水稻秸稈浸提液對(duì)小麥及其伴生雜草生長(zhǎng)的影響

李 貴，張弘玥，王曉琳

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，江蘇南京210014；2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，江蘇南京 210095)

秸稈還田是實(shí)現(xiàn)植物營(yíng)養(yǎng)元素循環(huán)利用的有效措施，具有改善土壤結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)、提高土壤保水保肥能力、減少土壤溫度波動(dòng)、提高土壤養(yǎng)分含量、抑制雜草和病菌生長(zhǎng)、優(yōu)化農(nóng)田生態(tài)環(huán)境等作用[1-4]。20世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著可持續(xù)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)作物秸稈直接還田面積逐年擴(kuò)大，尤其在我國(guó)長(zhǎng)江中下游地區(qū)，由于地理位置及氣候條件的影響，廣泛推廣稻麥兩熟耕作制度，水稻秸稈還田正成為該地區(qū)秸稈利用的主要措施[5]。關(guān)于秸稈還田對(duì)土壤肥力、作物產(chǎn)量的影響方面開(kāi)展了大量研究[6-7]。隨著稻麥單產(chǎn)與秸稈數(shù)量的增加，有待還田的秸稈越來(lái)越多，由于水稻秸稈還田量或還田方式不當(dāng)造成小麥生長(zhǎng)受抑甚至減產(chǎn)的情況屢有發(fā)生。本研究測(cè)定不同濃度水稻秸稈浸提液對(duì)小麥(TriticumaestivumL.)、日本看麥娘(AloecurusjaponicusSteud.)、大巢菜(ViciasativaL.)生長(zhǎng)的影響，旨在為促進(jìn)水稻秸稈還田、完善小麥田雜草治理技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

水稻品種：南粳46(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所)，水稻秸稈(2012年11月水稻收獲時(shí)采集，室外風(fēng)干后備用)。小麥品種：寧麥14(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所)。日本看麥娘、大巢菜種子均于2011年采集于江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院。

1.2 方法

1.2.1 水稻秸稈水浸提液的制備 取風(fēng)干后的水稻秸稈40 g(干質(zhì)量)，用剪刀剪成長(zhǎng)約1～2 cm的小段，然后將秸稈裝入1 000 mL燒杯中，加入 500 mL 水，室溫下浸泡3 d后過(guò)濾2次(第1次用2層消毒紗布過(guò)濾，第2次用濾紙過(guò)濾)，得到 0.08 g/mL 母液，配成所需的濃度后冷藏待用。

1.2.2 供試種子的處理 選取健康飽滿的小麥種子，用10%次氯酸鈉溶液浸泡10 min后，用蒸餾水沖洗5次，24 ℃催芽24 h，挑選露白一致的小麥種子進(jìn)行測(cè)試。雜草種子處理方法同小麥。

1.2.3 受試植物的培養(yǎng) 取直徑為9 cm的培養(yǎng)皿，墊上雙層濾紙，分別選取處理后的小麥、日本看麥娘、大巢菜種子各30粒，均勻放在培養(yǎng)皿中，每處理設(shè)8次重復(fù)，分別加入10 mL蒸餾水及不同濃度的浸提液(0.005、0.01、0.02、0.04、0.08 g/mL)，室溫下培養(yǎng)。種子發(fā)芽及幼苗生長(zhǎng)過(guò)程中適當(dāng)補(bǔ)加蒸餾水及浸提液，使濾紙保持濕潤(rùn)。

1.2.4 形態(tài)學(xué)指標(biāo)的測(cè)定 受試植物萌發(fā)3周后測(cè)定形態(tài)學(xué)指標(biāo)。每個(gè)培養(yǎng)皿取10株苗，測(cè)定苗高、苗鮮質(zhì)量、根長(zhǎng)、根鮮質(zhì)量，4次重復(fù)。

1.2.5 酶活性、丙二醛(MDA)含量的測(cè)定[8]受試植物萌發(fā)4周后測(cè)定酶活性、MDA含量。用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定過(guò)氧化物酶(POD)活性，用氯化硝基四氮唑藍(lán)(NBT)光化還原法測(cè)定超氧化物歧化酶(SOD)活性，用硫代巴比妥酸法測(cè)定MDA含量。4次重復(fù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用DPS分析軟件分析數(shù)據(jù)[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 水稻秸稈浸提液對(duì)小麥、日本看麥娘、大巢菜形態(tài)學(xué)特征的影響

