6種雜草水浸提液對水稻種子發芽和幼苗生長的影響

李文紅， 張朝顯， 曹 丹

(1.徐州生物工程職業技術學院/徐州市現代農業生物技術重點實驗室，江蘇徐州 221006；2.江蘇省沛縣農業技術推廣中心，江蘇沛縣 221600)

播娘蒿[Descurainiasophia(L.) Schur]、刺兒菜(CirsiumsegetumBge.)、婆婆納(VeronicadidymaTenore)、續斷菊[Sonchusasper(L.)Hill.]、野老鸛草(GeraniumcarolinianumL.)、澤漆(EuphorbiahelioscopiaL.)均是秋冬季麥田雜草，在我國南北各地均有分布和生長，是江蘇徐州地區麥田的主要雜草，這些雜草生長繁殖能力較強，侵入麥田后與小麥爭奪陽光、空間、水分和養料，抑制小麥的正常生長，因此，對于未化除或化除效果不理想的麥田，人工拔除雜草顯得尤為必要。目前，關于麥田雜草發生與防治的研究相對較多，而對雜草利用的報道并不多見。有研究認為，婆婆納浸提液對小麥、油菜、早熟禾、高羊茅等植物種子的萌發有顯著的抑制作用，且濃度越高，抑制作用越強[1-2]。播娘蒿浸提液濃度大于1 mg/mL時，對野燕麥和旱雀麥幼苗的根長、芽長、干質量、鮮質量等生長指標均表現為抑制作用[3]。續斷菊對白車軸草、早熟禾、高羊茅種子的萌發都有抑制作用[4]。高濃度的澤漆浸提液對蘿卜、白菜、甘藍種子的發芽率和發芽指數均有顯著的抑制作用[5]。小麥春季除草與水稻浸種催芽時令同步，如能將麥田雜草的化感作用[6]應用于水稻生產，勢必會對糧食綠色生產技術變革帶來深遠影響。本試驗通過探討播娘蒿、刺兒菜、婆婆納、續斷菊、野老鸛草、澤漆等6種雜草浸提液對水稻種子萌發和幼苗生長的效應，以期為植物源生長調節劑的研發和生態農業的發展提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用6種雜草分別為婆婆納、澤漆、播娘蒿、續斷菊、野老鸛草、刺兒菜，于2017年4月26日在徐州生物工程職業技術學院未使用除草劑的小麥田中采集獲得。水稻品種為鄭旱2號，水稻種子由江蘇省徐州大華種業有限公司提供，為一級良種，發芽率在85%以上。

1.2 試驗方法

1.2.1 雜草浸提液的制備 將采集回的雜草用自來水清洗干凈，于室內通風處自然晾干，剪成1～2 cm 小段，稱取100 g，用1 000 mL純凈水浸提 24 h[7]，過濾除殘渣，收集濃度為100 g/L的浸提液注入棕色瓶內[5]，置于4 ℃冰箱中備用[8]。生測試驗于2017年4月27日在江蘇省徐州市現代農業生物技術重點實驗室進行。

1.2.2 生物測定 種子萌發試驗采用培養皿濾紙法。試驗設置6種雜草浸提液：播娘蒿浸提液(B)、刺兒菜浸提液(C)、婆婆納浸提液(P)、續斷菊浸提液(X)、野老鸛草浸提液(Y)、澤漆浸提液(Z)，分別采用以下3種培養方式：清水浸種+浸提液培養(J0)、浸提液浸種+清水培養(J1)、浸提液浸種+浸提液培養(J2)，以清水浸種+清水培養作為對照(CK)。供試的水稻種子先用純凈水淘洗，去除空癟種子，然后用0.02 mol/L KMnO4溶液消毒10 min，浸種48 h，24 h換液(水)1次。取100粒浸泡后的水稻種子置于鋪有1層濾紙[9]、直徑為12 cm的培養皿中，加入10 mL浸提液(水)，蓋上皿蓋。每個處理設3個重復，每個重復1皿。然后置于 30 ℃[10]、光照時間為12 h/d[11]的發芽箱(GPX-250，上海君竺儀器制造有限公司)中萌發培養，4 d后記錄萌發種子的數量，以胚根突破種皮1 mm視為萌發。

種子萌發后，將培養皿從發芽箱內移到箱外試驗桌上，移開皿蓋。室溫下繼續進行不同處理的培養，每天08：00加入1 mL浸提液(水)，記錄溫度。培養13 d后[12]統計正常幼苗(完整幼苗、帶有輕微缺陷的幼苗、次生感染的幼苗)的數量，計算水稻種子的發芽勢、發芽率及其抑制率。

