混種雜草對(duì)水果玉米幼苗生長(zhǎng)及鋅吸收的影響

任 緯，石 軍，嚴(yán) 康，秦家友，陳翠蓮，林立金(.四川省內(nèi)江市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 玉米研究所，四川 內(nèi)江 64000； .綿陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，四川 綿陽(yáng) 603； 3.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 果蔬研究所，四川 成都 630)

混種雜草對(duì)水果玉米幼苗生長(zhǎng)及鋅吸收的影響

任 緯1，石 軍2，嚴(yán) 康1，秦家友1，陳翠蓮1，林立金3*
(1.四川省內(nèi)江市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 玉米研究所，四川 內(nèi)江 641000； 2.綿陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，四川 綿陽(yáng) 621023； 3.四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 果蔬研究所，四川 成都 611130)

通過(guò)盆栽試驗(yàn)，研究了分別混種稗草、紅蓼、小飛蓬、千里光4種農(nóng)田雜草對(duì)水果玉米幼苗生長(zhǎng)和鋅吸收的影響。結(jié)果表明，混種稗草及小飛蓬的水果玉米根系、莖鞘、葉片及地上部分生物量均高于水果玉米單種，其中，地上部分生物量較水果玉米單種分別顯著提高了58.89%和8.76%，且葉綠素含量及類胡蘿卜素含量也較水果玉米單種有所提高；混種紅蓼及千里光降低了水果玉米的生物量、葉綠素含量及類胡蘿卜素含量。就鋅吸收而言，混種稗草及小飛蓬的水果玉米根系、莖鞘、葉片及地上部分鋅含量均高于水果玉米單種，其中地上部分鋅含量分別較水果玉米單種提高1.24%和3.89%，而混種紅蓼及千里光的水果玉米鋅含量低于水果玉米單種。因此，混種稗草及小飛蓬能夠促進(jìn)水果玉米的生長(zhǎng)及鋅吸收。

水果玉米； 雜草； 混種； 鋅； 生長(zhǎng)

鋅是作物生長(zhǎng)所必需的微量元素之一，可促進(jìn)作物成熟，使作物生長(zhǎng)加速，增加作物干物質(zhì)積累的時(shí)間[1-2]。鋅在作物體內(nèi)主要作為某些酶的專一性組分或激活劑參與代謝的各種生化過(guò)程，鋅參與植物多種碳水化合物的代謝，對(duì)葉綠素的形成和光合作用有重大影響，且與蛋白質(zhì)和生長(zhǎng)素的合成有密切關(guān)系[2-4]。玉米是中國(guó)第一大糧食作物，其產(chǎn)量對(duì)保障糧食安全有著至關(guān)重要的作用[5]。在眾多作物當(dāng)中，玉米是對(duì)鋅營(yíng)養(yǎng)缺乏最敏感的作物之一，土壤缺鋅會(huì)直接影響玉米的生長(zhǎng)和發(fā)育，導(dǎo)致產(chǎn)量與品質(zhì)降低[6]。玉米缺鋅癥常發(fā)生在苗期，在出苗后1～2周出現(xiàn)葉片失綠，在3～6片葉時(shí)出現(xiàn)縱向淺黃色或白色條紋，拔節(jié)期之后表現(xiàn)為植株矮小、減產(chǎn)，甚至死亡[7]。

目前，補(bǔ)施鋅肥是解決玉米缺鋅最常用的措施，但磷與鋅接觸易發(fā)生螯合作用，鋅肥與堿性肥料混合也易發(fā)生反應(yīng)生成難溶性固體化合物，所以鋅肥不能與磷肥及堿性肥料混合施用[8]，這限制了補(bǔ)施鋅肥在玉米生產(chǎn)中的作用發(fā)揮。利用生物多樣性，開(kāi)展作物間(混)種是提高作物微量元素吸收效率的有效措施，同時(shí)也能充分利用水土光熱資源[9]。研究發(fā)現(xiàn)，與玉米單作種植相比，間(混)作種植模式具有明顯的產(chǎn)量和質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)，如玉米間作大豆[10]、小麥[11]、蠶豆[12]、辣椒[13]等，均不同程度地增加了玉米的產(chǎn)量和微量元素的含量。

