張麗娟, 李凌緒, 周 斐, 萬(wàn)方浩,2, 羅小勇*

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與植物保護(hù)學(xué)院, 山東省農(nóng)作物病蟲(chóng)害綜合防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 青島 266109;2. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 北京 100193)

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玉米秸稈對(duì)4種農(nóng)田雜草生長(zhǎng)的抑制作用

張麗娟1, 李凌緒1, 周 斐1, 萬(wàn)方浩1,2, 羅小勇1*

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)與植物保護(hù)學(xué)院, 山東省農(nóng)作物病蟲(chóng)害綜合防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 青島 266109;2. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 北京 100193)

通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)研究了玉米秸稈不同部位對(duì)鱧腸、反枝莧、馬唐、稗等農(nóng)田雜草幼苗生長(zhǎng)的影響,并通過(guò)盆栽試驗(yàn)研究了玉米莖粉末對(duì)供試雜草的防治潛力。結(jié)果表明,玉米秸稈根、莖、葉均可顯著抑制供試雜草胚根(種子根)的生長(zhǎng),但對(duì)供試雜草胚軸(胚芽鞘)生長(zhǎng)的作用不一。在不同的部位中,以玉米莖的活性更高。盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明,玉米莖粉末對(duì)供試雜草有較好的防治效果,用量為10 g/kg時(shí)對(duì)4種供試雜草的株高抑制率和鮮重防效均高于80%。

玉米秸稈; 農(nóng)田雜草; 生長(zhǎng)抑制

雜草作為重要的有害生物,在田間與農(nóng)作物共生,通過(guò)爭(zhēng)奪水分、養(yǎng)分、陽(yáng)光、空間等影響作物的生長(zhǎng),導(dǎo)致作物減產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì),每年因雜草危害造成農(nóng)作物減產(chǎn)9.7%,全世界達(dá)2億t,而中國(guó)因草害年損失農(nóng)產(chǎn)品近40億kg,通過(guò)雜草防除可挽回約90億kg[1]。目前,防除農(nóng)田雜草最有效的手段是化學(xué)除草,但長(zhǎng)期大量使用化學(xué)除草劑容易增加環(huán)境壓力、影響農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng),并可能形成雜草抗藥性。

我國(guó)農(nóng)作物秸稈資源豐富,作物秸稈及其腐解產(chǎn)物既可通過(guò)釋放營(yíng)養(yǎng)元素及有機(jī)物起到肥田、提高地力的作用,又可通過(guò)釋放化感物質(zhì)促進(jìn)或抑制植物生長(zhǎng),有助于防除農(nóng)田雜草、解決作物連作障礙等問(wèn)題,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上具有廣闊的應(yīng)用前景[2-5]。一些研究發(fā)現(xiàn),玉米秸稈具有較強(qiáng)的化感作用,其水浸提液對(duì)薺菜、黃瓜、生菜、茄子等植物種子的發(fā)芽及幼苗生長(zhǎng)均具有明顯的抑制作用[6-7],還田覆蓋可有效防控玉米田和水稻田雜草[8-9]。本文進(jìn)一步研究了玉米秸稈不同部位對(duì)馬唐、稗、鱧腸、反枝莧4種主要農(nóng)田雜草生長(zhǎng)的抑制作用,旨在進(jìn)一步挖掘其除草潛力,為利用玉米秸稈防除農(nóng)田雜草提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試雜草:禾本科雜草為馬唐(Digitariasanguinalis)、稗(Echinochloacrusgalli),闊葉雜草為鱧腸(Ecliptaprostrata)、反枝莧(Amaranthusretroflexus),以上雜草的種子均采自山東省夏津縣棉田。

供試植物材料:供試植物材料為夏玉米的秸稈,于玉米采收期采自即墨高盛農(nóng)場(chǎng),品種為‘泰玉14’。分別采集根、莖、葉,室內(nèi)晾干,粉碎,過(guò)40目篩, 4℃下儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

主要儀器:HP1000GS-B型全智能人工氣候箱,武漢瑞華儀器設(shè)備公司;AR2140型萬(wàn)分之一電子天平,奧豪斯國(guó)際貿(mào)易(上海)有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 供試雜草的培養(yǎng)

