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本文作者：張謹(jǐn)華1,2郭平毅1原向陽(yáng)1王鑫1,3溫銀元1張紅剛1作者單位：1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院2.晉中學(xué)院生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院3.太原市星火技術(shù)發(fā)展中心

紫蘇為唇形科紫蘇屬一年生草本植物，其嫩葉和嫩枝可食，具保護(hù)肝臟、降血脂、降血壓、抑制血小板聚集、減少血栓形成、預(yù)防癌變、提高記憶力、抗炎、抗過(guò)敏及抗微生物等功效，是衛(wèi)生部首批頒布的60種“藥食同源”品種之一。目前市場(chǎng)缺口達(dá)60%，市場(chǎng)需求以每年10%遞增［1］。紫蘇性喜濕、耐蔭怕澇、抗旱性差，屬典型短日照植物。遮陽(yáng)網(wǎng)覆蓋栽培成本低，降溫保濕防雨效果好，可多茬次、反季節(jié)生產(chǎn)移植，但單子葉惡性雜草危害嚴(yán)重。化學(xué)除草是紫蘇生產(chǎn)中一項(xiàng)極其有效的技術(shù)措施。目前國(guó)內(nèi)外正式登記使用于紫蘇田的化學(xué)除草劑尚無(wú)報(bào)道，環(huán)己二酮(CHD)類(lèi)高效選擇性除草劑烯草酮，在生產(chǎn)上有較高的應(yīng)用價(jià)值。然而，即使是常規(guī)劑量下的除草劑對(duì)作物來(lái)說(shuō)也是一種脅迫［2］，高濃度的除草劑更會(huì)產(chǎn)生藥害，噴施氮肥可緩解除草劑對(duì)作物的藥害［3］，氮肥與除草劑合理配施，可使作物增產(chǎn)［4－9］。因此，研究烯草酮、尿素及互作對(duì)紫蘇幼苗生長(zhǎng)以及有關(guān)生理指標(biāo)、產(chǎn)量等的影響，對(duì)增加種植紫蘇的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益具有重要意義。國(guó)外對(duì)除草劑與尿素混用的研究多集中于除草效果及對(duì)小麥、水稻、玉米等作物產(chǎn)量的影響［4－6］，對(duì)紫蘇的研究較少。余柳青等［7］研究表明，除草劑丁草胺、除草醚、農(nóng)得時(shí)和果爾與尿素混用，與單施尿素處理相比，可以獲得較好的雜草防除效果并提高水稻產(chǎn)量。游明鴻等［8］研究發(fā)現(xiàn)，蓋闊、速效和2，4－D丁酯分別與尿素混合噴施，可促進(jìn)老芒麥分蘗形成、提高生長(zhǎng)速度。王家官［9］等研究發(fā)現(xiàn)，二甲四氯與尿素混用可提高小麥光合速率及產(chǎn)量。目前對(duì)紫蘇幼苗噴施尿素與烯草酮的安全性評(píng)價(jià)尚無(wú)研究報(bào)道。因尿素與烯草酮混合使用會(huì)降低藥效，故本試驗(yàn)通過(guò)烯草酮與尿素施用次序處理分A、B兩組實(shí)驗(yàn)，研究了尿素與烯草酮單用和先后配合施用對(duì)紫蘇幼苗凈光合速率(Pn)、胞間CO2濃度(Ci)、葉綠素含量指數(shù)(CCI)、超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、丙二醛(MDA)、葉面積指數(shù)(LAI)及干重(DW)等的影響，并對(duì)紫蘇田雜草防效、紫蘇不同收獲期產(chǎn)量進(jìn)行了分析，為評(píng)價(jià)尿素與烯草酮先后施用對(duì)苗期紫蘇的安全性，進(jìn)一步探討尿素增強(qiáng)紫蘇幼苗耐性的作用機(jī)理奠定基礎(chǔ)，以期為紫蘇田推廣應(yīng)用尿素與烯草酮施用技術(shù)提供指導(dǎo)。

