摘要:作為棉田主要闊葉雜草之一,鱧腸在我國發(fā)生危害逐年加重,它具有生長力旺盛、繁殖力強、適應性強等特性,與多種作物競爭,可造成作物產(chǎn)量的巨大損失。本文綜述了目前有關鱧腸的生物學、生態(tài)學特性、競爭危害及化感作用等方面的研究進展,結合現(xiàn)有的防除技術,提出鱧腸在棉田的防除對策及今后的研究展望。
關鍵詞:惡性雜草;鱧腸;特性;危害;防除策略
中圖分類號:S451文獻標志碼:A文章編號:1003-935X(2015)04-0014-04
收稿日期:2015-06-23
基金項目:中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務專項基金(編號:1610162014006);國家現(xiàn)代農業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系棉花體系崗位科學家經(jīng)費(編號:CARS-18-13)。
作者簡介:楊晉燕(1989—),女,河南新鄉(xiāng)人,碩士研究生,主要從事棉田雜草生態(tài)學及防除技術研究。E-mail:jinyanyang1989@163.com。
通信作者:馬艷,研究員,研究方向為植物保護。E-mail:mayan@cricaas.com.cn。鱧腸(Eclipta prostrata L.),別稱旱蓮草、墨旱蓮,為菊科一年生草本植物,廣泛分布于熱帶、亞熱帶和溫帶地區(qū)[1],在我國大部分地區(qū)均有分布。鱧腸發(fā)生能危害多種作物田,近年來研究報道,鱧腸在棉田中的發(fā)生數(shù)量和危害程度逐年上升,已經(jīng)成為棉田中的惡性雜草[2]。為了更好地控制鱧腸對棉花的危害,研究掌握其生物學、生態(tài)學特性及對棉花的競爭危害是制定鱧腸綜合防除策略的理論基礎。通過對近年來有關鱧腸的生物學和生態(tài)學特性、競爭危害、化感作用及防除技術等方面的研究進行綜述,旨在進一步研究鱧腸在棉田的發(fā)生危害特點及其對棉花的競爭危害,為制定科學合理的防控指標和綜合防除策略奠定基礎。
1鱧腸的生物學、生態(tài)學特性
1.1形態(tài)及生態(tài)特征
鱧腸莖直立,基部多分枝,節(jié)處生根;莖綠色或紅褐色,疏被糙毛;莖、葉折斷后有深色水汁,植株干后呈黑褐色。葉對生,葉片橢圓狀或條狀披針形,全緣或略有細齒,基部漸狹而無柄,兩面被糙毛;頭狀花序腋生或頂生,直徑6~11 mm,有梗;總苞片5~6枚,綠色,被糙毛;瘦果扁四棱形,黑褐色,長約 3 mm,有明顯的小瘤狀突起,頂端平截[2-3]。鱧腸抗鹽、耐瘠、耐陰,能在多種環(huán)境條件下生存,但是鱧腸屬濕生性雜草,土壤含水量大的田塊中的鱧腸數(shù)量明顯高于土壤含水量少的田塊,有積水溝邊的雜草數(shù)量往往是畦面上的數(shù)十倍[4]。
1.2成株及結實特性
鱧腸苗期5—6月、花果期7—11月種子繁殖[2]。李茹等對鱧腸成株及結實特性進行研究發(fā)現(xiàn),在整個生長季節(jié)未作任何防除的作物田及非耕地中,鱧腸株高為64.9 cm,單株鮮質量44.4 g,平均分枝8.9個/株,平均果盤數(shù)113個/株,每個果盤平均種子數(shù)為89粒,種子千粒質量為0.469 9 g,平均理論結實量為10 057粒/株[5]。棉田中當鱧腸密度為1株/m行長時,可產(chǎn)生種子164 840粒/m2[6]。不同栽培方式對鱧腸結實量有顯著影響,作物田鱧腸的結實量顯著高于非耕地,而對千粒質量的影響較小[5]。