取受試植物的種子,在0.2%次氯酸鈉溶液中浸泡10 min,然后用去離子水沖洗5次,洗去殘余的藥液。將種子用紗布包裹,流水沖淋4 h供其吸水后,用去離子水沖洗數(shù)次并均勻置于預(yù)先鋪設(shè)吸水紙的方盤(pán)(20 cm×30 cm)內(nèi),添加去離子水浸濕種子至不漂浮,加蓋后置全智能人工氣候箱(HP1000GS-B型,武漢瑞華儀器設(shè)備有限責(zé)任公司)內(nèi)發(fā)芽。人工氣候箱的設(shè)置條件為:14 h(25℃)和10 h(20℃)的自動(dòng)循環(huán),相對(duì)濕度為60%。待供試植物幼苗的胚根(種子根)達(dá)到3～5 mm時(shí)取出備用。

1.2.2 玉米不同部位粉末對(duì)雜草幼苗生長(zhǎng)的影響

采用瓊脂混粉法[10-11]。取玉米秸稈不同部位的粉末,加入到瓊脂水溶液中,混勻,使其濃度為2.5、5、10 g/L,并分注至25 mL小燒杯中。瓊脂的最終濃度為0.5%。待瓊脂凝固后,將已發(fā)芽的供試雜草種子轉(zhuǎn)入混有玉米秸稈粉末的瓊脂中,每燒杯5粒,每杯為一個(gè)處理,每處理重復(fù)3次,以不加玉米秸稈粉末的瓊脂水溶液為對(duì)照。而后將所有燒杯用錫紙封口并置于已消毒的小紙箱內(nèi),放入全智能人工氣候箱(設(shè)置條件同上)中遮光培養(yǎng)。馬唐、稗和反枝莧培養(yǎng)48 h后,鱧腸培養(yǎng)72 h后,測(cè)量雜草幼苗胚軸(胚芽鞘)和胚根(種子根)的長(zhǎng)度,計(jì)算抑制率：

1.2.3 玉米莖粉末對(duì)雜草生長(zhǎng)的盆栽試驗(yàn)

將取自青島農(nóng)業(yè)大學(xué)校園內(nèi)的土壤自然風(fēng)干,過(guò)20目篩,加入玉米莖粉末混勻,使其濃度分別為1.0、5、10.0 g/kg,裝入直徑為10 cm的花盆中。在花盆中分別播入已催芽露白的鱧腸和馬唐種子各50粒,覆細(xì)土至剛好蓋住雜草種子,采用底部自然吸水方式保持土壤濕潤(rùn),置日光溫室內(nèi)培養(yǎng),培養(yǎng)條件為白天25～35℃,夜間20～25℃,自然光照。每一盆作為一個(gè)處理,每處理重復(fù)3次,以不加玉米莖粉末為對(duì)照,播種后21 d觀察記錄雜草株高和地上部鮮重,計(jì)算株高抑制率及鮮重防效。

株高抑制率(%)=

鮮重抑制率(%)=

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米不同部位粉末對(duì)雜草幼苗生長(zhǎng)的影響

2.1.1 玉米根粉末對(duì)雜草幼苗生長(zhǎng)的影響

玉米根粉末對(duì)供試雜草幼苗的生長(zhǎng)具有一定的抑制作用(表1)。不同濃度的玉米根粉末均顯著抑制了4種供試雜草胚根(種子根)的生長(zhǎng),抑制率分別為：鱧腸81.18%～91.40%、反枝莧74.20%～86.12%、馬唐62.85%～91.19%和稗67.19%～89.76%,且呈現(xiàn)良好的劑量關(guān)系;但對(duì)供試雜草胚軸(胚芽鞘)生長(zhǎng)的活性不一,在5 g/L和 10 g/L處理濃度下可顯著抑制鱧腸胚軸的生長(zhǎng),抑制率達(dá)61.35%～72.85%,對(duì)反枝莧胚軸的生長(zhǎng)僅在10 g/L時(shí)有比較明顯的抑制作用,抑制率為52.65%。但對(duì)馬唐和稗胚芽鞘的生長(zhǎng)在各供試濃度下均無(wú)明顯抑制作用。

