青稞白酒糟醅粗提物抑草活性研究

李 瑋,沈 碩, 郭青云

(1.青海農(nóng)林科學(xué)院，西寧 810016；2.農(nóng)業(yè)部西寧作物有害生物科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，西寧 810016；3.青海省農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西寧 810016)

青稞白酒糟醅粗提物抑草活性研究

李 瑋1,2,3,沈 碩1, 郭青云1,2,3

(1.青海農(nóng)林科學(xué)院，西寧 810016；2.農(nóng)業(yè)部西寧作物有害生物科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，西寧 810016；3.青海省農(nóng)業(yè)有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西寧 810016)

為研究青稞白酒糟醅粗提物的抑草活性。采用超冷浸提法制備青稞白酒糟醅粗提物，種子萌發(fā)和室內(nèi)盆栽的方法測(cè)定粗提物的抑草活性，硫代巴比妥酸(TBA)、丙酮浸提等方法測(cè)定優(yōu)勢(shì)雜草的生理指標(biāo)。結(jié)果表明，當(dāng)青稞白酒糟醅粗提物質(zhì)量濃度為100 mg/mL時(shí)，對(duì)單子葉和雙子葉雜草幼苗生長(zhǎng)的抑制率分別為100%和80%。安全性評(píng)價(jià)顯示，青稞白酒糟醅粗提物對(duì)油菜、蠶豆、豌豆風(fēng)險(xiǎn)高，對(duì)春小麥安全。當(dāng)粗提物質(zhì)量濃度為200 mg/mL時(shí)，對(duì)麥田優(yōu)勢(shì)雜草野燕麥具有明顯的抑制作用，且使野燕麥葉片的各項(xiàng)生理生化指標(biāo)產(chǎn)生不同程度的變化。

青稞白酒糟醅；抑草作用；野燕麥；安全性

農(nóng)田雜草因與作物爭(zhēng)奪光、水、肥等資源而成為影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因子[1]，給作物的生長(zhǎng)和發(fā)育帶來(lái)危害，每年對(duì)作物生產(chǎn)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。草害是導(dǎo)致作物減產(chǎn)的最主要因素之一，每年導(dǎo)致全球農(nóng)業(yè)950 億美元損失。中國(guó)農(nóng)田草害面積約7 880 萬(wàn)hm2，每年投入約235 億元人民幣進(jìn)行雜草防除，但仍然造成糧、棉、油減產(chǎn)1 460 萬(wàn)t，直接經(jīng)濟(jì)損失近千億元人民幣。目前，農(nóng)田雜草控制還是以化學(xué)除草劑為主[2]。但隨著生產(chǎn)力水平的進(jìn)步和公眾健康意識(shí)的提高，廣泛、長(zhǎng)期、大量使用化學(xué)除草劑所帶來(lái)的負(fù)面影響日益顯現(xiàn)，倍受全球關(guān)注。一方面，大量化學(xué)除草劑的施用帶來(lái)環(huán)境污染，尤其是長(zhǎng)殘效除草劑的應(yīng)用引起殘毒藥害、導(dǎo)致下茬作物的減產(chǎn)甚至人畜中毒。目前，全世界已經(jīng)有100 余種化學(xué)除草劑在30多個(gè)國(guó)家被禁用或取消登記；另一方面，使用化學(xué)除草劑給當(dāng)?shù)仉s草群落施加強(qiáng)大的選擇壓力，影響雜草的微觀進(jìn)化，致使雜草抗藥性生物型不斷產(chǎn)生[3-10]。中國(guó)在農(nóng)業(yè)“十三·五”規(guī)劃中提出“雙減(減化肥和農(nóng)藥)”目標(biāo)。除草劑在整個(gè)農(nóng)藥市場(chǎng)中占比超過(guò)50%，因此，要想順利實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，必須想辦法大幅降低化學(xué)除草劑的用量[11]。而從天然生物資源中探索發(fā)現(xiàn)具有高效除草活性物質(zhì)，因其對(duì)人、畜低危險(xiǎn)性、環(huán)境兼容性好、不易產(chǎn)生抗性、生產(chǎn)開發(fā)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，必然將成為農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)和重點(diǎn)[12]。

白酒糟醅是釀酒原料經(jīng)過(guò)固態(tài)發(fā)酵、蒸餾提取酒精后的殘留物，中國(guó)白酒釀造行業(yè)每年產(chǎn)生約2 500萬(wàn)t的糟醅[13-14]。糟醅含水量大，極易腐敗，容易造成環(huán)境污染。目前糟醅的利用多用于動(dòng)物飼料，但釀酒過(guò)程中加入的原料中含有植酸，會(huì)降低蛋白質(zhì)在動(dòng)物體內(nèi)的生物效價(jià)[15]。雖然目前中國(guó)在糟醅利用方面的研究已經(jīng)取得一定的成績(jī)，如利用白酒糟醅制取甘油、培養(yǎng)食用菌、提取復(fù)合氨基酸及微量元素、提取植酸和植酸鈣、釀醋、提取蛋白質(zhì)、生產(chǎn)淀粉酶和纖維素酶等[16-17]，但利用白酒糟醅防治農(nóng)業(yè)有害生物方面的研究很少，曾鐵林[18]利用白糟醅進(jìn)行水田雜草防除試驗(yàn)，結(jié)果表明白糟醅對(duì)水田稗草、扁桿蔗草等有不同程度的防效，且對(duì)水稻安全。但關(guān)于白酒糟醅及其粗提物對(duì)旱地雜草和作物安全性的研究報(bào)道較少。

