岳彩萍， 鄒 強， 黃 晶

(西南科技大學生命科學與工程學院，四川綿陽 621010)

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附子秸稈殘茬對水稻的化感效應

岳彩萍， 鄒 強， 黃 晶*

(西南科技大學生命科學與工程學院，四川綿陽 621010)

[目的]探明附子秸稈殘茬對水稻的化感效應。[方法]通過添加附子秸稈殘茬不同腐解液，采用平板培養(yǎng)法進行水稻種子萌發(fā)和幼苗生長試驗。[結(jié)果]除秸稈殘茬添加附子田土壤腐解15 d原液(SBW15)處理7 d外，其余附子殘茬腐解原液處理3 d與7 d的水稻種子均不發(fā)芽，其25%稀釋液處理3 d亦不同程度抑制水稻種子萌發(fā)與根系生長，但處理7 d對根系生長表現(xiàn)出抑制與促進雙重作用；除25%SBW15稀釋處理7 d外，其余腐解液對水稻發(fā)芽率、根長及發(fā)芽指數(shù)均表現(xiàn)化感抑制作用,且處理3 d的抑制作用強于7 d 。[結(jié)論]附子秸稈殘茬對水稻的化感效應與秸稈殘茬腐解液濃度及處理時間有關(guān)。

附子秸稈；腐解液；水稻；化感效應

附子是川產(chǎn)道地名貴中藥材，為毛茛科烏頭(AconitumcarmichaeliDebx.)的子根。近年來，隨著醫(yī)藥行業(yè)的發(fā)展，國內(nèi)外對附子需求量日益增長。四川江油是我國附子的道地產(chǎn)區(qū)，已有1 000多年的栽培歷史[1]。由于水旱輪作模式能有效克服附子生產(chǎn)上嚴重的連作障礙問題，近年來在附子生育后期套作水稻的種植模式逐漸發(fā)展起來[2]。然而，由于該模式是在附子收獲后將秸稈殘茬直接翻埋于水稻行間，容易造成水稻秧苗葉片發(fā)黃、植株矮小、生育遲緩等現(xiàn)象，嚴重影響了水稻生產(chǎn)，但其原因尚不明確。

植物化感作用是指一種活體植物產(chǎn)生并以揮發(fā)、淋溶、分泌和分解等方式向環(huán)境釋放次生代謝物而影響鄰近伴生植物生長發(fā)育的化學生態(tài)現(xiàn)象[3]。前人已報道玉米、小麥、棉花等作物秸稈可能對水稻、棉花等作物的種子萌發(fā)和生長產(chǎn)生化感作用[4-6]。植物中所發(fā)現(xiàn)的化感物質(zhì)主要來源于其次生代謝產(chǎn)物，而藥用植物有效成分又多是次生代謝產(chǎn)物[3]。附子植株中含有大量的生物堿、附子靈、宋果靈等次生代謝產(chǎn)物[7]，附子套作水稻模式下水稻生長發(fā)育受影響極有可能與附子秸稈殘茬產(chǎn)生的化感作用有關(guān)。該研究分析了附子秸稈不同腐解液對水稻種子萌發(fā)狀況及幼苗生長的化感效應，為附子秸稈科學還田以及水稻高產(chǎn)高效栽培提供科學依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料試驗于2015年7月附子收獲后開展。供試附子秸稈取自江油市太平鎮(zhèn)橋樓村，為當?shù)刂髟云贩N青川南瓜葉型；供試水稻品種為德優(yōu)4727。

1.2方法取長勢基本一致的新鮮附子秸稈，將其莖葉分離并剪碎至3～5 cm，稱重后計算莖葉比，按比例添加以進行腐解。附子殘茬6種不同腐解液配制方法如下：①將附子秸稈殘茬、附子田土壤和無菌水以1∶1∶10(g∶g∶mL)振蕩混合，30 ℃恒溫培養(yǎng)7、15 d后靜置過濾得到7 d腐解液(SBW7)與15 d腐解液(SBW15)；②將附子秸稈殘茬、滅菌后的附子田土壤和無菌水以1∶1∶10(g∶g∶mL)振蕩混合，在30 ℃恒溫培養(yǎng)7、15 d后靜置過濾得到7 d腐解液(SSW7)與15 d腐解液(SSW15)；③將附子秸稈殘茬與無菌水以1∶10(g∶mL)振蕩混合，在30 ℃恒溫培養(yǎng)7、15 d后靜置過濾得到7 d腐解液(SW7)與15 d腐解液(SW15)。

水稻種子萌發(fā)試驗和水稻幼苗生長發(fā)育試驗采用平板培養(yǎng)法。以無菌水為對照，設置附子殘茬6種不同腐解液為主處理，同時在處理中設2個濃度梯度，分別為原液、25%稀釋液(液液比)。取上述腐解液各10 mL置于加有濾紙的培養(yǎng)皿中，每個處理4次重復，共計52個培養(yǎng)皿。各培養(yǎng)皿加入經(jīng)3% H2O2消毒30 min的水稻種子150粒，置于25 ℃恒溫箱處理3、7 d，測定種子發(fā)芽數(shù)和根系長度，計算發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)，同時計算發(fā)芽率、根長和發(fā)芽指數(shù)的化感效應指數(shù)。

