田间残留阿特拉津对小粒大豆苗期生理影响及抗性品种筛选

王 帅 ， 张子戌 ， 胡刘涛 ， 卢静妍 ， 朴世领， 王玉民*

(1.延边大学农学院，吉林 延吉 133002； 2.吉林省农业科学院，吉林 长春 130033)

玉米和大豆轮作是我国东北地区应用广泛的可持续种植方式[1]，可以有效地保持土壤肥力。但在实际生产中，玉米的常年连作、除草剂过量使用等[2-3]，导致残留在土壤中的除草剂含量越来越高，对下茬大豆伤害也越来越严重。阿特拉津(化学名称为2-氯-4- 乙胺基-6- 异丙氨基 -1,3,5-三嗪)是玉米生产中普遍采用的一种长效土壤处理除草剂，由于其杀草谱广、活性高、选择性强、价格便宜等特点成为我国乃至全球广泛使用的除草剂之一[4-5]。阿特拉津可以防除一年生阔叶杂草和禾本科杂草，对玉米无害，效果良好。我国阿特拉津使用已超过 40年，东北地区阿特拉津从开始时用量1.5 kg/hm2左右已增至 3 kg/hm2[6]，越来越高的使用剂量也造成了残留量的升高，后茬大豆受伤害的程度也愈发明显[7-8]。

如何减轻残留阿特拉津对大豆生产的危害已成为东北地区种植业结构调整面临的重要问题。小粒大豆作为东北地区种植的特用大豆，受到国内外市场的欢迎。宋日等[9]研究表明，小粒大豆对阿特拉津的抗性弱于大粒品种，筛选对残留阿特拉津抗性较强的小粒大豆品种对特用大豆生产具有重要的意义。

本试验研究了田间残留阿特拉津对东北地区44份小粒大豆品种苗期生长的影响，结合喷施田间阿特拉津下的药害反应，综合评价筛选出抗性品种，期望对东北地区玉米和小粒大豆轮作提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试的44份小粒大豆品种由吉林省农业科学院大豆研究所收集提供(表1)；供试土壤为吉林省农业科学院公主岭院区的肥力中等、近3年未施用过阿特拉津的表层土壤，风干待用；除草剂阿特拉津由哈尔滨利民农化技术有限公司生产，有效成分含量90%，剂型为水分散粒剂。

表1 44份小粒大豆品种及来源

续表1 44份小粒大豆品种及来源

1.2 试验设计与处理方法

1.2.1 模拟田间残留阿特拉津的药害反应

小粒大豆幼苗对田间残留量阿特拉津药害反应采用盆栽法，田间残留阿特拉津量500 g/hm2，土层厚度10 cm。处理组每升备用土混入适量水融化的5 g阿特拉津，备用土与阿特拉津充分拌匀，装入7 cm×7 cm×7 cm小盆中，播种2粒，每个品种18粒，3次重复；按品种排列并编号，设立对照，对照除未施用阿特拉津外与其它处理相同。试验期间，每天早晚浇适量的水，保持塑料盆中土壤含水量接近 70%。5～7 d统计出苗率，25 d后开始测定植株株高、根部干重、冠部干重、叶片电导率、叶绿素含量、死苗率等。

1.2.2 抗性资源的筛选

后期耐药性筛选，采用盆栽，待植株生长30 d后，用1 000 g/hm2阿特拉津按使用说明，直接喷施植株叶面，8 d后统计各个品种的存活率，结合不同小粒大豆品种苗期对田间残留阿特拉津的药害反应，筛选出阿特拉津抗性较强的品种。