青稞是禾本科大麥屬的一種禾本科作物，又叫裸大麥、米大麥、元麥[18]，青稞白酒是以青藏高原的特產(chǎn)青稞為原料，以青稞、豌豆兩者粉碎后合理配料制得的中低溫大曲作為糖化發(fā)酵劑，采用一次投料，清蒸清燒4次清工藝生產(chǎn)[19-20]。由于白酒糟醅中微生物的種類多、數(shù)量大及其發(fā)展不同過(guò)程的次生代謝產(chǎn)物多樣化[21-25]，加之青稞的次生代謝產(chǎn)物在釀造過(guò)程中的化學(xué)變化，使從青稞白酒糟醅中發(fā)現(xiàn)抑草活性物質(zhì)成為可能。本研究通過(guò)青稞白酒糟醅及其粗提物對(duì)不同雜草的抑草活性研究和作物安全性評(píng)價(jià)，旨在發(fā)現(xiàn)來(lái)源于青稞白酒糟醅的除草活性物質(zhì)，為生物除草劑開發(fā)提供基礎(chǔ)，同時(shí)可解決青稞糟醅高效利用及環(huán)境保護(hù)問(wèn)題。

1 材料與方法

1.1 材 料

青稞白酒糟醅由青海省樂(lè)都縣紅青稞酒廠提供，野燕麥(AvenafatuaL.)、旱雀麥(BromustectorumL.)、冬葵(MalvacrispaL.)、酸模葉廖(PolygonumlapathifoliumL．)、春油菜[(BrassicanapusL.)(‘青雜305號(hào)’)]、春小麥[(TriticumaestivumL.)(‘青春38號(hào)’)]、春蠶豆[(ViciafabaL.)(‘青海13號(hào)’)]、豌豆[(PisumsativumL.)(‘草原26號(hào)’)]等種子均由青海省農(nóng)林科學(xué)院植物保護(hù)研究所雜草課題組提供。

1.2 方 法

1.2.1 不同質(zhì)量濃度青稞白酒糟醅粗提物水溶液的制備 將新鮮青稞白酒糟醅取回后，置于陰涼干燥處翻動(dòng)、陰干后，按四分法將處理好的青稞糟醅縮分，稱取200 g裝入1 000 mL三角瓶中，加甲醇蓋過(guò)糟醅界面，充分搖勻，室溫下浸泡24 h，每6 h置于超聲波振蕩儀中超聲振蕩15 min。將浸提液過(guò)濾，45～50 ℃條件下低壓旋蒸至浸膏[26]。將其分別配制成質(zhì)量濃度為200、100、50、25 mg/mL的水溶液后，過(guò) 0.22 μm 水性濾膜，除去水溶液中雜菌，所得不同質(zhì)量濃度的水溶液供生物測(cè)定用。

1.2.2 培養(yǎng)皿種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)測(cè)定方法 選取大小一致、顆粒飽滿的野燕麥、旱雀麥、冬葵、酸模葉廖，用w=2.5%次氯酸鈉溶液浸泡，同時(shí)用磁力攪拌器攪拌10 min，再用無(wú)菌水?dāng)嚢铔_洗3次(每次3 min)，吸水紙吸干，25 ℃條件下催芽24 h。挑選露白一致的供試種子進(jìn)行測(cè)定。

在高壓滅菌后的玻璃培養(yǎng)皿(d=9 cm)中鋪雙層濾紙，分別加入制備好的不同質(zhì)量濃度(200、100、50、25 mg/mL)的水溶液5 mL，以清水為對(duì)照(CK)。每皿放置露白一致的供試種子16粒，每個(gè)處理3次重復(fù)。將培養(yǎng)皿放在25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中黑暗條件下培養(yǎng)3 d，第4天開始培養(yǎng)箱內(nèi)的光照周期為18 h光照/6 h黑暗。培養(yǎng)期間加適量無(wú)菌水保持種子及幼苗生長(zhǎng)所需的水分[27]。第3天測(cè)定種子發(fā)芽率，種子發(fā)芽的標(biāo)準(zhǔn)為胚根突破種皮2 mm[28]，第7天同時(shí)測(cè)定根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量及計(jì)算抑制率[29-30]，公式如下：

抑制率=(空白對(duì)照處理-糟醅粗提物水溶液處理)/空白對(duì)照處理 × 100%

所得數(shù)據(jù)用SPSS 20.0進(jìn)行方差分析。

1.2.3 盆栽植株測(cè)試方法 青稞白酒糟醅和土壤不同比例混種供試作物：將青稞白酒糟醅陰干后，隨機(jī)取糟醅(含水量34.2%)和種植土按質(zhì)量比為1∶3、1∶5、1∶7、1∶10均勻混合后，在花盆(d=15.0 cm) 中種植供試作物，每個(gè)處理每種作物種植10盆，同時(shí)完全用種植土種植空白對(duì)照3盆。在空白對(duì)照出苗后記錄出苗率，野燕麥空白對(duì)照生長(zhǎng)到二葉一心期至三葉一心期時(shí)，測(cè)定其株高、根長(zhǎng)度、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量及計(jì)算抑制率。

青稞白酒糟醅粗提物對(duì)雜草生長(zhǎng)及對(duì)作物安全性的影響：用種植土種植供試作物，每種作物20盆，在春小麥、春油菜、春蠶豆、豌豆、野燕麥三～四葉期，按每盆20 mL用手持噴壺莖葉噴施1次。每處理4盆，重復(fù)4 次，以清水噴施的植株作為空白對(duì)照(CK)。

