室內模擬水分因素對直播稻田主要雜草萌發(fā)出苗的影響

摘 要：水稻直播作為一種勞動力節(jié)約型的栽培方式，推廣應用面積不斷擴大。但草害趨重，已成為直播水稻優(yōu)質高產的主要障礙因子。研究結合培養(yǎng)皿及盆栽試驗生測，探索了營養(yǎng)液濃度、鹽堿脅迫、淹水深度及種子漂浮4種水分因素對直播稻田主要優(yōu)勢種雜草萌發(fā)出苗的影響。結果表明：（1）營養(yǎng)液濃度對雜草種子的萌發(fā)并沒有顯著影響，中低濃度營養(yǎng)液會促進雜草胚根、胚芽的伸長。（2）鹽堿脅迫雜草的萌發(fā)出苗呈

現(xiàn)低濃度促進，高濃度抑制的規(guī)律趨勢。（3）雜草對淹水的敏感度由大到小為千金子>馬唐>稗草，水深4 cm時，馬唐和千金子的萌發(fā)出苗幾乎

完全被抑制。（4）各雜草漂浮種子量均隨時間延長而降低，種子沉降率在24 h后會急劇增加，且沉降的種子萌發(fā)率顯著大于漂浮種子的萌發(fā)率。

關鍵詞：水稻；雜草；直播稻田；生態(tài)防控

中圖分類號：S451 文獻標識碼：A 文章編號：1006-060X（2018）05-0064-04

Effects of Simulated Indoor Moisture on Germination and Emergence of

Main Weeds in Direct-Seeded

DENG Ze-yi1， 2，YUE Yong-zhi1，XUE Jing-yi1，TANG Yi1，WANG Li-feng1， 2

（1. Hunan Agricultural Biotechnology Research Institute， Changsha 410125， PRC；

2. Changjun High School of Changsha， Changsha 410002， PRC）

Abstract：As a labor-saving cultivation method， the direct-seeded rice area has been expanding in application.but weed damage has become the main reason to the quality and yield of direct-seeded rice. This article combines petri dishes and pot test bioassay methods， and explored the effects of nutrient solution concentration， saline-alkali stress， depth of flooding， and seed floating on the main dominant weeds of direct-seeded. The results showed that： （1） The concentration of nutrient solution had no significant effect on the germination of weed seeds， and medium or low concentration of nutrient solution could promote the elongation of weed radicles and embryos. （2） Saline-alkali-stressed weeds exhibited that the regular is low concentration promotion and high concentration inhibition. （3） The sensitivity of flooding ranged from small to large is Leptochloa chinensis > Digitaria sanguinalis > Barnyard grass. when the water depth is 4cm， the growth of Digitaria sanguinalis and Leptochloa chinensis were almost completely suppressed. （4） As time going on， the floating seeds of weeds was decreasing. After 24 hours， the seed sedimentation rate was increasing sharply. And the germination rate of the settled seeds was significantly larger than the floating seeds.

Key words：rice； geeds； yirect-seeded； ecological control

水稻作為我國最主要的糧食作物，種植面積占世界20%，總產量占世界34%，居世界第一[1]。近年來，隨著農業(yè)機械化的不斷發(fā)展以及勞動力價格上升，水稻直播作為一種新型的栽培技術，節(jié)省了育秧、拔秧和栽秧的復雜工序，越來越被農民所接受，其推廣種植面積也在不斷上升[2]。然而，直播水稻前期群體小，相對雜草競爭能力較弱，特別是在無水或淺水的條件下，更是有利于雜草的發(fā)生，草害問題日益凸顯，從而成為制約直播水稻優(yōu)質、高產和穩(wěn)產的主要因素[3]。

目前，長江中下游地區(qū)水稻直播田常形成以稗草、馬唐和千金子等禾本科雜草為優(yōu)勢種的雜草群

落[4]，大部分以化學藥劑防除為主。不少農民僅僅關注化學防除的效果，忽略了栽培管理等農業(yè)措施，從而帶來了一系列農藥殘毒、抗性及對環(huán)境的影響等問題，失治田塊有增無減[5]。作物與雜草的生長和發(fā)生很大程度上會受到田間土壤養(yǎng)分供給狀態(tài)、水分狀況等因素的制約[6]，Khalak等[7]發(fā)現(xiàn)，少量多次灌溉的田間各種雜草生長較差，而多量少次灌溉卻有利于各種雜草的生長。水分管理作為農田管理的主要手段之一[8]，播種后的水分管理對水稻的出苗和長勢都影響比較大，不同的水分管理狀態(tài)對雜草的發(fā)生也有較大的差異。研究以直播稻田主要的3種雜草——稗草、馬唐、千金子為例，開展了室內模擬不同的水分條件對直播稻田主要惡性雜草出苗率動態(tài)變化的探索，以期為直播稻田雜草生態(tài)控制策略提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試稗草、馬唐、千金子的種子均于2015年9月采集于湖南省益陽市赫山區(qū)（E 112°25′16″，N 28°34′21″），

