天胡荽與酢漿草浸提液對耐旱型雜草萌發及生長的影響

余 陽， 王福楷， 任夢星， 李晨芹， 周聰穎， 張 洪

(西南科技大學 生命科學與工程學院， 四川 綿陽 621010)

近年來，長江流域冬油菜田的雜草危害愈加嚴重，導致油菜在日照、水分和養分上的不足，造成產量降低，多則減產50%以上[1-2]。油菜產業作為四川省農業優勢產業之一，保證油菜的高質量生產是促進四川油菜產業健康發展的重要保障。雜草是油菜生長中的主要危害之一[3]。方便、快捷、有效的化學防治方法仍然是國內外控制油菜田雜草生長的主要途徑。復合型除草劑缺乏，長期單一除草劑應用誘發雜草抗藥性產生，加快了油菜田雜草種群的演替風險[4]。ZHOU等[5-7]研究發現，可通過增強作物與雜草在光照、養分等方面的競爭力或增加其化感物質防控雜草，從而達到減少化學藥劑使用并降低雜草危害的目的。SCHULZ等[8]研究發現，作物能夠通過化感作用抑制雜草生長。苦瓜秸稈各部位水浸提液對黑麥草等3種雜草種子的萌發和幼苗生長具有一定的抑制作用[9]。徐高峰等[10]研究發現，油菜對小子虉草具有很強的競爭作用，高密度條件下顯著抑制小子虉草的分枝數和種子量。有關雜草對作物的化感作用研究，李文紅等[11]研究發現，澤漆、續斷菊、播娘蒿、婆婆納、刺兒菜及野老鸛草等6種雜草的水浸提液均能不同程度地影響水稻種子的發芽勢及發芽率，其影響產生的敏感時期為浸種階段；在清水浸種+浸提液培養條件下，6種雜草浸提液處理雖然對水稻種子發芽勢和發芽率均無影響，但均能顯著提高水稻幼苗干物質的積累量，增幅為5.62%～14.34%。唐成林等[12]研究發現，在連作條件下，半夏根系分泌物通過自毒作用顯著抑制自身珠芽的萌發。不僅大田作物和雜草間普遍存在一定的化感效應，而且雜草之間也存在微妙的相互作用。目前，初步探究發現，毛茛、高烏頭、五爪金龍、露蕊烏頭和乳白香草化感抑草效果明顯；假臭草、飛機草、加拿大一枝花、紫莖澤蘭和微甘菊等入侵雜草與本地雜草有一定的競爭作用[13]。王桔紅等[14]發現，鬼針草和含羞草間的競爭符合“新武器假說”。

馬齒莧(Portulacaoleracea)在世界各地廣泛分布且耐旱耐鹽，很難防除，是主要的闊葉類雜草[15-17]；鬼針草(Bidenspilosa)對干旱脅迫具有很高的耐受性，其萌發能力較高，生命周期短、繁殖迅速，能在較短時間廣泛蔓延成為優勢雜草群落[18-19]；早熟禾(Poaannua)是一種世界性的危害雜草，種子的萌發率高、萌發溫度范圍廣(5～30℃)，且干旱脅迫條件下早熟禾某些活性氧的增加[20]導致其耐旱性強，尤其在稻茬油菜田作為優勢雜草產生危害[21-24]。天胡荽(Hydrocotylesibthorpioides)和酢漿草(Oxaliscorniculata)是常見雜草，前人對其化感作用及化學成分進行了一定的研究。彭瑜等[25]研究發現，紅花酢漿草葉片提取液對白三葉、紅三葉及高羊茅等9種植物種子萌發和幼苗生長均有不同程度的化感作用，其中，白三葉、高羊茅、紅三葉及馬蹄金對紅花酢漿草的化感作用最敏感，紫花苜蓿的敏感性最低。天胡荽的研究主要偏向于探究其化學成分、藥理作用及臨床應用[26]。

在眾多雜草中，耐旱型雜草憑借對惡劣環境的適應力和頑強的生命力，已成為現存較難治理的雜草類型，其研究也較為薄弱。油菜田耐旱型雜草危害嚴重，但鮮見生態控草方面的研究，其研究瓶頸亟待突破。植物化感作用的研究越來越受到世界眾多國家學者的重視[27]。因此，探究油菜田雜草間化感作用具有重要意義。鑒于此，采用培養皿濾紙法和浸種法，研究天胡荽和酢漿草不同濃度的浸提液對油菜田馬齒莧、鬼針草和早熟禾3種耐旱型雜草種子發芽及幼苗生長的影響，以期為利用化感作用生態防控油菜田耐旱型雜草，實現將雜草“變廢為寶”提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 雜草種子 馬齒莧、早熟禾和鬼針草，于2019年5—6月采集于四川綿陽油菜田塊及其周邊田塊。

