李琦 王樹偉 于金萍 劉亦學

摘? ? 要：以黃淮海冬小麥種植區(qū)42個主栽小麥（Triticum aestivum）品種為受體，采用培養(yǎng)皿瓊脂共培法，研究了雀麥（Bromus japonicus）對不同品種小麥根長、根干質量、芽長及芽干質量的影響，明確雀麥對不同小麥品種化感作用的差異，進而篩選出抗雀麥化感抑制能力強的小麥品種，為生態(tài)防控雀麥提供依據(jù)。結果表明，雀麥對不同小麥品種的根長、根干質量、芽長及芽干質量均有不同程度的化感作用，并且對不同品種小麥生長的影響具有明顯的差異性。在小麥的生長過程中，其根部所受影響要大于芽。利用化感效應指數(shù)作為指標，采用聚類分析的方法，可將42個小麥品種按抗化感抑制能力的強弱分為強、中、弱3類，其中‘鄭麥379、‘鄭麥9023、‘周麥22、‘郯麥98不僅對雀麥有較強的化感抑制作用，同時也具有較強的抗雀麥化感抑制作用能力。

關鍵詞：黃淮海地區(qū);雀麥;小麥;化感作用;RI值

中圖分類號：S512; S451? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2020.04.013

Abstract： Using the equal-compartment agar method， we explored the allelopathy activity of Japanese brome（Bromus japonicus） to 42 main wheat varieties from Huang-Huai-Hai winter wheat growing areas by analyzing the influence on the root length， root dry weight， shoot height and shoot dry weight of test wheat and evaluate their against allelopathy activity to provide evidence for ecological control on Japanese brome. The experimental results showed that the Japanese brome has varying degrees of allelopathic effects on root length， root dry weight， shoot height and shoot dry weight of test wheat. It had different effects on test wheat growth and had greater effects on root than shoot. Using RI values as indicators of allelopathy， and clustering analysis， these varieties could be divided into three groups by the ability of against allelopathy activity. Combining with the previous results， we screened four varieties which not only had stronger allelopathic inhibition on Japanese brome but also could bear Japanese brome's allelopathic inhibition well. They were 'Zhengmai379'， 'Zhengmai9023'， 'Zhoumai22'， 'Tanmai98'.

Key words： Huang-Huai-Hai Plain of China; Japanese brome; wheat; allelopathy; RI values

小麥是我國重要的糧食作物之一，其種植面積占糧食總種植面積的22%左右，產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)量的20%以上，在糧食種植中占有重要地位[1]。近年來，由于全球氣候變暖、原有耕作制度的改變、長期使用單一作用機理除草劑等因素，致使雀麥在我國多個地區(qū)發(fā)生嚴重，已成為我國冬小麥田發(fā)生危害最嚴重的雜草之一[2-5]。

雀麥是一年生禾本科雀麥屬植物，起源于歐亞地區(qū)，常見于農(nóng)田、濕地及路邊[6]。雀麥平均年結籽1 885粒，具有很強的繁殖力;其種子輕，易傳播;生育期內與小麥爭奪光照、水分、養(yǎng)分、生存空間，降低小麥的品質和產(chǎn)量，在發(fā)生嚴重的區(qū)域，小麥減產(chǎn)率超過30% [2，7-8]。雀麥具有很強的環(huán)境適應性，對光照、溫度、pH值、鹽分、水分等環(huán)境因素都不敏感，中國主要的農(nóng)業(yè)土壤類型都適宜其萌發(fā)[9]。譚金妮等[10]利用MaxEnt預測了雀麥在中國的潛在分布區(qū)域，發(fā)現(xiàn)除東北外的大部分平原地區(qū)都適宜雀麥生長，并在冬小麥種植區(qū)呈蔓延趨勢。

張曉珂等[11]采用瓊脂共培法評價了東北地區(qū)33個小麥品種對黑麥草的化感作用，并篩選出了4個對黑麥草化感抑制能力較強的品種。陶俊杰等[12]評價了青海省東部區(qū)域8個小麥品種對旱雀麥的化感作用，發(fā)現(xiàn)品種‘高原448的化感作用最強。李琦等[13]采用同樣的方法，研究了42個小麥品種對雀麥化感作用的差異，并篩選出了化感抑制作用較強的小麥品種：‘泰農(nóng)19、‘鄭麥379、‘鄭麥9023、‘周麥22、‘汶農(nóng)17、‘郯麥98。但關于雀麥對小麥化感作用的相關研究尚未見報道。

本研究評價了雀麥對黃淮海冬小麥種植區(qū)42個主栽小麥品種的化感作用，比較并分析了雀麥對不同小麥品種化感特性的差異，以雀麥對小麥化感特性的強弱為標準，對這些小麥品種進行歸類，最終篩選出抗雀麥化感抑制作用最強的小麥品種，為生態(tài)防控雀麥提供了新的依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