農(nóng)田雜草與農(nóng)作物混種方面的研究現(xiàn)在還較少，但已有學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)的嘗試。侯紅乾[14]通過(guò)對(duì)冬小麥—雜草氮素營(yíng)養(yǎng)競(jìng)爭(zhēng)的研究發(fā)現(xiàn)，雜草的伴生會(huì)使作物的氮素吸收能力增強(qiáng)，但向籽粒的轉(zhuǎn)移會(huì)減弱。田秋陽(yáng)等[15]用外來(lái)雜草反枝莧混種大豆，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，反枝莧改變了大豆根際土壤的理化性質(zhì)，影響了其根際土壤微生物碳源利用的能力，進(jìn)而抑制了大豆的生長(zhǎng)。稗草(Echinochloacrusgalli)、紅蓼(Polygonumorientale)、小飛蓬(Conyzacanadensis)、千里光(Senecioscandens)是常見(jiàn)的農(nóng)田優(yōu)勢(shì)雜草，本試驗(yàn)將水果玉米分別與稗草、紅蓼、小飛蓬、千里光混種，研究混種對(duì)水果玉米生長(zhǎng)及鋅吸收的影響，以期為玉米缺鋅的防治提供參考。

1 材料和方法

1.1 材料來(lái)源

供試玉米為水果玉米，品種為超甜黃超人，由四川農(nóng)大正紅種業(yè)公司提供。稗草、紅蓼、小飛蓬、千里光種子收集于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)雅安校區(qū)農(nóng)場(chǎng)農(nóng)田中。供試土壤為紫色土，取自四川農(nóng)業(yè)大學(xué)雅安校區(qū)農(nóng)場(chǎng)農(nóng)田，其基本理化性質(zhì)如下：pH 值7.02，有機(jī)質(zhì)41.38 g/kg、全氮3.05 g/kg、全磷0.31 g/kg、全鉀15.22 g/kg、堿解氮165.30 mg/kg、速效磷5.87 mg/kg、速效鉀187.03 mg/kg、全量鋅45.75 mg/kg、有效態(tài)鋅37.58 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2014年3—6月在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)雅安校區(qū)農(nóng)場(chǎng)(29°59′N、102°59′E)進(jìn)行。2014年4月，將稗草、紅蓼、小飛蓬、千里光4種農(nóng)田優(yōu)勢(shì)雜草種子播種于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)雅安校區(qū)農(nóng)場(chǎng)農(nóng)田進(jìn)行育苗。2014年5月，用21 cm×20 cm(直徑×高)塑料盆裝入風(fēng)干土3.0 kg，然后將水果玉米種子直接播種于盆中，每盆6粒。待水果玉米出苗后移栽4種農(nóng)田雜草幼苗(1片真葉展開(kāi))，并對(duì)水果玉米幼苗進(jìn)行勻苗，即單種每盆保留水果玉米3株，混種每盆保留水果玉米2株并種植1種農(nóng)田雜草2株，每個(gè)處理重復(fù)4次。每天澆水以保持盆中土壤的田間持水量約為80%，并及時(shí)去除其他雜草，防治病蟲(chóng)害。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1個(gè)月后，取水果玉米成熟葉片測(cè)定光合色素(葉綠素a、葉綠素b及類胡蘿卜素)含量[16]。之后，將水果玉米和農(nóng)田雜草分別收獲，洗凈，于105 ℃下殺青15 min，70 ℃烘至恒質(zhì)量，稱質(zhì)量。植物樣品粉碎后采用硝酸-高氯酸硝化(體積比為4∶1)，用iCAP 6300型ICP光譜儀測(cè)定鋅含量[17]。土壤風(fēng)干后過(guò)1 mm篩，采用pH計(jì)(土水比1∶2.5)測(cè)定土壤pH值[17]，采用DTPA-TEA浸提(土液比1∶2.5)法測(cè)定土壤有效態(tài)鋅含量[17]。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)采用SPSS軟件進(jìn)行方差分析，Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 混種農(nóng)田雜草對(duì)水果玉米生物量的影響

從表1可知，與水果玉米單種相比，混種稗草及小飛蓬的水果玉米根系生物量分別較水果玉米單種提高了16.05%(P<0.05)和6.38%(P>0.05)，但混種紅蓼及千里光的水果玉米根系生物量分別降低了16.25%(P<0.05)和0.77%(P>0.05)。與根系生物量相同，混種稗草及小飛蓬提高了水果玉米莖鞘、葉片和地上部分生物量，但混種紅蓼及千里光降低了水果玉米莖鞘、葉片和地上部分生物量，這可能與不同農(nóng)田雜草對(duì)土壤肥水資源的競(jìng)爭(zhēng)力不同有關(guān)?；旆N稗草及小飛蓬的水果玉米地上部分生物量較水果玉米單種分別提高了58.89%(P<0.05)和8.76%(P<0.05)。由此可見(jiàn)，混種稗草及小飛蓬有助于提高水果玉米的生物量。

