稻田鴨舌草田間發生消長規律及生態學特性

溫廣月　錢振官　李濤等

摘要：通過田間調查鴨舌草發生消長規律，室內研究溫度、土壤含水量、水層和土層深度對鴨舌草萌發和生長的影響。結果表明，直播和移栽稻田鴨舌草出苗最高峰分別在播種后17 d和移栽后10 d，即在田間開始保水后10 d；鴨舌草萌發最適溫度為25～30 ℃、最低土壤含水量為90%；水層有利于鴨舌草出苗和生長；只有土壤表層鴨舌草種子才能萌發出苗。

關鍵詞：稻田；雜草；鴨舌草；發生消長規律；生態學特性；影響因素

中圖分類號： S451文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）11-0201-03

收稿日期：2015-05-04

基金項目：上海市科委基礎研究重點項目（編號：12JC1407900）。

作者簡介：溫廣月（1981—）男，黑龍江賓縣人，碩士，副研究員，主要從事雜草防除與利用研究。Tel：（021）62202732；E-mail：wgy1227@163.com。

通信作者：沈國輝，碩士，研究員，主要從事雜草防除與利用研究。Tel：（021）62205538；E-mail：zb5@saas.sh.cn。鴨舌草[Monochoria vaginalis （Burm. f.） Presl]為雨久花科水生草本植物，分布于我國南北各省區，生于平原至海拔 1 500 m 的稻田、溝旁、淺水池塘等水濕處[1]。鴨舌草屬于典型的水田惡性雜草，能夠在水田中自然繁衍，在手插秧、旱直播、機插秧、拋秧、水直播、麥套稻等不同種植模式田中均有發生[2]。鴨舌草嚴重影響水稻生長發育，降低水稻產量，鴨舌草密度80株/m2時產量降低55%[3]。上海地區鴨舌草危害呈逐漸上升趨勢，上海中、東部及江中沙洲地區鴨舌草危害較重，其頻率分別為12. 84%～16. 69%，相對多度為35.63%～56.87%，目前已經成為上海地區水稻田的主要雜草[4-6 ]。

雜草種子的萌發主要受光照、溫度、土壤含水量，蓋土厚度等多種條件制約，依據雜草生態學特性采取適當的農業措施創造不利于雜草生長而有利于作物生長的條件，即可達到控制雜草發生的目的。例如在水稻種植之前，依據田間實際溫度和主要雜草的生態學特性，選取適當的時間節點，提前灌水泡田或者灌跑馬水誘發雜草出土，待其長出田面后，使用機械耙地滅草，即可減少后期雜草發生數量[7]。朱文達等研究結果表明，隨著單位面積稻草覆蓋量的提高，油菜田雜草的防除效果逐漸增加，稻草覆蓋對移栽油菜田看麥娘、菵草、牛繁縷等惡性雜草的綜合防效可達85%以上[8]，覆蓋物覆蓋量通常取決于田間優勢雜草的發生深度。采用土壤翻耕等措施抑草也取決于田間優勢雜草的生態學特性，以稻田惡性雜草雜草稻為例，其主要分布在土表0～5 cm的土層中，室內研究結果表明處于12 cm以上土層深度中的雜草稻種子不能出苗[9]。依據雜草稻的生態學特性，田間采用土壤深耕處理后可減少17.6%～28%的雜草稻出苗[10]。因此，雜草的生態學特性是雜草農業生態防除的基礎。

生態農業是農業的發展方向，環境保護和人們對自身健康的關注是社會發展的必然趨勢，在這種大的背景條件下，農田雜草的防除不能過分依賴于化學農藥，多樣化的農業防除措施會扮演越來越重要的角色。加強雜草生物生態學的研究，建立基于雜草生物生態學原理的雜草綜合治理措施，對雜草的發生時期、發生量、防治最佳時間進行科學的預測預報，采取有效的防除措施將雜草對作物的危害降到最小[11]。本試驗開展了鴨舌草發生消長規律以及生態學特性的相關研究，旨在為水稻田鴨舌草農業生態防除等綜合治理措施的建立提供理論依據。

1材料與方法

1.1供試材料

鴨舌草種子于2013秋季采收自上海市農業科學院莊行綜合試驗站稻田內。在鴨舌草種子成熟后田間收集鴨舌草植株，在室內風干后采用物理敲擊等方法脫落種子，種子收集后采用風選的方法分離純化，純化后的種子在4 ℃冰箱保存備用。