42個供試小麥品種為黃淮海冬小麥種植區(qū)的主栽品種，由山東省農(nóng)科院提供，具有一定的典型性和代表性，具體名稱見表1。供試雜草為雀麥，采于山東省泰安市周邊小麥田。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗準備? ? 采用瓊脂共培法[14]。用2.5%的次氯酸鈉溶液浸泡雀麥種子與小麥種子，同時用磁力攪拌器攪拌15 min，然后用無菌水攪拌沖洗5 min，重復3次，進行表面消毒;將消毒過的雀麥種子與小麥種子放置在25 ℃的光照培養(yǎng)箱中催芽。配制濃度為0.5%的瓊脂溶液，高壓滅菌30 min后倒入直徑為9 cm的培養(yǎng)皿中（每皿30 mL），冷卻備用。

1.2.2 播種? ? 每個小麥品種選取12粒大小一致、露出胚根的飽滿種子，在無菌條件下播種于培養(yǎng)皿中，每皿種3排，每排4粒，使其平均分布;然后將12粒大小一致、露出胚根的雀麥種子以同種方式播種于小麥行間，每皿種3排，每排4粒?？瞻讓φ?（CK） 為僅小麥培養(yǎng)，每皿種3排，每排4粒。每個培養(yǎng)皿內添加5 mL蒸餾水。

1.2.3 培養(yǎng)與測定? ? 將培養(yǎng)皿置于光照培養(yǎng)箱中，每天光照時長為13 h，晝、夜溫度分別為25 ℃和18 ℃，相對濕度為70%。試驗期間不定期向所有培養(yǎng)皿中加入等量蒸餾水，以保持培養(yǎng)皿濕潤。共生10 d后，取出小麥、雀麥，將瓊脂沖洗干凈，測定小麥的根長、芽長、根干質量和芽干質量。每個品種4次重復，試驗采用完全隨機區(qū)組設計，在培養(yǎng)箱中連續(xù)培養(yǎng)。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計和計算方法? ? 所得數(shù)據(jù)用DPS進行方差分析和顯著性測驗，采用SPSS進行Q型聚類分析。然后將不同處理條件下小麥的根長、芽長、根干質量、芽干質量值轉化為化感效應指數(shù)（RI值）后進行比較[15]，RI值的計算公式如下：

RI=1-C/T（T≥C）

T/C-1（T

式中，T為處理值，C 為對照值。RI>0表示促進作用，RI<0表示抑制作用，其絕對值的大小與作用強度呈正比例關系。

2 結果與分析

2.1 雀麥對不同小麥品種生長的影響

由表2可知，雀麥對不同品種小麥的芽長、根長、芽干質量、根干質量均有不同程度的化感作用。雀麥對部分小麥品種，如‘汶農(nóng)14、‘豐德存麥1號、‘濟麥20、‘鑫289、‘良星99、‘科農(nóng)199等[3]，表現(xiàn)出對芽長、根長、芽干質量、根干質量較強的化感抑制作用;而對有些小麥品種的生長則表現(xiàn)出一定的化感促進作用，如‘山農(nóng)25、‘豫農(nóng)35、‘魯源502、‘鄭麥101、‘鄭麥379等[4]品種的4個指標皆表現(xiàn)出促進作用，這說明雀麥對不同品種小麥生長的影響具有明顯的差異。

與對照相比，雀麥對小麥根長抑制率的范圍為-41.29%～20.13%，芽長抑制率的范圍為 -16.35%～13.27%，根干質量抑制率的范圍為-37.22%～29.10%，芽干質量抑制率的范圍為-24.73% ～21.56%。由此可見，在小麥的生長過程中，根部受雀麥的影響要大于芽。

2.2 雀麥對不同小麥品種的化感特性分類

雀麥對不同小麥品種芽長、根長、芽干質量、根干質量的RI值如圖1所示。通過轉換后的RI值，可以排除因試驗條件因素造成的測試值之間的差異，使之在同一個標準下進行比較分析。從圖1中可以看出，不同小麥品種根長、根干質量RI值的范圍介于-0.291～0.292之間，芽長、芽干質量RI值的范圍介于-0.215 ～0.198之間。說明雀麥對小麥地下部分的化感作用要大于地上部分。

通過比較發(fā)現(xiàn)，在 42個小麥品種中，‘汶農(nóng)14、‘豐德存麥1號、‘濟麥20、‘鑫289、‘良星99、‘泰農(nóng)18、‘煙5158等[5]15個品種的 RI值均小于0，表明雀麥對這些品種的芽長、根長、芽干質量、根干質量皆存在抑制情況，其中對‘豐德存麥1號RI值的絕對值之和大于0.5，而 RI絕對值的大小與化感作用強度呈正相關，表明雀麥對其的抑制作用最強;‘山農(nóng)25 、‘豫農(nóng)35、‘魯源502、‘鄭麥101、‘鄭麥379、‘鄭麥9023、‘周麥22、‘郯麥98等[6]27個品種的 RI值均大于0，雀麥對這些品種的芽長、根長、芽干質量、根干質量皆存在促進情況，表明雀麥對其抑制作用最弱。

