油菜素内酯对苯磺隆杂草防效及安全性的影响

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谷田除草剂种类较少,苯磺隆属磺酰脲类低毒高效除草剂,对谷田阔叶杂草具有较好的防效且对谷子相对安全,但因其残效期较长,极易对后茬阔叶作物及土壤生态环境造成危害。油菜素内酯(BR)是一种新型的植物生长激素,可提高作物对干旱、盐渍、高温、冷害的抗性,特别是可以提高作物对除草剂的抗性,还可以通过影响土壤微生物群落而改变土壤生态环境。探索油菜素内酯与苯磺隆复施后对杂草防效、土壤酶、土壤微生物群落多样性、苯磺隆残留的影响,为提高除草剂效率、掌握土壤质量变化、修复土壤具有重要的理论意义和实践价值。本研究将不同浓度油菜素内酯与苯磺隆复施,研究其对杂草防效及谷子产量的影响,旨在探索油菜素内酯与苯磺隆复施是否可以提高谷子安全性及影响杂草防效;进一步通过测定6种酶活性及土壤呼吸,研究土壤质量变化情况;同时运用Illumina高通量测序技术分析油菜素内酯影响苯磺隆对土壤细菌、真菌群落结构及功能的变化;运用液质联用色谱法全面测定苯磺隆的半衰期及在土壤中的残留量及施用油菜素内酯前后的变化情况。主要结果如下:1.苯磺隆对反枝苋及藜的防效水平较高。各浓度BR可轻微降低苯磺隆对藜的防效,但仍能维持较高的防效水平。低浓度BR可提高苯磺隆对反枝苋的株防效、鲜重防效、株高抑制率水平,高浓度BR次之。低浓度BR对苯磺隆影响下的谷子产量具有显著的促进作用,低浓度BR处理下的谷子产量均显著高于高浓度BR及单施苯磺隆处理。低浓度BR+高浓度苯磺隆较单施高浓度苯磺隆增产34.61%。2.单用苯磺隆处理显著提高了谷田土壤脲酶活性,高浓度BR可抑制该激活作用,低浓度BR显著提高该激活作用;苯磺隆及低浓度BR对蔗糖酶活性作用不显著,高浓度BR与高浓度苯磺隆复施显著降低了蔗糖酶活性;低浓度BR与低浓度苯磺隆复施后显著激活了碱性磷酸酶,高浓度BR则表现显著抑制作用;推荐剂量及高剂量苯磺隆可以激活土壤过氧化氢酶活性,但差异不显著;推荐剂量苯磺隆在各时期均可显著激活土壤蛋白酶活性,低浓度BR+低浓度苯磺隆在各时期均可显著增加蛋白酶活性;各处理苯磺隆对土壤脱氢酶均具有先抑制后激活的作用,在处理后14 d时酶活性最低,BR对脱氢酶具有激活作用。土壤呼吸强度受推荐剂量及双倍剂量苯磺隆的影响波动较大,呈先抑制再激活再持续抑制的趋势,BR可以减轻苯磺隆对土壤呼吸的抑制作用。3.苯磺隆可以显著降低细菌群落多样性及丰富度指数,BR与苯磺隆混配喷施对提高细菌多样性及优化群落结构具有明显作用,并提高了施用苯磺隆土壤中的真菌物种多样性并降低真菌总体数量。低浓度BR显著提高了放线菌门、变形菌门、芽单胞菌门、厚壁菌门、硝化螺旋菌门、拟杆菌门等相对丰度大于1%的有益细菌群落。BR可以通过显著抑制子囊菌门来提高被孢霉门等多种真菌门类相对丰度,其中高浓度BR较低浓度作用更加明显。60 d时BR低浓度处理显著提高了对苯磺隆有较高分解作用的假单胞菌目数量。单施苯磺隆处理在7 d与60 d时分别显著激活与抑制了细菌真菌各信号通路的丰度水平,而低浓度BR处理表现出显著的稳态能力。BR高、低浓度分别在叶绿素合成通路与蔗糖合成通路效应显著,且低浓度BR处理更显著。150 m L/hm~2剂量的BR在乙醛酸循环、血红素生物合成途径、三羧酸循环等多条重要通路中具有显著作用4.苯磺隆在土壤中的残留随时间延长而逐渐降低,其半衰期平均为7到9 d。150m L/hm~2 BR处理的半衰期较单施苯磺隆提前了1 d。不同浓度BR处理均加快了苯磺隆的降解速度,150 m L/hm~2 BR提前60 d将苯磺隆残留量降至0.002 mg/kg。综上所述,BR提高了苯磺隆影响下的土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、蛋白酶、脱氢酶活性,降低了蔗糖酶活性,提高了细菌及真菌多样性并降低真菌总体数量,优化了土壤微生物群落结构。150 m L/hm~2BR处理显著增加了对苯磺隆有较高分解作用的假单胞菌目数量,稳定了细菌及真菌各信号通路的丰度水平,各浓度BR处理均加快了苯磺隆的降解速度。BR并未对苯磺隆的杂草防除效果产生显著不良影响,150 m L/hm~2BR与高浓度苯磺隆茎叶处理效果较好,可以为苯磺隆在谷田的安全使用提供理论依据。
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