6种杂草水浸提液对水稻种子发芽和幼苗生长的影响

李文红， 张朝显， 曹 丹

(1.徐州生物工程职业技术学院/徐州市现代农业生物技术重点实验室，江苏徐州 221006；2.江苏省沛县农业技术推广中心，江苏沛县 221600)

播娘蒿[Descurainiasophia(L.) Schur]、刺儿菜(CirsiumsegetumBge.)、婆婆纳(VeronicadidymaTenore)、续断菊[Sonchusasper(L.)Hill.]、野老鹳草(GeraniumcarolinianumL.)、泽漆(EuphorbiahelioscopiaL.)均是秋冬季麦田杂草，在我国南北各地均有分布和生长，是江苏徐州地区麦田的主要杂草，这些杂草生长繁殖能力较强，侵入麦田后与小麦争夺阳光、空间、水分和养料，抑制小麦的正常生长，因此，对于未化除或化除效果不理想的麦田，人工拔除杂草显得尤为必要。目前，关于麦田杂草发生与防治的研究相对较多，而对杂草利用的报道并不多见。有研究认为，婆婆纳浸提液对小麦、油菜、早熟禾、高羊茅等植物种子的萌发有显著的抑制作用，且浓度越高，抑制作用越强[1-2]。播娘蒿浸提液浓度大于1 mg/mL时，对野燕麦和旱雀麦幼苗的根长、芽长、干质量、鲜质量等生长指标均表现为抑制作用[3]。续断菊对白车轴草、早熟禾、高羊茅种子的萌发都有抑制作用[4]。高浓度的泽漆浸提液对萝卜、白菜、甘蓝种子的发芽率和发芽指数均有显著的抑制作用[5]。小麦春季除草与水稻浸种催芽时令同步，如能将麦田杂草的化感作用[6]应用于水稻生产，势必会对粮食绿色生产技术变革带来深远影响。本试验通过探讨播娘蒿、刺儿菜、婆婆纳、续断菊、野老鹳草、泽漆等6种杂草浸提液对水稻种子萌发和幼苗生长的效应，以期为植物源生长调节剂的研发和生态农业的发展提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用6种杂草分别为婆婆纳、泽漆、播娘蒿、续断菊、野老鹳草、刺儿菜，于2017年4月26日在徐州生物工程职业技术学院未使用除草剂的小麦田中采集获得。水稻品种为郑旱2号，水稻种子由江苏省徐州大华种业有限公司提供，为一级良种，发芽率在85%以上。

1.2 试验方法

1.2.1 杂草浸提液的制备 将采集回的杂草用自来水清洗干净，于室内通风处自然晾干，剪成1～2 cm 小段，称取100 g，用1 000 mL纯净水浸提 24 h[7]，过滤除残渣，收集浓度为100 g/L的浸提液注入棕色瓶内[5]，置于4 ℃冰箱中备用[8]。生测试验于2017年4月27日在江苏省徐州市现代农业生物技术重点实验室进行。

1.2.2 生物测定 种子萌发试验采用培养皿滤纸法。试验设置6种杂草浸提液：播娘蒿浸提液(B)、刺儿菜浸提液(C)、婆婆纳浸提液(P)、续断菊浸提液(X)、野老鹳草浸提液(Y)、泽漆浸提液(Z)，分别采用以下3种培养方式：清水浸种+浸提液培养(J0)、浸提液浸种+清水培养(J1)、浸提液浸种+浸提液培养(J2)，以清水浸种+清水培养作为对照(CK)。供试的水稻种子先用纯净水淘洗，去除空瘪种子，然后用0.02 mol/L KMnO4溶液消毒10 min，浸种48 h，24 h换液(水)1次。取100粒浸泡后的水稻种子置于铺有1层滤纸[9]、直径为12 cm的培养皿中，加入10 mL浸提液(水)，盖上皿盖。每个处理设3个重复，每个重复1皿。然后置于 30 ℃[10]、光照时间为12 h/d[11]的发芽箱(GPX-250，上海君竺仪器制造有限公司)中萌发培养，4 d后记录萌发种子的数量，以胚根突破种皮1 mm视为萌发。

