波斯婆婆納水浸液對(duì)小麥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

李淑梅，唐明明，張雪珂，馬俊，陳春月 ，魯偉林，雷振山*

(1.信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院 農(nóng)學(xué)院/信陽(yáng)市小麥栽培與生理生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 信陽(yáng) 464000；2.信陽(yáng)市氣象局，河南 信陽(yáng) 464000)

化感作用在自然界普遍存在，它是植物在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中經(jīng)自然選擇保留下來(lái)用于防御及在生存競(jìng)爭(zhēng)中取勝的“武器”。植物通過(guò)淋溶、揮發(fā)、殘?bào)w分解和根系分泌等方式向環(huán)境釋放化學(xué)物質(zhì)，從而對(duì)周?chē)参锂a(chǎn)生直接或間接的、有害或有利的作用[1]。外來(lái)植物入侵成功的原因很多，越來(lái)越多的研究表明，化感作用在外來(lái)植物的入侵和種群增長(zhǎng)中起著重要作用，是外來(lái)植物入侵和傳播的強(qiáng)大武器[2]。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)植物化感作用的研究主要涉及到化感效益、化感物質(zhì)的分離與鑒定、化感作用機(jī)理及其開(kāi)發(fā)應(yīng)用潛力。從植物種類(lèi)來(lái)看，主要是大田作物、蔬菜、花卉、藥材、牧草、森林植物及水生植物等。

波斯婆婆納(Veronicapersica)是來(lái)自歐洲和亞洲西部的玄參科婆婆納屬的草本植物[2]，是一種高達(dá)50 cm的鋪散多分枝草本植物，在國(guó)內(nèi)分布廣泛，常見(jiàn)于路邊、屋旁，波斯婆婆納主要危害小麥、油菜、玉米、棉花等大田作物。波斯婆婆納在各省的發(fā)生程度差異較大，屬于區(qū)域性惡性雜草，常形成優(yōu)勢(shì)種群[3]。波斯婆婆納是夏熟作物田的惡性雜草，不僅有性繁殖能力較強(qiáng)，無(wú)性繁殖能力也較強(qiáng)，因此給防控帶來(lái)了一定困難。外來(lái)雜草入侵后，給入侵地的自然生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)活動(dòng)帶來(lái)了嚴(yán)重危害，入侵雜草釋放的化感物質(zhì)，抑制“土著”植物的生長(zhǎng)，使入侵地的生物多樣性降低從而增加其成功入侵的空間。因此研究入侵雜草的化感作用特點(diǎn)，探索其化感作用機(jī)理，將有助于入侵雜草的防除、綜合利用和減少危害。

本試驗(yàn)通過(guò)比較分析不同濃度的波斯婆婆納莖、葉提取物對(duì)小麥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，為進(jìn)一步研究波斯婆婆納對(duì)小麥的化感作用和防治外來(lái)植物入侵農(nóng)田提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

在信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院校園及附近采集長(zhǎng)勢(shì)良好的波斯婆婆納，摘掉枯黃壞葉，去除雜質(zhì)，清水洗凈。

小麥品種為鄭麥314(由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育)和揚(yáng)麥25(由江蘇里下河地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育)。

1.2 水浸提液的制備

根據(jù)朱奕彤等[4]的制備方法，將洗凈的波斯婆婆納材料莖、葉分別陰干，用剪刀把陰干的波斯婆婆納莖、葉剪成≤5 mm的碎片，用百分之一的電子天平各稱(chēng)取20.0 g置于250 mL的燒杯中，加入250 mL蒸餾水?dāng)嚢杈鶆?，在室溫條件下用保鮮膜密封，避光浸提48 h，每隔12 h攪拌一次。然后用3層紗布過(guò)濾2次，濾液定容于250 mL容量瓶中，即得到80.0 g/L波斯婆婆納水浸提液，再依次稀釋得到60.0、40.0、20.0 g/L水浸提液，以蒸餾水作對(duì)照，4℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 種子發(fā)芽試驗(yàn)

選取大小均勻、籽粒飽滿(mǎn)的小麥凈種子進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。將小麥種子用蒸餾水浸泡2 min，70%酒精消毒2 min，再用蒸餾水沖洗2～3次，每次1 min，用濾紙將種子表面水分吸干[5]，在預(yù)先鋪有3層濾紙的培養(yǎng)皿中各放入100粒，依次加入不同濃度的波斯婆婆納水浸提液(每皿加15 mL)。以蒸餾水作CK，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，將培養(yǎng)皿置于人工氣候箱(24℃、12 h/12 h光暗交替)中進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，發(fā)芽期間保持濾紙濕潤(rùn)。