發(fā)芽率=發(fā)芽終期正常發(fā)芽的種子總數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

(Ⅰ)

發(fā)芽指數(shù)=(處理平均發(fā)芽率×處理平均根長)/(對照平均發(fā)芽率×對照平均根長)

(Ⅱ)

化感效應指數(shù)RI=1-C/T(T≥C)，RI=T/C-1(T

(Ⅲ)

式中C為對照值，T為處理值，RI>0為促進作用，RI<0為抑制作用，絕對值的大小與強度一致。

1.3數(shù)據(jù)分析試驗數(shù)據(jù)采用DPS v.7.05版、Microsoft Excel 2010軟件進行統(tǒng)計分析。采用最小顯著差數(shù)法(LSD)檢驗試驗數(shù)據(jù)的差異顯著性水平。

2　結(jié)果與分析

2.1附子秸稈腐解液對水稻種子萌發(fā)的影響由表1可知，除秸稈殘茬添加附子土腐解15 d原液(SBW15)處理7 d有57.0粒種子萌發(fā)，且顯著低于對照(P<0.05)，其他原液處理均無種子萌發(fā)；25%腐解稀釋液處理3 d的種子發(fā)芽數(shù)顯著低于對照(P<0.05)，而稀釋液之間發(fā)芽數(shù)差異不顯著，發(fā)芽數(shù)變幅為31.3～41.5粒，其中25% SW7處理下發(fā)芽數(shù)最低，低于對照發(fā)芽數(shù)53.5%；25%腐解稀釋液處理7 d的種子發(fā)芽數(shù)與對照無顯著差異，發(fā)芽數(shù)變幅為66.3～76.5粒，其中25%SBW15處理下發(fā)芽數(shù)最低，低于對照發(fā)芽數(shù)24.5%。水稻種子發(fā)芽率的變化趨勢同發(fā)芽數(shù)一致。

表1　附子秸稈腐解液對水稻種子萌發(fā)的影響

注：小寫字母不同表示各處理差異顯著(P<0.05)。

Note: Different lowercases stand for significant difference(P<0.05).

2.2附子秸稈腐解液對水稻種子根系長度的影響在附子秸稈不同腐解原液中只有SBW15處理7 d后的種子萌發(fā)，其平均根長為2.64 cm，與對照差異不顯著。由圖1可知，經(jīng)附子秸稈不同腐解稀釋液處理3 d后水稻種子的平均根長均顯著低于對照(P<0.05)，平均根長變幅為1.09～1.62 cm，平均根長最短的是25%SSW7處理，最長的是25%SW15處理。25%稀釋處理7 d后平均根長與對照的差異不顯著，且對水稻種子根長有促進和抑制雙重作用，平均根長的變化差異較大，平均根長變幅為2.71～4.53 cm，25%SBW7處理的平均根長最短，25%SSW15處理的最長；與對照相比，對根長有促進作用的處理為25%SBW15、25%SSW15、25%SW7，有抑制作用的處理為25%SBW7、25%SSW7及25%SW15。不同腐解稀釋液之間，處理3 d的平均根長無顯著差異，處理7 d的平均根長差異較大，其中25%SSW15顯著高于25%SW15及25%SBW7，25%SBW15顯著高于25%SBW7(P<0.05)。

注：小寫字母不同表示各處理差異顯著(P<0.05)?！ote: Different lowercases stand for significant difference(P<0.05). 圖1　附子秸稈25%腐解稀釋液處理對水稻種子根系長度的影響Fig.1　Effects of 25% diluents of decomposition liquids on the root length of rice

2.3附子秸稈腐解液對水稻種子發(fā)芽及幼苗生長的化感效應比較發(fā)芽率、根長及發(fā)芽指數(shù)的化感效應指數(shù)(表2)，原液中，除SBW15處理7 d外，其他處理均無種子萌發(fā)，無根系生長，化感效應指數(shù)均為-1，表現(xiàn)出完全抑制作用；除25%SBW15處理外，SBW15原液處理7 d發(fā)芽指數(shù)的化感效應指數(shù)絕對值比其他稀釋處理的化感效應指數(shù)絕對值大，說明該原液處理的化感抑制作用強于其他稀釋處理。25%SBW15處理7 d的根長及發(fā)芽指數(shù)的化感效應指數(shù)為正數(shù)，說明該處理對根長與發(fā)芽指數(shù)為化感促進作用；其余各腐解稀釋液處理3 d的化感效應指數(shù)絕對值均比處理7 d的大，表明不同腐解稀釋液處理3 d的抑制作用比7 d強。