1材料與方法

1.1供試材料

紫蘇種子、尿素由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)作物化學(xué)調(diào)控中心提供;烯草酮由日本住友化學(xué)上海有限公司提供［有效成分含量240g/L，劑型為乳油(EC)，英文通用名clethodim］。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2010年5月～2011年10月在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)田進(jìn)行，試驗(yàn)地為黃土狀母質(zhì)上發(fā)育的碳酸鹽褐土，水澆地。供試土壤的顆粒組成百分比為砂粒46.82%、粉粒35.69%、粘粒17.49%、耕層(0—20cm)土壤有機(jī)質(zhì)含量17.4g/kg、全氮0.636g/kg、速效磷6.69mg/kg、速效鉀185.2mg/kg、pH值7.68。苗期用遮光45%的黑色遮陽(yáng)網(wǎng)覆蓋栽培，遮陽(yáng)網(wǎng)距地面200cm，以保證冠層通風(fēng)條件良好及便于田間觀(guān)測(cè)和取樣。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積為6m2(3m×2m)，種植密度90000株/hm2，每小區(qū)54株，3次重復(fù)，田間管理按傳統(tǒng)栽培管理措施進(jìn)行。試驗(yàn)分為兩組:于紫蘇幼苗六葉期(栽后40～60d)，A組先用尿素葉面噴施，24h后再?lài)娛┫┎萃?B組先噴施烯草酮，24h后噴施尿素。尿素設(shè)5個(gè)處理水平(g/L):0(N0)、1(N1)、2(N2)、4(N3)、8(N4);烯草酮設(shè)5個(gè)處理水平(mL/L):0(C0)、0.67(C1)、1.33(C2)、2.66(C3)、3.99(C4)。共25個(gè)處理組合。在紫蘇幼苗6葉期，大田雜草以禾本科雜草(馬唐、牛筋草、稗草等)為主，大部分處于2～6葉期。每小區(qū)噴施270mL藥液。3d后測(cè)定葉片光合特性，4d后取葉片進(jìn)行生理生化分析;7d后測(cè)葉面積指數(shù)(LAI)和干物質(zhì)重(DW);40d后測(cè)雜草防效;收獲期測(cè)定產(chǎn)量。

1.3測(cè)定指標(biāo)與方法

1.3.1凈光合速率(Pn)、胞間CO2(Ci)和葉綠素含量指數(shù)(CCI)的測(cè)定

Pn和Ci采用便攜式光合儀CI－340(美國(guó)，CID)測(cè)量，入射光強(qiáng)為1000μmol/(m2•s)、葉室溫度為25℃;CCI用SPAD－250(Opti-Sciences，Inc)測(cè)定，選擇晴朗的天氣和受光良好的中部功能葉片(倒數(shù)第2對(duì)葉)，每處理測(cè)定3株，每株重復(fù)3次。

1.3.2超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、丙二醛(MDA)含量的測(cè)定

取幼苗倒數(shù)第2對(duì)葉，于－80℃冰箱保存待測(cè)。標(biāo)準(zhǔn)稱(chēng)取樣品0.1g，置于研缽中，加入1.5mL50mmol/L的磷酸緩沖液(pH7.8)于冰浴上研磨，冷凍離心15min(12000×g)，取上清液供酶活性測(cè)定。SOD采用氮藍(lán)四唑(NBT)法［10］;POD采用愈創(chuàng)木酚法［10］;MDA采用硫代巴比妥酸法測(cè)定［10］。

1.3.3除草效果的測(cè)定

每小區(qū)隨機(jī)取4點(diǎn)，每點(diǎn)0.25m2，分別記載點(diǎn)內(nèi)雜草活株數(shù)。藥前調(diào)查禾本科雜草基數(shù)，藥后40d調(diào)查禾草存活數(shù)，計(jì)算株防效。株防效(%)=(空白對(duì)照區(qū)雜草株數(shù)－防治區(qū)雜草株數(shù))/空白對(duì)照區(qū)雜草株數(shù)×100。

