水稻秸稈浸提液對小麥及其伴生雜草生長的影響

李 貴，張弘玥，王曉琳

(1.江蘇省農業科學院植物保護研究所，江蘇南京210014；2.南京農業大學生命科學學院，江蘇南京 210095)

秸稈還田是實現植物營養元素循環利用的有效措施，具有改善土壤結構和理化性質、提高土壤保水保肥能力、減少土壤溫度波動、提高土壤養分含量、抑制雜草和病菌生長、優化農田生態環境等作用[1-4]。20世紀80年代以來，隨著可持續農業的發展，農作物秸稈直接還田面積逐年擴大，尤其在我國長江中下游地區，由于地理位置及氣候條件的影響，廣泛推廣稻麥兩熟耕作制度，水稻秸稈還田正成為該地區秸稈利用的主要措施[5]。關于秸稈還田對土壤肥力、作物產量的影響方面開展了大量研究[6-7]。隨著稻麥單產與秸稈數量的增加，有待還田的秸稈越來越多，由于水稻秸稈還田量或還田方式不當造成小麥生長受抑甚至減產的情況屢有發生。本研究測定不同濃度水稻秸稈浸提液對小麥(TriticumaestivumL.)、日本看麥娘(AloecurusjaponicusSteud.)、大巢菜(ViciasativaL.)生長的影響，旨在為促進水稻秸稈還田、完善小麥田雜草治理技術提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

水稻品種：南粳46(江蘇省農業科學院糧食作物研究所)，水稻秸稈(2012年11月水稻收獲時采集，室外風干后備用)。小麥品種：寧麥14(江蘇省農業科學院糧食作物研究所)。日本看麥娘、大巢菜種子均于2011年采集于江蘇省農業科學院。

1.2 方法

1.2.1 水稻秸稈水浸提液的制備 取風干后的水稻秸稈40 g(干質量)，用剪刀剪成長約1～2 cm的小段，然后將秸稈裝入1 000 mL燒杯中，加入 500 mL 水，室溫下浸泡3 d后過濾2次(第1次用2層消毒紗布過濾，第2次用濾紙過濾)，得到 0.08 g/mL 母液，配成所需的濃度后冷藏待用。

1.2.2 供試種子的處理 選取健康飽滿的小麥種子，用10%次氯酸鈉溶液浸泡10 min后，用蒸餾水沖洗5次，24 ℃催芽24 h，挑選露白一致的小麥種子進行測試。雜草種子處理方法同小麥。

1.2.3 受試植物的培養 取直徑為9 cm的培養皿，墊上雙層濾紙，分別選取處理后的小麥、日本看麥娘、大巢菜種子各30粒，均勻放在培養皿中，每處理設8次重復，分別加入10 mL蒸餾水及不同濃度的浸提液(0.005、0.01、0.02、0.04、0.08 g/mL)，室溫下培養。種子發芽及幼苗生長過程中適當補加蒸餾水及浸提液，使濾紙保持濕潤。

1.2.4 形態學指標的測定 受試植物萌發3周后測定形態學指標。每個培養皿取10株苗，測定苗高、苗鮮質量、根長、根鮮質量，4次重復。

1.2.5 酶活性、丙二醛(MDA)含量的測定[8]受試植物萌發4周后測定酶活性、MDA含量。用愈創木酚法測定過氧化物酶(POD)活性，用氯化硝基四氮唑藍(NBT)光化還原法測定超氧化物歧化酶(SOD)活性，用硫代巴比妥酸法測定MDA含量。4次重復。

1.3 數據分析

采用DPS分析軟件分析數據[9]。

2 結果與分析

2.1 水稻秸稈浸提液對小麥、日本看麥娘、大巢菜形態學特征的影響

由表1可以看出，當水稻秸稈浸提液濃度為 0.005～0.020 g/mL 時，小麥的苗高、苗鮮質量、根鮮質量均較對照增加，與對照差異顯著，但根長與對照差異不顯著。當水稻秸稈浸提液濃度大于 0.020 g/mL 時，小麥苗高、根長受到明顯抑制，但根鮮質量與對照差異不顯著。可見水稻秸稈浸提液抑制了小麥萌發期、苗期的生長，但對小麥地上部分、地下部分的生物量積累沒有顯著的抑制作用。