由表1可以看出，當(dāng)水稻秸稈浸提液濃度為 0.005～0.020 g/mL 時(shí)，小麥的苗高、苗鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量均較對(duì)照增加，與對(duì)照差異顯著，但根長(zhǎng)與對(duì)照差異不顯著。當(dāng)水稻秸稈浸提液濃度大于 0.020 g/mL 時(shí)，小麥苗高、根長(zhǎng)受到明顯抑制，但根鮮質(zhì)量與對(duì)照差異不顯著。可見(jiàn)水稻秸稈浸提液抑制了小麥萌發(fā)期、苗期的生長(zhǎng)，但對(duì)小麥地上部分、地下部分的生物量積累沒(méi)有顯著的抑制作用。

表1 不同濃度水稻秸稈浸提液對(duì)小麥形態(tài)學(xué)特征的影響

由表2可以看出，隨著水稻秸稈浸提液濃度的升高，日本看麥娘根長(zhǎng)受到明顯抑制，當(dāng)水稻秸稈浸提液濃度為0.040～0.080 g/mL時(shí)，日本看麥娘根長(zhǎng)較對(duì)照顯著降低(P<0.05)。水稻秸稈浸提液對(duì)日本看麥娘苗高、苗鮮質(zhì)量、根鮮質(zhì)量抑制作用不明顯。

表2 不同濃度水稻秸稈浸提液對(duì)日本看麥娘形態(tài)學(xué)特征的影響

表3顯示，隨著水稻秸稈浸提液濃度的升高，大巢菜苗高受到明顯抑制(P<0.05)，當(dāng)水稻秸稈浸提液濃度為0.080 g/mL時(shí)，大巢菜苗鮮質(zhì)量、根長(zhǎng)也受到明顯抑制(P<0.05)。

表3 不同濃度水稻秸稈浸提液對(duì)大巢菜形態(tài)學(xué)特征的影響

2.2 水稻秸稈浸提液對(duì)小麥、日本看麥娘、大巢菜生理指標(biāo)的影響

2.2.1 對(duì)SOD酶活性的影響 圖1至圖3表明，小麥、日本看麥娘、大巢菜葉片SOD酶活性都隨著水稻秸稈浸提液濃度的升高而下降。

2.2.2 對(duì)MDA含量的影響 圖4至圖6表明，小麥、日本看麥娘、大巢菜葉片中MDA含量都隨著浸提液濃度的升高而上升。

2.2.3 對(duì)POD酶活性的影響 圖7至圖9表明，日本看麥娘、大巢菜葉片中POD酶活性均隨著浸提液濃度升高而上升，小麥葉片中POD酶活性變化不明顯。

3 結(jié)論與討論

3.1 水稻浸提液對(duì)小麥及其伴生雜草形態(tài)學(xué)特征的影響

水稻秸稈浸提液對(duì)小麥幼苗的影響總體上表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)、高濃度抑制。李逢雨等在研究水稻秸稈水浸提液對(duì)小麥的化感作用時(shí)也發(fā)現(xiàn)了此現(xiàn)象[10]。隨著水稻秸稈浸提液濃度的升高，日本看麥娘根長(zhǎng)明顯受到抑制，大巢菜苗高明顯受到抑制。可見(jiàn)，對(duì)于不同的受體植物，水稻秸稈浸提液對(duì)其生長(zhǎng)的影響不相同。水稻秸稈還田過(guò)程中應(yīng)充分考慮秸稈對(duì)后茬作物生長(zhǎng)的影響，針對(duì)不同作物甚至不同品種適時(shí)適量還田，防止還田過(guò)量或還田方式不當(dāng)而對(duì)后茬作物生長(zhǎng)產(chǎn)生不利影響。另外，雖然利用秸稈還田控制包括雜草在內(nèi)的有害生物發(fā)生發(fā)育等方面已有一些報(bào)道[11-12]，但是秸稈還田在田間的實(shí)際生態(tài)效應(yīng)是物理作用、化感作用及農(nóng)藝措施等因素共同作用的結(jié)果，單獨(dú)憑借秸稈還田很難達(dá)到控制有害生物的效果，甚至對(duì)作物產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，因此應(yīng)將秸稈還田與其他農(nóng)藝措施以及有害生物防治技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來(lái)。