1.3.4葉面積指數(shù)(LAI)的測(cè)定

采用葉面積儀CI－203(美國(guó)，CID)測(cè)定紫蘇葉面積，LAI=綠葉總面積/占地面積。

1.3.5幼苗干物質(zhì)重(DW)的測(cè)定

7d后每個(gè)處理均隨機(jī)選取3株的莖葉，置于烘箱中105℃殺青15min，65℃恒溫烘干至恒重，并用萬(wàn)分之一天平稱(chēng)重。

1.3.6收獲期產(chǎn)量的測(cè)定

紫蘇葉和嫩蘇梗的最佳采收期為紫蘇現(xiàn)蕾期(8月底)，每個(gè)處理收割3個(gè)小區(qū)，將植株整株地上部分收割，陰干后，分別稱(chēng)重。各小區(qū)單收計(jì)產(chǎn)。紫蘇子粒的最佳采收期為成熟期(10月初)，收獲前2d調(diào)查有效穗，每小區(qū)根據(jù)平均有效穗數(shù)取樣考種，脫粒后曬干稱(chēng)重。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SAS和MicrosoftExcel軟件進(jìn)行顯著性分析，Duncan新復(fù)極差法多重比較。

2結(jié)果與分析

2.1尿素和烯草酮處理對(duì)紫蘇幼苗光合特性指標(biāo)的影響

表1看出，在A、B兩組處理下，隨烯草酮濃度的升高CCI和Pn呈顯著下降趨勢(shì)，不同烯草酮處理間差異極顯著;隨尿素濃度的增加CCI和Pn呈先上升后下降的趨勢(shì)，N3處達(dá)到高峰，處理之間差異極顯著;尿素和烯草酮的交互作用對(duì)Pn的影響也達(dá)到極顯著水平，但對(duì)CCI的影響不顯著。說(shuō)明先后噴施1～4g/L濃度的尿素處理(N1～N3)比單獨(dú)施用烯草酮(N0)可增加紫蘇幼苗的CCI和Pn，但8g/L濃度的尿素處理(N4)效果相反。在各烯草酮處理水平中均以N3處理(4g/L的尿素)時(shí)的CCI和Pn最大，烯草酮處理濃度越低其值越大。由表1還可看出，隨烯草酮濃度的增加，紫蘇幼苗的Ci呈緩慢上升趨勢(shì)。經(jīng)方差分析和多重比較可知，烯草酮處理對(duì)紫蘇幼苗Ci的影響差異極顯著。

2.2尿素和烯草酮處理對(duì)紫蘇幼苗抗逆性指標(biāo)的影響隨烯草酮濃度的升高SOD活性呈先上升后下降的趨勢(shì)(表2)，在C1處出現(xiàn)峰值，不同烯草酮處理間差異極顯著;隨尿素濃度的增加SOD活性也呈先上升后下降的趨勢(shì)，在N3處達(dá)到高峰，尿素對(duì)SOD活性的影響極顯著;尿素和烯草酮的交互作用對(duì)SOD活性的影響也達(dá)極顯著水平。說(shuō)明低濃度的烯草酮處理使紫蘇幼苗的SOD活性增高，對(duì)外界不良環(huán)境條件的抵抗力增強(qiáng)，但隨烯草酮濃度的上升，SOD無(wú)法抵御和緩解藥害，從而使其酶含量和活性開(kāi)始下降;先后噴施1～4g/L濃度的尿素處理(N1～N3)比單獨(dú)施用烯草酮(N0)時(shí)可增加紫蘇幼苗的SOD活性，但8g/L濃度的尿素處理(N4)效果不顯著。噴施0.67mL/L烯草酮的處理SOD活性最大，在不同烯草酮水平處理中均以4g/L尿素處理時(shí)的SOD活性最大。表2顯示，POD活性隨烯草酮濃度的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，在C3處達(dá)到高峰，處理之間差異極顯著;POD活性隨尿素處理濃度的增加而上升，處理之間差異極顯著，不施尿素處理(N0)的POD值均低于其它施尿素處理，表明尿素增強(qiáng)了烯草酮處理下紫蘇幼苗的POD活性;尿素與烯草酮的互作對(duì)POD活性的影響極顯著。MDA含量隨烯草酮濃度的增加而上升，處理之間差異極顯著;隨尿素濃度的增加MDA含量呈先下降后上升趨勢(shì)，N3處達(dá)最低，處理間差異極顯著;A組尿素與烯草酮的交互作用對(duì)MDA含量的影響差異顯著，B組不顯著。4g/L濃度的尿素處理(N3)比單獨(dú)施用烯草酮(N0)時(shí)紫蘇幼苗的MDA含量顯著降低，不同的烯草酮處理水平均以N3(4g/L尿素)時(shí)MDA最小，烯草酮濃度越低MDA含量越小。