1.3種子的萌發(fā)特性
鱧腸為光敏感性種子,在無光照的條件下鱧腸種子不能萌發(fā),且種子對短日照敏感,短日照可誘導其發(fā)芽,但是隨著日照時間的增加,種子萌發(fā)受到抑制[7-8]。鱧腸種子埋深0~0.2 cm,發(fā)芽率為952%;埋深0.2~0.5 cm,發(fā)芽率為4.8%。種子萌發(fā)深度較淺的原因可能是種子小,養(yǎng)分少,難以供給幼苗穿透較厚土層所需的養(yǎng)分;深層土壤中的種子得不到萌發(fā)所需的光照條件[4]。鱧腸萌發(fā)的溫度范圍為15~40 ℃,最適溫度為21~35 ℃,當日平均溫度低于15 ℃時,田間未見出草。此外,鱧腸種子的萌發(fā)還受土壤pH值、水勢、鹽分含量等影響。鱧腸種子對水勢非常敏感,隨著溶液水勢從0下降至-0.5 MPa,萌發(fā)率從97.8%降為44%;對pH值具有廣泛的適應性,在pH值為4~10范圍內均可萌發(fā);對鹽分不敏感,當NaCl濃度為0.15 mol/L時,萌發(fā)率為42.2%[7]。崔東亮等研究發(fā)現(xiàn),在溫度30 ℃左右、土壤濕度20%~30%、覆土<1 cm條件下,鱧腸種子的萌發(fā)良好,5~7 d可以達到萌發(fā)高峰,發(fā)芽率在80%以上;在覆土較厚、無光、土壤濕度低的條件下,發(fā)芽率較低,隨著溫度、濕度的增加,發(fā)芽率提高[9]。
唐為萍等研究了鎘、鉛對鱧腸種子萌發(fā)的影響,結果發(fā)現(xiàn),不同濃度的氯化鎘溶液對鱧腸種子萌發(fā)的影響不同,與清水對照相比,鎘、鉛濃度為1 mg/L時,對鱧腸種子萌發(fā)有促進作用;鎘、鉛濃度為 3 mg/L 時,鱧腸種子的萌發(fā)情況與清水對照基本相當;鎘、鉛濃度超過3 mg/L時,鱧腸種子萌發(fā)明顯受到抑制,且隨著濃度升高,抑制程度加強;當鎘、鉛濃度為200 mg/L時,表現(xiàn)為完全抑制[10-11]。同時,不同濃度乙酸鉛對鱧腸種子的萌發(fā)也存在不同程度的影響,經(jīng)50 mg/L乙酸鉛處理后,鱧腸種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均略高于對照組;當乙酸鉛的濃度超過200 mg/L時,種子的發(fā)芽率明顯下降,且隨著乙酸鉛濃度的升高,種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、子葉完全張開數(shù)均呈明顯下降趨勢。鄭霞等研究發(fā)現(xiàn),含氮量低于1.0 g/L的尿素溶液對鱧腸種子萌發(fā)影響不大,但含氮量高于1.0 g/L的尿素溶液對于鱧腸種子的萌發(fā)有明顯的抑制作用[12]。
2鱧腸的競爭及化感作用
2.1與作物的競爭作用