發芽勢=(4 d后已萌發種子數量/供試種子數量)×100%；萌發抑制率=(對照種子發芽勢-處理種子發芽勢)/對照種子發芽勢×100%[13]；發芽率=(13 d后長成正常幼苗數量/供試種子數量)×100%；發芽抑制率=(對照種子發芽率-處理種子發芽率)/對照種子發芽率×100%。

1.2.3 水稻幼苗生長量(干質量)測定 不同浸提液的幼苗生長量以1個重復為單位，取正常生長的幼苗(正常生長的幼苗數量即為樣本數)，繼續培養7 d，剪下根系，烘干，用分析天平(精確至0.001 g)分別稱取樣本植株干質量、根干質量、葉干質量，計算百株干質量、百株根干質量、百株葉干質量。百株干質量=100/樣本數×樣本植株的干質量；百株根(葉)干質量=100/樣本數×樣本植株根(葉)的干質量。

1.3 數據統計與分析

用Excel對數據進行計算，然后用DAS 1.0軟件對數據進行統計與分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對水稻種子發芽勢、發芽率的影響

由表1可知，浸提液浸種+浸提液發芽(J2)的培養方式下，播娘蒿、刺兒菜、婆婆納、續斷菊、澤漆浸提液處理的水稻種子的發芽勢均顯著低于對照(P<0.05)，其萌發抑制率分別為11.87%、6.90%、8.00%、5.75%、4.97%。播娘蒿浸提液處理的萌發抑制率顯著高于其他5種雜草浸提液處理(P<0.05)，刺兒菜、婆婆納、續斷菊、澤漆浸提液處理之間萌發抑制率差異不顯著，但均顯著高于野老鸛草浸提液處理(P<0.05)。播娘蒿、刺兒菜、婆婆納浸提液處理的發芽率均顯著低于對照(P<0.05)，其發芽抑制率分別是7.11%、7.11%、5.24%。播娘蒿、刺兒菜、婆婆納、澤漆浸提液處理之間的發芽抑制率差異不顯著，但均高于續斷菊和野老鸛草浸提液處理。續斷菊浸提液處理的發芽抑制率顯著高于野老鸛草浸提液處理(P<0.05)。浸提液浸種+清水發芽(J1)的培養方式下，播娘蒿、刺兒菜、婆婆納浸提液處理的水稻種子發芽勢顯著低于對照(P<0.05)，其萌發抑制率分別為6.89%、6.52%、7.67%，這3種雜草浸提液處理之間的萌發抑制率差異不顯著，但均顯著高于澤漆、續斷菊、野老鸛草浸提液處理(P<0.05)，澤漆浸提液處理的萌發抑制率顯著高于野老鸛草浸提液處理(P<0.05)。刺兒菜浸提液處理的發芽率顯著低于對照，其發芽抑制率達 6.37%，其余處理的發芽率與對照差異均不顯著。刺兒菜與婆婆納浸提液處理的發芽抑制率差異不顯著，但它顯著高于其他雜草浸提液處理的發芽抑制率。清水浸種+浸提液發芽(J0)的培養方式下，雜草浸提液處理的發芽勢和發芽率與對照相比差異均不顯著，各處理之間的萌發抑制率、發芽抑制率差異也不顯著。

表1 不同處理對水稻種子發芽情況的影響Table 1 Effects of different treatments on germination of rice

注：同列數據后不同小寫字母表示處理之間差異顯著(P<0.05)，下表同。負值代表促進率，表2同。

2.2 不同培養方式對水稻種子發芽情況的影響

由表2可知，浸提液浸種+浸提液發芽(J2)處理方式下水稻種子的發芽勢和發芽率均顯著低于對照(P<0.05)，其萌發抑制率、發芽抑制率分別為4.47%、3.00%。浸提液浸種+清水發芽(J1)處理方式下，水稻種子發芽勢和發芽率均顯著低于對照(P<0.05)，其萌發抑制率、發芽抑制率分別為 5.55%、3.25%。浸提液浸種+浸提液發芽(J2)與浸提液浸種+清水發芽(J1)2種處理方式之間的發芽勢和發芽率差異均不顯著。與對照相比，清水浸種+浸提液發芽(J0)處理方式下水稻種子的發芽勢、發芽率均未達到顯著性差異。