3.2 水稻浸提液對(duì)小麥及其伴生雜草生理指標(biāo)的影響

雖然水稻秸稈浸提液對(duì)小麥、日本看麥娘、大巢菜的形態(tài)學(xué)特性影響趨勢(shì)不相同，但對(duì)生理指標(biāo)的影響均表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)，即隨著水稻秸稈浸提液濃度的升高，受試植物葉片的SOD活性呈下降趨勢(shì)，POD活性、MDA含量呈上升趨勢(shì)，葉片顯示出衰老特性[13]。正常情況下，植物細(xì)胞內(nèi)自由基產(chǎn)生、消除處于平衡狀態(tài)，不易導(dǎo)致膜脂過(guò)氧化，但植物在逆境條件下，平衡狀態(tài)被打破，自由基引發(fā)膜脂過(guò)氧化作用，造成膜系統(tǒng)損傷，而且逆境條件通常先抑制膜保護(hù)酶系統(tǒng)的防御功能，再對(duì)細(xì)胞造成傷害[14]。SOD、POD是膜保護(hù)酶系統(tǒng)的重要組成部分，它們協(xié)同作用清除代謝過(guò)程中產(chǎn)生的活性氧，避免膜脂過(guò)氧化作用及其他傷害過(guò)程。許長(zhǎng)成等指出，POD 具有雙重作用，作為膜保護(hù)酶系統(tǒng)成分清除活性氧的同時(shí)也參與葉綠素降解、活性氧產(chǎn)生，表現(xiàn)為傷害效應(yīng)[15]。

參考文獻(xiàn)：

[1]高云超，朱文珊，陳文新. 秸稈覆蓋免耕土壤微生物生物量與養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的研究[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，1994，27(6)：41-49.

[2]周凌云，徐夢(mèng)雄. 秸稈覆蓋對(duì)麥田耗水量與水分利用率影響的研究[J]. 土壤通報(bào)，1997，28(5)：14-15.

[3]鞏 杰. 旱作麥田秸稈覆蓋的生態(tài)綜合效應(yīng)研究[D]. 蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2002.

[4]李亞莉，朱建蘭，施炯林.秸稈覆蓋全程節(jié)水對(duì)小麥病害發(fā)生的影響[J]. 植物保護(hù)，2004，30(4)：42-45.

[5]劉世平，陳后慶，陳文林，等. 不同耕作方式與秸稈還田周年生產(chǎn)力的綜合評(píng)價(jià)[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25(4)：82-85.

[6]閆一凡，王洪亮，吳大付，等. 玉米秸稈還田對(duì)土壤肥力的影響[J]. 河南科技學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，40(2)：14-17.

[7]葉文培，謝小立，王凱榮，等. 不同時(shí)期秸稈還田對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響[J]. 中國(guó)水稻科學(xué)，2008，22(1)：65-70.

[8]李合生. 植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M]. 2版.北京：高等教育出版社，2000：280.

[9]唐啟義，馮明光. 實(shí)用統(tǒng)計(jì)分析及其DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)[M]. 北京：科學(xué)出版社，2002.

[10]李逢雨，孫錫發(fā)，馮文強(qiáng)，等. 水稻秸稈水浸提液對(duì)小麥的化感作用研究[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2008，21(4)：960-964.

[11]韓惠芳，寧堂原，田慎重，等. 土壤耕作及秸稈還田對(duì)夏玉米田雜草生物多樣性的影響[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，30(5)：1140-1147.

[12]王國(guó)忠，楊佩珍，陸崢嶸，等. 秸稈還田對(duì)稻麥田間雜草發(fā)生的影響及化除效果[J]. 上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2004，20(1)：87-90.

[13]孫玉瑩，畢京翠，趙志超，等. 作物葉片衰老研究進(jìn)展[J]. 作物雜志，2013(4)：11-19.

[14]趙天宏，孫加偉，付 宇. 逆境脅迫下植物活性氧代謝及外源調(diào)控機(jī)理的研究進(jìn)展[J]. 作物雜志，2008，3：10-13.

[15]許長(zhǎng)成，鄒 琦，程炳嵩. 雜交水稻開(kāi)花結(jié)實(shí)期間葉片衰老[J]. 植物生理學(xué)報(bào)，1991，19(3)：216-220.