稻田鴨舌草田間發(fā)生消長規(guī)律及生態(tài)學特性

溫廣月　錢振官　李濤等

摘要：通過田間調(diào)查鴨舌草發(fā)生消長規(guī)律，室內(nèi)研究溫度、土壤含水量、水層和土層深度對鴨舌草萌發(fā)和生長的影響。結(jié)果表明，直播和移栽稻田鴨舌草出苗最高峰分別在播種后17 d和移栽后10 d，即在田間開始保水后10 d；鴨舌草萌發(fā)最適溫度為25～30 ℃、最低土壤含水量為90%；水層有利于鴨舌草出苗和生長；只有土壤表層鴨舌草種子才能萌發(fā)出苗。

關(guān)鍵詞：稻田；雜草；鴨舌草；發(fā)生消長規(guī)律；生態(tài)學特性；影響因素

中圖分類號： S451文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）11-0201-03

收稿日期：2015-05-04

基金項目：上海市科委基礎(chǔ)研究重點項目（編號：12JC1407900）。

作者簡介：溫廣月（1981—）男，黑龍江賓縣人，碩士，副研究員，主要從事雜草防除與利用研究。Tel：（021）62202732；E-mail：wgy1227@163.com。

通信作者：沈國輝，碩士，研究員，主要從事雜草防除與利用研究。Tel：（021）62205538；E-mail：zb5@saas.sh.cn。鴨舌草[Monochoria vaginalis （Burm. f.） Presl]為雨久花科水生草本植物，分布于我國南北各省區(qū)，生于平原至海拔 1 500 m 的稻田、溝旁、淺水池塘等水濕處[1]。鴨舌草屬于典型的水田惡性雜草，能夠在水田中自然繁衍，在手插秧、旱直播、機插秧、拋秧、水直播、麥套稻等不同種植模式田中均有發(fā)生[2]。鴨舌草嚴重影響水稻生長發(fā)育，降低水稻產(chǎn)量，鴨舌草密度80株/m2時產(chǎn)量降低55%[3]。上海地區(qū)鴨舌草危害呈逐漸上升趨勢，上海中、東部及江中沙洲地區(qū)鴨舌草危害較重，其頻率分別為12. 84%～16. 69%，相對多度為35.63%～56.87%，目前已經(jīng)成為上海地區(qū)水稻田的主要雜草[4-6 ]。

雜草種子的萌發(fā)主要受光照、溫度、土壤含水量，蓋土厚度等多種條件制約，依據(jù)雜草生態(tài)學特性采取適當?shù)霓r(nóng)業(yè)措施創(chuàng)造不利于雜草生長而有利于作物生長的條件，即可達到控制雜草發(fā)生的目的。例如在水稻種植之前，依據(jù)田間實際溫度和主要雜草的生態(tài)學特性，選取適當?shù)臅r間節(jié)點，提前灌水泡田或者灌跑馬水誘發(fā)雜草出土，待其長出田面后，使用機械耙地滅草，即可減少后期雜草發(fā)生數(shù)量[7]。朱文達等研究結(jié)果表明，隨著單位面積稻草覆蓋量的提高，油菜田雜草的防除效果逐漸增加，稻草覆蓋對移栽油菜田看麥娘、菵草、牛繁縷等惡性雜草的綜合防效可達85%以上[8]，覆蓋物覆蓋量通常取決于田間優(yōu)勢雜草的發(fā)生深度。采用土壤翻耕等措施抑草也取決于田間優(yōu)勢雜草的生態(tài)學特性，以稻田惡性雜草雜草稻為例，其主要分布在土表0～5 cm的土層中，室內(nèi)研究結(jié)果表明處于12 cm以上土層深度中的雜草稻種子不能出苗[9]。依據(jù)雜草稻的生態(tài)學特性，田間采用土壤深耕處理后可減少17.6%～28%的雜草稻出苗[10]。因此，雜草的生態(tài)學特性是雜草農(nóng)業(yè)生態(tài)防除的基礎(chǔ)。