1.4 種子萌發(fā)指標(biāo)和幼苗生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定

每天統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽情況，計(jì)算發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。在每個(gè)培養(yǎng)皿中隨機(jī)抽取5株小麥，測(cè)定其根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)，統(tǒng)計(jì)根數(shù)并稱(chēng)重，結(jié)果取其平均值，并將整株小麥幼苗，75℃烘干24 h后測(cè)定幼苗干重[6]。相關(guān)指標(biāo)計(jì)算公式如下：

發(fā)芽勢(shì)=(第3天供試種子發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù))×100%

發(fā)芽率=(第8天供試種子發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù))×100%

發(fā)芽指數(shù)=∑當(dāng)天的發(fā)芽數(shù)/發(fā)芽日數(shù)

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

利用Microsoft Excel 2016和IBM Statistics SPSS 25.0處理數(shù)據(jù)，并分析、統(tǒng)計(jì)作圖等。

2 結(jié)果分析

2.1 波斯婆婆納水浸提液對(duì)2個(gè)小麥品種種子發(fā)芽的影響

波斯婆婆納水浸提液對(duì)小麥種子發(fā)芽的影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1、表2。

表1 波斯婆婆納莖水浸提液對(duì)2個(gè)小麥品種萌發(fā)的影響

表2 波斯婆婆納葉水浸提液對(duì)2個(gè)小麥品種萌發(fā)的影響

種子萌發(fā)是植物生長(zhǎng)發(fā)育的起始階段，在植物的生長(zhǎng)周期中起著至關(guān)重要的作用。由表1和表2可以看出，隨著波斯婆婆納莖和葉水浸提液處理濃度的增加，2個(gè)小麥品種的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均勻呈下降趨勢(shì)。與對(duì)照相比，莖和葉水浸提液濃度為60 g/L和80 g/L時(shí)，鄭麥314的發(fā)芽勢(shì)分別顯著降低15.3 %、28.8 %和14.8 %、38.4 %，莖和葉水浸提液濃度為40 g/L、60 g/L和80 g/L時(shí)，揚(yáng)麥25的發(fā)芽勢(shì)分別顯著降低15 %、23.8 %、30.8 %和8.3 %、18.3 %、29.6 %；當(dāng)莖和葉水浸提液濃度≥20 g/L時(shí)，2個(gè)小麥品種的發(fā)芽率與對(duì)照相比均發(fā)生顯著下降，鄭麥314的發(fā)芽率降幅分別為11.3 %～42.5 %和14.7%～44.2 %，揚(yáng)麥25的發(fā)芽率降幅分別為20.1 %～43.9 %和14.2 %～42.2 %；莖和葉水浸提液濃度為40 g/L、60 g/L和80 g/L時(shí)，鄭麥314的發(fā)芽指數(shù)分別降低了12.5 %、23.7 %、34.9 %和11.9 %、20.2 %、41.7 %，與對(duì)照相比差異顯著，莖和葉水浸提液濃度≥20 g/L時(shí)，揚(yáng)麥25的發(fā)芽指數(shù)分別降低了9.6 %、21.7 %、28.7 %、35.7 %和8.9 %、13.1 %、23.6 %、34.7 %，與對(duì)照相比差異顯著。

2.2 波斯婆婆納水浸提液對(duì)2個(gè)小麥品種幼苗生長(zhǎng)的影響

波斯婆婆納莖、葉水浸提液濃度的增加，對(duì)2個(gè)小麥品種的根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)和根數(shù)均呈現(xiàn)不同程度的抑制作用，隨著濃度的增加，抑制作用增強(qiáng)，見(jiàn)表3、表4

