水稻—稗草在共培條件下的相互影響研究

梁國華 湯瑞瓊 李明霞

摘 ? 要：稗草是常見的水稻田間雜草，其適應(yīng)性強(qiáng)，危害嚴(yán)重。利用植物自身防御機(jī)制綜合防治田間雜草可以減少環(huán)境污染，具有極為重要的生態(tài)學(xué)意義。基于植物功能性狀的角度，對水稻—稗草共培條件下的相互影響進(jìn)行了研究，為理解水稻—稗草之間的相互作用規(guī)律，以及稻田稗草防治提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：水稻;稗草;共培條件;影響

植物功能性狀定義為在個體水平較容易測定的一系列形態(tài)學(xué)、生理學(xué)和物候?qū)W特征，以表征植物對當(dāng)?shù)厣镆蜃樱ǜ偁帯⒒ダ采⒅彩车龋┮约胺巧镆蜃樱ㄍ寥馈⒌匦巍夂虻龋┑倪m應(yīng)性[1]。其是植物在漫長的進(jìn)化過程中，采用特定生態(tài)策略或?qū)傩赃m應(yīng)周圍環(huán)境的結(jié)果[2]。近年來，越來越多的研究者利用植物功能性狀來評價植物間的相互作用。

水稻是我國乃至世界上重要的農(nóng)作物之一，隨著人口的不斷增長，水稻增產(chǎn)措施的研究也成為當(dāng)今世界農(nóng)業(yè)的重要課題[3]。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中雜草的存在對水稻構(gòu)成了重要的威脅，水稻與雜草為獲取足夠的水分、營養(yǎng)、光照等生存必備條件進(jìn)行相互競爭，從而導(dǎo)致水稻減產(chǎn)[4]。而農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，稗草分布最廣、危害最重，被稱為世界性惡性雜草，能夠?yàn)楹Υ蟛糠洲r(nóng)作物，如水稻、大豆、棉花、玉米、小麥和牧草等。我國稗草有9種5變種，廣泛分布于各省耕田和路邊[5]。目前，除草劑是農(nóng)田稗草主要的控制手段，但由于大量除草劑的使用，對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和人類生存環(huán)境造成很大危害。

因此，本研究基于植物功能性狀的角度，結(jié)合株長、株重及葉綠體含量等數(shù)據(jù)，試圖理清水稻—稗草共培體系中的相互影響，為理解水稻—稗草之間的相互作用規(guī)律，以及稻田稗草防治提供理論指導(dǎo)。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 試驗(yàn)處理

本研究以水稻和稗草作為試驗(yàn)的植物材料，試驗(yàn)在光照培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行。首先將準(zhǔn)備好的水稻和稗草種子放置到裝有H2O2（10%，V/V）的培養(yǎng)皿中，對其進(jìn)行表面消毒。等待預(yù)發(fā)芽2 d后，再把已發(fā)芽的種子轉(zhuǎn)移到含有0.5倍的改良木村B溶液的大培養(yǎng)皿中，繼續(xù)培養(yǎng)7 d，然后將秧苗移栽到1 L的塑料盒中，放光照培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)。設(shè)置3個處理，分別為水稻100株單獨(dú)培養(yǎng)處理（R+R）、水稻50株和稗草50株共培處理（R+B）、稗草100株單獨(dú)培養(yǎng)處理（B+B），用泡沫板把水稻和稗草固定漂浮在培養(yǎng)液中培養(yǎng)。同時在每個處理中設(shè)置6個生物學(xué)重復(fù)，每3 d更換一次所有水稻和稗草的營養(yǎng)液。

1.2 ? 水稻功能性狀指標(biāo)的測定

上述處理15 d后測定各處理下水稻和稗草的功能性狀指標(biāo)，包括根長、根重、莖長、莖重、根莖比（長度）、根莖比（重量）和葉綠體含量。

方法如下：隨機(jī)在每個處理中抽取10株水稻和稗草，每株水稻和稗草的地上與地下部分測量長度，即莖長和根長;測量長度后，讓水稻在60 ℃恒溫烘箱中烘24 h，地上和地下部分稱重，即莖重和根重。水稻和稗草分根冠重量/長度比為地下部分與地上部分的重量/長度的比值。在每個處理的水稻和稗草中隨機(jī)處理后的成熟葉片10枚，用葉綠素儀測定。測量時，選取冠層展開的第2、3片葉，并注意避開葉脈。