野燕麥生理特性影響測(cè)定：丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度采用硫代巴比妥酸(TBA)法測(cè)定；葉綠素測(cè)定采取丙酮直接浸提法；超氧化歧化酶(SOD)活性參照李玲[31]的方法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

2.1 青稞白酒糟醅粗提物對(duì)雜草種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

2.1.1 對(duì)雜草種子萌發(fā)的影響 為驗(yàn)證青稞白酒糟醅粗提物的抑草活性，選取2種單子葉禾本科雜草野燕麥和旱雀麥、2種雙子葉雜草為錦葵科的冬葵和蓼科的酸模葉蓼為供試雜草進(jìn)行除草活性測(cè)試。由表1可知，青稞白酒糟醅粗提物可顯著抑制單雙子葉雜草種子的萌發(fā)，在質(zhì)量濃度為200 mg/mL時(shí)，4種供試植物的種子沒(méi)有萌發(fā)跡象。青稞白酒糟醅粗提物對(duì)單子葉雜草旱雀麥的50%雜草種子萌發(fā)受到抑制的質(zhì)量濃度(ED50)和90%雜草種子萌發(fā)受到抑制的質(zhì)量濃度(ED90)分別為30.62 和160.11 mg/mL；單子葉雜草野燕麥的ED50和ED90分別為92.14和170.02 mg/mL；對(duì)錦葵科植物冬葵的ED50和ED90分別為42.95和158.76 mg/mL；對(duì)蓼科植物酸模葉蓼的ED50值和ED90值分別為71.93和168.04 mg/mL。

2.1.2 對(duì)雜草幼苗生長(zhǎng)的影響 由表2可知，青稞白酒糟醅粗提物水溶液在供試質(zhì)量濃度為100 mg/mL以上時(shí)，對(duì)2種單子葉禾本科雜草幼苗的根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)生長(zhǎng)抑制率為100%。從鮮質(zhì)量和干質(zhì)量數(shù)據(jù)分析可知，供試雜草種子失水降低發(fā)芽活力，且對(duì)單子葉雜草幼苗生長(zhǎng)的影響高于雙子葉雜草。通過(guò)表1和表2結(jié)果可知，青稞白酒糟醅粗提物水溶液不僅可以抑制單雙子葉雜草種子萌發(fā)，同時(shí)可以抑制其幼苗生長(zhǎng)，隨質(zhì)量濃度的增大，影響作用加大。

表1 青稞白酒糟醅粗提物對(duì)雜草種子萌發(fā)的影響Table 1 Effects of crude extracts from hulless barley distiller’s grains on seed germination

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。y代表粗提物對(duì)種子萌發(fā)的抑制率，x代表粗提物的質(zhì)量濃度。

Note: Data marked with different lowercase letters in the same column mean significant difference(P<0.05),the same as below.ymeans inhibition rate of crude extracts against seed germination,xmeans mass concentration of crude extracts.

2.2 青稞白酒糟醅粗提物水溶液對(duì)4種作物植株生長(zhǎng)安全性的影響

青稞白酒糟醅粗提物水溶液對(duì)春油菜、春小麥、春蠶豆、豌豆的株高、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量有顯著的抑制作用，而對(duì)根系長(zhǎng)度有促進(jìn)作用。隨質(zhì)量濃度的升高，對(duì)3種闊葉作物的安全性越差，對(duì)春小麥植株生長(zhǎng)越安全，從圖1和表3可以看出小麥株高、根長(zhǎng)、鮮質(zhì)量 、干質(zhì)量等指標(biāo)與對(duì)照處理基本相當(dāng)，說(shuō)明采用莖葉噴施后，在供試質(zhì)量濃度下對(duì)春小麥植株生長(zhǎng)安全。按安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，粗提物水溶液質(zhì)量濃度25 mg/mL時(shí)，對(duì)春油菜、春蠶豆、豌豆屬安全等級(jí)為3級(jí)以下；50 mg/mL質(zhì)量濃度下，春油菜、豌豆安全等級(jí)為4級(jí)，對(duì)蠶豆為3級(jí)；在100 mg/mL質(zhì)量濃度以上，春油菜、豌豆安全等級(jí)都達(dá)到5級(jí)以上，春蠶豆為4級(jí)，對(duì)作物生長(zhǎng)嚴(yán)重影響。

表2 青稞白酒糟醅粗提物對(duì)供試種子幼苗生長(zhǎng)特征影響Table 2 Effects of crude extracts from hulless barley distiller’s grains on growth of seeds

注：括號(hào)內(nèi)為根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量平均數(shù)據(jù)，根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)長(zhǎng)度<2 mm等同于未萌發(fā)。

Note: Data in brackets represent average of root length,shoot length,fresh mass,dry mass,length of root and shoots less than 2 mm are equal to no germination.

