水稻秸秆浸提液对小麦及其伴生杂草生长的影响

李 贵，张弘玥，王晓琳

(1.江苏省农业科学院植物保护研究所，江苏南京210014；2.南京农业大学生命科学学院，江苏南京 210095)

秸秆还田是实现植物营养元素循环利用的有效措施，具有改善土壤结构和理化性质、提高土壤保水保肥能力、减少土壤温度波动、提高土壤养分含量、抑制杂草和病菌生长、优化农田生态环境等作用[1-4]。20世纪80年代以来，随着可持续农业的发展，农作物秸秆直接还田面积逐年扩大，尤其在我国长江中下游地区，由于地理位置及气候条件的影响，广泛推广稻麦两熟耕作制度，水稻秸秆还田正成为该地区秸秆利用的主要措施[5]。关于秸秆还田对土壤肥力、作物产量的影响方面开展了大量研究[6-7]。随着稻麦单产与秸秆数量的增加，有待还田的秸秆越来越多，由于水稻秸秆还田量或还田方式不当造成小麦生长受抑甚至减产的情况屡有发生。本研究测定不同浓度水稻秸秆浸提液对小麦(TriticumaestivumL.)、日本看麦娘(AloecurusjaponicusSteud.)、大巢菜(ViciasativaL.)生长的影响，旨在为促进水稻秸秆还田、完善小麦田杂草治理技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

水稻品种：南粳46(江苏省农业科学院粮食作物研究所)，水稻秸秆(2012年11月水稻收获时采集，室外风干后备用)。小麦品种：宁麦14(江苏省农业科学院粮食作物研究所)。日本看麦娘、大巢菜种子均于2011年采集于江苏省农业科学院。

1.2 方法

1.2.1 水稻秸秆水浸提液的制备 取风干后的水稻秸秆40 g(干质量)，用剪刀剪成长约1～2 cm的小段，然后将秸秆装入1 000 mL烧杯中，加入 500 mL 水，室温下浸泡3 d后过滤2次(第1次用2层消毒纱布过滤，第2次用滤纸过滤)，得到 0.08 g/mL 母液，配成所需的浓度后冷藏待用。

1.2.2 供试种子的处理 选取健康饱满的小麦种子，用10%次氯酸钠溶液浸泡10 min后，用蒸馏水冲洗5次，24 ℃催芽24 h，挑选露白一致的小麦种子进行测试。杂草种子处理方法同小麦。

1.2.3 受试植物的培养 取直径为9 cm的培养皿，垫上双层滤纸，分别选取处理后的小麦、日本看麦娘、大巢菜种子各30粒，均匀放在培养皿中，每处理设8次重复，分别加入10 mL蒸馏水及不同浓度的浸提液(0.005、0.01、0.02、0.04、0.08 g/mL)，室温下培养。种子发芽及幼苗生长过程中适当补加蒸馏水及浸提液，使滤纸保持湿润。

1.2.4 形态学指标的测定 受试植物萌发3周后测定形态学指标。每个培养皿取10株苗，测定苗高、苗鲜质量、根长、根鲜质量，4次重复。

1.2.5 酶活性、丙二醛(MDA)含量的测定[8]受试植物萌发4周后测定酶活性、MDA含量。用愈创木酚法测定过氧化物酶(POD)活性，用氯化硝基四氮唑蓝(NBT)光化还原法测定超氧化物歧化酶(SOD)活性，用硫代巴比妥酸法测定MDA含量。4次重复。

1.3 数据分析

采用DPS分析软件分析数据[9]。

2 结果与分析

2.1 水稻秸秆浸提液对小麦、日本看麦娘、大巢菜形态学特征的影响

由表1可以看出，当水稻秸秆浸提液浓度为 0.005～0.020 g/mL 时，小麦的苗高、苗鲜质量、根鲜质量均较对照增加，与对照差异显著，但根长与对照差异不显著。当水稻秸秆浸提液浓度大于 0.020 g/mL 时，小麦苗高、根长受到明显抑制，但根鲜质量与对照差异不显著。可见水稻秸秆浸提液抑制了小麦萌发期、苗期的生长，但对小麦地上部分、地下部分的生物量积累没有显著的抑制作用。