种子萌发后，将培养皿从发芽箱内移到箱外试验桌上，移开皿盖。室温下继续进行不同处理的培养，每天08：00加入1 mL浸提液(水)，记录温度。培养13 d后[12]统计正常幼苗(完整幼苗、带有轻微缺陷的幼苗、次生感染的幼苗)的数量，计算水稻种子的发芽势、发芽率及其抑制率。

发芽势=(4 d后已萌发种子数量/供试种子数量)×100%；萌发抑制率=(对照种子发芽势-处理种子发芽势)/对照种子发芽势×100%[13]；发芽率=(13 d后长成正常幼苗数量/供试种子数量)×100%；发芽抑制率=(对照种子发芽率-处理种子发芽率)/对照种子发芽率×100%。

1.2.3 水稻幼苗生长量(干质量)测定 不同浸提液的幼苗生长量以1个重复为单位，取正常生长的幼苗(正常生长的幼苗数量即为样本数)，继续培养7 d，剪下根系，烘干，用分析天平(精确至0.001 g)分别称取样本植株干质量、根干质量、叶干质量，计算百株干质量、百株根干质量、百株叶干质量。百株干质量=100/样本数×样本植株的干质量；百株根(叶)干质量=100/样本数×样本植株根(叶)的干质量。

1.3 数据统计与分析

用Excel对数据进行计算，然后用DAS 1.0软件对数据进行统计与分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对水稻种子发芽势、发芽率的影响

由表1可知，浸提液浸种+浸提液发芽(J2)的培养方式下，播娘蒿、刺儿菜、婆婆纳、续断菊、泽漆浸提液处理的水稻种子的发芽势均显著低于对照(P<0.05)，其萌发抑制率分别为11.87%、6.90%、8.00%、5.75%、4.97%。播娘蒿浸提液处理的萌发抑制率显著高于其他5种杂草浸提液处理(P<0.05)，刺儿菜、婆婆纳、续断菊、泽漆浸提液处理之间萌发抑制率差异不显著，但均显著高于野老鹳草浸提液处理(P<0.05)。播娘蒿、刺儿菜、婆婆纳浸提液处理的发芽率均显著低于对照(P<0.05)，其发芽抑制率分别是7.11%、7.11%、5.24%。播娘蒿、刺儿菜、婆婆纳、泽漆浸提液处理之间的发芽抑制率差异不显著，但均高于续断菊和野老鹳草浸提液处理。续断菊浸提液处理的发芽抑制率显著高于野老鹳草浸提液处理(P<0.05)。浸提液浸种+清水发芽(J1)的培养方式下，播娘蒿、刺儿菜、婆婆纳浸提液处理的水稻种子发芽势显著低于对照(P<0.05)，其萌发抑制率分别为6.89%、6.52%、7.67%，这3种杂草浸提液处理之间的萌发抑制率差异不显著，但均显著高于泽漆、续断菊、野老鹳草浸提液处理(P<0.05)，泽漆浸提液处理的萌发抑制率显著高于野老鹳草浸提液处理(P<0.05)。刺儿菜浸提液处理的发芽率显著低于对照，其发芽抑制率达 6.37%，其余处理的发芽率与对照差异均不显著。刺儿菜与婆婆纳浸提液处理的发芽抑制率差异不显著，但它显著高于其他杂草浸提液处理的发芽抑制率。清水浸种+浸提液发芽(J0)的培养方式下，杂草浸提液处理的发芽势和发芽率与对照相比差异均不显著，各处理之间的萌发抑制率、发芽抑制率差异也不显著。

表1 不同处理对水稻种子发芽情况的影响Table 1 Effects of different treatments on germination of rice

注：同列数据后不同小写字母表示处理之间差异显著(P<0.05)，下表同。负值代表促进率，表2同。

2.2 不同培养方式对水稻种子发芽情况的影响

由表2可知，浸提液浸种+浸提液发芽(J2)处理方式下水稻种子的发芽势和发芽率均显著低于对照(P<0.05)，其萌发抑制率、发芽抑制率分别为4.47%、3.00%。浸提液浸种+清水发芽(J1)处理方式下，水稻种子发芽势和发芽率均显著低于对照(P<0.05)，其萌发抑制率、发芽抑制率分别为 5.55%、3.25%。浸提液浸种+浸提液发芽(J2)与浸提液浸种+清水发芽(J1)2种处理方式之间的发芽势和发芽率差异均不显著。与对照相比，清水浸种+浸提液发芽(J0)处理方式下水稻种子的发芽势、发芽率均未达到显著性差异。

