水稻—稗草在共培條件下的相互影響研究

梁國華 湯瑞瓊 李明霞

摘 ? 要：稗草是常見的水稻田間雜草，其適應性強，危害嚴重。利用植物自身防御機制綜合防治田間雜草可以減少環境污染，具有極為重要的生態學意義?；谥参锕δ苄誀畹慕嵌?，對水稻—稗草共培條件下的相互影響進行了研究，為理解水稻—稗草之間的相互作用規律，以及稻田稗草防治提供理論指導。

關鍵詞：水稻;稗草;共培條件;影響

植物功能性狀定義為在個體水平較容易測定的一系列形態學、生理學和物候學特征，以表征植物對當地生物因子（競爭、互利共生、植食等）以及非生物因子（土壤、地形、氣候等）的適應性[1]。其是植物在漫長的進化過程中，采用特定生態策略或屬性適應周圍環境的結果[2]。近年來，越來越多的研究者利用植物功能性狀來評價植物間的相互作用。

水稻是我國乃至世界上重要的農作物之一，隨著人口的不斷增長，水稻增產措施的研究也成為當今世界農業的重要課題[3]。農田生態系統中雜草的存在對水稻構成了重要的威脅，水稻與雜草為獲取足夠的水分、營養、光照等生存必備條件進行相互競爭，從而導致水稻減產[4]。而農田生態系統中，稗草分布最廣、危害最重，被稱為世界性惡性雜草，能夠為害大部分農作物，如水稻、大豆、棉花、玉米、小麥和牧草等。我國稗草有9種5變種，廣泛分布于各省耕田和路邊[5]。目前，除草劑是農田稗草主要的控制手段，但由于大量除草劑的使用，對農田生態系統和人類生存環境造成很大危害。

因此，本研究基于植物功能性狀的角度，結合株長、株重及葉綠體含量等數據，試圖理清水稻—稗草共培體系中的相互影響，為理解水稻—稗草之間的相互作用規律，以及稻田稗草防治提供理論指導。

1 ? 材料與方法

1.1 ? 試驗處理

本研究以水稻和稗草作為試驗的植物材料，試驗在光照培養箱內進行。首先將準備好的水稻和稗草種子放置到裝有H2O2（10%，V/V）的培養皿中，對其進行表面消毒。等待預發芽2 d后，再把已發芽的種子轉移到含有0.5倍的改良木村B溶液的大培養皿中，繼續培養7 d，然后將秧苗移栽到1 L的塑料盒中，放光照培養箱內培養。設置3個處理，分別為水稻100株單獨培養處理（R+R）、水稻50株和稗草50株共培處理（R+B）、稗草100株單獨培養處理（B+B），用泡沫板把水稻和稗草固定漂浮在培養液中培養。同時在每個處理中設置6個生物學重復，每3 d更換一次所有水稻和稗草的營養液。

1.2 ? 水稻功能性狀指標的測定

上述處理15 d后測定各處理下水稻和稗草的功能性狀指標，包括根長、根重、莖長、莖重、根莖比（長度）、根莖比（重量）和葉綠體含量。

方法如下：隨機在每個處理中抽取10株水稻和稗草，每株水稻和稗草的地上與地下部分測量長度，即莖長和根長;測量長度后，讓水稻在60 ℃恒溫烘箱中烘24 h，地上和地下部分稱重，即莖重和根重。水稻和稗草分根冠重量/長度比為地下部分與地上部分的重量/長度的比值。在每個處理的水稻和稗草中隨機處理后的成熟葉片10枚，用葉綠素儀測定。測量時，選取冠層展開的第2、3片葉，并注意避開葉脈。

2 ? 結果與分析

2.1 ? 水稻—稗草共培對水稻功能性狀的影響

水稻—稗草共培對水稻功能性狀的影響，如圖1所示。

圖1數據顯示了水稻—稗草在共培條件下，水稻功能性狀指標（株重、株長和葉綠體含量）的變化?？傮w來說，水稻—稗草共培顯著地影響了水稻的功能性狀，但這種影響在植株莖和根上的表現不一致，從水稻株長和株重變化的數據來看，水稻—稗草共培對莖長和莖重具有促進作用，但對根長和根重卻有顯著的抑制作用。同樣，從根莖長度比和根莖重量比也可看出這種不一致的影響效應，但水稻的葉綠體含量在水稻—稗草共培條件下沒有出現顯著變化。

2.2 ? 水稻—稗草共培對稗草功能性狀的影響

水稻—稗草共培對稗草功能性狀的影響，如圖2所示。

圖2數據顯示了水稻—稗草共培條件下，稗草功能性狀指標（株重、株長和葉綠體含量）的變化。與水稻情況類似，總體來說，水稻—稗草共培顯著地影響了稗草的功能性狀，但這種影響在植株莖和根的表現不一致。與水稻情況相反，從稗草株長和株重變化的數據來看，水稻—稗草共培對莖長和莖重具有顯著的抑制作用，但對根長和根重卻有一定程度的促進作用。同樣，從根莖長度比和根莖重量比也可看出這種不一致的影響效應，但與水稻的葉綠體含量變化不同，在水稻—稗草共培條件下，稗草的葉綠體含量顯著下降。

2.3 ? 水稻—稗草共培下功能性狀的變化

對比水稻—稗草共培條件下，水稻和稗草功能性狀指標的變化可發現，在共培條件下，水稻和稗草采取不同的生長策略。水稻的策略是增加地上部分，即莖的生物量分配，而減少地下部分，即根的生物量分配，因此，其莖長得更高更壯，以更好地進行光合作用。而稗草采取的生長策略剛好相反，即減少莖的生物量分配，增加根的生物量分配，以更好地吸收營養，因此，稗草的葉綠體含量也相應地降低。

3 ? 總結與展望

本文基于植物功能性狀的角度，對水稻—稗草共培的相互影響進行了研究，為稻田稗草防治提供理論指導。試驗數據表明，在共培的條件下，水稻和稗草采取不同的生長策略。水稻的策略是增加莖的生物量分配，減少根的生物量分配;而稗草采取的生長策略剛好相反，即在競爭的條件下，水稻趨向于投資地上部分，以獲取陽光進行光合作用，而稗草則趨向于投資地下部分，以吸收更多的營養。但本試驗結果屬于研究的初步，還沒有進行其他的試驗去驗證和論證，如水稻和稗草相互間的化感作用分析等。進行多種多方面深入的研究和探索，才能更加深入了解水稻—稗草相互作用的機理。

參考文獻：

[ 1 ] 劉曉娟，馬克平.植物功能性狀研究進展[J].中國科學：生命科學，2015，45（4）：325-339.

[ 2 ] 孟婷婷，倪健，王國宏.植物功能性狀與環境和生態系統功能[J].植物生態學報，2007，31（1）：150-165.

[ 3 ] 何華勤，董章杭，梁義元，等.水稻化感作用研究的新進展[J].農業現代化研究，2002，23（2）：140-143.

[ 4 ] 王大力.水稻化感作用研究綜述[J].生態學報，1998，18（3）：326-333.

[ 5 ] 何海斌.稗草脅迫下水稻化感潛力變化及其分子機制[D].福州：福建農林大學，2009.

（收稿日期：2019-07-12）