1.1.2 浸提植物 天胡荽和酢漿草植株，于2019年5月采自四川綿陽油菜田塊及其周邊田塊。

1.1.3 設備 HZQ-F160振蕩培養箱，上海百典儀器設備有限公司。

1.2 方法

1.2.1 浸提液制備 將采集到的天胡荽和酢漿草植株先后用蒸餾水和無菌水清洗干凈，放在室內通風處，自然晾干后切碎，取30 g分別裝入500 mL無菌錐形瓶中。按1∶10的比例倒入300 mL無菌水，封裝、震蕩后放入4℃冰箱中靜置，浸取48 h(每24 h震蕩1次)。過濾去除殘渣，得到0.1 g/mL的天胡荽和酢漿草浸提液母液；再通過稀釋制成0.05 g/mL、0.025 g/mL及0.012 5 g/mL的浸提液，存于4℃冰箱中備用。

1.2.2 試驗設計 挑選飽滿度和大小基本一致的種子，用75%的乙醇進行表面消毒處理3 min。選用規格為 9 cm的無菌培養皿，培養皿中放入2層直徑為9 cm的定性濾紙，每個培養皿中均勻擺放30粒雜草種子備用。各培養皿中分別對應加入5 mL 0.1 g/mL、0.05 g/mL、0.025 g/mL及0.012 5 g/mL的天胡荽或酢漿草浸提液，以蒸餾水處理為對照，3次重復。將培養皿放置在室溫20℃環境下培養。每天補充相應濃度的浸提液1 mL以保持濾紙濕潤。

1.2.3 指標測定 以胚根或胚芽突破種皮為種子萌發標準，測量并記錄每個培養皿中長勢較好的3株幼苗根和莖的長。待發芽穩定后，即連續2～3 d沒有新的種子萌發則結束試驗，統計種子發芽率，測量幼苗莖長和根長。

發芽率=(種子萌發粒數/供試種子總粒數)×100%

化感效應指數(RI)=1-C/T(T≥C)或RI=T/C-1 (T

式中，C和T分別為各項化感效應指數的對照值和處理值(均為算術平均值) 。

1.3 數據統計分析

采用SPSS 19.0進行單因素方差分析及最小顯著差數法(LSD)多重比較分析。

2 結果與分析

2.1 酢漿草和天胡荽浸提液對3種耐旱型雜草種子發芽率的影響

從表1看出，不同濃度的2種雜草浸提液對3種雜草幼苗發芽率的影響存在差異。

表1 酢漿草和天胡荽浸提液處理3種雜草種子的發芽率

2.1.1 酢漿草 酢漿草浸提液對馬齒莧和早熟禾種子發芽率呈低濃度促進，高濃度抑制的趨勢，且隨著濃度增加呈抑制效果增強的“劑量效應”。1)早熟禾。在濃度為0.012 5 g/mL時酢漿草浸提液對早熟禾種子發芽率具有促進作用，發芽率最高，達97.78%，較對照提高3.53%，二者間差異不顯著；之后隨處理濃度增大，發芽率呈先降后升再降趨勢，0.1 g/mL處理發芽率最低，為75.56%；濃度小于0.05 g/mL的各處理間差異均不顯著，但均與0.1 g/mL處理差異顯著。2)馬齒莧。在濃度小于0.1 g/mL時酢漿草浸提液對馬齒莧種子發芽率具有促進作用，且隨著濃度增加促進效果降低，0.025～0.05 g/mL 3個濃度處理的發芽率為96.67%～97.78%，3個處理間差異不顯著，但均顯著高于0.1 g/mL處理。3)鬼針草。隨處理濃度增大，發芽率呈先降后升再降趨勢，酢漿草浸提液0.025 g/mL處理鬼針草種子的發芽率最高，為80.00%，具有促進作用，與0.1 g/mL處理間差異顯著，與其余處理差異不顯著；其余濃度均具有抑制作用，且隨著濃度升高，抑制作用增強，表現出“劑量效應”。其中，0.1 g/mL處理鬼針草種子的發芽率最低，為38.89%，與除0.05 g/mL處理外的其余處理差異顯著。

2.1.2 天胡荽 1) 早熟禾。隨處理濃度增大，發芽率呈先降后升再降再升趨勢，濃度為0.012 5 g/mL和0.05 g/mL時，早熟禾種子發芽率最低，均為60.00%，具有抑制效果，抑制率為40.00%；其次是0.1 g/mL，早熟禾種子發芽率最低，為64.44%，亦具有抑制效果，與前2個濃度處理間差異不顯著，但均顯著低于CK。2) 馬齒莧。隨處理濃度增大，發芽率在91.11%～97.78%，呈先降后升再降再升趨勢，其中，CK和0.1 g/mL處理的發芽率最高，0.05 g/mL處理最低，但各處理間差異不顯著。3) 鬼針草。隨處理濃度增大，發芽率呈先降后升再降趨勢，0.05 g/mL處理鬼針草種子發芽率最高，為80.00%；0.025 g/mL處理其次，為76.67%；0.012 5 g/mL處理最低，為70.00%，但總體看，各處理間差異不顯著。