1.3 测定方法

相对出苗率=(处理组出苗率/对照组出苗率)×100%；

相对株高=(试验组株高/对照株高)×100%；

相对电导率=(试验组电导率/对照组电导率)×100%；

相对叶绿素含量=(试验组叶绿素含量/对照组叶绿素含量)×100%；

相对死苗率=(试验组死苗率-对照组死苗率)×100%；

阿特拉津对大豆药害指标[10]：根部药害反应=(试验组根干重/对照组的根干重)×100%，

冠部药害反应=(试验组冠干重/对照组的冠干重)×100%。

叶片电导率采用浸泡法[11]，用EC110Meter测量；叶绿素含量用叶绿素计SPAD-520 Plus测量。

1.4 试验数据处理

采用SPSS 21.0软件进行处理间显著性差异分析；DPS V 9.50软件进行灰色关联度分析；用 Microsoft Excel 2010 完成图表。

2 结果与分析

2.1 残留阿特拉津对小粒大豆幼苗生长的影响

由表2可见，田间残留的阿特拉津对44份小粒大豆品种的出苗率有一定的影响。相对出苗率为79.2%～117.5%，平均值为97.35%，变异系数为7.8%。吉林小粒6号相对出苗率117.5%、敦化东农690相对出苗率110.5%、吉林小粒2号相对出苗率107.5%，明显高于其它品种；吉育109相对出苗率79.2%、合丰58相对出苗率81.8%、吉林小粒1号相对出苗率83.3%，显著低于其它品种。表明田间残留的阿特拉津对种子萌发有一定危害，但不同品种种子萌发时有一定的自我保护机制，子叶中贮备的营养物质提供萌发所需的营养需求来回避了部分药害伤害，使得不同品种的相对出苗率相对集中。

由表2中的相对株高可以看出，不同小粒大豆品种在残留的阿特拉津胁迫下表现不同，60.0%的品种株高高于对照，部分株高高于对照的品种茎节间变长，叶片与叶片间距离较远，大豆苗总体呈现为细、高、弱，而部分比对照矮的品种，其苗与对照组相比，生长势明显较弱，叶片大小、数量也存在明显差异。这一现象出现在实验中的大部分品种中，说明田间残留的阿特拉津会造成小粒大豆出现弱苗、矮苗等症状，这也是引起大豆减产的原因之一[12]。

大豆苗期死苗猝倒是生长过程中表现出的一种药害症状，自种子破土进入子叶期后，开始出现一些小苗陆续死亡，由表2相对死苗率可以看出，不同大豆品种的相对死苗率有明显差异，其中，吉育106 相对死苗率为47.9%，绥小粒2号相对死苗率为54.2%、龙小粒1号相对死苗率为37.5% 、延农小粒1号相对死苗率35.4%、公小1号相对死苗率54.2%，表现出对残留的阿特拉津非常敏感。

表2 44份小粒大豆品种相对出苗率、相对株高和相对死苗率

2.2 残留阿特拉津对小粒大豆幼苗叶绿素会含量和电导率影响

由表3中的相对叶绿素含量可以看出，44份小粒大豆中93.2%的品种叶绿素含量小于1，只有吉林小粒6号(100.2%)、吉林小粒8号(101.5%)、吉育105(105%)等3份略大于1，表明在残留阿特拉津的土壤中生长的小粒大豆比正常条件下生长的大豆叶绿素含量要低，叶片都有一定的失绿，叶面发黄。叶绿素是植物进行光合作用中的重要色素，土壤中残留的阿特拉津可能致使叶绿素分解，进而降低光合效率。由此可知，田间残留的阿特拉津不仅对大豆苗期的生长发育造成伤害，还影响到小粒大豆苗期的生理指标。

由表3中还可以看到，在供试的44份小粒大豆品种中，有37份材料的相对电导率高于110%，说明土壤中残留的阿特拉津对多数品种幼苗叶片的细胞膜产生了伤害，只有少数品种叶片细胞膜受到伤害较小。

