張等宏,肖春芳,王 甄,高劍華,張遠(yuǎn)學(xué),閆 雷,鄒 瑩,沈艷芬
(恩施土家族苗族自治州農(nóng)業(yè)科學(xué)院/中國(guó)南方馬鈴薯研究中心,湖北 恩施 445000)
全世界有超過(guò)3萬(wàn)多種雜草,其中,1 800種造成9.7%的糧食減產(chǎn)[1],在中國(guó)有超過(guò)130種具有嚴(yán)重危害的雜草[2],對(duì)農(nóng)作物造成了嚴(yán)重的產(chǎn)量損失[2-4],其中對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量損失可達(dá)44.01%[5]。多數(shù)雜草依靠種子進(jìn)行物種延續(xù)[6-9],而種子的休眠對(duì)延續(xù)物種非常重要[10-12],卻對(duì)雜草防除帶來(lái)難度[12,13]。
休眠是雜草種子本身的特性和對(duì)環(huán)境的一種反應(yīng),受到內(nèi)在因素和外在環(huán)境的共同影響,是植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的一個(gè)暫停生長(zhǎng)的階段,種子休眠是影響種子發(fā)芽的原因之一[14,15]。雜草種子通過(guò)休眠來(lái)度過(guò)低溫、短日照、干旱等嚴(yán)酷季節(jié),從而保障其種族的延續(xù)性[16]。田間雜草種子由于具有復(fù)雜的休眠特性,導(dǎo)致萌發(fā)期不同,在田間雜草防除過(guò)程中,很難一次性防除,探索雜草種子的休眠對(duì)農(nóng)田雜草防治具有重要的意義[17]。
一般認(rèn)為休眠種子具備更高的抵抗能力,通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)藏仍能保持活力。如果能通過(guò)對(duì)雜草物理參數(shù)的快速測(cè)定來(lái)判斷雜草的休眠程度,則可以判斷雜草的生育階段,對(duì)預(yù)測(cè)雜草的發(fā)生危害具有指導(dǎo)意義。
雜草種子:雜草種子分別于2017年(休眠2年)、2018年(休眠1年)、2019年(休眠0年)采集自恩施州馬鈴薯田間。
儀器:酸度計(jì)(PHSJ-4A型),電導(dǎo)率儀(DDSJ-308F型),上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司;電子分析天平(HCB123型),英國(guó)艾德姆。
1.2.1 物理參數(shù)的測(cè)定 稱取200 mg種子,置于100 mL去離子水中浸泡2 h,用三角漏斗過(guò)濾后測(cè)定電導(dǎo)率和pH,并記錄。
1.2.2 發(fā)芽率的測(cè)定 挑選顆粒飽滿、大小一致的雜草種子置于培養(yǎng)皿內(nèi)(直徑9 cm),培養(yǎng)皿底部鋪2層濕潤(rùn)濾紙,置于恒溫恒濕培養(yǎng)箱(HP150HS型,金壇市瑞華儀器有限公司),25℃黑暗萌發(fā)24 h。
所測(cè)的數(shù)據(jù)用Excel 2007軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、作圖,采用SPSS17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)顯著性分析。
為了明確馬唐[Digitaria sanguinalis(L.)Scop.]種子的休眠程度與其物理參數(shù)的相關(guān)性,通過(guò)室內(nèi)生物測(cè)定法,開(kāi)展了對(duì)不同休眠年份馬唐種子的pH、電導(dǎo)率及其種子發(fā)芽率的測(cè)定。由表1可知,在不同年份相同地點(diǎn)采集的馬唐種子發(fā)芽率從高到低依次為休眠2、1、0年,說(shuō)明休眠0年的馬唐種子休眠程度較深;相同地點(diǎn)采集的休眠1年的馬唐種子電導(dǎo)率最高;休眠0年的馬唐種子pH最低。
表1 不同休眠時(shí)間的馬唐種子物理參數(shù)及其發(fā)芽率測(cè)定結(jié)果
