淺析農田化感作用

王姝文

摘 要：雜草是農業(yè)生產中的重要問題之一，給農業(yè)生產造成巨大損失，長期使用除草劑不僅污染環(huán)境，而且雜草容易產生抗藥性。植物化感作用作為一種天然的生態(tài)機制，為防治雜草提供了一種有效的方法。本文就化感作用的基本定義、向自然界的釋放途徑、利用化感作用控制雜草的方法和植物化感作用在雜草防治中的應用前景進行了論述。

關鍵詞：化感作用；雜草防治；化感物質

隨著人們保護環(huán)境意識的增強、化學除草劑開發(fā)難度的增大以及雜草抗藥性的蔓延， 生物除草劑越來越得到人們的青睞， 而化感作用為雜草的防除確定了新的方向?；凶饔玫谋举|是植物通過向體外釋放化學物質而影響鄰近植物， 植物分泌的化學物質稱為化感物質。通過直接從植物中提取所需要的化感物質或人工合成類似物質制成除草劑， 配合少量的化學除草劑使用， 有助于減少化學除草劑的使用量，降低雜草抗藥性，對生態(tài)環(huán)境的保護具有重要的意義。

一、化感作用的研究現狀

1.化感作用的簡介

化感現象在植物界中普遍存在， 植物之間的化感作用對生態(tài)系統有著不可忽視的影響?；凶饔?（allelopathy） 的定義經過科學家不斷的發(fā)展和完善， 目前已形成了比較公認的概念， 即：各種植物 （包括高等植物和微生物） 所釋放的化學物質引起的生化相生及相克作用， 又稱之為異株相生或相克相生， 它產生的化學物質稱為化感物質 （allelochemicals）。

2.化感物質向自然界釋放的途徑

自然條件下， 植物化感物質主要通過4種途徑進入環(huán)境： （1） 根系分泌， 如黑胡桃樹通過根系分泌具有毒性的胡桃醌， 影響其他植物種子萌發(fā)； （2） 植物體莖葉等部位揮發(fā)， 檸檬桉樹葉通過莖葉揮發(fā)出的蒎烯等化感物質， 能顯著抑制蘿卜種子的萌發(fā)； （3） 植物地上部受雨、霧和露水沖洗； （4） 微生物分解植物殘體進行釋放。蕨類植物的化感物質是通過微生物對其殘株分解釋放出的， 不同植物釋放化感物質的途徑不同， 同種植物在不同的環(huán)境條件下釋放化感物質的途徑也不相同。因此， 在研究分析植物化感物質的釋放途徑時要結合各種因素綜合分析。

3.化感作用的作用機制

植物釋放的任何一種化感物質都可能對植物的生長發(fā)育產生影響， 化感物質主要是對植物生長的各個過程及不同的生理過程產生影響， 從而發(fā)揮化感作用。目前化感作用的作用機制主要有以下3個方面。

（1）影響細胞膜的透性?；形镔|可通過增加細胞膜的通透性， 影響細胞內離子環(huán)境， 從而對植株的生長發(fā)育造成影響。黃瓜根分泌的苯丙烯酸可提高其根系過氧化物酶活性， 降低超氧化物歧化酶活性， 造成質膜透性增加， 養(yǎng)分外滲速度加快， 產生連作障礙。

（2）影響礦物質離子的吸收。礦物質離子是植物生長發(fā)育不可缺少的， 化感物質可通過影響植物對礦物質離子的吸收而影響植株的生長發(fā)育。香草醛明顯抑制杉木幼苗的生長和對硝酸根離子的吸收；苯甲酸、對羥基苯甲酸和阿魏酸在不同濃度、不同酸度、不同土壤含水量等環(huán)境因子的作用下， 對土壤硝化作用效果不同， 進而影響植物對礦物質離子的吸收。

（3）影響呼吸作用或光合作用。呼吸作用和光合作用伴隨植物的整個生命周期， 因此若植物的呼吸作用或光合作用受到影響， 植物的生長發(fā)育也將受到很大的影響。梯牧草、玉米和煙草腐爛殘株分解期間所形成的化學物質可抑制煙草幼苗的呼吸， 而在濕度飽和的土壤中分解腐爛， 則抑制作用更強。

二、化感作用在雜草防除中的應用

在農業(yè)生態(tài)系統中， 任何植物都不止合成一種化感物質， 許多化感物質具有一物多用的生態(tài)功能， 對雜草往往也有作用?；凶饔檬侵参锷鷳B(tài)系統中自然的化學調控現象， 是植物適應環(huán)境的一種生態(tài)機制， 化感作用并不是以“毒殺”為目的， 而是以控制為目的， 作用溫和而又行之有效， 防除效果持續(xù)時間長且不易產生抗藥性。因此， 利用化感物質來防治雜草是化感作用的應用潛力之一。目前化感作用在雜草防除中的應用主要體現在直接利用化感物質防除雜草。

1.利用殘株分解產生的化感物質防治雜草

植物殘體覆蓋大田后， 經微生物分解產生的化感物質進入土壤中對雜草的生長發(fā)育產生影響。植物殘體覆蓋農田可有效控制雜草的危害， 但植物殘體覆蓋對下茬作物可能會產生不良影響， 應予以重視。如水稻秸桿腐爛產生的羥基苯甲酸、苯乙醇酸、香豆酸、丁香酸等物質可抑制水稻幼苗生長。因此， 在利用殘株覆蓋防治雜草時應充分考慮對下茬作物產生的影響及其程度。

2.利用輪作植物釋放的化感物質防治雜草

具有化感作用的不同植物產生的化感物質不同， 各有其特定的抑制對象， 利用植物的這一點， 合理選擇輪作植物可有效控制雜草。向日葵能有效地抑制馬齒莧、蔓陀羅、藜和牽?；ǖ入s草的生長， 而燕麥的一些品種則能抑制芥屬雜草的頂端生長， 受抑制的雜草高度只有對照的1/3。因此采用向日葵和燕麥輪作可明顯降低雜草的危害， 輪作區(qū)的雜草密度顯著低于單作區(qū)。

三、植物化感作用的應用前景

化感作用在宏觀上體現為不同物種之間相生相克的作用。根據其相生作用， 可進行有益的植物組合， 促進植物生長。C標記試驗表明， 晚熟大豆和玉米混作時其一方的根分泌物能促進另一方的離子吸收和積累， 較單作時增加1.5-7倍。此原理可以作為套種植物的依據， 科學配置植物種類， 從而增加植物產量。

植物間化感作用體現的相克作用應用更為廣泛。依據對水生植物之間化感作用的研究， 利用其種間抑制作用， 抑制藻類過度生長， 防止水體富營養(yǎng)化或用于治理已富營養(yǎng)化的水體同時通過化感物質的脫氮作用， 對污水進行處理。利用某些菊科植物的化感物質對雜草發(fā)芽或生長的抑制作用， 通過輪作、間作、覆蓋等栽培措施， 減少甚至逐步代替化學除草劑， 這對農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展無疑具有極為重要的意義化感作用是一個涉及化學、植物學、生態(tài)學、農學等多領域的交叉學科， 研究它有助于解決植物入侵問題、研究抗性藥物、培育轉基因植物以及保持生態(tài)系統平衡等。