2.2 酢漿草和天胡荽浸提液對3種耐旱型雜草幼苗生長的影響

2.2.1 幼苗生長 從表2看出，不同濃度的2種雜草浸提液對3種雜草幼苗根和莖的生長存在差異性的化感效應。1) 酢漿草。酢漿草浸提液各濃度處理對馬齒莧幼苗根和莖的生長均具有顯著抑制作用，且隨著處理濃度增大，抑制作用呈增強趨勢。鬼針草幼苗根和莖的生長隨著處理濃度增大分別呈先增后減和先減后增再減趨勢，且CK、0.012 5 g/mL和0.025 g/mL處理與0.05 g/mL和0.1 g/mL處理間差異顯著。早熟禾幼苗根和莖的生長隨著處理濃度增大分別呈減小趨勢和先增后減再增再減趨勢，CK和0.012 5 g/mL處理的根長與其余處理間差異顯著，0.1 g/mL處理的根長最小，與其余處理差異顯著；0.1 g/mL處理的莖長最小，與其余處理差異顯著，但其余處理間差異不顯著。2) 天胡荽。天胡荽浸提液對馬齒莧和鬼針草幼苗的根長具有顯著促進作用，對早熟禾幼苗的根長具有促進作用但均不顯著；對馬齒莧和鬼針草幼苗的莖長具有顯著促進作用，但對早熟禾幼苗的莖長具有抑制作用且均不顯著。其中，隨著處理濃度增大，天胡荽浸提液各處理馬齒莧幼苗的根長和莖長均呈先增后減再增趨勢；鬼針草幼苗根長呈先增后減趨勢，莖長呈增加趨勢；早熟禾幼苗的根長和莖長均呈先減后增再減趨勢。

表2 酢漿草和天胡荽浸提液處理3種雜草幼苗的生長狀況

2.2.2 化感綜合效應 從表3看出，不同濃度的2種雜草浸提液對3種雜草幼苗存在差異性的化感綜合效應。1)天胡荽浸提液。對馬齒莧和鬼針草的根和莖的化感效應指數均>0，0.1 g/mL處理對馬齒莧幼苗的根和莖的化感效應指數最大，分別為0.253 8和0.308 4，說明其對幼苗根和莖生長的促進作用最強；0.05 g/mL和0.1 g/mL處理分別對鬼針草根和莖的化感效應指數最大，分別為0.265 7和0.301 8；0.025 g/mL處理對早熟禾幼苗根的化感效應指數最大，為0.021 2。總體看，天胡荽浸提液的化感綜合效應為鬼針草>馬齒莧>早熟禾。2)酢漿草浸提液。對馬齒莧幼苗的根和莖的化感效應指數均<0，且隨浸提液濃度增大而減小，即抑制作用不斷增強。0.1 g/mL處理對早熟禾幼苗莖的化感效應指數<0，0.025 g/mL處理對鬼針草幼苗的根的化感效應指數>0。總體看，酢漿草浸提液作用下3種雜草幼苗的化感綜合效應指數均<0，表現為馬齒莧>鬼針草>早熟禾。

表3 酢漿草和天胡荽浸提液處理3種耐旱型雜草幼苗的化感效應指數

3 結論與討論

化感作用是植物間普遍存在的一種相互作用。目前，雜草是阻礙油菜生產的重要問題，隨著雜草抗藥性的增強，亟待尋找高效、易降解的化感物質代替化學藥劑的使用。研究結果表明，酢漿草和天胡荽浸提液對馬齒莧、鬼針草和早熟禾3種雜草種子發芽和幼苗生長均存在化感效應。植物釋放化感物質的方式主要有淋溶、揮發、根分泌和殘體分解等，水浸液相當于淋溶途徑釋放的化感物質[28]。在浸提液浸種+發芽的條件下，高濃度的酢漿草浸提液對3種雜草種子發芽和幼苗生長均產生顯著抑制作用。與張志忠等[29]研究結果一致。整體上看，抑制強度表現為馬齒莧>鬼針草>早熟禾。對比天胡荽浸提液，馬齒莧和鬼針草在不同濃度處理下的種子發芽和幼苗生長變化趨勢較小。周旭等[30]發現，南美天胡荽不同濃度的乙酸乙酯浸提液對伴生植物種子萌發影響不大，說明，能使天胡荽浸提液產生顯著性化感作用的條件范圍較酢漿草窄。只有早熟禾種子對天胡荽浸提液較敏感，抑制率達23.95%，化感綜合效應指數<0。

種子萌發是植物整個生命史中的關鍵環節[31]，根與莖的健康與否是植物正常生長的必備條件。酢漿草在該2個關鍵環節均能對雜草造成較為嚴重的影響，說明其化感效應較強，但具體是哪一種化學成分的影響還有待于進一步的研究。酢漿草浸提液對3種雜草種子發芽的抑制率分別為馬齒莧17.44%、早熟禾19.97%及鬼針草47.74%，由此反映出同種浸提液對不同雜草植株的化感作用存在一定差異，與朱潤華等[32]酢漿草浸提液對不同蔬菜種子影響效果不同的研究結論一致。若能利用化感作用降低油菜田雜草種子發芽率、阻礙雜草幼苗生長，將大幅度減少雜草的數量，提升作物品質。