2.3尿素和烯草酮處理對(duì)紫蘇田禾本科雜草的防效

A組處理的株防效均高于B組處理，且表現(xiàn)為防效隨烯草酮處理濃度(從0.67～3.99mL/L)的增加而升高，不同烯草酮濃度處理之間對(duì)株防效的影響差異極顯著;株防效隨尿素濃度的增加而上升，處理之間差異極顯著，單施尿素(C0)處理對(duì)禾本科雜草無(wú)防效，先后噴施1～8g/L濃度的尿素處理對(duì)禾本科雜草的防效顯著高于單施烯草酮處理(表3);尿素與烯草酮的交互作用對(duì)株防效的影響差異極顯著，當(dāng)烯草酮處理水平一定(C1、C2、C3、C4)時(shí)，雜草防效隨尿素處理濃度的增加呈升高趨勢(shì)，如A組的C1N3處理的株防效比單施烯草酮提高11%。說(shuō)明尿素對(duì)烯草酮的抑草活性有增效作用，且噴施尿素處理的抑草活性隨烯草酮濃度的增加其作用愈加明顯。

2.4尿素和烯草酮處理對(duì)紫蘇幼苗生長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的影響

2.4.1尿素、烯草酮對(duì)紫蘇幼苗生長(zhǎng)的影響

葉面積指數(shù)(LAI)、干重(DW)能直觀(guān)反應(yīng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育狀況，是衡量植株吸收轉(zhuǎn)化氮肥的重要指標(biāo)。表4看出，紫蘇幼苗的LAI、DW隨烯草酮濃度的增加而下降，處理之間對(duì)LAI和DW的影響差異極顯著;隨尿素濃度的增加LAI、DW呈先上升后下降趨勢(shì)，N3處理達(dá)到高峰，說(shuō)明尿素濃度在1～4g/L之間能促進(jìn)紫蘇幼苗的生長(zhǎng)，但8g/L濃度的尿素則抑制其生長(zhǎng)，尿素對(duì)LAI和DW的影響達(dá)到了極顯著水平。A組的DW在C0、C1水平表現(xiàn)出N1處理顯著高于N0處理，而B(niǎo)組表現(xiàn)出N1處理與N0處理間無(wú)顯著差異。表明A組比B組處理效果明顯。A組中尿素和烯草酮的互作對(duì)LAI、DW的影響極顯著，B組中其互作對(duì)LAI的影響極顯著，但對(duì)DW的影響不顯著。在噴施烯草酮時(shí)，先后噴施1～4g/L濃度尿素處理的LAI、DW均高于單施烯草酮處理，不同水平的烯草酮處理中均以4g/L的尿素處理時(shí)LAI、DW最大，烯草酮濃度越小LAI、DW越大。