鱧腸是大豆[13]、水稻[14]、花生[15]、棉花、甘薯等多種農作物田中常見的雜草,可與作物爭光、爭水、爭肥等,嚴重影響作物的生長與產(chǎn)量。羅小娟等研究發(fā)現(xiàn),大豆田鱧腸出草高峰期為大豆播后第12至第18天,并在大豆播后第40天進入株高、鮮質量的快速增長期,比大豆推遲20 d;當鱧腸數(shù)量從低密度(5株/m2)增加至高密度(50株/m2)時,大豆產(chǎn)量損失率達45%左右,且大豆產(chǎn)量的降低主要是由大豆的有效株數(shù)、單株有效莢數(shù)降低所致[13]。朱文達等研究了鱧腸對水稻產(chǎn)量性狀的影響,發(fā)現(xiàn)當鱧腸密度≥2株/m2時,田間透光率顯著降低,并且隨著鱧腸密度的增加,水稻有效穗數(shù)、穗長、穗粒數(shù)等顯著降低,空粒率顯著增加,導致產(chǎn)量顯著下降[14]。鱧腸作為黃河流域、長江流域棉區(qū)棉田的惡性雜草,當其密度達0.5~1.0株/m行長時,棉花產(chǎn)量降低約7%~28%;當密度達8.0株/m行長時,棉花減產(chǎn)達54%~72%,然而鱧腸與棉花的競爭并不影響棉花的纖維品質[6]。據(jù)報道,鱧腸是美國花生田十大惡性雜草之一,遇到多雨的年份,在美國德克薩斯州中部、南部地區(qū)花生田發(fā)生嚴重,危害花生的生長[16]。
2.2抑菌作用及化感作用
作為一種傳統(tǒng)的中藥材,鱧腸植株含有三萜皂苷類、黃酮類[17]、噻吩類、香豆草醚類、生物堿等化學成分[18-20],鱧腸中的皂角苷等成分具有較強的抑菌活性。Gopiesh等評估了在離體條件下鱧腸葉片中皂角苷部分對致病菌、真菌的抑菌活力,發(fā)現(xiàn)鱧腸純皂角苷部分對細菌的最低抑制濃度為1 000~1 200 mg/L,對真菌的為1 400 mg/L[21];也有研究報道,鱧腸地上部的乙醇提取物可以抑制傷寒沙門菌[22]。
相關報道證實,鱧腸植株水提液對綠豆、水稻[23]、高粱、珍珠粟[24]及田間雜草決明子(Cassia tora L.)、槐葉決明(Cassia sophera L.)[23]和黃獨腳金[Striga hermonthica (Del.) Benth.][25]具有一定的抑制作用。研究表明,鱧腸的葉、根、莖水提液能夠抑制供試植物(決明子、槐葉決明、綠豆和水稻)的根長、芽長、干物質質量,并且隨著水提液濃度的增加,雜草和作物的根長、芽長、干物質質量顯著降低,葉片提取液抑制強度大于根、莖提取液[23]。楊晉燕等通過室內種子萌發(fā)、幼苗生長試驗初步探討了不同濃度鱧腸水提液對棉田常見雜草種子萌發(fā)、幼苗生長的影響,結果表明:當鱧腸水提液質量濃度為0.01~0.08 g/mL時,對中棉所49、中棉所79種子萌發(fā)影響不大,而對雜草種子的萌發(fā)表現(xiàn)為抑制作用,其對禾本科雜草種子萌發(fā)的抑制強度表現(xiàn)為牛筋草>馬唐>稗草,對闊葉雜草種子萌發(fā)的抑制強度表現(xiàn)為反枝莧>馬齒莧>苘麻[26]。鱧腸水提液對棉花、雜草幼苗生長的影響表現(xiàn)為低濃度促進、高濃度抑制,并且隨著水提液質量濃度增加,抑制作用增強,其中質量濃度0.04~0.08 g/mL的鱧腸水提液對反枝莧胚根、胚芽長的抑制率均達到100%。研究表明,鱧腸屬植物的化感物質是皂角苷(α-terthienyl),通過根系分泌釋放,化感潛勢為抑制農作物的生長[27]。
此外,有研究發(fā)現(xiàn)鱧腸是番燕黃曲葉病毒(tomato leaf curl new Delhi virus)和空心蓮子草黃脈病毒(Ahernanthera yellow vein virus)的寄主,造成作物感染病毒的風險[28-29]。
3鱧腸的防除對策
控制棉田鱧腸的危害必須堅持預防為主、綜合防治的方針,建立以農業(yè)防治為基礎,以化學除草為核心,包括物理、生物等多項措施相互配合、補充的綜合防除體系,充分發(fā)揮各種防除措施的優(yōu)點,相輔相成,揚長避短,以達到經(jīng)濟、安全、高效地控制鱧腸危害的目的。