2.3 不同处理对水稻幼苗生长情况的影响

由表3可知，在清水浸种+浸提液发芽(J0)处理方式下，6种杂草的浸提液均能显著增加水稻幼苗的百株干质量(P<0.05)，播娘蒿、续断菊、野老鹳草、刺儿菜、婆婆纳、泽漆浸提液处理的水稻幼苗干质量分别增加14.34%、13.39%、11.26%、9.79%、7.65%、5.62%；续断菊和野老鹳草浸提液处理均能显著促进根系和叶片的生长，其他4种杂草浸提液处理仅有百株根干质量显著高于对照(P<0.05)。在浸提液浸种+清水发芽(J1)处理方式下，播娘蒿、刺儿菜、续断菊等3种杂草浸提液处理的稻苗百株干质量显著高于对照(P<0.05)，分别增加13.06%、9.63%、7.82%，且其百株根干质量分别显著提高21.94%、13.84%、12.21%(P<0.05)，其余3种杂草浸提液处理的稻苗百株干质量、百株根干质量、百株叶干质量与对照差异均不显著。在浸提液浸种+浸提液发芽(J2)处理方式下，续断菊、野老鹳草、刺儿菜浸提液处理的稻苗百株干质量显著高于对照(P<0.05)，分别增加8.28%、7.40%、4.48%，播娘蒿和婆婆纳浸提液处理的稻苗百株干质量与对照差异不显著，仅有泽漆浸提液处理的稻苗百株干质量显著降低12.62%(P<0.05)。续断菊和野老鹳草浸提液处理的百株根干质量分别显著提高14.56%、10.98%，泽漆浸提液处理的稻苗百株根干质量和百株叶干质量分别显著降低11.44%、13.72%(P<0.05)。

表2 不同培养方式下水稻种子的发芽情况Table 2 Germination of rice in different culture modes

2.4 不同培养方式对水稻幼苗生长情况的影响

由表4可知，在清水浸种+浸提液培养(J0)处理方式下，水稻幼苗生长干物质积累量显著高于对照，6种杂草浸提液处理的百株干质量、百株根干质量和百株叶干质量分别比对照提高10.32%、15.69%、5.33%。在杂草浸提液浸种+清水培养(J1)处理方式下，与对照相比，水稻幼苗百株干质量和百株根干质量分别显著提高5.22%、10.21%，百株叶干质量与对照差异不显著。杂草浸提液浸种+浸提液发芽(J2)处理方式对水稻幼苗的百株干质量、百株根干质量和百株叶干质量的积累量均没有显著影响。

表3 不同处理对水稻幼苗生长情况的影响Tab.3 Effects of different treatments on seedling growth of rice

注：增加量占比为负值表示与对照相比减少量的占比。

表4 3种培养方式对水稻幼苗生长的影响Tab.4 Effects of three culture modes on seedling growth of rice

3 结论与讨论

3.1 不同杂草浸提液对水稻种子发芽和幼苗生长的影响

研究发现，6种杂草浸提液均对水稻种子发芽、生长存在化感效应[14]。6种杂草在清水浸种+浸提液发芽的条件下，对水稻种子的发芽势和发芽率均没有显著性影响，但均能显著提高植株幼苗干物质的积累量，促进幼苗生长。刺儿菜浸提液用于水稻浸种或浸种+培养，会显著抑制水稻种子的萌发和发芽，并显著促进已发芽幼苗的生长(P<0.05)。播娘蒿、婆婆纳2种杂草浸提液只用于水稻浸种时，会显著抑制水稻种子的萌发(P<0.05)；当其分别被用于浸种+培养时，则会显著抑制水稻种子的萌发和发芽(P<0.05)，而对水稻幼苗生长没有显著影响。续断菊、泽漆2种杂草浸提液在水稻浸种+培养条件下，会显著抑制水稻种子萌发(P<0.05)，但不影响发芽率；续断菊对已发芽幼苗的生长有显著的促进作用，而泽漆则有显著的抑制作用(P<0.05)。野老鹳草浸提液仅用于浸种时，对水稻种子的萌发、发芽均无影响，但对幼苗生长有显著的促进作用(P<0.05)。