2.3 不同處理對水稻幼苗生長情況的影響

由表3可知，在清水浸種+浸提液發芽(J0)處理方式下，6種雜草的浸提液均能顯著增加水稻幼苗的百株干質量(P<0.05)，播娘蒿、續斷菊、野老鸛草、刺兒菜、婆婆納、澤漆浸提液處理的水稻幼苗干質量分別增加14.34%、13.39%、11.26%、9.79%、7.65%、5.62%；續斷菊和野老鸛草浸提液處理均能顯著促進根系和葉片的生長，其他4種雜草浸提液處理僅有百株根干質量顯著高于對照(P<0.05)。在浸提液浸種+清水發芽(J1)處理方式下，播娘蒿、刺兒菜、續斷菊等3種雜草浸提液處理的稻苗百株干質量顯著高于對照(P<0.05)，分別增加13.06%、9.63%、7.82%，且其百株根干質量分別顯著提高21.94%、13.84%、12.21%(P<0.05)，其余3種雜草浸提液處理的稻苗百株干質量、百株根干質量、百株葉干質量與對照差異均不顯著。在浸提液浸種+浸提液發芽(J2)處理方式下，續斷菊、野老鸛草、刺兒菜浸提液處理的稻苗百株干質量顯著高于對照(P<0.05)，分別增加8.28%、7.40%、4.48%，播娘蒿和婆婆納浸提液處理的稻苗百株干質量與對照差異不顯著，僅有澤漆浸提液處理的稻苗百株干質量顯著降低12.62%(P<0.05)。續斷菊和野老鸛草浸提液處理的百株根干質量分別顯著提高14.56%、10.98%，澤漆浸提液處理的稻苗百株根干質量和百株葉干質量分別顯著降低11.44%、13.72%(P<0.05)。

表2 不同培養方式下水稻種子的發芽情況Table 2 Germination of rice in different culture modes

2.4 不同培養方式對水稻幼苗生長情況的影響

由表4可知，在清水浸種+浸提液培養(J0)處理方式下，水稻幼苗生長干物質積累量顯著高于對照，6種雜草浸提液處理的百株干質量、百株根干質量和百株葉干質量分別比對照提高10.32%、15.69%、5.33%。在雜草浸提液浸種+清水培養(J1)處理方式下，與對照相比，水稻幼苗百株干質量和百株根干質量分別顯著提高5.22%、10.21%，百株葉干質量與對照差異不顯著。雜草浸提液浸種+浸提液發芽(J2)處理方式對水稻幼苗的百株干質量、百株根干質量和百株葉干質量的積累量均沒有顯著影響。

表3 不同處理對水稻幼苗生長情況的影響Tab.3 Effects of different treatments on seedling growth of rice

注：增加量占比為負值表示與對照相比減少量的占比。

表4 3種培養方式對水稻幼苗生長的影響Tab.4 Effects of three culture modes on seedling growth of rice

3 結論與討論

3.1 不同雜草浸提液對水稻種子發芽和幼苗生長的影響

研究發現，6種雜草浸提液均對水稻種子發芽、生長存在化感效應[14]。6種雜草在清水浸種+浸提液發芽的條件下，對水稻種子的發芽勢和發芽率均沒有顯著性影響，但均能顯著提高植株幼苗干物質的積累量，促進幼苗生長。刺兒菜浸提液用于水稻浸種或浸種+培養，會顯著抑制水稻種子的萌發和發芽，并顯著促進已發芽幼苗的生長(P<0.05)。播娘蒿、婆婆納2種雜草浸提液只用于水稻浸種時，會顯著抑制水稻種子的萌發(P<0.05)；當其分別被用于浸種+培養時，則會顯著抑制水稻種子的萌發和發芽(P<0.05)，而對水稻幼苗生長沒有顯著影響。續斷菊、澤漆2種雜草浸提液在水稻浸種+培養條件下，會顯著抑制水稻種子萌發(P<0.05)，但不影響發芽率；續斷菊對已發芽幼苗的生長有顯著的促進作用，而澤漆則有顯著的抑制作用(P<0.05)。野老鸛草浸提液僅用于浸種時，對水稻種子的萌發、發芽均無影響，但對幼苗生長有顯著的促進作用(P<0.05)。

雜草浸提液影響水稻種子發芽勢或發芽率的敏感時期，在浸種階段而非發芽階段，其對植株幼苗生長產生促進作用的時期在水稻種子發芽以后，雜草浸提液浸種會降低浸提液發芽對幼苗生長的促進效應。雜草浸提液對水稻幼苗生長的影響主要是通過影響根系的干物質積累量實現的，其產生化感效應的最適濃度有待于進一步研究。

3.2 水稻生產實踐中應高度重視麥田雜草的化感效應

對于以澤漆、播娘蒿、婆婆納等雜草為主的麥田，雜草全部還田會影響直播稻種子發芽，澤漆還會嚴重抑制水稻幼苗的生長。目前，隨著水稻簡化、輕型栽培技術的推廣，直播水稻面積呈逐年擴大的趨勢[15-17]。對于以野老鸛草、續斷菊、刺兒菜等雜草為主的麥田，可以將雜草直接還田，然后撒播已經催芽的水稻種子；對于播種干谷的直播稻田，播種前須要將田內播娘蒿、婆婆納、澤漆等雜草清除干凈，以防影響水稻出苗。這樣既節約了勞動力，又不影響種子出苗，同時又為土壤補充了有機肥料，可以促進水稻幼苗生長。

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