表3 青稞白酒糟醅粗提物對(duì)作物生長(zhǎng)影響Table 3 Effects of crude extracts from hulless barley distiller’s grains on growth of plants

圖1 青稞白酒糟醅粗提物對(duì)作物的安全性影響Fig.1 Effects of crude extracts from distiller’s grains of hulless barley wine on safety of experimental plants

2.3 青稞白酒糟醅粗提物對(duì)小麥田優(yōu)勢(shì)雜草野燕麥抑制效果

2.3.1 青稞白酒糟醅與土壤混配盆栽抑制效果 根據(jù)抑草作用效果及對(duì)作物安全性分析后，選取小麥田中優(yōu)勢(shì)雜草野燕麥為研究對(duì)象，采用種植土與青稞糟醅按不同質(zhì)量比例混配后室內(nèi)盆栽野燕麥，觀察野燕麥出苗率及植株生長(zhǎng)情況。如表4所示，野燕麥種子萌發(fā)及生長(zhǎng)受到顯著抑制，隨青稞白酒糟醅比例增大，抑制作用越明顯。野燕麥的根系發(fā)育抑制效應(yīng)明顯，在4種混配比例下，根系生長(zhǎng)抑制率分別為24.82%、29.99%、34.86%、100.00%。

2.3.2 對(duì)野燕麥抑制效果 在野燕麥三葉一心期至四葉一心期，青稞白酒糟醅粗提物不同質(zhì)量濃度的水溶液，莖葉噴施后，對(duì)野燕麥株高抑制率為12.44%～43.28%，根長(zhǎng)抑制率為-34.39%～48.73%，鮮質(zhì)量抑制率為30.33%～71.34%，干質(zhì)量抑制率為33.33%～72.55%。說(shuō)明青稞糟醅粗提物水溶液通過(guò)莖葉噴施后，可對(duì)野燕麥植株生長(zhǎng)明顯抑制(表5和圖2)。在供試質(zhì)量濃度為200 mg/mL 時(shí)，野燕麥7 d時(shí)大部分已干枯死亡。

表4 青稞白酒糟醅與土壤不同比例混配對(duì)盆栽野燕麥生長(zhǎng)影響Table 4 Effects of mixture of hulless barley distiller’s grains and soil on growth of Avena fatua L.

注：括號(hào)內(nèi)為根長(zhǎng)、株高、鮮質(zhì)量平均數(shù)據(jù)抑制率。

Note:Data in the brackets represent the average inhibition of plant height,root length,fresh mass.

表5 青稞白酒糟醅粗提物不同濃度水溶液對(duì)野燕麥抑制效果Table 5 Suppressive effects of crude extracts from hulless barley distiller’s grains on growth of Avena fatua L.

圖2 青稞白酒糟醅粗提物水溶液對(duì)野燕麥生長(zhǎng)的抑制作用Fig.2 Suppressive effects of crude extracts from hulless barley distiller’s grains on growth of Avena fatua L.

2.3.3 對(duì)野燕麥生理生化指標(biāo)的影響 通過(guò)測(cè)試不同質(zhì)量濃度青稞白酒糟醅粗提物水溶液對(duì)野燕麥植株葉片生理生化指標(biāo)影響，由圖3可知：青稞白酒糟醅粗提物水溶液可使野燕麥葉片的光合作用受到影響，葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯降低，野燕麥葉片脫水失綠，隨時(shí)間變化葉片完全失綠逐漸凋亡，且質(zhì)量濃度越大，影響越明顯。在質(zhì)量濃度為200 mg/mL 7 d時(shí)大部分葉片已完全死亡。丙二醛是生物膜系統(tǒng)脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物之一，其含量高低指示脂質(zhì)過(guò)氧化強(qiáng)度和膜系統(tǒng)的傷害程度，化感脅迫下，O-·2含量的增加使幼苗受害嚴(yán)重，體內(nèi)丙二醛質(zhì)量摩爾濃度因此增加[32]。青稞白酒糟醅粗提物水溶液噴施在野燕麥株上后，葉片上丙二醛質(zhì)量摩爾濃度隨即升高。在25、50、100 mg/mL質(zhì)量濃度下， 1、2、3 d時(shí)，野燕麥葉片上丙二醛質(zhì)量摩爾濃度明顯升高后降低。而200 mg/mL時(shí)，野燕麥葉片中丙二醛質(zhì)量摩爾濃度持續(xù)升高。另外，青稞白酒糟醅粗提物不同質(zhì)量濃度水溶液噴施后，野燕麥葉片中SOD酶活性逐漸上升達(dá)到峰值后降低，說(shuō)明植物體迅速做出應(yīng)激反應(yīng)。另外，隨粗提物水溶液質(zhì)量濃度的增加，SOD酶的峰值出現(xiàn)時(shí)間發(fā)生延遲。

圖3 青稞白酒糟醅粗提物水溶液對(duì)野燕麥生理指標(biāo)的影響Fig.3 Effects of crude extracts from hulless barley distiller’s grains on the physiological indexes of Avena fatua L.

3 討論與結(jié)論

3.1 青稞白酒糟醅粗提物對(duì)雜草種子的萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響

種子萌發(fā)時(shí)期既是植物生活史起點(diǎn)，也是對(duì)外界環(huán)境變化最為敏感時(shí)期[33]。種子萌發(fā)率降低可能會(huì)降低植物在群落中的多度，種子發(fā)芽速率降低，發(fā)芽時(shí)間延長(zhǎng)，出苗延后，將嚴(yán)重影響植物對(duì)地上和地下資源的競(jìng)爭(zhēng)能力[34]。本研究結(jié)果表明，青稞白酒糟醅粗提物水溶液在200 mg/mL 時(shí)，4種供試雜草種子均未萌發(fā)，而25、50、100 mg/mL質(zhì)量濃度下發(fā)芽率顯著下降。且在青稞白酒糟醅粗提物水溶液質(zhì)量濃度為100 mg/mL時(shí)，2種單子葉雜草幼苗停止生長(zhǎng)，而2種雙子葉供試種子的幼苗生長(zhǎng)抑制率達(dá)到80%以上，說(shuō)明青稞白酒糟醅粗提物中存在具有抑制單雙子葉雜草種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的活性物質(zhì)。