杂草浸提液影响水稻种子发芽势或发芽率的敏感时期，在浸种阶段而非发芽阶段，其对植株幼苗生长产生促进作用的时期在水稻种子发芽以后，杂草浸提液浸种会降低浸提液发芽对幼苗生长的促进效应。杂草浸提液对水稻幼苗生长的影响主要是通过影响根系的干物质积累量实现的，其产生化感效应的最适浓度有待于进一步研究。

3.2 水稻生产实践中应高度重视麦田杂草的化感效应

对于以泽漆、播娘蒿、婆婆纳等杂草为主的麦田，杂草全部还田会影响直播稻种子发芽，泽漆还会严重抑制水稻幼苗的生长。目前，随着水稻简化、轻型栽培技术的推广，直播水稻面积呈逐年扩大的趋势[15-17]。对于以野老鹳草、续断菊、刺儿菜等杂草为主的麦田，可以将杂草直接还田，然后撒播已经催芽的水稻种子；对于播种干谷的直播稻田，播种前须要将田内播娘蒿、婆婆纳、泽漆等杂草清除干净，以防影响水稻出苗。这样既节约了劳动力，又不影响种子出苗，同时又为土壤补充了有机肥料，可以促进水稻幼苗生长。

参考文献：

[1]李 今. 杂草水浸提液对油菜种子萌发的影响[J]. 湖北农学院学报，1999，19(4)：305-306.

[2]吴海荣，强 胜. 外来杂草波斯婆婆纳的化感作用研究[J]. 种子，2008，27(9)：67-69，73.

[3]李 玮. 播娘蒿对2种禾本科杂草种子萌发及幼苗生长的影响[J]. 种子，2014，33(11)：18-22.

[4]许桂芳，王鸿升，刘明久. 外来植物续断菊的化感作用研究[J]. 河南师范大学学报(自然科学版)，2011，39(5)：141-144.

[5]刘 晶. 泽漆水浸提液对3种蔬菜种子萌发及幼苗生长的影响[J]. 种子，2016，35(2)：84-86.

[6]李淑梅，王付娟. 水花生不同部位水浸液对黑麦草种子的化感作用[J]. 种子，2016，35(6)：96-98.

[7]钱振官，沈国辉，柴晓玲，等. 加拿大一枝黄花(SolidagocanadensisL.)不同水浸液对作物种子发芽和生长的影响[J]. 上海农业学报，2005，21(3)：32-35.

[8]关亚丽，欧启剧，李雪莹. 假马鞭花器官水浸液对6种植物种子萌发和幼苗生长的影响[J]. 贵州农业科学，2012，40(2)：37-40.

[9]钱春荣，王俊河，冯延江，等. 不同浸种时间对水稻种子发芽势和发芽率的影响[J]. 中国农学通报，2008，24(9)：183-185.

[10]谷 茂，杜 红. 作物种子生产与管理[M]. 2版. 北京：中国农业出版社，2010：274.

[11]龚 勋，王珩义. 不同年生紫茎泽兰不同部位水浸液对甜荞种子萌发的影响[J]. 江苏农业科学，2016，44(3)：161-164.

[12]张新叶，陈慧玲，李振芳，等. 油茶水浸提液对紫苏种子萌发及幼苗生长的化感效应[J]. 林业科技开发，2014，28(2)：42-44.

[13]周 兵. 3种克隆型伴生杂草提取物对水稻种子萌发和幼苗生长的影响[J]. 西北农业学报，2011，20(8)：71-76.

[14]周 兵，闫小红，钟 娟，等. 3种莎草属伴生杂草提取物对水稻种子萌发和幼苗生长的影响[J]. 热带作物学报，2010，31(9)：1542-1548.

[15]许 轲，唐 磊，郭保卫，等. 不同直播方式水稻产量及其物质生产特点[J]. 扬州大学学报(农业与生命科学版)，2014，35(3)：42-47.

[16]余 铮，邓莉立，谭显胜，等. 20%双草醚可湿性粉剂对水稻直播田杂草的防除效果及安全性评价[J]. 杂草学报，2017，35(3)：38-42.

[17]朱新文，施慎年，吴佳文. 水稻旱直播田47%氯吡·丙·异可湿性粉剂除草效果及安全性[J]. 杂草学报，2016，34(4)：39-42.