表1 不同浓度水稻秸秆浸提液对小麦形态学特征的影响

由表2可以看出，随着水稻秸秆浸提液浓度的升高，日本看麦娘根长受到明显抑制，当水稻秸秆浸提液浓度为0.040～0.080 g/mL时，日本看麦娘根长较对照显著降低(P<0.05)。水稻秸秆浸提液对日本看麦娘苗高、苗鲜质量、根鲜质量抑制作用不明显。

表2 不同浓度水稻秸秆浸提液对日本看麦娘形态学特征的影响

表3显示，随着水稻秸秆浸提液浓度的升高，大巢菜苗高受到明显抑制(P<0.05)，当水稻秸秆浸提液浓度为0.080 g/mL时，大巢菜苗鲜质量、根长也受到明显抑制(P<0.05)。

表3 不同浓度水稻秸秆浸提液对大巢菜形态学特征的影响

2.2 水稻秸秆浸提液对小麦、日本看麦娘、大巢菜生理指标的影响

2.2.1 对SOD酶活性的影响 图1至图3表明，小麦、日本看麦娘、大巢菜叶片SOD酶活性都随着水稻秸秆浸提液浓度的升高而下降。

2.2.2 对MDA含量的影响 图4至图6表明，小麦、日本看麦娘、大巢菜叶片中MDA含量都随着浸提液浓度的升高而上升。

2.2.3 对POD酶活性的影响 图7至图9表明，日本看麦娘、大巢菜叶片中POD酶活性均随着浸提液浓度升高而上升，小麦叶片中POD酶活性变化不明显。

3 结论与讨论

3.1 水稻浸提液对小麦及其伴生杂草形态学特征的影响

水稻秸秆浸提液对小麦幼苗的影响总体上表现为低浓度促进、高浓度抑制。李逢雨等在研究水稻秸秆水浸提液对小麦的化感作用时也发现了此现象[10]。随着水稻秸秆浸提液浓度的升高，日本看麦娘根长明显受到抑制，大巢菜苗高明显受到抑制。可见，对于不同的受体植物，水稻秸秆浸提液对其生长的影响不相同。水稻秸秆还田过程中应充分考虑秸秆对后茬作物生长的影响，针对不同作物甚至不同品种适时适量还田，防止还田过量或还田方式不当而对后茬作物生长产生不利影响。另外，虽然利用秸秆还田控制包括杂草在内的有害生物发生发育等方面已有一些报道[11-12]，但是秸秆还田在田间的实际生态效应是物理作用、化感作用及农艺措施等因素共同作用的结果，单独凭借秸秆还田很难达到控制有害生物的效果，甚至对作物产生负效应，因此应将秸秆还田与其他农艺措施以及有害生物防治技术有机结合起来。

3.2 水稻浸提液对小麦及其伴生杂草生理指标的影响

虽然水稻秸秆浸提液对小麦、日本看麦娘、大巢菜的形态学特性影响趋势不相同，但对生理指标的影响均表现出相同的趋势，即随着水稻秸秆浸提液浓度的升高，受试植物叶片的SOD活性呈下降趋势，POD活性、MDA含量呈上升趋势，叶片显示出衰老特性[13]。正常情况下，植物细胞内自由基产生、消除处于平衡状态，不易导致膜脂过氧化，但植物在逆境条件下，平衡状态被打破，自由基引发膜脂过氧化作用，造成膜系统损伤，而且逆境条件通常先抑制膜保护酶系统的防御功能，再对细胞造成伤害[14]。SOD、POD是膜保护酶系统的重要组成部分，它们协同作用清除代谢过程中产生的活性氧，避免膜脂过氧化作用及其他伤害过程。许长成等指出，POD 具有双重作用，作为膜保护酶系统成分清除活性氧的同时也参与叶绿素降解、活性氧产生，表现为伤害效应[15]。

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