1.2試驗方法

1.2.1水稻田鴨舌草發生消長規律研究本試驗在上海市農業科學院莊行綜合試驗站內進行，其地處121°22′E、30°53′N，海拔3.2 m，土壤質地以溝干泥為主，土壤肥力中等，試驗地長期進行麥稻輪作。移栽稻在2014年6月19日移栽，直播稻在2014年6月29日播種經過催芽處理的稻種。移栽稻田試驗期間保持5～10 cm水層，直播稻田播種7 d后保持 2～3 cm 淺水層，隨著水稻的生長，水層逐漸加深至5～10 cm。移栽稻田在移栽后每隔7 d調查1次，直播稻田在水稻播種后第4天開始田間第1次調查，以后每隔7 d調查1次。鴨舌草為田間自然發生，定點調查8個樣點，每個樣點0.25 m2。調查樣點中鴨舌草株數，調查后拔除鴨舌草，計算每平方米鴨舌草株數。

1.2.2溫度對鴨舌草萌發的影響采用培養皿濾紙法。設10、15、20、25、30、35、40、45 ℃ 8個處理，每培養皿（直徑 9 cm）中放置100粒鴨舌草種子，每皿加入10 mL蒸餾水，每天采用稱質量法補充蒸發的水分，每個處理4次重復，培養皿放置在Binder KBF240培養箱中。10 d后計算每個培養皿內鴨舌草種子的萌發率，并隨機選取10粒萌發種子測量芽長。

1.2.3土壤含水量對鴨舌草萌發的影響在培養皿（直徑9 cm）中分別加入經干熱滅菌后的過篩土50 g，對應加入0、5、10、15、20、25、30、35、40、45 mL水，配成土壤含水量0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90% 10個梯度。每個培養皿土壤表層播種100粒鴨舌草種子，每個處理4次重復，放入30 ℃的Binder KBF240培養箱中。每天稱量2次并補充蒸發的水分。7 d后調查鴨舌草萌發率，并隨機選取10粒萌發種子測量芽長。

1.2.4土層深度對鴨舌草出苗的影響1 000 mL燒杯中加入3 cm厚底土，底土吸水至飽和后播種100粒鴨舌草種子，覆蓋土壤，使土層深度分別為0、0.5、1.0、1.5、2.0 cm，覆土后再加4 cm水層，然后將燒杯放入30 ℃的Binder KBF240培養箱中，每個處理4次重復，試驗期間保證水層深度，24 d后調查鴨舌草出苗率。

1.2.5水層深度對鴨舌草出苗的影響1 000 mL燒杯中加入3 cm厚底土，底土吸水至飽和后播種100粒鴨舌草種子，加水使水層深度分別為0、1、2、3、4 cm，每個處理4次重復，0 cm 水層處理為試驗期間保持極薄水層。將燒杯放入30 ℃的Binder KBF240培養箱中，24 d后調查鴨舌草出苗率，并隨機選取10株測量株高、根長；隨機選取10株作為一個整體稱量其整株鮮質量并作為1次重復，鮮質量共測量3次重復。

1.3統計分析

采用Excel 2013進行數據處理，應用SAS軟件進行單因素方差分析，顯著性檢驗采用0.05水平。鴨舌草田間發生消長規律應用Matlab進行高階多項式擬合，根據擬合方程的相關系數及顯著性檢驗結果確定最終階數，并求其一階導數計算極值。

2結果與分析

2.1水稻田鴨舌草發生消長規律

移栽稻田在水稻移栽后7 d即可觀察到鴨舌草大量出苗，其出苗高峰在水稻移栽后7～14 d（圖1），移栽后14 d內鴨舌草出苗總量占田間調查總量的71.76%。移栽后天數與鴨舌草發生量具有一定的回歸關系，y=0.000 03x5-0.002 9x4+0.103 5x3-2.311 9x2+25.729x（r2=0.999 9），經過極值計算，移栽田鴨舌草發生最高峰在水稻移栽后10 d。

根據田間水漿管理實踐與鴨舌草發生最高峰進行比對可以得出，直播稻田和移栽稻田鴨舌草的出苗最高峰在田間保持水層后的10 d。

2.2溫度對鴨舌草萌發的影響

鴨舌草萌發溫度在15～45 ℃之間；20～40 ℃所有處理間萌發率差異均不顯著；25～30 ℃處理鴨舌草芽長明顯長于其他處理。依據鴨舌草萌發率和芽長的試驗結果可以得出，鴨舌草的最適萌發溫度為25～30 ℃之間，最低萌發溫度在15～20 ℃之間，最高萌發溫度在40～45 ℃之間（圖2）。

2.3土層深度對鴨舌草出苗的影響

土層深度顯著影響鴨舌草的出苗。0 cm土層處理鴨舌草出苗率最高，為67%，與0.5～2 cm土層處理差異顯著；0.5～2 cm 土層處理間鴨舌草出苗率差異均不顯著，0.5 cm土層處理出苗率僅為5%，1～2 cm土層處理鴨舌草出苗率為0（圖3）。因此可以得出，只有土壤表層的鴨舌草種子才能順利萌發出苗。