種子經自然風干，置于信封袋內4℃儲存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗方法

1.2.1 雜草種子在不同營養(yǎng)液濃度下的萌發(fā)試驗 篩選籽粒飽滿、大小均勻的雜草種子，分別用2% KNO3浸泡稗草種子24 h，400 mg/L GA3浸泡馬唐、千金子種子24 h，進行種子打破休眠處理，蒸餾水沖洗干凈，自然風干待用。選取雜草露白種子各100粒種子，置于墊有2層濾紙的9 cm培養(yǎng)皿中，分別加入10 mL的處理液，營養(yǎng)濃度以常規(guī)的Hoagland營養(yǎng)液為基準見表1，設400%、200%、100%、50%、25%、0（CK）6個濃度梯度，置于白天32℃、黑夜28℃，12 h/12 h（L/D）光照，光強為12 000 Lx的光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，7 d后統(tǒng)計萌發(fā)情況。

1.2.2 雜草種子在不同鹽堿下的萌發(fā)試驗 選取飽滿的露白雜草種子各100粒，采用培養(yǎng)皿濾紙培養(yǎng)法，設置Na2SO4溶液25、50、100、200、400 mmol/L共5個濃度梯度處理組，分別加入10 mL的處理液，對照組為蒸餾水，重復5次，培養(yǎng)條件同1.2.1。

1.2.3 雜草種子在不同淹水深度的萌發(fā)試驗 室內模擬試驗在湖南農業(yè)科學院內進行。試驗用土：泥土與砂土按2∶1混勻而成。將各雜草種子播撒于塑料盆（直徑為15 cm，深10 cm），設置4個淹水高度分別為

0、0.5、1、2、4 cm，每個處理重復5次，培養(yǎng)條件同1.2.1，7 d后分別統(tǒng)計觀察種子出苗率情況。未播種的土壤未發(fā)現(xiàn)種子萌發(fā)，排除其他雜草干擾試驗結果。

1.2.4 漂浮沉降的雜草種子萌發(fā)特性試驗 在直徑13 cm、高15 cm的圓柱形塑料容器中，加入5 cm深的清水，放入已挑選的100粒雜草種子，每隔8 h觀察，記錄上浮和下沉的種子數(shù)目，連續(xù)觀察2 d后，對其發(fā)芽率進行測定，重復5次，記錄其萌發(fā)情況。

1.3 數(shù)據(jù)處理

萌發(fā)率=（處理組種子發(fā)芽數(shù)/對照組種子發(fā)芽數(shù)）×100%

發(fā)芽勢=G3/ Gn （式中，G3為3 d種子的發(fā)芽數(shù)） [9]

應用Microsoft Excel 2016統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采用SPSS軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析以及差異顯著性分析，使用Origin繪圖，所有數(shù)據(jù)為測定的平均值±標準誤。

2 結果與分析

2.1 不同營養(yǎng)液濃度下雜草種子的萌發(fā)特性

試驗結果表明，不同營養(yǎng)液濃度處理后，各雜草種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢整體上均隨營養(yǎng)液濃度的增加而逐漸下降，表現(xiàn)出輕微的抑制作用，但效果不明顯（見圖1）。濃度為4倍標準液時，稗草、馬唐、千金子的發(fā)芽抑制率分別為6.4%、7.5%、8.8%，敏感程度由大到小為千金子>馬唐>稗草。圖2表明，稗草的芽長與營養(yǎng)液濃度呈正相關關系，馬唐、千金子的根長呈先上升后下降的變化規(guī)律。當營養(yǎng)液濃度為100%時，稗草、馬唐的根長達到最大值，相比對照增加了1.52和1.87倍，而千金子的根長在濃度為50%時達到最大值，相比對照增加1.60倍。

2.2 不同鹽堿條件下雜草種子的萌發(fā)特性

不同的鹽堿度對種子的萌發(fā)會有一定的影響。表2表明，在Na2SO4處理中，各雜草的發(fā)芽率、發(fā)芽勢均隨鹽分濃度增加而下降，其中，在低濃度0～25 mmol/L范圍內，各雜草發(fā)芽率不存在顯著差異，在400 mmol/L條件下，千金子的萌發(fā)抑制率最高，馬唐和稗草其次，分別為57.24%、32.65%、37.20%。此外，從芽長和根長可以看出，各雜草對Na2SO4脅迫表現(xiàn)出“低促高抑”的現(xiàn)象。濃度為25 mmol/L時，稗草和馬唐、千金子相對于對照組分別增加了15.30%、2.32%、4.99%。濃度為400 mmol/L時，稗草和馬唐、千金子相對于對照組的抑制率分別為63.53%、55.81%、89.56%，各雜草對鹽堿脅迫處理的敏感度由大到小為千金子>馬唐>稗草。