表1 混種農(nóng)田雜草對(duì)水果玉米幼苗干質(zhì)量的影響 g/株

注：同列不同小寫(xiě)字母表示在5%水平上差異顯著，下同。

2.2 混種農(nóng)田雜草對(duì)水果玉米光合色素含量的影響

從表2可以看出，與水果玉米單種相比，混種稗草及小飛蓬的水果玉米葉綠素a含量分別提高了7.78%和4.44%，而混種紅蓼及千里光的水果玉米葉綠素a含量分別降低了3.89%、1.11%，但差異均不顯著。水果玉米分別與4種農(nóng)田雜草混種后，只有混種稗草的水果玉米葉綠素b含量高于水果玉米單種，較水果玉米單種提高了29.91%，而混種紅蓼、小飛蓬及千里光的水果玉米葉綠素b含量分別較水果玉米單種降低了5.61%、0.93%、4.67%，但差異均不顯著。混種稗草及小飛蓬的水果玉米葉綠素總量均高于單種，而混種紅蓼及千里光的水果玉米葉綠素總量則均低于單種，但差異均不顯著。混種稗草的水果玉米葉綠素a/b低于水果玉米單種，但混種紅蓼、小飛蓬及千里光的水果玉米葉綠素a/b均高于水果玉米單種。此外，混種4種農(nóng)田雜草后，混種稗草及小飛蓬的水果玉米類胡蘿卜素含量均高于水果玉米單種，分別較水果玉米單種提高了1.46%和0.53%，而混種紅蓼及千里光的水果玉米類胡蘿卜素含量較水果玉米單種分別降低了3.59%和1.06%，但差異均不顯著，這與各處理水果玉米葉綠素a含量的表現(xiàn)一致。

表2 混種農(nóng)田雜草對(duì)水果玉米幼苗光合色素含量的影響

2.3 混種農(nóng)田雜草對(duì)水果玉米鋅含量的影響

由表3可得，混種稗草及小飛蓬的水果玉米根系、莖鞘、葉片及地上部分鋅含量均高于水果玉米單種，而混種紅蓼及千里光的水果玉米根系、莖鞘、葉片及地上部分鋅含量均低于水果玉米單種，其大小順序?yàn)椋核衩?混種小飛蓬)>水果玉米(混種稗草)>水果玉米(單種)>水果玉米(混種千里光)>水果玉米(混種紅蓼)。與水果玉米單種相比，混種稗草及小飛蓬的水果玉米根系鋅含量分別顯著提高4.76%和5.51%，而地上部分鋅含量分別提高1.24%和3.89%，但未達(dá)到顯著水平；混種紅蓼及千里光的水果玉米根系鋅含量分別顯著降低10.04%和6.14%，而地上部分鋅含量分別較水果玉米單種降低了11.35%(P<0.05)和3.40%(P>0.05)。由此可見(jiàn)，混種稗草及小飛蓬能夠促進(jìn)水果玉米對(duì)土壤鋅的吸收。

表3 混種農(nóng)田雜草對(duì)水果玉米幼苗鋅含量的影響 mg/kg

2.4 混種水果玉米對(duì)農(nóng)田雜草鋅含量的影響

由圖1—2可以看出，稗草、紅蓼、小飛蓬、千里光與水果玉米混種后，稗草的根系鋅含量最高，小飛蓬根系鋅含量最低。4種農(nóng)田雜草根系鋅含量的大小順序?yàn)椋喊薏?紅蓼>千里光>小飛蓬，差異顯著。就地上部分鋅含量而言，4種農(nóng)田雜草的地上部分鋅含量大小順序與其根系不同，為：稗草>紅蓼>小飛蓬>千里光。這些結(jié)果說(shuō)明，不同物種之間對(duì)鋅的吸收差異較大。

不同字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)，下同圖1 混種水果玉米對(duì)雜草根系鋅含量的影響

圖2 混種水果玉米對(duì)雜草地上部分鋅含量的影響

2.5 水果玉米混種農(nóng)田雜草對(duì)土壤有效態(tài)鋅含量和pH值的影響

從圖3可以看出，水果玉米混種4種農(nóng)田雜草后，各處理土壤有效態(tài)鋅含量之間的差異均不顯著(P>0.05)，其大小順序?yàn)椋核衩谆旆N小飛蓬>水果玉米混種稗草>水果玉米單種>水果玉米混種千里光>水果玉米混種紅蓼，這與玉米地上部分鋅含量的大小順序一致。就土壤pH值而言，其大小順序?yàn)椋核衩谆旆N千里光>水果玉米混種紅蓼>水果玉米單種>水果玉米混種稗草>水果玉米混種小飛蓬(圖4)。