2.1.2 玉米莖粉末對(duì)雜草幼苗生長(zhǎng)的影響

玉米莖粉末對(duì)雜草幼苗生長(zhǎng)的影響見(jiàn)表2?？梢?jiàn),不同濃度的玉米莖粉末對(duì)4種供試雜草的胚根(種子根)生長(zhǎng)均表現(xiàn)出較強(qiáng)烈的抑制作用,抑制率達(dá)85%以上;但對(duì)供試雜草胚軸(胚芽鞘)生長(zhǎng)的活性差異較大,在5 g/L和 10 g/L的高濃度下可比較明顯地抑制鱧腸和反枝莧胚軸的生長(zhǎng),抑制率分別達(dá)40.72%～88.91%和48.87%～58.44%,而對(duì)馬唐胚芽鞘生長(zhǎng)的抑制率只有16.71%～30.27%。在各供試濃度時(shí)對(duì)稗胚芽鞘的生長(zhǎng)無(wú)明顯抑制作用。

表1 玉米根粉末對(duì)供試雜草幼苗生長(zhǎng)的影響1)

1) 表中數(shù)據(jù)為3次重復(fù)平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。每種雜草同行不同小寫(xiě)字母表示不同濃度處理之間在0.05水平上差異顯著。下同。

Data in the table are mean ± standard error (n=3). Different lower letters in the same row for each weed indicate significant difference at 0.05 level. The same below.

表2 玉米莖粉末對(duì)供試雜草幼苗生長(zhǎng)的影響

2.1.3 玉米葉粉末對(duì)雜草幼苗生長(zhǎng)的影響

玉米葉粉末對(duì)雜草幼苗生長(zhǎng)的影響(表3)與玉米根粉末相似。在不同濃度下對(duì)4種供試雜草的胚根(種子根)生長(zhǎng)均表現(xiàn)出明顯的抑制作用,抑制率分別為鱧腸69.88%～82.77%、反枝莧66.39%～81.49%、馬唐58.06%～84.63%和稗64.31%～79.53%;但對(duì)供試雜草胚軸(胚芽鞘)生長(zhǎng)的活性不一,濃度為5 g/L和 10 g/L時(shí)可明顯抑制鱧腸和反枝莧胚軸的生長(zhǎng),抑制率均高于50%,而對(duì)馬唐和稗胚芽鞘的生長(zhǎng)卻無(wú)明顯抑制作用。

表3 玉米葉粉末對(duì)供試雜草幼苗生長(zhǎng)的影響

綜合來(lái)看,玉米根、莖、葉的粉末均可顯著抑制供試雜草胚根(種子根)的生長(zhǎng),在較高濃度時(shí)對(duì)鱧腸和反枝莧的胚軸生長(zhǎng)有一定抑制作用,但對(duì)馬唐和稗的胚芽鞘生長(zhǎng)活性很低;在不同的器官中,以玉米莖粉末的抑制活性更高。

2.2 玉米莖粉末對(duì)雜草生長(zhǎng)影響的盆栽試驗(yàn)

為了驗(yàn)證玉米莖粉末對(duì)雜草的防治作用,進(jìn)一步采用室內(nèi)盆栽法測(cè)定了其對(duì)鱧腸、反枝莧、馬唐和稗生長(zhǎng)的影響(表4)?？梢?jiàn),當(dāng)玉米莖粉末用量為5 g/kg時(shí)能顯著抑制4種供試雜草的株高(均高于46%),且有較好的鮮重防效(均高于55%);隨著玉米莖粉末用量的增加防效進(jìn)一步提高,用量為10 g/kg時(shí)對(duì)4種供試雜草的株高抑制率和鮮重防效均高于80%。在4種供試雜草中,玉米莖粉末對(duì)反枝莧的效果最好,在用量為5 g/kg時(shí)株高抑制率和鮮重防效均高于92%。

表4 玉米莖粉末防治馬唐等雜草的盆栽試驗(yàn)1)

1) 表中數(shù)據(jù)為3次重復(fù)平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。每種雜草同列不同小寫(xiě)字母表示不同濃度處理之間在0.05水平上差異顯著。

Data in the table are mean ± standard error (n=3). Different lower letters in the same column for each weed indicate significant difference at 0.05 level.