生態(tài)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向，環(huán)境保護和人們對自身健康的關(guān)注是社會發(fā)展的必然趨勢，在這種大的背景條件下，農(nóng)田雜草的防除不能過分依賴于化學農(nóng)藥，多樣化的農(nóng)業(yè)防除措施會扮演越來越重要的角色。加強雜草生物生態(tài)學的研究，建立基于雜草生物生態(tài)學原理的雜草綜合治理措施，對雜草的發(fā)生時期、發(fā)生量、防治最佳時間進行科學的預測預報，采取有效的防除措施將雜草對作物的危害降到最小[11]。本試驗開展了鴨舌草發(fā)生消長規(guī)律以及生態(tài)學特性的相關(guān)研究，旨在為水稻田鴨舌草農(nóng)業(yè)生態(tài)防除等綜合治理措施的建立提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試材料

鴨舌草種子于2013秋季采收自上海市農(nóng)業(yè)科學院莊行綜合試驗站稻田內(nèi)。在鴨舌草種子成熟后田間收集鴨舌草植株，在室內(nèi)風干后采用物理敲擊等方法脫落種子，種子收集后采用風選的方法分離純化，純化后的種子在4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2試驗方法

1.2.1水稻田鴨舌草發(fā)生消長規(guī)律研究本試驗在上海市農(nóng)業(yè)科學院莊行綜合試驗站內(nèi)進行，其地處121°22′E、30°53′N，海拔3.2 m，土壤質(zhì)地以溝干泥為主，土壤肥力中等，試驗地長期進行麥稻輪作。移栽稻在2014年6月19日移栽，直播稻在2014年6月29日播種經(jīng)過催芽處理的稻種。移栽稻田試驗期間保持5～10 cm水層，直播稻田播種7 d后保持 2～3 cm 淺水層，隨著水稻的生長，水層逐漸加深至5～10 cm。移栽稻田在移栽后每隔7 d調(diào)查1次，直播稻田在水稻播種后第4天開始田間第1次調(diào)查，以后每隔7 d調(diào)查1次。鴨舌草為田間自然發(fā)生，定點調(diào)查8個樣點，每個樣點0.25 m2。調(diào)查樣點中鴨舌草株數(shù)，調(diào)查后拔除鴨舌草，計算每平方米鴨舌草株數(shù)。

1.2.2溫度對鴨舌草萌發(fā)的影響采用培養(yǎng)皿濾紙法。設(shè)10、15、20、25、30、35、40、45 ℃ 8個處理，每培養(yǎng)皿（直徑 9 cm）中放置100粒鴨舌草種子，每皿加入10 mL蒸餾水，每天采用稱質(zhì)量法補充蒸發(fā)的水分，每個處理4次重復，培養(yǎng)皿放置在Binder KBF240培養(yǎng)箱中。10 d后計算每個培養(yǎng)皿內(nèi)鴨舌草種子的萌發(fā)率，并隨機選取10粒萌發(fā)種子測量芽長。

1.2.3土壤含水量對鴨舌草萌發(fā)的影響在培養(yǎng)皿（直徑9 cm）中分別加入經(jīng)干熱滅菌后的過篩土50 g，對應(yīng)加入0、5、10、15、20、25、30、35、40、45 mL水，配成土壤含水量0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90% 10個梯度。每個培養(yǎng)皿土壤表層播種100粒鴨舌草種子，每個處理4次重復，放入30 ℃的Binder KBF240培養(yǎng)箱中。每天稱量2次并補充蒸發(fā)的水分。7 d后調(diào)查鴨舌草萌發(fā)率，并隨機選取10粒萌發(fā)種子測量芽長。

1.2.4土層深度對鴨舌草出苗的影響1 000 mL燒杯中加入3 cm厚底土，底土吸水至飽和后播種100粒鴨舌草種子，覆蓋土壤，使土層深度分別為0、0.5、1.0、1.5、2.0 cm，覆土后再加4 cm水層，然后將燒杯放入30 ℃的Binder KBF240培養(yǎng)箱中，每個處理4次重復，試驗期間保證水層深度，24 d后調(diào)查鴨舌草出苗率。

