木醋噴施對稗草植株生長及細胞膜透性的影響

申健 劉德江 叢慧穎 李淑賢

摘要 為了明確木醋噴施對稗草植株生長及細胞膜透性的影響，采用土培盆栽法，用不同濃度木醋噴施植株，以清水作對照，通過調(diào)查死亡率、株高、鮮重、根長、葉綠素含量、相對電導率、丙二醛含量等，探究其是否有作為生物源除草劑的可能。結(jié)果表明，隨著木醋濃度的升高，稗草死亡率逐漸增高，原液處理死亡率100%;對稗草株高的抑制作用逐漸增大，稀釋10倍處理株高最矮，比對照矮5.2 cm;木醋對稗草根長和鮮重產(chǎn)生了明顯的抑制作用，但不同濃度處理對根長和鮮重的抑制效果差異不顯著;葉綠素含量和相對電導率100倍處理與對照差異不顯著，其余各處理與對照差異顯著;噴施木醋各處理丙二醛含量均顯著高于對照組，稀釋10倍處理丙二醛含量最高，比對照提高了324.0%。由此可見，高濃度木醋噴施對稗草植株的生長產(chǎn)生了明顯的抑制作用，使細胞膜受到損傷，其有作為生物源除草劑的開發(fā)潛力。使用濃度范圍為稀釋50倍到原液。

關(guān)鍵詞 木醋;稗草;植株生長;細胞膜透性

中圖分類號 S451.2文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）10-0131-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.10.035

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effect of Wood Vinegar Spraying on Plant Growth and Cell Membrane Permeability of Echinochloa crusgalli

SHEN Jian， LIU De-jiang， CONG Hui-yingetal （China-Ukraine Agriculture & Forestry Technology Development and Application International Cooperation Joint Lab， Life Sciences College， Jiamusi University， Jiamusi， Heilongjiang154007）

Abstract In order to define the effect of wood vinegar spraying on the plant growth and cell membrane permeability of Echinochloa crusgalli， using soil culture and potted plant method， the plants were sprayed with wood vinegar with different concentrations， and water was used as control.Through investigating the death rate， plant height， fresh weight， root length， chlorophyll content， relative electrical conductivity， malondialdehyde content， the possibility of using wood vinegar as biological herbicide was explored.The results showed that with the increase of concentration of wood vinegar， the death rate of Echinochloa crusgalli was gradually increased， and the death rate of original solution treatment was 100%.The inhibitory effect on the plant height of Echinochloa crusgalli increased gradually.The plant height of 10× treatment was the shortest， which was 5.2 cm shorter than that of control.Wood vinegar had obvious inhibitory effect on root length and fresh weight of Echinochloa crusgalli.However， there was no significant difference in the inhibition effect of different concentrations on root length and fresh weight.The content of chlorophyll and relative conductivity of 100× were not significantly different from the control， while the other treatments were significantly different from the control.The content of malondialdehyde in each treatment was significantly higher than that in the control， and the content of malondialdehyde in the treatment of 10× was the highest， which was 324.0% higher than that in the control group.Therefore， it can be concluded that high concentration wood vinegar spraying has an obvious inhibitory effect on the plant growth of Echinochloa crusgalli， and it damages the cell membrane.It has the potential to be used as a biological source herbicide.Using concentration range was from 50x to the original solution.

Key words Wood vinegar;Echinochloa crusgalli;Plant growth;Cell membrane permeability

稗草（Echinochloa crusgalli）為禾本科一年生雜草，是世界十大惡性雜草之一。它與水稻的伴生性強，很難清除，是水稻田危害最嚴重的雜草，也是大豆、玉米、小麥等旱作物田的主要雜草，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中危害較嚴重[1]。使用化學除草劑防除稗草，不僅會造成環(huán)境污染，長期使用還會使稗草產(chǎn)生抗藥性。為了解決抗藥性和對環(huán)境的污染問題，發(fā)展生物源除草劑，用其替代和減少化學除草劑的使用，是有效控制雜草危害、保證農(nóng)作物穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、保障食品安全和社會穩(wěn)定的重要物質(zhì)基礎[2]。