2.4.2尿素和烯草酮處理對(duì)紫蘇現(xiàn)蕾期產(chǎn)量(生物量)和成熟期子粒產(chǎn)量的影響

紫蘇產(chǎn)量隨烯草酮濃度的增加呈先上升后下降趨勢(shì)，C1處達(dá)到高峰，烯草酮對(duì)現(xiàn)蕾期產(chǎn)量和子粒產(chǎn)量的影響差異極顯著;隨尿素濃度的增加紫蘇產(chǎn)量呈先上升后下降趨勢(shì)，N3處達(dá)到高峰，尿素對(duì)現(xiàn)蕾期產(chǎn)量和子粒產(chǎn)量的影響差異極顯著;尿素和烯草酮互作對(duì)現(xiàn)蕾期產(chǎn)量和子粒產(chǎn)量的影響差異也極顯著。在不同烯草酮水平下，先后噴施4g/L尿素處理的產(chǎn)量均顯著高于單用烯草酮處理(N0)。A、B兩組處理相比，A組處理的總體產(chǎn)量要高于B組處理，A組的C1N3處理的產(chǎn)量最高(表5)，現(xiàn)蕾期產(chǎn)量和子粒產(chǎn)量比單獨(dú)施用烯草酮增產(chǎn)13.94%和10.54%。比較紫蘇苗期和現(xiàn)蕾期處理對(duì)紫蘇地上部分干重的影響，從表4、表5可以看出，在烯草酮推薦劑量0.67mL/L和2倍劑量1.33mL/L處理時(shí)表現(xiàn)為前期(苗期)抑制紫蘇生長(zhǎng)，后期(現(xiàn)蕾期)促進(jìn)紫蘇生長(zhǎng)。增施4g/L濃度的尿素處理值最高，且顯著高于單施烯草酮處理。表明增施4g/L濃度的尿素對(duì)紫蘇的安全性提高，增產(chǎn)效果最顯著。

3討論

大部分除草劑正常使用時(shí)不會(huì)對(duì)作物造成較大的傷害，但會(huì)影響其生理代謝［11］。本試驗(yàn)表明烯草酮對(duì)紫蘇幼苗的光合、生長(zhǎng)有一定的抑制作用，隨著使用濃度(0.67～3.99mL/L)的增加，處理植株的Pn、CCI、LAI、DW均呈下降趨勢(shì)，推薦劑量0.67mL/L時(shí)幼苗的Pn顯著下降，此時(shí)烯草酮已明顯抑制紫蘇的光合作用，直接導(dǎo)致植株的LAI、DW緩慢降低。根據(jù)生物自由基傷害學(xué)說(shuō)［12］，在除草劑藥害、鹽等逆境脅迫下，細(xì)胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生與清除平衡失調(diào)，從而使膜脂發(fā)生過(guò)氧化作用形成MDA，破壞膜結(jié)構(gòu)，使植物受到傷害。植物體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)(如SOD、POD等)對(duì)清除活性氧、減輕氧化帶來(lái)的損傷十分有效，SOD和POD活性的改變可以間接反映環(huán)境中有毒有害物質(zhì)的存在，是分子水平上預(yù)報(bào)有機(jī)毒物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)危害的敏感生物標(biāo)記物［13］。相關(guān)研究表明，紫蘇幼苗的POD活性隨鹽脅迫的加重，表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)［14］，MDA積累隨鹽脅迫的加強(qiáng)［14］或低溫脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)［15］表現(xiàn)為上升趨勢(shì);也有研究［16］表明，紫蘇的MDA隨干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)變化不明顯。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著烯草酮濃度的增加，MDA積累增加，SOD、POD酶活性呈先上升后下降趨勢(shì)。這表明烯草酮對(duì)紫蘇幼苗有一定的逆境脅迫或傷害。較低劑量處理使保護(hù)酶活性升高，說(shuō)明輕度脅迫激發(fā)了紫蘇體內(nèi)保護(hù)酶系的活性來(lái)作出保護(hù)性反應(yīng)。高劑量除草劑處理下保護(hù)酶活性的降低是由于過(guò)多活性氧或過(guò)氧化氫的積累［17］，超過(guò)保護(hù)酶系的閾值，打破了彼此的動(dòng)態(tài)平衡，從而導(dǎo)致酶光鈍化、新酶合成被抑制［18］。