MM代表水果玉米單種，MIE代表水果玉米混種稗草，MIP代表水果玉米混種紅蓼，MIC代表水果玉米混種小飛蓬，MIS代表水果玉米混種千里光。圖4同圖3 水果玉米混種雜草對(duì)土壤有效態(tài)鋅含量的影響

圖4 水果玉米混種雜草對(duì)土壤pH值的影響

3 結(jié)論與討論

在混種條件下，不同物種之間的相互作用主要表現(xiàn)為2個(gè)方面，一是種間促進(jìn)作用，二是種間競(jìng)爭(zhēng)作用；2種作用總是同時(shí)存在，當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)作用大于促進(jìn)作用時(shí)，表現(xiàn)為混種劣勢(shì)，當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)作用小于促進(jìn)作用時(shí)，表現(xiàn)為混種優(yōu)勢(shì)[18]。同時(shí)，當(dāng)2種植物根系相互接近或接觸時(shí)，植物間可產(chǎn)生“根際對(duì)話”現(xiàn)象，這種現(xiàn)象能夠影響植物根系對(duì)土壤水分及養(yǎng)分的吸收，進(jìn)而促進(jìn)或抑制植物的生長(zhǎng)[19]。本試驗(yàn)研究表明，混種稗草及小飛蓬的水果玉米根系、莖鞘、葉片及地上部分生物量均高于水果玉米單種，其中混種稗草的提高效果優(yōu)于混種小飛蓬，但混種紅蓼及千里光降低了水果玉米的生物量。這些結(jié)果說(shuō)明混種農(nóng)田雜草后，水果玉米與農(nóng)田雜草間產(chǎn)生了“根際對(duì)話”現(xiàn)象，其中混種稗草及小飛蓬表現(xiàn)出了對(duì)水果玉米生長(zhǎng)的促進(jìn)作用，而混種紅蓼及千里光表現(xiàn)出了對(duì)水果玉米生長(zhǎng)的抑制作用，可能與不同農(nóng)田雜草對(duì)土壤肥水資源的競(jìng)爭(zhēng)力不同有關(guān)。這種混種優(yōu)勢(shì)的研究結(jié)果在玉米混(間)種其他農(nóng)作物或蔬菜上也表現(xiàn)明顯[10-13]。

葉綠體中占優(yōu)勢(shì)的組分為碳酸酐酶[20]，鋅是碳酸酐酶必需的組分，缺鋅使碳酸酐酶活性降低，從而影響葉綠素的合成[21]。韓金玲[22]的研究結(jié)果顯示，施鋅后小麥葉片的碳酸酐酶活性提高，葉綠素含量增加，葉片光合速率也提高。殷憲強(qiáng)等[23]研究發(fā)現(xiàn)，在正常供水及干旱情況下，施鋅均使水果玉米葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總量顯著提高。本試驗(yàn)研究表明，混種稗草及小飛蓬提高了水果玉米葉綠素含量及類胡蘿卜素含量，但混種紅蓼及千里光則降低了水果玉米葉綠素含量及類胡蘿卜素含量，這與水果玉米的生物量變化一致，說(shuō)明混種農(nóng)田雜草影響了水果玉米光合色素的合成，改變了水果玉米的生理生態(tài)，進(jìn)而促進(jìn)或抑制水果玉米的生長(zhǎng)。