2 ? 結(jié)果與分析

2.1 ? 水稻—稗草共培對水稻功能性狀的影響

水稻—稗草共培對水稻功能性狀的影響，如圖1所示。

圖1數(shù)據(jù)顯示了水稻—稗草在共培條件下，水稻功能性狀指標(biāo)（株重、株長和葉綠體含量）的變化。總體來說，水稻—稗草共培顯著地影響了水稻的功能性狀，但這種影響在植株莖和根上的表現(xiàn)不一致，從水稻株長和株重變化的數(shù)據(jù)來看，水稻—稗草共培對莖長和莖重具有促進(jìn)作用，但對根長和根重卻有顯著的抑制作用。同樣，從根莖長度比和根莖重量比也可看出這種不一致的影響效應(yīng)，但水稻的葉綠體含量在水稻—稗草共培條件下沒有出現(xiàn)顯著變化。

2.2 ? 水稻—稗草共培對稗草功能性狀的影響

水稻—稗草共培對稗草功能性狀的影響，如圖2所示。

圖2數(shù)據(jù)顯示了水稻—稗草共培條件下，稗草功能性狀指標(biāo)（株重、株長和葉綠體含量）的變化。與水稻情況類似，總體來說，水稻—稗草共培顯著地影響了稗草的功能性狀，但這種影響在植株莖和根的表現(xiàn)不一致。與水稻情況相反，從稗草株長和株重變化的數(shù)據(jù)來看，水稻—稗草共培對莖長和莖重具有顯著的抑制作用，但對根長和根重卻有一定程度的促進(jìn)作用。同樣，從根莖長度比和根莖重量比也可看出這種不一致的影響效應(yīng)，但與水稻的葉綠體含量變化不同，在水稻—稗草共培條件下，稗草的葉綠體含量顯著下降。

2.3 ? 水稻—稗草共培下功能性狀的變化

對比水稻—稗草共培條件下，水稻和稗草功能性狀指標(biāo)的變化可發(fā)現(xiàn)，在共培條件下，水稻和稗草采取不同的生長策略。水稻的策略是增加地上部分，即莖的生物量分配，而減少地下部分，即根的生物量分配，因此，其莖長得更高更壯，以更好地進(jìn)行光合作用。而稗草采取的生長策略剛好相反，即減少莖的生物量分配，增加根的生物量分配，以更好地吸收營養(yǎng)，因此，稗草的葉綠體含量也相應(yīng)地降低。

3 ? 總結(jié)與展望

本文基于植物功能性狀的角度，對水稻—稗草共培的相互影響進(jìn)行了研究，為稻田稗草防治提供理論指導(dǎo)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在共培的條件下，水稻和稗草采取不同的生長策略。水稻的策略是增加莖的生物量分配，減少根的生物量分配;而稗草采取的生長策略剛好相反，即在競爭的條件下，水稻趨向于投資地上部分，以獲取陽光進(jìn)行光合作用，而稗草則趨向于投資地下部分，以吸收更多的營養(yǎng)。但本試驗(yàn)結(jié)果屬于研究的初步，還沒有進(jìn)行其他的試驗(yàn)去驗(yàn)證和論證，如水稻和稗草相互間的化感作用分析等。進(jìn)行多種多方面深入的研究和探索，才能更加深入了解水稻—稗草相互作用的機(jī)理。

參考文獻(xiàn)：

[ 1 ] 劉曉娟，馬克平.植物功能性狀研究進(jìn)展[J].中國科學(xué)：生命科學(xué)，2015，45（4）：325-339.

[ 2 ] 孟婷婷，倪健，王國宏.植物功能性狀與環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)功能[J].植物生態(tài)學(xué)報，2007，31（1）：150-165.

[ 3 ] 何華勤，董章杭，梁義元，等.水稻化感作用研究的新進(jìn)展[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2002，23（2）：140-143.

[ 4 ] 王大力.水稻化感作用研究綜述[J].生態(tài)學(xué)報，1998，18（3）：326-333.

[ 5 ] 何海斌.稗草脅迫下水稻化感潛力變化及其分子機(jī)制[D].福州：福建農(nóng)林大學(xué)，2009.

（收稿日期：2019-07-12）