3.2 青稞白酒糟醅粗提物對(duì)作物安全性的研究

青稞白酒糟醅粗提物不同質(zhì)量濃度水溶液采用每盆20 mL，噴施在4種作物上，供試作物春油菜、豌豆、春蠶豆植株的生長(zhǎng)受到抑制，春油菜受到的影響最大，豌豆、春蠶豆次之。其株高、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量受到明顯抑制，但對(duì)根長(zhǎng)的生長(zhǎng)起到促進(jìn)作用，是否由于3種作物受到外源物質(zhì)的侵害后，通過(guò)根部伸長(zhǎng)吸收土壤中的營(yíng)養(yǎng)和水分，以求抵御傷害的作用機(jī)制是進(jìn)一步研究中需要闡明的問(wèn)題。而小麥植株的生長(zhǎng)沒(méi)有受到影響，說(shuō)明青稞白酒糟醅粗提物中含有的除草活性物質(zhì)具有被開發(fā)為小麥田防除單雙子葉雜草的新型生物源除草劑的潛力。

3.3 青稞白酒糟醅粗提物對(duì)小麥田優(yōu)勢(shì)雜草野燕麥生長(zhǎng)的影響

采用青稞白酒糟醅和種植土按不同質(zhì)量比例混配后種植野燕麥，其出苗率顯著下降，且株高、根長(zhǎng)、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量明顯受到抑制。這與本研究培養(yǎng)皿法結(jié)果一致，尤其是野燕麥出苗后，其根部生長(zhǎng)明顯看出與對(duì)照處理的差異。說(shuō)明青稞白酒糟醅對(duì)野燕麥種子胚根及胚芽的發(fā)育功能具有明顯抑制作用。隨后對(duì)二葉一心期至四葉一心期野燕麥植株采用青稞白酒糟醅水浸提液莖葉噴施后，發(fā)現(xiàn)低質(zhì)量濃度下野燕麥生長(zhǎng)受到延緩和抑制，隨質(zhì)量濃度增大，癥狀越明顯。在供試質(zhì)量濃度為200 mg/mL時(shí)，野燕麥大部分在7 d內(nèi)死亡。而在試驗(yàn)中同樣發(fā)現(xiàn)，野燕麥根部伸長(zhǎng)，且隨青稞白酒糟醅粗提物水溶液質(zhì)量濃度增大，影響越大，與本研究作物安全性試驗(yàn)中2種闊葉作物根部情況一致。青稞白酒糟醅粗提物對(duì)野燕麥作用的機(jī)制及野燕麥?zhǔn)芡庠次镔|(zhì)侵害后植株體生理性狀的改變需進(jìn)一步深入研究。

3.4 青稞白酒糟醅粗提物對(duì)小麥田優(yōu)勢(shì)雜草野燕麥生理指標(biāo)的影響

植物新陳代謝過(guò)程中，組織內(nèi)及細(xì)胞內(nèi)不斷產(chǎn)生活性氧，SOD等保護(hù)性酶協(xié)同作用可及時(shí)清除活性氧,使植物體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生和清除處于動(dòng)態(tài)平衡，自由基含量維持在一個(gè)較低水平，從而可避免活性氧對(duì)細(xì)胞造成傷害[35]。本研究結(jié)果表明，青稞白酒糟醅粗提物水溶液通過(guò)莖葉噴施后，野燕麥體內(nèi)的SOD活性增強(qiáng)，達(dá)到峰值后降低，且隨供試質(zhì)量濃度的增大，峰值出現(xiàn)的時(shí)間推遲。植物為了適應(yīng)逆境條件，會(huì)主動(dòng)增加葉片細(xì)胞MDA質(zhì)量摩爾濃度[36]，本研究結(jié)果顯示，青稞白酒糟醅粗提物水溶液在質(zhì)量濃度100 mg/mL以下時(shí)，野燕麥葉片中MDA質(zhì)量摩爾濃度均會(huì)出現(xiàn)峰值隨后降低，但在200 mg/mL供試質(zhì)量濃度下，在野燕麥死亡前，其體內(nèi)MDA持續(xù)升高。分析此結(jié)果，是否由于在高質(zhì)量濃度水溶液噴施于葉面上后，由于質(zhì)量濃度過(guò)高不能透過(guò)蠟質(zhì)層進(jìn)入葉片，使其SOD、MDA質(zhì)量摩爾濃度出現(xiàn)的最大峰值時(shí)間較低濃度推后。而低質(zhì)量濃度(25 mg/mL)下噴施后1 d，野燕麥葉片的SOD、MDA質(zhì)量摩爾濃度均達(dá)到峰值，而隨著質(zhì)量濃度的增加，其峰值出現(xiàn)的時(shí)間延后。本研究結(jié)果與此推論吻合，最適質(zhì)量濃度范圍需進(jìn)一步研究。

葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)是植物體光合作用的重要指標(biāo)，通過(guò)莖葉噴施青稞糟醅粗提物水溶液后，野燕麥葉片中葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)測(cè)定結(jié)果表明，1 d后野燕麥葉片葉綠素質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯降低，葉片失綠萎蔫。結(jié)合目測(cè)觀察結(jié)果分析，青稞白酒糟醅粗提物水溶液對(duì)野燕麥光合作用有顯著影響。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)青稞白酒糟醅不僅可抑制單、雙子葉雜草種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)，同時(shí)可通過(guò)影響其生理功能從而顯著抑制三葉至四葉期野燕麥植株生長(zhǎng)。在對(duì)作物安全性方面的測(cè)定表明，對(duì)供試作物小麥生長(zhǎng)安全。白酒的生產(chǎn)是以大曲微生物、糟醅微生物、窖泥微生物等復(fù)雜微生物的物質(zhì)能量代謝過(guò)程為前提，其中糟醅微生物是濃香型白酒、醬香型白酒等白酒風(fēng)味品質(zhì)的菌源基礎(chǔ)[37]。探明青稞白糟醅中除草活性物質(zhì)是何種微生物的次生代謝產(chǎn)物，或存在于青稞原料自身的次生代謝產(chǎn)物在釀酒過(guò)程中發(fā)生了轉(zhuǎn)化，是進(jìn)一步研究的重點(diǎn)。將青稞白糟醅作為新型來(lái)源，從中發(fā)現(xiàn)具有抑草活性的化合物，將其開發(fā)為生物源除草劑，對(duì)化學(xué)除草劑的減量使用、糟醅廢物利用、保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要意義。

Reference：

[1] BASTIAANS L,PAOLINI R,BAUMANN D T.Focus on ecological weed management:what is hindering adoption? [J].WeedResearch,2008,48:481-491.

[2] 強(qiáng) 勝,陳世國(guó).生物除草劑研發(fā)現(xiàn)狀及其面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[J].雜草科學(xué),2011,29(1):1-6.

QIANG SH,CHEN SH G.Current status of bioherbicide research and development and its opportunities and challenges [J].WeedScience,2011,29(1):1-6(in Chinese with English abstract).

[3] FERNANDO B P,EMILIO A L,DAVID J M,etal.Relating rice traits to weed competitiveness and yield:a path analysis [J].WeedScience,2006,54:1122-1131.

[4] SARMAH A K,SABADIE J.Hydrolysis of sulfonylurea herbicides in soils and aqueous solutions [J].JournalofAgricultureandFoodChemistry,2003,50(22):6263-6265.

[5] 周軍英,程 燕.農(nóng)藥生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究進(jìn)展[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào),2009,25(4):95-99.

ZHOU J Y,CHENG Y.Advancement in the study of pesticides ecological risk assessment [J].JournalofEcologyandRuralEnvironment,2009,25(4):95-99(in Chinese with English abstract).

[6] PRADO J R,SEGERS G,VOELKER T,etal.Genetically engineered crops:from idea to product [J].AnnualReviewofPlantBiology,2014,65:769-790.

[7] CZAJA K,GRALCZYK K,STRUCINSKI P,etal.Biopesticides-towards increased consumer safety in the European Union [J].PesticideManagementScience,2015,71(1):3-6.

[8] GREEN J M.Current state of herbicides in herbicide-resistant crops [J].PesticideManagementScience,2014,70(9):1351-1357.

[9] 黃頂成,尤民生,侯有明,等.化學(xué)除草劑對(duì)農(nóng)田生物群落的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2005,25(6):1451-1458.

HUANG D CH,YOU M SH,HOU Y M.Effects of chemical herbicides on bio-communities in agroecosystem[J].ActaEcologicaSinica,2005,25(6):1451-1458(in Chinese with English abstract).

[10] 李 貴,吳競(jìng)侖,王一專,等.不同水稻品種抑制雜草潛力的田間評(píng)價(jià)[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,43(5):965-971.

LI G,WU J L,WANG Y ZH,etal.Field evaluation of suppressive effect of different rice varieties on weeds in paddy field[J].ScientiaAgriculturaSinica,2010,43(5):965-971(in Chinese with English abstract).

[11] 陳世國(guó),強(qiáng) 勝.生物除草劑的研究與開發(fā)的現(xiàn)狀及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)生物防治學(xué)報(bào),2015,31(5):770-779.

CHEN SH G,QIANG SH.The status and future directions of bioherbicide study and development [J].ChineseJournalofBiologicalControl,2015,31(5):770-779(in Chinese with English abstract).

[12] 謝普清,楊 劍.植物源除草活性產(chǎn)物研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(17):10307-10309,10320.

XIE P Q,YANG J.Research progress of plant-derived herbicidal active products [J].JournalofAnhuiAgriculturalSciences,2011,37(17):10307-10309,10320(in Chinese with English abstract).

[13] 施安輝.國(guó)內(nèi)白酒工業(yè)固體糟醅環(huán)保生態(tài)利用的現(xiàn)狀及前景[J].中國(guó)釀造,2006(3):4-6.

SHI AN H.Present and future of environmentally friendly distiller’s grains in China [J].ChinaBrewing,2006(3):4-6(in Chinese with English abstract).

[14] 王印召,吳正云,楊 健,等.白酒丟糟資源化利用的研究進(jìn)展[J].釀酒科技,2013(9):86-89.

WANG Y ZH,WU ZH Y,YANG J,etal.Research progress in the reclamation of distiller’s grains [J].Liquor-MakingScienceandTechnology,2013(9):86-89(in Chinese with English abstract).

[15] 任海偉,張 飛,張 軼,等.白酒糟醅水解液搖瓶發(fā)酵生產(chǎn)木糖醇的工藝優(yōu)化[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2012,28(10):287-292.

REN H W,ZHANG F,ZHANG Y,etal.Process optimization for producing xylitol by shaking-flask fermentation from distillers grains hydrolysates[J].TransactionsoftheChineseSocietyofAgriculturalEngineering,2012,28(10):287-292(in Chinese with English abstract).