表3 44份小粒大豆相对叶绿素含量和电导率

2.3 不同小粒大豆品种对残留阿特拉津的抗性评价

由图1可知，44份小粒大豆冠部要害反应与根部药害反应存在显著性差异，30个品种(68.2%)的冠部药害反应要高于根部药害反应，即冠部受到的伤害要小于根部。这些都表明大豆幼苗的根部是首先接触和吸收残留的阿特拉津的器官，因此推测根部受到的伤害要早于地上部分，受到伤害的程度也更大。干物质生产量是大豆生长发育的重要指标，田间残留的阿特拉津在大豆生长过程中会逐渐累积毒害，根部与冠部干物质的积累有着不同的变化。

为筛选抗残留阿特拉津小粒大豆品种，根据根部药害反应和冠部药害反应，在供试品种中筛选出9个小粒大豆品种，再参考相对死苗率，从中筛选出吉林小粒2号、吉育101、吉育113、吉育115和合丰54等5个小粒大豆品种，确定为苗期抗残留阿特拉津较好的品种。

为进一步评价小粒大豆品种对阿特拉津的抗性，采用1 000 g/hm2阿特拉津直接喷施植株叶面的方法，观测植株的药害反应，以幼苗外观伤害进行评价。喷施阿特拉津8 d后进行调查发现(图2)，大豆幼苗叶片黄化萎蔫直至死亡，幼苗死亡率明显上升，存活率大于15%的品种只占34.1%，有27.2%的品种完全死亡。采用灰色关联分析，分析直接喷施药后的存活率与根部药害反应、冠部药害反应、相对死苗率、相对出苗率之间的关系。由表4可知,对存活率影响大小依次为：相对出苗率>冠部药害反应>根部药害反应>相对死苗率。表明直接喷药后的存活率与相对出苗率和根、冠部的药害反应有着密切的关联，以大于20%的存活率为界限，对苗期筛选出的抗性较好的品种中再次筛选，筛选出吉育101、吉育115两个综合抗性最优的品种。

小写字母表示5%水平下差异显著性。

图2 44份小粒大豆幼苗喷施阿特拉津8 d后存活率

指标根部药害反应冠部药害反应相对出苗率相对死苗率关联系数0.434 70.460 70.465 20.344 3关联序3214

3 讨论与结论

本研究结果表明：田间残留的阿特拉津对不同小粒大豆品种生长有着显著的抑制作用，自种子发芽出土，残留的阿特拉津就随幼根吸收运输，伤害慢慢积累，表现出苗不整齐，强弱分布不均匀。阿特拉津是 PSⅡ抑制剂(光系统Ⅱ抑制剂)的一种[13-14]，主要以根部吸收为主，迅速传导到植物分生组织及叶部，干扰抑制光合作用，使杂草致死。有研究表明在高温、过湿环境下，使大豆受害的可能性增大[15-17]。在田间残留的阿特拉津胁迫下，本试验44份小粒大豆品种，有41份(93.2%)表现为叶绿素相对含量低于对照，有43份材料(97.7%)植株出现细高的弱苗或者矮苗，这些都是光合作用弱，干物质积累少的表现。30个品种(68.2%)的冠部药害反应大于根部药害反应，即冠部受到的伤害要小于冠部，是由于残留在土壤中的阿特拉津首先接触根部，被大豆根系吸收后才迅速向上传导而起作用，从而使根部积累的伤害更多，这与已有研究结果一致[18-20]。

本试验还表明田间残留的阿特拉津对苗期生长的影响程度大小与直接喷施田间用量后的反应并不完全一致，不能单一通过田间残留的阿特拉津或者直接喷施的阿特拉津后的反应来判定某一个品种抗性的强弱，应当综合起来共同评价大豆对阿特拉津的抗性。本试验筛选出了吉育101、吉育115两个综合抗性表现均衡的品种，特别是吉育101是有吉林省农业科学院育成的含有野生大豆血缘的高蛋白小粒大豆品种，有较高的抗病性抗虫性，适合在吉林省东部地区种植，可以作为该地区与玉米轮作的小粒大豆品种。