木醋是木材或其加工廢棄物以及其他一些植物性材料，經(jīng)過炭化或干餾產(chǎn)生的氣體混合物，再經(jīng)過冷凝回收分離獲得的有機產(chǎn)品[3]。木醋的組成成分非常復雜，其中90%以上的成分是水，其次是各種有機物質(zhì)，包括多種有機酸、酚類、醇類和酮類等物質(zhì)[4-5]。木醋具有調(diào)節(jié)植物生長、消毒土壤、改良土壤環(huán)境、殺菌、防蟲、防腐、脫臭等功效，可以廣泛應用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧業(yè)、醫(yī)藥、食品、環(huán)保、輕工等部門[6-10]。木醋經(jīng)過靜置或蒸餾處理除去大部分焦油后，對土壤和人畜無毒無害，是天然的環(huán)境友好物質(zhì)[11]。

前期試驗發(fā)現(xiàn)，低濃度木醋對植物生長發(fā)育等方面起到了調(diào)節(jié)作用，而高濃度木醋有抑制雜草生長，甚至使雜草植株死亡的作用。為了進一步明確木醋的除草功效，筆者采用木醋噴施稗草植株，研究其對植株生長及細胞膜透性的影響，以期為生物除草劑開發(fā)增添新的來源。將木醋開發(fā)為生物源除草劑，既能擴大木醋的應用領(lǐng)域，又能為生物源除草劑增加新的品種，帶來生態(tài)與經(jīng)濟雙重效益。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試木醋為硬雜木的木醋液，由黑龍江省帶嶺林業(yè)科學研究所提供。供試稗草為野外采集種子，冰箱冷藏保存90 d后，實驗室內(nèi)盆栽播種生長的植株。

1.2 試驗方法

將經(jīng)過初步靜置和過濾處理的木醋液，設置成不同稀釋倍數(shù)，處理A為原液，處理B為10倍，處理C為30倍，處理D為50倍，處理E為100倍，以清水作對照（CK）。采用完全隨機設計，將催芽后發(fā)芽的種子播種到花盆中，每盆20粒種子。播種土壤提前蒸汽滅菌，每個處理5盆，重復3次。當稗草長至2葉1心期時，噴施不同處理木醋，每盆20 mL，噴施木醋后第7天測量稗草的死亡率，第30天測量株高、根長、鮮重、葉綠素含量、相對電導率及丙二醛含量，根據(jù)鮮重計算鮮重防效。葉綠素測量采用研磨法[12]，用電導法測量細胞膜的相對電導率[13]，用硫代巴比妥酸測定丙二醛含量[14]。

鮮重防效計算公式[15]：

鮮重防效=對照雜草鮮重-處理雜草鮮重對照雜草鮮重×100%

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007計算數(shù)據(jù)，采用SPSS 17.0分析試驗數(shù)據(jù)，利用Duncan多重比較法進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對稗草植株死亡率的影響

噴施木醋后第7天，統(tǒng)計植株死亡率，結(jié)果見圖1。

由圖1可知，清水對照組稗草死亡率為0，隨著木醋濃度的升高，稗草死亡率逐漸增高，由稀釋100倍處理的2%增至原液處理的100%。對照CK 和處理E 差異不顯著，與其余處理差異顯著。除稀釋100倍處理外，其余各木醋處理對稗草植株的成活產(chǎn)生了明顯的影響，最有效處理為原液處理，稗草死亡率為100%。

2.2 不同處理對稗草株高的影響

噴施木醋后第30天，測量植株株高，因原液處理稗草全部死亡，故結(jié)果中不包括處理A，其余處理結(jié)果見圖2。由圖2可知，噴施木醋各處理植株株高均與對照差異顯著，處理C、D間差異不顯著。隨著木醋濃度的升高，對稗草株高的抑制作用逐漸增大。處理B株高最矮，比對照矮5.2 cm。在使用濃度范圍內(nèi)，木醋的噴施對稗草株高產(chǎn)生了明顯的抑制作用。