鋅是植物生長(zhǎng)所必需的微量元素，缺鋅會(huì)造成植物生理代謝紊亂，導(dǎo)致植物產(chǎn)生毒害作用[24-25]。土壤是植物鋅營(yíng)養(yǎng)的主要來(lái)源，土壤供鋅能力取決于土壤鋅含量、形態(tài)及有效性[26-27]。對(duì)植物吸收土壤養(yǎng)分而言，根際環(huán)境是影響植物根系吸收養(yǎng)分的主要因素，而對(duì)根際環(huán)境影響最大的是植物根系分泌物[28]。植物可通過(guò)根系分泌的有機(jī)酸改變根際pH值、Eh(氧化還原電位)、養(yǎng)分有效性等狀況[28-29]。本試驗(yàn)研究表明，水果玉米混種農(nóng)田雜草后，土壤pH值的大小順序?yàn)椋核衩谆旆N千里光>水果玉米混種紅蓼>水果玉米單種>水果玉米混種稗草>水果玉米混種小飛蓬，土壤有效態(tài)鋅含量的大小順序?yàn)椋核衩谆旆N小飛蓬>水果玉米混種稗草>水果玉米單種>水果玉米混種千里光>水果玉米混種紅蓼?？梢?jiàn)，水果玉米混種農(nóng)田雜草改變了土壤pH值，進(jìn)而改變了土壤有效態(tài)鋅含量，這與不同植物根系分泌的有機(jī)酸的數(shù)量和種類有關(guān)。從植物的鋅含量來(lái)看，水果玉米的根系、莖鞘、葉片及地上部分鋅含量的大小順序均為：水果玉米(混種小飛蓬)>水果玉米(混種稗草)>水果玉米(單種)>水果玉米(混種千里光)>水果玉米(混種紅蓼)，這與土壤有效態(tài)鋅含量的大小順序一致，說(shuō)明水果玉米鋅含量的高低與土壤有效態(tài)鋅含量密切相關(guān)。同時(shí)，水果玉米與農(nóng)田雜草間產(chǎn)生了“根際對(duì)話”現(xiàn)象，混種稗草及小飛蓬產(chǎn)生的“根際對(duì)話”現(xiàn)象對(duì)水果玉米根系鋅吸收有促進(jìn)作用，而混種紅蓼及千里光產(chǎn)生的“根際對(duì)話”現(xiàn)象對(duì)水果玉米根系鋅吸收有抑制作用。4種農(nóng)田雜草根系鋅含量的大小順序?yàn)椋喊薏?紅蓼>千里光>小飛蓬，地上部分鋅含量大小順序：稗草>紅蓼>小飛蓬>千里光，這說(shuō)明不同物種之間對(duì)鋅的吸收差異較大，但是否能促進(jìn)水果玉米的鋅吸收與農(nóng)田雜草自身鋅含量的高低無(wú)關(guān)。

綜上所述，混種稗草及小飛蓬能夠促進(jìn)水果玉米的生長(zhǎng)及鋅吸收，而混種紅蓼及千里光則抑制了水果玉米的生長(zhǎng)及鋅吸收。

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Effects of Intercropping with Weeds on Growth and Zinc Uptake of Fruit Maize Seedlings

REN Wei1,SHI Jun2,YAN Kang1,QIN Jiayou1,CHEN Cuilian1,LIN Lijin3*
(1.Maize Research Institute,Neijiang Academy of Agricultural Sciences,Neijiang 641000,China; 2.Mianyang Academy of Agricultural Sciences,Mianyang 621023,China; 3.Institute of Pomology and Olericulture,Sichuan Agricultural University,Chengdu 611130,China)

A pot experiment was conducted to study the effects of intercropping withEchinochloacrusgalli,Polygonumorientale,ConyzacanadensisandSenecioscandenson growth and zinc uptake of fruit maize seedlings.The results showed that intercropping withE.crusgalliandC.canadensisincreased root,stem and sheath,leaf and aboveground part biomasses of fruit maize seedlings,increased aboveground part biomasses of fruit maize seedlings by 58.89% and 8.76%,respectively;but intercropping withP.orientaleandS.scandensdecreased the biomass of fruit maize seedlings.Compared with monoculture,intercropping withE.crusgalliandC.canadensisalso enhanced the chlorophyll and carotenoid contents of fruit maize seedlings,and intercropping withP.orientaleandS.scandensdecreased them.On zinc uptake,intercropping withE.crusgalliandC.canadensisenhanced the zinc contents in roots,stems and sheaths,leaves and aboveground part of fruit maize seedlings,enhanced by 1.24% and 3.89% in aboveground part;intercropping withP.orientaleandS.scandensdecreased zinc contents in fruit maize seedlings.Therefore,intercropping withE.crusgalliandC.canadensiscould promote the growth and zinc uptake of fruit maize seedlings.

fruit maize; weed; intercropping; zinc; growth

2016-02-24

四川省科學(xué)技術(shù)廳應(yīng)用基礎(chǔ)項(xiàng)目(2014JY0046)

任 緯(1980-)，男，四川漢源人，高級(jí)農(nóng)藝師，碩士，主要從事玉米遺傳育種工作。E-mail：renwei26@163.com

*通訊作者：林立金(1980-)，男，四川龍泉驛人，副研究員，博士，主要從事果樹(shù)生理生態(tài)及栽培研究。 E-mail：llj800924@163.com

S153.6；S344.2

A

1004-3268(2016)09-0021-05