由表2可知,pH與馬唐種子發(fā)芽率的線性相關(guān)系數(shù)為0.449 0,電導(dǎo)率與馬唐種子發(fā)芽率相關(guān)系數(shù)為0.170 7,說(shuō)明pH與馬唐種子發(fā)芽率的線性相關(guān)性相對(duì)較好。
表2 馬唐種子休眠程度與其物理參數(shù)的相關(guān)性分析
為了明確牛膝菊(Galinsoga parvifloraCav.)種子的休眠程度與其物理參數(shù)的相關(guān)性,通過(guò)室內(nèi)生物測(cè)定法,開(kāi)展了對(duì)不同休眠年份牛膝菊種子的pH、電導(dǎo)率及其種子發(fā)芽率的測(cè)定。由表3可知,不同休眠時(shí)間的牛膝菊種子發(fā)芽率從高到低依次為休眠2、1、0年,說(shuō)明休眠0年的牛膝菊種子休眠程度較深;相同地點(diǎn)休眠2年的牛膝菊種子電導(dǎo)率最高;休眠2年的牛膝菊種子pH最低。
表3 不同休眠時(shí)間的牛膝菊種子物理參數(shù)及其發(fā)芽率測(cè)定結(jié)果
由表4可知,pH與牛膝菊種子發(fā)芽率的線性相關(guān)系數(shù)為0.991 9,電導(dǎo)率與牛膝菊種子發(fā)芽率的線性相關(guān)系數(shù)為0.791 1,說(shuō)明2種物理參數(shù)與牛膝菊種子發(fā)芽率的線性相關(guān)性較為明顯。
表4 牛膝菊種子休眠程度與其物理參數(shù)的相關(guān)性分析
為了明確春蓼(Polygonum persicariaL.)種子的休眠程度與其物理參數(shù)的相關(guān)性,通過(guò)室內(nèi)生物測(cè)定法,開(kāi)展了對(duì)不同休眠年份春蓼種子的pH、電導(dǎo)率及其種子發(fā)芽率的測(cè)定。由表5可知,在不同年份相同地點(diǎn)采集的春蓼種子發(fā)芽率從高到低依次為休眠2、1、0年,休眠0年的春蓼種子休眠程度較深;相同地點(diǎn)休眠0年的春蓼種子電導(dǎo)率最高;休眠1年的春蓼種子pH最低。
表5 不同休眠時(shí)間的春蓼種子物理參數(shù)及其發(fā)芽率測(cè)定結(jié)果
由表6可知,pH與春蓼種子發(fā)芽率的線性相關(guān)系數(shù)為0.411 4,說(shuō)明兩者相關(guān)性不明顯,電導(dǎo)率與春蓼種子發(fā)芽率的線性相關(guān)系數(shù)為0.875 0,說(shuō)明兩者的線性相關(guān)性較為明顯。
表6 春蓼種子休眠程度與其物理參數(shù)相關(guān)性分析
休眠是影響雜草種子萌發(fā)的內(nèi)在因素[18,19],種子發(fā)芽狀況從一定程度可以反映種子的休眠程度,明確雜草的休眠特性,可以作為雜草發(fā)生預(yù)測(cè)的依據(jù)。雜草種子在休眠過(guò)程中本身會(huì)積累抑制萌發(fā)的物質(zhì),也是種子具有休眠現(xiàn)象的一個(gè)重要原因,這類抑制物包括揮發(fā)油、生物堿、生長(zhǎng)素(如脫落酸)、氨、酚、醛等,它們多是一些低分子量的有機(jī)物,其化學(xué)成分也因植物種類、休眠程度的不同而不盡相同[20,21],其物理參數(shù)在一定程度上可以反映化學(xué)成分的變化,從而確定雜草種子的休眠程度。本試驗(yàn)結(jié)果表明,馬唐種子的pH與其種子發(fā)芽率的線性相關(guān)性相對(duì)較好;牛膝菊種子pH、電導(dǎo)率與其種子發(fā)芽率的線性相關(guān)性良好;春蓼種子電導(dǎo)率與其種子發(fā)芽率線性相關(guān)性較為明顯。以上結(jié)果在表觀上表現(xiàn)為雜草種子物理參數(shù)pH、電導(dǎo)率的變化,而這一變化本質(zhì)是由于雜草種子休眠程度不同而引起的其內(nèi)在變化。
當(dāng)前對(duì)雜草種子休眠的研究還相對(duì)不足,尤其對(duì)雜草種子休眠的原因和機(jī)理了解很少[22]。因此,研究種子休眠過(guò)程的相關(guān)參數(shù)變化可以為雜草種子休眠程度的判斷、雜草發(fā)生的預(yù)測(cè)奠定理論基礎(chǔ),進(jìn)而為雜草的綜合防治提供科學(xué)依據(jù)和支持。