3.1農業(yè)防除
3.1.1人工除草人工除草結合農事活動,如在雜草萌發(fā)后或生長時期直接進行人工拔除或鏟除,或結合中耕施肥等農耕措施剔除雜草,防止其擴散。
3.1.2土壤耕作通過深翻,將前一年散落于土表的鱧腸種子翻埋于土壤深層,使其當年不能萌發(fā)出苗。
3.1.3合理密植合理密植在一定程度上能促進棉苗早封行,提高棉株競爭力,抑制雜草生長,降低雜草發(fā)生量,可作為鱧腸的有效防除措施之一。
3.2化學防除
化學防除是治理作物田鱧腸危害的主要措施。屈雙婷等室內測定結果表明,苯噻酰草胺、芐嘧磺隆、乙草胺以20 ∶1 ∶3、33.4 ∶3.6 ∶3比例復配對鱧腸的生長抑制、鮮質量抑制均表現(xiàn)出不同程度的增效作用[30]。劉潤平等通過3年實踐,于大豆3葉期前、鱧腸3葉期前,用12.5%氟吡禾靈乳油450~1 125 mL/hm2(或35%吡氟禾草靈900~1 500 mL/hm2)加48%滅草松1 500~2 250 mL/hm2,混合噴霧,防效可達91.0%~931%,并可兼除其他雜草[31]。Altom等研究了花生田鱧腸的控制,氟磺胺草醚在苗前處理可以控制整個生長季的雜草;苗后處理除草劑在鱧腸株高低于5 cm時使用效果更好,早期苗后處理持續(xù)期最長的是溴苯腈、滅草松和滅草松+三氟羧草醚+2,4-滴丁酸[15]。羅小娟對28%丁草胺·丙炔惡草酮、18%二甲戊樂靈·芐嘧磺隆、14%甲基磺草酮·煙嘧磺隆3組藥劑進行了室內活性測定,發(fā)現(xiàn)對以鱧腸為優(yōu)勢種雜草的抑制效果均較好[32]。楊逢玉等試驗發(fā)現(xiàn),13.5%草銨膦水劑2 962.5 mL/hm2和20%百草枯水劑1 999.5~4 000.5 mL/hm2均能有效防除鱧腸[33]。李茹等研究得出,在常規(guī)劑量下,芐嘧磺隆對鱧腸的抑制效果明顯[34]。
棉田可用25%氟磺胺草醚水劑1 050~1 500 mL/hm2 或21.4%三氟羧草醚水劑900~1 500 mL/hm2,兌水450 kg/hm2防除鱧腸。噴施時,棉花株高應達30 cm以上,且應在無風或微風時使用,并配備安全保護罩,在棉花行間定向噴霧于雜草的莖葉上,以防噴到棉花上產(chǎn)生藥害。也可用草甘膦相關制劑,按照田間推薦劑量噴施即可,如41%草甘膦異丙胺鹽水劑2 250~3 000 mL/hm2 [2]。
4展望
4.1化學防治方面
在化學防治方面,針對棉田闊葉雜草防除藥劑種類單一的局面,應加強高效低毒環(huán)境友好的新除草劑研制開發(fā);替換使用不同類型的除草劑品種;將不同作用靶標和作用機制的除草劑混用;避免盲目施藥,科學使用高效低劑量除草劑;改進除草劑的使用技術,并提出切實可行的鱧腸綜合治理措施,以防鱧腸造成嚴重危害等。
4.2化感作用方面
菊科植物的化感作用,特別是化感物質在雜草控制和可持續(xù)發(fā)展農業(yè)上的應用已成為一個新的研究熱點。菊科植物中至少有39屬存在化感作用,特別是一枝黃花屬、向日葵屬、勝紅薊屬、銀膠菊屬、蒿屬植物等有較多的研究報道[35]。而關于鱧腸的化感作用研究較少,因此有關鱧腸化感物質的分離鑒定及其作用機理有待進一步研究探索。
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