3 結(jié)論與討論

玉米秸稈中含有DIMBOA(2,4-二羥基-7-甲氧基-1,4-苯并噁嗪-3-酮)等化感物質(zhì),具有防御雜草的重要作用[7,12-13]。玉米秸稈還田覆蓋可有效降低農(nóng)田雜草的密度和發(fā)生量[7,14],每公頃覆蓋玉米秸稈5 400～7 200 kg對(duì)水稻田稗、千金子、莎草、水莧菜、鴨舌草的控制效果可達(dá)80%以上[9]。本研究采用瓊脂混粉法研究了玉米秸稈不同部位對(duì)馬唐、稗、反枝莧、鱧腸等4種農(nóng)田主要雜草幼苗的生長(zhǎng)抑制作用,結(jié)果表明,其根、莖、葉粉末能顯著抑制供試雜草胚根(種子根)的生長(zhǎng),且在高濃度下對(duì)反枝莧、鱧腸胚軸的生長(zhǎng)也有明顯的抑制作用,但對(duì)馬唐、稗胚芽鞘的生長(zhǎng)卻無(wú)明顯的效果,說(shuō)明其作用存在一定的選擇性。許多研究表明,植物不同組織的化感活性之間可能存在較大的差異,這與各組織中所含有的化感物質(zhì)種類及數(shù)量不同有關(guān)[11,15-18],玉米也不例外。劉小民等[7]研究了玉米秸稈不同器官水浸液對(duì)薺菜幼苗生長(zhǎng)的抑制作用,發(fā)現(xiàn)活性成分主要存在于它的根部和莖葉部,本研究也發(fā)現(xiàn)玉米根、莖、葉均存在抑制雜草幼苗生長(zhǎng)的活性,但以莖部的活性更高。為了進(jìn)一步驗(yàn)證玉米莖對(duì)供試雜草的防治潛力,本文采用室內(nèi)盆栽法測(cè)定了玉米莖粉末對(duì)鱧腸、反枝莧、馬唐和稗生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明,在土壤中混入玉米莖粉末用量高于5 g/kg時(shí),能顯著抑制鱧腸、反枝莧、馬唐和稗的生長(zhǎng),說(shuō)明玉米秸稈具有防治農(nóng)田馬唐、鱧腸、反枝莧、稗等雜草的潛力。特別是對(duì)于玉米后茬的棉花、花生等作物,若能有效利用玉米的秸稈粉末在播種前混施于土壤中,既可降低雜草的發(fā)生數(shù)量,又可補(bǔ)充土壤養(yǎng)分、提高土壤的生物有效性,一舉兩得。研究表明,玉米秸稈雖然對(duì)小麥幼苗生長(zhǎng)有抑制作用但可促進(jìn)大豆和玉米幼苗生長(zhǎng)[19],還可增加皮棉產(chǎn)量[20],說(shuō)明它對(duì)大豆、棉花等作物及玉米自身生長(zhǎng)的安全性較高,應(yīng)用前景廣闊。

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(責(zé)任編輯:田 喆)

The growth inhibition effects of corn straw on four weeds in farmland

Zhang Lijuan1, Li Lingxu1, Zhou Fei1, Wan Fanghao1,2, Luo Xiaoyong1

(1. College of Agronomy and Plant Protection, Qingdao Agricultural University; Key Lab of Integrated Crop Pest Management of Shandong Province, Qingdao 266109, China; 2. Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China)

The growth inhibition effects of corn straw on some weeds, such asEcliptaprostrate,Amaranthusretroflexus,DigitariasanguinalisandEchinochloacrusgalli, in farmland were researched under laboratory conditions. Then a pot experiment was conducted to test the potential of corn stem for weed control. The results indicated that the root, stem and leaf of corn straw all obviously inhibited the growth of radicle (seminal root) of the tested weeds. The corn straw powder showed different activities on the growth of hypocotyl (coleoptile) of the tested weeds. The stem showed higher activity than other organs. The results of pot experiments indicated that the corn stem controlled the tested weeds effectively. The plant height-inhibiting rate and fresh weight-controlling effect were both more than 80% when 10 g/kg of corn stem powder was used.

corn straw; farmland weed; growth inhibition effect

2016-01-06

2016-02-23

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201303031);山東省“泰山學(xué)者”建設(shè)工程專項(xiàng)

S 45

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2016.06.009

* 通信作者 E-mail：luo-xiaoyong@163.com