2.3 不同淹水深度下雜草種子的萌發(fā)特性

田間保水是抑制雜草種子萌發(fā)的一種有效措施。試驗結果表明，相比稗草而言，淹水深度對馬唐、千金子的萌發(fā)存在更大的影響。由圖3～4可以看出，隨著淹水深度的增加，3種雜草的出苗率、發(fā)芽勢、芽長和根長均呈現(xiàn)下降趨勢。當無積水時，各雜草種子均保持著較高的發(fā)芽率，基本都達到了90%以上的出苗水平。隨著淹水高度逐漸增大，千金子和馬唐種子的萌發(fā)率開始出現(xiàn)大幅度下降，降幅達到35%～55%左右。最后，當淹水高度達到4 cm時，馬唐和千金子的出苗率均小于10%，即使有少數(shù)萌發(fā)也不能繼續(xù)生長。而稗草依然能夠出苗，且發(fā)芽率仍能達70%以上，生長受影響小。

2.4 漂浮沉降的雜草種子萌發(fā)特性研究

不同雜草種子由于自身的漂浮特性差異導致一定時間內下沉降量的差異。圖5表明，各雜草漂浮種子量均隨時間延長而降低，且稗草的沉降率一直高于馬唐和千金子，24 h后種子沉降率急劇上升，時間達到48 h時，稗草、馬唐、千金子的沉降率相比前一天分別增加了118%、182%、269%。此外，從圖6可知，漂浮種子的萌發(fā)率明顯低于沉降種子，且各雜草沉降種子的發(fā)芽率均高于90%。

3 討論與結論

稗草、千金子、馬唐已成為大多數(shù)直播稻田的雜草優(yōu)勢種，屬難治的惡性雜草，發(fā)生嚴重的田塊可使水稻減產50%以上[10]。研究在室內模擬田間條件下，對直播稻田主要雜草（稗草、馬唐、千金子）進行了不同水分條件下對萌發(fā)及出苗的影響試驗，結果顯示：

（1）營養(yǎng)液濃度對雜草種子的萌發(fā)并沒有顯著影響，只有在最高濃度條件下才會出現(xiàn)較強的萌發(fā)抑制作用，而且中低濃度的營養(yǎng)液會促進雜草胚根、胚芽的伸長。說明這些種子能夠依賴自身貯存的營養(yǎng)物質來滿足其萌發(fā)過程中所需要的養(yǎng)分供應[11]。

（2）在0～400 mmol/L范圍內，隨著鹽濃度的增加，供試雜草萌發(fā)率而降低。在400 mmol /L條件下，千金子的萌發(fā)抑制率最高達到50%以上。雜草的萌發(fā)出苗在Na2SO4脅迫下表現(xiàn)出“低促高抑”的現(xiàn)象，各雜草的敏感度由大到小為千金子>馬唐>稗草?？赡苡捎谠邴}堿脅迫下，種子的吸水膨脹能力發(fā)生改變[12]，周圍的水勢降低，種子吸水困難，種子中水分的不足則會影響種子合成萌發(fā)時所需的酶與結構蛋白，從而使種子的發(fā)芽率與發(fā)芽勢均有所下降[13]。

（3）淹水深度對稗草種子的萌發(fā)出苗影響較小，表明其對淹水具有較強的適應能力，很適合在水稻田環(huán)境生長。馬唐和千金子的萌發(fā)對淹水非常敏感，在不積水濕潤的情況下，整體發(fā)芽率都能達到90%以上。淹水高度> 4 cm時，馬唐和千金子的萌發(fā)出苗基本完全被抑制。對于該雜草發(fā)生較重的田塊可通過適時上水、水旱輪作或翻耕等措施實現(xiàn)有效控制[14]。

（4）不同雜草的漂浮能力不同，各雜草漂浮種子量均隨時間延長而降低，接觸水面24 h后，種子沉降率會急劇上升，且沉降的種子萌發(fā)率要明顯大于漂浮種子的萌發(fā)率。因此，在雜草種子落水和沉降期間，及時灌水清除水面漂浮的雜草種子，可以縮小直播稻田雜草種子庫的規(guī)模，實現(xiàn)雜草防控[15]。

研究還發(fā)現(xiàn)，千金子對土壤干濕度十分敏感，考慮到水稻出苗等因素，建議播種后7 d濕潤無水，再灌淺水，這樣既對稻苗生長影響較小，又能達到控制雜草的目的。

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（責任編輯：賀 藝）