2.4土壤含水量對鴨舌草萌發的影響

0～80%土壤含水量處理鴨舌草種子萌發率為0；90%處理時培養皿中土壤含水量達到過飽和并出現水層，此條件下鴨舌草種子表現出較高的萌發率，萌發率為44.25%，與0～80%土壤含水量處理之間差異達到了顯著水平。因此可以得出，鴨舌草種子只有在有水層的條件下才能萌發。

2.5水層深度對鴨舌草出苗的影響

從表1可以得出，1～4 cm水層處理鴨舌草的出苗率、株高、根長、鮮質量均高于0 cm水層處理，與0 cm水層處理之間差異顯著；1～4 cm水層處理之間鴨舌草出苗率差異不顯著；但隨著水層深度的增加，鴨舌草株高、根長和鮮質量均呈上升趨勢，3 cm和4 cm水層處理鴨舌草株高和根長明顯高于0～2 cm水層處理；4 cm水層處理鴨舌草鮮質量顯著高于0～3 cm水層處理。因此可以得出，適宜水層深度有助于鴨舌草的生長。

3討論

強勝等研究表明，種植制度與雜草群落的組成和草害發生程度緊密相關。雜草的生物學及生態學特性各不相同，對環境條件的適應能力不一致，在特定的環境條件下，其發生危害程度也不同[12]。本研究關于鴨舌草發生消長規律以及生態學特性的相關研究結果可為鴨舌草農業生態防除等綜合防除措施的制定和實踐提供參考和基礎理論依據。

稻田水漿管理對雜草群體形成影響較大，土壤濕潤有利于濕生雜草萌發和生長，長期深水灌溉有利于水生雜草的生長。通常來講，科學調控水漿對于直播田旱生喜濕雜草的控制特別有效，建立水層可抑制已出苗的濕生雜草的生長，甚至使雜草窒息死亡，例如千金子即使有薄的水層亦能抑制其種子的萌發，在不用除草劑的情況下，水稻催芽播種后及時上1層薄水，苗期 1葉 1心后保持淺水層7～10 d，對千金子的控制作用達 85%以上[13]。較深的水層對稗草等濕生雜草不利，但對眼子菜、水莎草等水生雜草發生有利[14]，與水層有利于水生雜草鴨舌草萌發和生長結果是一致的，如果采用水層來抑制鴨舌草的萌發和生長會起到適得其反的效果。因此，對于利用水漿管理模式控制雜草的地區，要根據田間優勢雜草的種類采取適當的水漿管理模式。雜草出苗高峰的確定對于莖葉處理劑的最佳應用時間也具有重要的作用，本研究結果表明，直播稻田和移栽稻田鴨舌草的出苗最高峰是田間保持水層后的10 d，通過灌水時間即可推測鴨舌草的出苗高峰，從而確定莖葉處理劑的最佳使用時間。

農業生態防除措施養草滅草在有機稻生產中普遍應用，通常是在水稻種植之前上水泡田，間歇灌以淺水創造有利于雜草萌發的條件，促進土壤中雜草種子萌發出苗，在水稻移栽或者播種前2～3 d，用驅動耙淺旋等方式滅草從而達到降低雜草發生基數的目的。曹黎明等報道，養草滅草的效果可達70%～90%[15]。本研究結果表明，鴨舌草在土壤表層溫度達到20 ℃左右、有水層的條件下即可較好地萌發。因此在鴨舌草危害較重的地區或者田塊，在水稻種植之前灌水誘導土壤表層鴨舌草種子萌發，2周后采用化學藥劑或者農業生態防除措施防除已經萌發的鴨舌草，可以消耗土壤種子庫中鴨舌草種子數量，降低鴨舌草的危害。

鴨舌草種子較小，只有土壤表層的鴨舌草種子才能萌發。因此在整地時可采用土壤深翻的方法，把土壤表層中的鴨舌草種子翻入深層土壤中，減少可萌發出苗的鴨舌草種子數量。同樣，對于移栽稻田可以采用秸稈覆蓋等方式，把表層鴨舌草種子覆蓋在秸稈之下，即可達到抑制鴨舌草種子萌發和出苗的作用。

在稻麥輪作體系下，水稻生長要求田間保持一定的水層，鴨舌草在這種條件下能夠良好生長，產生大量的種子補充到種子庫中，逐漸成為種子庫中的優勢種群。將稻麥輪作改為玉米小麥輪作等體系后，改變了田間的水濕環境，可使水生雜草難以正常生長，從而達到耗竭雜草種子庫的目的。研究結果表明，在玉米小麥輪作體系下，種子庫中鴨舌草的相對優勢度顯著下降，鴨舌草的優勢度可以降到0.05以下[16]。因此，對于鴨舌草危害嚴重的田塊，根據鴨舌草水生的特點，可采用輪作的方法進行防除。

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