表1 不同濃度水稻秸稈浸提液對小麥形態學特征的影響

由表2可以看出，隨著水稻秸稈浸提液濃度的升高，日本看麥娘根長受到明顯抑制，當水稻秸稈浸提液濃度為0.040～0.080 g/mL時，日本看麥娘根長較對照顯著降低(P<0.05)。水稻秸稈浸提液對日本看麥娘苗高、苗鮮質量、根鮮質量抑制作用不明顯。

表2 不同濃度水稻秸稈浸提液對日本看麥娘形態學特征的影響

表3顯示，隨著水稻秸稈浸提液濃度的升高，大巢菜苗高受到明顯抑制(P<0.05)，當水稻秸稈浸提液濃度為0.080 g/mL時，大巢菜苗鮮質量、根長也受到明顯抑制(P<0.05)。

表3 不同濃度水稻秸稈浸提液對大巢菜形態學特征的影響

2.2 水稻秸稈浸提液對小麥、日本看麥娘、大巢菜生理指標的影響

2.2.1 對SOD酶活性的影響 圖1至圖3表明，小麥、日本看麥娘、大巢菜葉片SOD酶活性都隨著水稻秸稈浸提液濃度的升高而下降。

2.2.2 對MDA含量的影響 圖4至圖6表明，小麥、日本看麥娘、大巢菜葉片中MDA含量都隨著浸提液濃度的升高而上升。

2.2.3 對POD酶活性的影響 圖7至圖9表明，日本看麥娘、大巢菜葉片中POD酶活性均隨著浸提液濃度升高而上升，小麥葉片中POD酶活性變化不明顯。

3 結論與討論

3.1 水稻浸提液對小麥及其伴生雜草形態學特征的影響

水稻秸稈浸提液對小麥幼苗的影響總體上表現為低濃度促進、高濃度抑制。李逢雨等在研究水稻秸稈水浸提液對小麥的化感作用時也發現了此現象[10]。隨著水稻秸稈浸提液濃度的升高，日本看麥娘根長明顯受到抑制，大巢菜苗高明顯受到抑制。可見，對于不同的受體植物，水稻秸稈浸提液對其生長的影響不相同。水稻秸稈還田過程中應充分考慮秸稈對后茬作物生長的影響，針對不同作物甚至不同品種適時適量還田，防止還田過量或還田方式不當而對后茬作物生長產生不利影響。另外，雖然利用秸稈還田控制包括雜草在內的有害生物發生發育等方面已有一些報道[11-12]，但是秸稈還田在田間的實際生態效應是物理作用、化感作用及農藝措施等因素共同作用的結果，單獨憑借秸稈還田很難達到控制有害生物的效果，甚至對作物產生負效應，因此應將秸稈還田與其他農藝措施以及有害生物防治技術有機結合起來。

3.2 水稻浸提液對小麥及其伴生雜草生理指標的影響

雖然水稻秸稈浸提液對小麥、日本看麥娘、大巢菜的形態學特性影響趨勢不相同，但對生理指標的影響均表現出相同的趨勢，即隨著水稻秸稈浸提液濃度的升高，受試植物葉片的SOD活性呈下降趨勢，POD活性、MDA含量呈上升趨勢，葉片顯示出衰老特性[13]。正常情況下，植物細胞內自由基產生、消除處于平衡狀態，不易導致膜脂過氧化，但植物在逆境條件下，平衡狀態被打破，自由基引發膜脂過氧化作用，造成膜系統損傷，而且逆境條件通常先抑制膜保護酶系統的防御功能，再對細胞造成傷害[14]。SOD、POD是膜保護酶系統的重要組成部分，它們協同作用清除代謝過程中產生的活性氧，避免膜脂過氧化作用及其他傷害過程。許長成等指出，POD 具有雙重作用，作為膜保護酶系統成分清除活性氧的同時也參與葉綠素降解、活性氧產生，表現為傷害效應[15]。

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