氮是提高葉片光合速率、維持葉綠素含量的重要礦質(zhì)元素［19］。施氮可以明顯抑制葉綠素降解，并使植物體內(nèi)保護(hù)酶活性保持高水平，從而提高作物的Pn［20］。尿素營(yíng)養(yǎng)是調(diào)控植物生長(zhǎng)及光合生產(chǎn)率，增強(qiáng)逆境脅迫下耐性的重要手段之一［21］。光合速率與供氮量的關(guān)系呈二次曲線(xiàn)型，供氮量或葉片含氮量達(dá)到一定值后，光合速率不再增加，葉片不能把捕獲的光能較充分地利用于光合作用，反而增強(qiáng)了能量耗散［22－24］。本試驗(yàn)也得出了相似結(jié)果，即1～4g/L濃度的尿素處理增加了Pn、CCI、LAI、DW，減少了MDA積累，SOD、POD活性保持高水平，且4g/L處理效果顯著;8g/L濃度的尿素處理效果相反;噴施4g/L濃度尿素與不同濃度的烯草酮處理的紫蘇幼苗SOD、POD、CCI、Pn、LAI、DW等均顯著高于烯草酮單獨(dú)處理，MDA積累顯著低于單施烯草酮。表明增施4g/L尿素可顯著提高紫蘇幼苗在烯草酮脅迫下的CCI，并通過(guò)增加或激活抗氧化酶系(SOD、POD等)來(lái)防御活性氧物質(zhì)對(duì)細(xì)胞造成的傷害，提高細(xì)胞膜的修復(fù)能力，緩解其質(zhì)膜過(guò)氧化程度，從而提高植株P(guān)n，使細(xì)胞代謝水平提高，增強(qiáng)紫蘇對(duì)逆境脅迫的耐性;尿素對(duì)紫蘇幼苗在烯草酮脅迫下Pn的調(diào)控效應(yīng)進(jìn)而體現(xiàn)在對(duì)紫蘇生長(zhǎng)的調(diào)控，并最終影響紫蘇的產(chǎn)量。從本試驗(yàn)結(jié)果看出，施氮量對(duì)紫蘇現(xiàn)蕾期生物量和子粒產(chǎn)量的影響與對(duì)苗期凈光合速率的影響規(guī)律基本相同，1～4g/L濃度的尿素處理值高于單施烯草酮;8g/L濃度的尿素處理效果相反。

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，尿素對(duì)烯草酮的抑草活性有增效作用，且噴施尿素處理的抑草活性是隨著烯草酮濃度的增加其增效作用愈加明顯。這與鄭紀(jì)慈等［25］對(duì)水稻除草藥肥黃尿素的除草功能與氮肥增效作用的研究和游明鴻等［8］對(duì)苗期氮肥與除草劑混施對(duì)老芒麥生長(zhǎng)及雜草影響的報(bào)道一致。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示Ci僅在烯草酮處理時(shí)有顯著差異，這與在一定范圍內(nèi)隨氮素水平增加利于提高植株幼苗Ci的報(bào)道［26－27］不一致，這可能與本試驗(yàn)是在遮蔭下進(jìn)行有關(guān)。根據(jù)Farquhar和Sharkey［28］的觀(guān)點(diǎn)，當(dāng)氣孔導(dǎo)度與Ci同時(shí)下降時(shí)，光合速率下降主要是由氣孔限制引起的，Pn降低伴隨Ci的升高時(shí)，光合作用的主要限制因素是非氣孔因素。據(jù)此推斷，本試驗(yàn)條件下Pn的降低是由非氣孔因素引起的，也就是光合碳同化力不足，碳氮代謝失調(diào)引起的。這可能是葉肉細(xì)胞光合活性的下降造成的，如葉綠素含量降低、光合羧化酶Rubisco活性下降、光合電子傳遞活性降低等，具體原因和內(nèi)在機(jī)理還有待進(jìn)一步的研究。

4結(jié)論

尿素、烯草酮不同施用次序處理對(duì)紫蘇生長(zhǎng)、生理、代謝有顯著影響。A組(先用尿素葉面噴施，24h后再?lài)娛┫┎萃?的C1N3處理的產(chǎn)量最高，且先噴施4g/L的尿素，能顯著提高紫蘇幼苗在除草劑烯草酮脅迫下的耐性，提高幼苗Pn，促進(jìn)植株生長(zhǎng)，這些效應(yīng)與其提高抗氧化酶活性有關(guān)。在紫蘇幼苗六葉期先噴施4g/L的尿素再?lài)娛?.67mL/L的烯草酮的施藥模式具有提高防效，安全高產(chǎn)等特點(diǎn)，有較高的推廣價(jià)值。