1.2.5水層深度對鴨舌草出苗的影響1 000 mL燒杯中加入3 cm厚底土，底土吸水至飽和后播種100粒鴨舌草種子，加水使水層深度分別為0、1、2、3、4 cm，每個處理4次重復，0 cm 水層處理為試驗期間保持極薄水層。將燒杯放入30 ℃的Binder KBF240培養(yǎng)箱中，24 d后調(diào)查鴨舌草出苗率，并隨機選取10株測量株高、根長；隨機選取10株作為一個整體稱量其整株鮮質(zhì)量并作為1次重復，鮮質(zhì)量共測量3次重復。

1.3統(tǒng)計分析

采用Excel 2013進行數(shù)據(jù)處理，應(yīng)用SAS軟件進行單因素方差分析，顯著性檢驗采用0.05水平。鴨舌草田間發(fā)生消長規(guī)律應(yīng)用Matlab進行高階多項式擬合，根據(jù)擬合方程的相關(guān)系數(shù)及顯著性檢驗結(jié)果確定最終階數(shù)，并求其一階導數(shù)計算極值。

2結(jié)果與分析

2.1水稻田鴨舌草發(fā)生消長規(guī)律

移栽稻田在水稻移栽后7 d即可觀察到鴨舌草大量出苗，其出苗高峰在水稻移栽后7～14 d（圖1），移栽后14 d內(nèi)鴨舌草出苗總量占田間調(diào)查總量的71.76%。移栽后天數(shù)與鴨舌草發(fā)生量具有一定的回歸關(guān)系，y=0.000 03x5-0.002 9x4+0.103 5x3-2.311 9x2+25.729x（r2=0.999 9），經(jīng)過極值計算，移栽田鴨舌草發(fā)生最高峰在水稻移栽后10 d。

根據(jù)田間水漿管理實踐與鴨舌草發(fā)生最高峰進行比對可以得出，直播稻田和移栽稻田鴨舌草的出苗最高峰在田間保持水層后的10 d。

2.2溫度對鴨舌草萌發(fā)的影響

鴨舌草萌發(fā)溫度在15～45 ℃之間；20～40 ℃所有處理間萌發(fā)率差異均不顯著；25～30 ℃處理鴨舌草芽長明顯長于其他處理。依據(jù)鴨舌草萌發(fā)率和芽長的試驗結(jié)果可以得出，鴨舌草的最適萌發(fā)溫度為25～30 ℃之間，最低萌發(fā)溫度在15～20 ℃之間，最高萌發(fā)溫度在40～45 ℃之間（圖2）。

2.3土層深度對鴨舌草出苗的影響

土層深度顯著影響鴨舌草的出苗。0 cm土層處理鴨舌草出苗率最高，為67%，與0.5～2 cm土層處理差異顯著；0.5～2 cm 土層處理間鴨舌草出苗率差異均不顯著，0.5 cm土層處理出苗率僅為5%，1～2 cm土層處理鴨舌草出苗率為0（圖3）。因此可以得出，只有土壤表層的鴨舌草種子才能順利萌發(fā)出苗。

2.4土壤含水量對鴨舌草萌發(fā)的影響

0～80%土壤含水量處理鴨舌草種子萌發(fā)率為0；90%處理時培養(yǎng)皿中土壤含水量達到過飽和并出現(xiàn)水層，此條件下鴨舌草種子表現(xiàn)出較高的萌發(fā)率，萌發(fā)率為44.25%，與0～80%土壤含水量處理之間差異達到了顯著水平。因此可以得出，鴨舌草種子只有在有水層的條件下才能萌發(fā)。

2.5水層深度對鴨舌草出苗的影響

從表1可以得出，1～4 cm水層處理鴨舌草的出苗率、株高、根長、鮮質(zhì)量均高于0 cm水層處理，與0 cm水層處理之間差異顯著；1～4 cm水層處理之間鴨舌草出苗率差異不顯著；但隨著水層深度的增加，鴨舌草株高、根長和鮮質(zhì)量均呈上升趨勢，3 cm和4 cm水層處理鴨舌草株高和根長明顯高于0～2 cm水層處理；4 cm水層處理鴨舌草鮮質(zhì)量顯著高于0～3 cm水層處理。因此可以得出，適宜水層深度有助于鴨舌草的生長。