[16] 謝正軍,曹鏡明,萬(wàn)建華,等.白酒糟醅飼用價(jià)值分析與應(yīng)用探討[J].飼料工業(yè),2014,35(12):51-53.

XIE ZH J,CAO J M,WAN J H,etal.Analysis and application of distiller’s grains for feed [J].FeedIndustry,2014,35(12):51-53(in Chinese with English abstract).

[17] 譚之磊,劉建輝,馬 凱,等.白糟醅綜合利用新技術(shù)[J].廣東化工,2015,42(7):72-73.

TAN ZH L,LIU J H,MA K,etal.New technologies for comprehensive utilization of distillers grains [J].GuangdongChemicalIndustry,2015,42(7):72-73(in Chinese with English abstract).

[18] 曾鐵林.白酒糟醅防除水田雜草試驗(yàn)初探[J].黑龍江環(huán)境通報(bào),2010,34(3):72-74.

ZENG T L.Discussion on paddy field weeds control by distiller’s grain [J].HeilongjiangEnvironmentalJournal,2010,34(3):72-74(in Chinese with English abstract).

[19] 謝宗萬(wàn).本草綱目藥物彩色圖鑒[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2001:221.

XIE Z W.Drug Compendium of Materia Medica Color Illustrations [M].Beijing:People’s Medical Publishing House,2001:221(in Chinese).

[20] 王曉芹,代 宇,張宿義,等.青稞酒釀造研究進(jìn)展[J].釀酒科技,2015(3):102-104.

WANG X Q,DAI Y,ZHANG S Y,etal.Research progress in highland barley wine production [J].Liquor-MakingScienceandTechnology,2015(3):102-104(in Chinese with English abstract).

[21] 趙揚(yáng)揚(yáng),梁澤新,宋 川,等.濃香型白酒不同窖帽高度典型微生物變化趨勢(shì)研究[J].釀酒科技,2015(10):28-31.

ZHAO Y Y,LIANG Z X,SONG CH,etal.The change trend of typical microbes in fermented grains of Nongxiang Baijiu(Liquor) after the change of pit cap height[J].Liquor-MakingScienceandTechnology,2015(10):28-31(in Chinese with English abstract).

[22] 趙 爽,楊春霞,竇 岫.白酒生產(chǎn)中釀酒微生物研究進(jìn)展[J].中國(guó)釀造,2012,1(4):5-10.

ZHAO SH,YANG CH X,DOU SH.Research advance about microbes in Chinese liquor production [J].ChinaBrewing,2012,1(4):5-10(in Chinese with English abstract).

[23] 唐賢華,楊官榮,黃志瑜,等.傳統(tǒng)濃香型白酒窖池發(fā)酵糟醅研究現(xiàn)狀及其展望[J].釀酒,2014(3):14-17.

TANG X H,YANG G R,HUANG ZH Y,etal.A review of current research and outlook about the traditional Luzhou-flavor liquor fermentation in pits [J].LiquorMaking,2014(3):14-17(in Chinese with English abstract).

[24] ZHANG W X,QIAO Z W,TANG Y Q,etal.Analysis of the bacterial community in Zaopei during production of Chinese Luzhou flavor liquor [J].JournaloftheInstituteofBrewing,2005,111(2):215- 222.

[25] 陳 玲,曾麗云,袁玉菊,等.濃香型白酒大曲與入窖糟醅細(xì)菌多樣性的對(duì)比[J].釀酒科技,2015(10):39-43.

CHEN L,ZENG L Y,YUAN Y J,etal.Comparative analysis of bacteria diversity in Nongxiang Daqu and in Pit-entry fermented grains [J].LiquorMakingScienceandTechnology,2015(10):39-43(in Chinese with English abstract).

[26] 李 翔,楊順義,沈慧敏,等.黃花棘豆水浸提液對(duì)燕麥的化感作用及其作用機(jī)理[J].西北植物學(xué)報(bào),2011,31(7) :1367-1375.

LI X,YANG SH Y,SHEN H M,etal.Allelopathy and its mechanism of extract solution of oxytropis ochrocephala onAvenasativa[J].ActaBotanicaBoreali-OccidentaliaSonica,2011,31(7):1367-1375(in Chinese with English abstract).

[27] WEIDENHAMER J D,HARTNETT D C,ROMEO J T.Density dependent phytotoxicity:distinguishing resource competition and allelopathy interference in plants[J].JournalofAppliedEcology,1989,(26):613-624.

[28] 曾任森.化感作用研究中的生物測(cè)定方法綜述[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),1999,10(1):123-126.

ZENG R S.Review on bioassay methods for allelopathy research [J].ChineseJournalofAppliedEcology,1999,10(1):123- 126(in Chinese with English abstract).

[29] 魏衛(wèi)東.甘肅馬先蒿化感作用對(duì)禾本科牧草種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響[J].種子,2010,29(12):48-51.

WEI W D.Effect of allelopathic action of pedicularis kansuens is maxim on seed germination and seedling growth in graminaceous grass species [J].Seed,2010,29(12):48-52(in Chinese with English abstract).

[30] 張曉珂,梁文舉,姜 勇.東北地區(qū)不同小麥品種對(duì)黑麥草的化感作用[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2006,17(7):1191-1195.

ZHANG X K,LIANG W J,JIANG Y.Allelopathic potentials of different wheat varieties in Northeast China against ryegrass [J].ChineseJournalofAppliedEcology,2006,17(7):1191-1195(in Chinese with English abstract).