根據(jù)小麥的芽長、根長、芽干質量、根干質量4個指標，進一步采用Q型聚類分析方法，按照指標相似程度，將特征相似的品種聚集在一起，可將42個小麥品種分為 3類，結果見樹狀圖 （圖2）：第1類為受雀麥抑制作用強的小麥品種，包括‘煙999、‘山農(nóng)22、‘黑馬一號、‘鑫289、‘良星77、‘汶農(nóng)17、‘良星66、‘山農(nóng)23、‘鄭麥314、‘山農(nóng)8355、‘豫教5號、‘豫農(nóng)4023、‘鄭麥7698、‘臨麥4號、‘中麥175、‘良星99、‘科農(nóng)199、‘泰農(nóng)18、‘煙5158、‘濟麥20、‘汶農(nóng)14號、‘豐德存麥1號、‘泰農(nóng)19;第2類為受雀麥抑制作用弱的小麥品種，包括‘北農(nóng)9549、‘石新828;第3類為受雀麥抑制作用不明顯的小麥品種，包括‘山農(nóng)21、‘矮抗58、‘山農(nóng)25、‘鄭麥9023、‘濟麥22、‘郯麥98、‘鄭麥366、‘鑫麥296、‘周麥22、‘鄭麥379、‘眾麥1號、‘豫農(nóng)35、‘衡觀35、‘濟麥19、‘魯源502、‘山農(nóng)20、‘鄭麥101，這一分類結果與上述的分析是基本吻合的。綜上所述，可以從42個小麥品種中篩選出8抗雀麥化感抑制作用最強的品種，即‘山農(nóng)25、‘豫農(nóng)35、‘魯源502、‘鄭麥101、‘鄭麥379、‘鄭麥9023、‘周麥22、‘郯麥98。

3 結論與討論

本研究所采用的培養(yǎng)皿瓊脂共培法，可以有效地減少雀麥與小麥之間對空間、養(yǎng)分的競爭干擾，并降低外界環(huán)境因素對試驗的誤差影響，更加客觀地反映出雀麥對小麥的化感作用?；行笖?shù)（RI值）在評價雀麥對不同小麥品種的化感能力過程中具有關鍵作用，這一指數(shù)也同樣適用于評價其他作物的化感能力[11-13，16]。采用聚類分析的方法，根據(jù)RI值，將小麥品種按照抗雀麥化感抑制能力的強弱進行分類，可提高分析結果的準確度，并使之更具有說服性。

研究表明，植物分泌的化感物質主要包括三類： 異羥肟酸類、酚酸類物質和短鏈脂肪酸[17-18]。而化感物質的釋放途徑主要有以下4種：（1）從植物表面淋溶;（2）植物向體外揮發(fā)釋放;（3）植物凋落物或殘體分解釋放;（4）植物根系分泌。其中，雀麥根系分泌的化感物質是其對小麥產(chǎn)生抑制效果的主要原因，它可直接作用于小麥根部，也可通過改變土壤微生物的特性而影響小麥[19]。在對小麥根長、芽長、根干質量、芽干質量4個指標的分析中發(fā)現(xiàn)，小麥根部所受的影響也要大于芽所受的影響。在培養(yǎng)皿瓊脂共培法中，由于植株根部最先受到化感植物的影響，所以受到的影響程度最大，而根部是植株吸收水分與營養(yǎng)物質的主要部位，其生長發(fā)育受阻往往又會影響其他部位。

李琦等[13]采用培養(yǎng)皿瓊脂共培法，研究了與本試驗相同的小麥品種對雀麥化感作用的差異，并篩選出了對雀麥化感抑制作用較強的小麥品種：‘泰農(nóng)19、‘鄭麥379、‘鄭麥9023、‘周麥22、‘汶農(nóng)17、‘郯麥98。與本研究的試驗結果相結合，從而可以篩選出‘鄭麥379、‘鄭麥9023、‘周麥22、‘郯麥984個品種，不僅對雀麥有較強的化感抑制作用，同時也具有較強的抗雀麥化感抑制作用能力。由于試驗所選取的樣本較小，不排除還有其他表現(xiàn)更好的小麥品種，因此在未來的工作中，仍需擴大小麥品種的篩選范圍。此外，由于室內生測試驗與田間實際情況存在較大差異，還需將初步篩選出的4個小麥品種與雀麥進行盆栽及田間共同種植試驗，篩選出在田間條件下同樣具有較強抑草能力與抗抑制能力的小麥品種。

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