2.3 不同處理對稗草根長的影響 木醋噴施后30 d測量稗草根長，結(jié)果見圖3。由圖3可知，木醋噴施對稗草根長產(chǎn)生了明顯的抑制作用，各處理均明顯低于對照，但不同濃度木醋對根長的抑制效果差異不顯著。處理E根長最短，為5.54 cm，比對照低3.70 cm。

2.4 不同處理對稗草鮮重的影響 木醋噴施后30 d測量稗草植株鮮重，結(jié)果見圖4。由圖4可知，木醋噴施對稗草植株鮮重產(chǎn)生了明顯的抑制作用，各處理均明顯低于對照，但不同濃度木醋處理間無顯著差異。處理C鮮重最小，為14.24 mg/株，比對照低21.42 mg/株。經(jīng)計算可知，處理B、C、D、E鮮重防效分別為55.14%、60.07%、55.58%、57.43%。

2.5 不同處理對稗草葉綠素含量的影響 木醋噴施后30 d測量稗草葉綠素含量，結(jié)果見圖5。由圖5可知，處理E葉綠素含量與對照差異不顯著，處理B、C、D葉綠素含量顯著低于對照，處理B與處理C無顯著差異。處理B、C、D葉綠素含量分別比對照組低22.0%、20.4%、38.6%。

2.6 不同處理對稗草相對電導率的影響 噴施木醋后30 d測定稗草植株相對電導率，結(jié)果見圖6。由圖6可知，處理E相對電導率與對照差異不顯著，處理B、C、D相對電導率顯著高于對照，處理B、C、D間無顯著差異。處理B、C、D稗草植株的相對電導率比對照分別提高了12.0%、9.8%、7.9%。

2.7 不同處理對稗草丙二醛含量的影響 噴施木醋后30 d測定稗草植株丙二醛含量，結(jié)果見圖7。由圖7可知，噴施木醋各處理丙二醛含量均顯著高于對照組。處理B、C、D、E丙二醛含量分別比對照提高了324.0%、293.1%、177.1%和50.9%。處理B和處理C丙二醛含量差異不顯著。

3 結(jié)論與討論

該試驗結(jié)果表明，隨著木醋濃度的升高，稗草死亡率逐漸增高，原液處理死亡率100%。因原液處理稗草植株全部死亡，所以原液處理組沒有其他測試指標結(jié)果。隨著木醋濃度的升高，對稗草株高的抑制作用逐漸增大，稀釋10倍處理株高最矮，比對照矮5.2 cm。木醋使用對稗草根長和鮮重產(chǎn)生了明顯的抑制作用，鮮重防效最高達60.07%。葉綠素含量除100倍處理外，其余各處理均顯著低于對照。木醋的使用對稗草的成活與生長產(chǎn)生了明顯的抑制作用。

電導率是衡量植物細胞膜透性的重要指標，一般情況下，植物細胞膜受傷程度越大，電導率越高[16]。該試驗結(jié)果表明，處理B、C、D相對電導率顯著高于對照，說明木醋在稀釋10～50倍濃度噴施，植物細胞膜受損傷，內(nèi)含物質(zhì)外滲，對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生了不利的影響。

植物器官在逆境下或衰老時，常會發(fā)生膜脂過氧化作用，從而產(chǎn)生丙二醛， 因此，常用丙二醛含量作為膜質(zhì)過氧化指標來衡量細胞膜過氧化程度和植物對逆境條件反應強度[17]。該試驗結(jié)果表明，噴施木醋各處理丙二醛含量均顯著高于對照。處理B、C、D、E丙二醛含量分別比對照提高了324.0%、293.1%、177.1%和50.9%。說明在試驗濃度范圍內(nèi)木醋的使用對稗草產(chǎn)生了脅迫作用，發(fā)生膜質(zhì)過氧化現(xiàn)象，對植物的生長發(fā)育產(chǎn)生了不利的影響。

該試驗結(jié)果表明，木醋的使用對稗草植株生長和細胞膜透性均產(chǎn)生了不利影響，作為除草劑使用理想濃度范圍為稀釋50倍到原液。木醋作為一種副產(chǎn)品，造價低廉，生產(chǎn)簡單，如果能把它改進，作為一種生物除草劑投入到生產(chǎn)實踐中，將為社會帶來巨大的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。

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