[31] 李 玲.植物生理學(xué)模塊實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京:科學(xué)出版社,2009.

LI L.Plant Physiology Module Experimental Guidance[M].Beijing:Science Press,2009(in Chinese).

[32] SMIRNOF N.Antioxidant systems and plant response to the environment[M].Oxford:Bins Scientific Press,1995:217-243.

[33] 馬紅媛,梁正偉,孔祥軍,等.鹽分、溫度及其互作對(duì)羊草種子發(fā)芽率和幼苗生長(zhǎng)的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào), 2008(28):4710-4717.

MA H Y,LIANG ZH W,KONG X J,etal.Effects of salinity,temperature and their interaction on the germination percentage and seedling growth ofLeymuschinensis(Trin.) Tzve1.(Poaceae)[J].ActaEcologicaSinica,2008(28):4710-4717(in Chinese with English abstract).

[34] 萬(wàn)歡歡,劉萬(wàn)學(xué),萬(wàn)方浩,等.紫莖澤蘭葉片凋落物對(duì)入侵地4種草本植物的化感作用[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)報(bào),2011,19(1):130-134.

WANG H H,LIU W X,WAN F H,etal.Allelopathic effect ofAgeratinaadenophora(Spreng.) leaf litter on four herbaceous plants in invaded regions[J].ChineseJournalofEco-Agriculture,2011,19(1):130-134(in Chinese with English abstract).

[35] 張鳳銀,雷 剛,張 萍,等.水楊酸對(duì)低溫脅迫下藜豆種子萌發(fā)和幼苗生理特性的影響[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012,40(4):205-209,216.

ZHANG F Y,LEI G,ZHANG P,etal.Effects of salicylic acid on the germination of velvetbean seeds and phylogical characteristics of velvetbean seedlings under cold stress [J].JournalofNorthwestA&FUniversity(NaturalScienceEdition),2012,40(4):205-209,216(in Chinese with English abstract).

[36] 張 凱,慕小倩,孫曉玉,等.溫度變化對(duì)油菜及其伴生雜草種苗生長(zhǎng)和幼苗生理特性的影響[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào),2013,37(12):1132-1141.

ZHANG K,MU X Q,SUN X Y,etal.Effects of temperature change on seed germination,seedling growth and physiological characteristics in rape and companion weeds[J].ChineseJournalofPlantEcology,2013,37(12):1132-1141(in Chinese with English abstract).

[37] 黃 丹,劉超蘭,張文學(xué).熒光定量PCR在研究白酒發(fā)酵糟醅優(yōu)勢(shì)菌種的應(yīng)用[J].釀酒科技,2014(4):49-52.

HUANG D,LIU CH L,ZHANG W X.The application of qPCR in the research on dominant bacteria in fermented grains[J].Liquor-MakingScienceandTechnology,2014(4):49-52(in Chinese with English abstract).

(責(zé)任編輯：史亞歌 Responsible editor:SHI Yage)

Study on Inhibitory Activity of Crude Extracts from Distiller’s Grains of Hulless Barley against Weeds

LI Wei1,2,3,SHEN Shuo1and GUO Qingyun1,2,3

(1. Qinghai Academy of Agriculture and Forestry Science,Xining 810016,China; 2.Xining Scientific Observing and Experimental Station of Crop Pest ,Ministry of Agriculture of China,Xining 810016,China; 3.Key Laboratory of Agricultural Integrated Pest Management in Qinghai Province,Xining 810016,China)

To study the inhibitory activity of crude extracts from hulless barley distiller’s grains against weeds,The crude extracts from hulless barley distiller’s grains were obtained by ultrasonic extraction in cold methanol. the inhibitory activity of crude extract against weeds were tested by method of seed germination and pot experiment; the biological and biochemical indexes of dominant weeds were measured by thiobarbituric acid method and acetone extraction method,respectively.The results showed when the mass concentration was 100 mg/mL that inhibition rates of the crude extracts against seeds growth in four monocotyledon and dicotyledon weeds were 100% and 80%,respectively. The safety evaluation of crops showed that crude extracts had a high risk to rape(BrassicanapusL.),broad bean(ViciafabaL.),and pea(PisumsativumL.),but safe to spring wheat(TriticumaestivumL.).When the concentration of crude extracts reached 200 mg/mL,inhibitory effect on dominant weed.AvenafatuaL. in wheat field was significant,and this caused change of biological and biochemical indexes ofAvenafatuaL. at defferent degree.

Hulless barley distiller’s grains; Inhibitory activity against weed;AvenafatuaL.;Safety

2016-05-04 Returned 2016-06-15

National Natural Science Foundation of China(No.31260438)；Special Fund for Agro-scientific Research in the Public Interest(No.201303022).

LI Wei,male,master,associate research fellow.Research area:integrated management of crop weed.E-mail:lwbabylw@163.com

GUO Qingyun，female,master,research fellow.Research area:integrated management of crop weed.E-mail:guoqingyunqh@163.com

日期：2017-06-05

2016-05-04

2016-06-15

國(guó)家自然科學(xué)基金(31260438)；國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201303022)。 第一作者：李 瑋，男，碩士，副研究員，主要從事農(nóng)田雜草綜合防治研究。E-mail:lwbabylw@163.com 通信作者：郭青云，女，碩士，研究員，主要從事農(nóng)田雜草綜合防治研究。E-mail:guoqingyunqh@163.com

S482.49

A

1004-1389(2017)06-0916-10

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20170605.1728.030.html