3　結(jié)論與討論

前人研究發(fā)現(xiàn)小麥、玉米、大豆等作物秸稈會抑制水稻、大豆等作物的種子活力和生長速度[4,6，8]。該研究中，附子秸稈腐解液對水稻種子萌發(fā)的試驗表明，原液中除SBW15處理7 d外均無種子萌發(fā)，無根系生長，可能是由于原液中附子殘茬腐解釋放的化感物質(zhì)含量極高，嚴重抑制了水稻萌發(fā)。將附子秸稈腐解液稀釋到25%后，處理3 d水稻種子萌發(fā)率及根系長度均顯著低于對照(P<0.05)，但處理7 d種子萌發(fā)率及根系長度與對照相比差異均不顯著；各稀釋液之間處理3 d水稻種子萌發(fā)率及根系長度均無顯著性差異，但處理7 d根系長度差異較大。從化感效應指數(shù)分析來看，除25%SBW15處理7 d對根長及發(fā)芽指數(shù)為化感正效應外，其余各腐解稀釋液處理3 d 及7 d對根長、發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù)均為化感負效應，且不同腐解稀釋液處理3 d的抑制作用均比7 d強。以上結(jié)果表明，隨著處理時間的推移，附子秸稈腐解液對水稻種子的抑制作用有所降低，甚至表現(xiàn)出促進作用，這一結(jié)果與前人的研究[4-6]較為一致。分析其原因可能是由于水稻種子前期經(jīng)過化感物質(zhì)的作用，得到一定抗逆鍛煉，活力提高。

表2　附子秸稈腐解液對水稻種子萌發(fā)、根系生長及發(fā)芽指數(shù)的化感效應指數(shù)

生產(chǎn)實踐表明附子—水稻種植模式能有效克服附子連作障礙，提高附子生產(chǎn)效益[2]，但是該模式下附子秸稈殘茬直接還田影響水稻秧苗生長的現(xiàn)象不容忽視。該研究表明，附子秸稈腐解原液對水稻有極強的化感抑制作用，這極有可能是生產(chǎn)上附子秸稈還田后引起水稻僵苗的重要因素。然而，究竟是哪一種或者哪幾種化感物質(zhì)起主要抑制作用及其濃度范圍還需進一步研究。

[1] 涂舒.附子發(fā)展現(xiàn)狀調(diào)查及思考[J].南方農(nóng)業(yè),2015,9(9)：110-111.

[2] 鄧瓊芳,王遠均,王艷萍.江油市水稻-附子套作高效栽培技術(shù)[J].四川農(nóng)業(yè)科技,2014(8)：12-13.

[3] 張重義,林文雄.藥用植物的化感自毒作用與連作障礙[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報, 2009, 17(1)：189-196.

[4] 吳會芹,董林林,王倩.玉米、小麥秸稈水浸提液對蔬菜種子的化感作用[J].華北農(nóng)學報,2009,24(S1)：140-143.

[5] 張琴,李艷賓,李勇，等.不同腐解方式下棉稈腐解液對棉花種子萌發(fā)的化感效應[J].種子,2011,30(4)：17-21.

[6] 于建光,顧元,常志州.小麥秸稈浸提液和腐解液對水稻的化感效應[J].土壤學報,2013,50(2)：349-356.

[7] 趙祥升,侯大斌,甘炳春，等.植物激素對附子中生物堿含量的影響[J].中國農(nóng)學通報,2010,26(22)：179-182.

[8] 李宏,朱占林,李志剛，等.根茬腐解液對大豆種子活力的影響[J].作物雜志,2006(6)：53-55.

Allelopathic Effects ofAconitumcarmichaeliDexb. Sstraw on Rice

YUE Cai-ping，ZOU Qiang, HUANG Jing*

(School of Life Science and Engineering, Southwest University of Science and Technology, Mianyang, Sichuan 621010)

[Objective]This study aims to study the allelopathic effect ofAconitumcarmichaeliDexb. straw on seed germination and growth of rice. [Method]The rice seed germination test and the rice growth test were carried out using the plate culture method by adding different decomposition liquids of straw. [Result]Except the 7 days treatment of decomposition liquid prepared by immersing straw and soil for 15 days (SBW15), there was no seed germination under any treatments of decomposition liquids addition. The 25 percent diluents of different decomposition liquids were also found to inhibit the germination of rice seeds, however, the 25 percent diluents showed both inhibition and promotion effects on the growth of rice root. Except the 7 days treatment of 25 percent diluent of SBW15, all the other decomposition liquids showed inhibitory allelopathic effects in rice seed germination rate, root length and seed germination index, and the inhibitory effect under 3 days treatment were stronger than that under 7 days treatment. [Conclusion]Allelopathic effects ofAconitumcarmichaeliDexb. straw on rice are related to the concentration of straw decomposition liquids and the time of treatment.

AconitumcarmichaeliDexb. Straw; ；Decomposition liquids; Rice;Allelopathic effect

四川省科技廳科技支撐計劃項目(2015NZ0083)；四川省中醫(yī)藥管理局中醫(yī)藥科學技術(shù)研究專項(2016Q070)。

岳彩萍(1994- )，女，四川宣漢人，本科生，專業(yè)：農(nóng)學。*通訊作者，講師，博士，從事作物高產(chǎn)高效栽培研究。

2016-05-12

S 511

A

0517-6611(2016)17-047-03