3討論

強勝等研究表明，種植制度與雜草群落的組成和草害發(fā)生程度緊密相關(guān)。雜草的生物學及生態(tài)學特性各不相同，對環(huán)境條件的適應(yīng)能力不一致，在特定的環(huán)境條件下，其發(fā)生危害程度也不同[12]。本研究關(guān)于鴨舌草發(fā)生消長規(guī)律以及生態(tài)學特性的相關(guān)研究結(jié)果可為鴨舌草農(nóng)業(yè)生態(tài)防除等綜合防除措施的制定和實踐提供參考和基礎(chǔ)理論依據(jù)。

稻田水漿管理對雜草群體形成影響較大，土壤濕潤有利于濕生雜草萌發(fā)和生長，長期深水灌溉有利于水生雜草的生長。通常來講，科學調(diào)控水漿對于直播田旱生喜濕雜草的控制特別有效，建立水層可抑制已出苗的濕生雜草的生長，甚至使雜草窒息死亡，例如千金子即使有薄的水層亦能抑制其種子的萌發(fā)，在不用除草劑的情況下，水稻催芽播種后及時上1層薄水，苗期 1葉 1心后保持淺水層7～10 d，對千金子的控制作用達 85%以上[13]。較深的水層對稗草等濕生雜草不利，但對眼子菜、水莎草等水生雜草發(fā)生有利[14]，與水層有利于水生雜草鴨舌草萌發(fā)和生長結(jié)果是一致的，如果采用水層來抑制鴨舌草的萌發(fā)和生長會起到適得其反的效果。因此，對于利用水漿管理模式控制雜草的地區(qū)，要根據(jù)田間優(yōu)勢雜草的種類采取適當?shù)乃疂{管理模式。雜草出苗高峰的確定對于莖葉處理劑的最佳應(yīng)用時間也具有重要的作用，本研究結(jié)果表明，直播稻田和移栽稻田鴨舌草的出苗最高峰是田間保持水層后的10 d，通過灌水時間即可推測鴨舌草的出苗高峰，從而確定莖葉處理劑的最佳使用時間。

農(nóng)業(yè)生態(tài)防除措施養(yǎng)草滅草在有機稻生產(chǎn)中普遍應(yīng)用，通常是在水稻種植之前上水泡田，間歇灌以淺水創(chuàng)造有利于雜草萌發(fā)的條件，促進土壤中雜草種子萌發(fā)出苗，在水稻移栽或者播種前2～3 d，用驅(qū)動耙淺旋等方式滅草從而達到降低雜草發(fā)生基數(shù)的目的。曹黎明等報道，養(yǎng)草滅草的效果可達70%～90%[15]。本研究結(jié)果表明，鴨舌草在土壤表層溫度達到20 ℃左右、有水層的條件下即可較好地萌發(fā)。因此在鴨舌草危害較重的地區(qū)或者田塊，在水稻種植之前灌水誘導土壤表層鴨舌草種子萌發(fā)，2周后采用化學藥劑或者農(nóng)業(yè)生態(tài)防除措施防除已經(jīng)萌發(fā)的鴨舌草，可以消耗土壤種子庫中鴨舌草種子數(shù)量，降低鴨舌草的危害。

鴨舌草種子較小，只有土壤表層的鴨舌草種子才能萌發(fā)。因此在整地時可采用土壤深翻的方法，把土壤表層中的鴨舌草種子翻入深層土壤中，減少可萌發(fā)出苗的鴨舌草種子數(shù)量。同樣，對于移栽稻田可以采用秸稈覆蓋等方式，把表層鴨舌草種子覆蓋在秸稈之下，即可達到抑制鴨舌草種子萌發(fā)和出苗的作用。

在稻麥輪作體系下，水稻生長要求田間保持一定的水層，鴨舌草在這種條件下能夠良好生長，產(chǎn)生大量的種子補充到種子庫中，逐漸成為種子庫中的優(yōu)勢種群。將稻麥輪作改為玉米小麥輪作等體系后，改變了田間的水濕環(huán)境，可使水生雜草難以正常生長，從而達到耗竭雜草種子庫的目的。研究結(jié)果表明，在玉米小麥輪作體系下，種子庫中鴨舌草的相對優(yōu)勢度顯著下降，鴨舌草的優(yōu)勢度可以降到0.05以下[16]。因此，對于鴨舌草危害嚴重的田塊，根據(jù)鴨舌草水生的特點，可采用輪作的方法進行防除。

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