表3 波斯婆婆納莖水浸提液對(duì)2個(gè)小麥品種幼苗生長(zhǎng)的影響

表4 波斯婆婆納葉水浸提液對(duì)2個(gè)小麥品種幼苗生長(zhǎng)的影響

如表3所示，與對(duì)照相比，莖水浸提液濃度為40 g/L、60 g/L和80 g/L時(shí)，鄭麥314的根長(zhǎng)分別顯著降低17.5%、26.9%、44.2%，苗長(zhǎng)分別顯著降低8.5%、12.3%、17.6%，揚(yáng)麥25的根長(zhǎng)顯著降低，降幅分別為35.2%、36.5%和48.9%，根數(shù)分別降低了14.3%、25.4%和27.7%，與對(duì)照相比差異顯著；莖水浸提液濃度為60 g/L和80 g/L時(shí)，揚(yáng)麥25的苗長(zhǎng)與對(duì)照相比顯著降低了9.6%和10.8 %；莖水浸提液濃度為80 g/L時(shí)，鄭麥314的根數(shù)與對(duì)照相比顯著降低26.4%。如表4所示，與對(duì)照相比，葉水浸提液濃度≥20 g/L時(shí)，鄭麥314的根長(zhǎng)分別降低了21%、32.0 %、39.3 %和49.0 %，苗長(zhǎng)分別降低了7.1 %、9.3 %、13.5 %和17.9 %，根數(shù)分別降低了9.6 %、16.8 %、24.0 %和39.1 %，揚(yáng)麥25的根數(shù)分別降低了21.4 %、25.4 %、32.5 %和35.7 %，均表現(xiàn)為差異顯著；葉水浸提液濃度為40 g/L、60 g/L和80 g/L時(shí)，揚(yáng)麥25的根長(zhǎng)與對(duì)照相比顯著降低了25.9 %、47.0 %和48.6 %；葉水浸提液濃度為60 g/L和80 g/L時(shí)，揚(yáng)麥25的苗長(zhǎng)分別降低了8.9 %和9.8 %，與對(duì)照相比均表現(xiàn)為差異顯著。

2.3 波斯婆婆納水浸提液對(duì)2個(gè)小麥品種幼苗生物量的影響

由表5和表6可以看出，不同濃度波斯婆婆納莖、葉水浸提液處理后，2個(gè)小麥品種幼苗鮮重、干重均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。與對(duì)照相比，莖和葉水浸提液濃度為40 g/L、60 g/L和80 g/L時(shí)，鄭麥314的幼苗鮮重分別顯著降低19.8 %、20.5 %、39.5%和20.0 %、20.8 %、39.7 %，干重分別顯著降低13.1 %、16.0 %、27.4 %和12.7 %、17.7 %、24.4 %；莖和葉水浸提液濃度為40 g/L、60 g/L和80 g/L時(shí)，揚(yáng)麥25的幼苗干重與對(duì)照相比差異顯著，分別降低了13.4 %、21.2 %、22.6 %和14.3 %、21.8 %、24.8 %，揚(yáng)麥25的鮮重分別降低了16.9 %、17.2 %、19.0 %和9.6 %、9.7%、25.5%，其中，只有當(dāng)莖和葉水浸提液濃度為80 g/L時(shí)與對(duì)照相比差異顯著，其它均無(wú)明顯差異。

表5 波斯婆婆納莖水浸提液對(duì)2個(gè)小麥品種幼苗生物量的影響

表6 波斯婆婆納葉水浸提液對(duì)2個(gè)小麥品種幼苗生物量的影響

3 結(jié)論與討論

化感作用可以使外來(lái)雜草在生存競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)地位，有利于其種群的擴(kuò)大和繁衍。波斯婆婆納不同部位水浸提液對(duì)小麥種子萌發(fā)都具有顯著的抑制作用，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)能一致地反映出不同部位的強(qiáng)弱次序，不同部位的抑制程度為葉>莖。鄭麥314種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)受波斯婆婆納浸提液影響較揚(yáng)麥25敏感，因此，可以選種受影響較小的揚(yáng)麥25。本試驗(yàn)可以為波斯婆婆納發(fā)生較重田塊選擇小麥品種提供依據(jù)。同時(shí)在農(nóng)田管理中，應(yīng)積極防治波斯婆婆納，避免對(duì)小麥產(chǎn)生負(fù)面影響。由于波斯婆婆納處于作物的下層，通過(guò)適當(dāng)?shù)淖魑锩苤玻稍谝欢ǔ潭壬峡刂七@種草害及控制其種群擴(kuò)大而減少波斯婆婆納的莖、葉等對(duì)小麥生長(zhǎng)的化感抑制作用，避免該植物入侵麥田，從而導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降。