄄
nese)
[21] 摇 Rutherford AW, Krieger鄄Liszkay A. Herbicide鄄induced
oxidative stress in photosystem II. Trends in Biochemical
Science, 2001, 26: 648-653
[22]摇 Ka倬a R, 譒pundov觃 M, Il侏k P, et al. Effect of herbicide
clomazone on photosynthetic processes in primary barley
(Hordeum vulgare L. ) leaves. Pesticide Biochemistry
and Physiology, 2004, 78: 161-170
[23]摇 Aur佴lie B, Florence F, Christophe C, et al. Effect of
the herbicide flumioxazin on photosynthetic performance
of grapevine (Vitis vinifera L. ) . Chemosphere, 2007,
67: 1243-1251
[24]摇 Zhang D鄄Y (张定一), Yang W鄄D (杨武德), Dang J鄄
Y (党建友), et al. Effects of herbicides on grain yield
and physiological characteristics of strong gluten wheat.
Chinese Journal of Applied and Environmental Biology
(应用与环境生物学报), 2007, 13 (3): 294 - 300
(in Chinese)
[25]摇 Feng W鄄X (冯文新), Han Z鄄F (韩占芳), Wang Y鄄G
(王玉国), et al. Effect of calcium soaking on protec鄄
tive enzyme activity and membrane function of wheat
seedling. Journal of Triticeae Crops (麦类作物学报),
1997, 17(3): 31-33 (in Chinese)
[26]摇 Yamamoto Y, Aminaka R, Yoshioka M, et al. Quality
control of photosystem II: Impact of light and heat stres鄄
ses. Photosynthesis Research, 2008, 98: 589-608
[27]摇 Zhai S鄄M (翟淑美), Liu H鄄J (刘会娟), Wang X鄄P
(王晓萍). Physiological characters of Echinodorus am鄄
azonicus under stress of two different kinds of herbicide.
Chinese Agricultural Science Bulletin (中国农学通报),
2009, 25(24): 231-235 (in Chinese)
[28]摇 Dang J鄄Y (党建友), Zhang D鄄Y (张定一), Pei X鄄X
(裴雪霞), et al. Effect of herbicides on quality and
activity of protect enzymes in flag leaves of high quality
wheat. Chinese Journal of Applied and Environmental
Biology (应用与环境生物学报), 2008, 14(1): 18-
23 (in Chinese)
[29] 摇 譒tajner D, Popovic M, 譒tajner M. Herbicide induced
oxidative stress in lettuce, beans, pea seeds and leaves.
Biologia Plantarum, 2003, 47: 575-579
[30]摇 Lei J, Hong Y. Prometryne鄄induced oxidative stress and
impact on antioxidant enzymes in wheat. Ecotoxicology
and Environmental Safety, 2009, 72: 1687-1693
[31]摇 Feng C鄄L (冯存良), Chen J鄄P (陈建平), Zhang L鄄S
(张林森). Influence of sod culture to the ecology envi鄄
ronment of Fuji orchard. Acta Agriculturae Boreali鄄Occi鄄
dentalis Sinica (西北农业学报), 2007, 16(4): 134-
137 (in Chinese)
[32]摇 Jiao R (焦摇 蕊), Zhao T鄄S (赵同生), He L鄄M (贺
丽敏), et al. Effect of self鄄sown grass and organic
mulching on soil microorganism and organic content in
Fuji apple orchard. Journal of Hebei Agricultural Sci鄄
ences (河北农业科学), 2008, 12(12): 29-30, 48
(in Chinese)
[33]摇 Yue T鄄X (岳泰新), Hui Z鄄M (惠竹梅), Sun Y (孙
莹), et al. Soil microbial characteristics of interplan鄄
ting grass in vineyard. Journal of Northwest A & F Uni鄄
versity (Natural Science) (西北农林科技大学学报·
自然科学版), 2009, 37(9): 100-104 (in Chinese)
[34]摇 Li G鄄H (李国怀), Yi H鄄L (伊华林). Influences of
sod culture on the soil water content, effect of soil nutri鄄
ents, fruit yield and quality in citrus orchard. Chinese
Journal of Eco鄄Agriculture (中国生态农业学报),
2005, 13(2): 161-163 (in Chinese)
[35]摇 Li H (李摇 华), Hui Z鄄M (惠竹梅), Fang Y鄄L (房玉
林), et al. Effects of grass cover in vineyard on the
vine growth and wine quality. Journal of Fruit Science
(果树学报), 2005, 22(6): 697-701 (in Chinese)
作者简介摇 谭摇 伟,女,1985 年生,博士研究生.主要从事葡
萄栽培生理生态研究. E鄄mail: tanweisdau@ 163. com
责任编辑摇 张凤丽
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