余 阳， 王福楷， 任梦星， 李晨芹， 周聪颖， 张 洪

(西南科技大学 生命科学与工程学院， 四川 绵阳 621010)

近年来，长江流域冬油菜田的杂草危害愈加严重，导致油菜在日照、水分和养分上的不足，造成产量降低，多则减产50%以上[1-2]。油菜产业作为四川省农业优势产业之一，保证油菜的高质量生产是促进四川油菜产业健康发展的重要保障。杂草是油菜生长中的主要危害之一[3]。方便、快捷、有效的化学防治方法仍然是国内外控制油菜田杂草生长的主要途径。复合型除草剂缺乏，长期单一除草剂应用诱发杂草抗药性产生，加快了油菜田杂草种群的演替风险[4]。ZHOU等[5-7]研究发现，可通过增强作物与杂草在光照、养分等方面的竞争力或增加其化感物质防控杂草，从而达到减少化学药剂使用并降低杂草危害的目的。SCHULZ等[8]研究发现，作物能够通过化感作用抑制杂草生长。苦瓜秸秆各部位水浸提液对黑麦草等3种杂草种子的萌发和幼苗生长具有一定的抑制作用[9]。徐高峰等[10]研究发现，油菜对小子虉草具有很强的竞争作用，高密度条件下显著抑制小子虉草的分枝数和种子量。有关杂草对作物的化感作用研究，李文红等[11]研究发现，泽漆、续断菊、播娘蒿、婆婆纳、刺儿菜及野老鹳草等6种杂草的水浸提液均能不同程度地影响水稻种子的发芽势及发芽率，其影响产生的敏感时期为浸种阶段；在清水浸种+浸提液培养条件下，6种杂草浸提液处理虽然对水稻种子发芽势和发芽率均无影响，但均能显著提高水稻幼苗干物质的积累量，增幅为5.62%～14.34%。唐成林等[12]研究发现，在连作条件下，半夏根系分泌物通过自毒作用显著抑制自身珠芽的萌发。不仅大田作物和杂草间普遍存在一定的化感效应，而且杂草之间也存在微妙的相互作用。目前，初步探究发现，毛茛、高乌头、五爪金龙、露蕊乌头和乳白香草化感抑草效果明显；假臭草、飞机草、加拿大一枝花、紫茎泽兰和微甘菊等入侵杂草与本地杂草有一定的竞争作用[13]。王桔红等[14]发现，鬼针草和含羞草间的竞争符合“新武器假说”。

马齿苋(Portulacaoleracea)在世界各地广泛分布且耐旱耐盐，很难防除，是主要的阔叶类杂草[15-17]；鬼针草(Bidenspilosa)对干旱胁迫具有很高的耐受性，其萌发能力较高，生命周期短、繁殖迅速，能在较短时间广泛蔓延成为优势杂草群落[18-19]；早熟禾(Poaannua)是一种世界性的危害杂草，种子的萌发率高、萌发温度范围广(5～30℃)，且干旱胁迫条件下早熟禾某些活性氧的增加[20]导致其耐旱性强，尤其在稻茬油菜田作为优势杂草产生危害[21-24]。天胡荽(Hydrocotylesibthorpioides)和酢浆草(Oxaliscorniculata)是常见杂草，前人对其化感作用及化学成分进行了一定的研究。彭瑜等[25]研究发现，红花酢浆草叶片提取液对白三叶、红三叶及高羊茅等9种植物种子萌发和幼苗生长均有不同程度的化感作用，其中，白三叶、高羊茅、红三叶及马蹄金对红花酢浆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学成分、药理作用及临床应用[26]。

在众多杂草中，耐旱型杂草凭借对恶劣环境的适应力和顽强的生命力，已成为现存较难治理的杂草类型，其研究也较为薄弱。油菜田耐旱型杂草危害严重，但鲜见生态控草方面的研究，其研究瓶颈亟待突破。植物化感作用的研究越来越受到世界众多国家学者的重视[27]。因此，探究油菜田杂草间化感作用具有重要意义。鉴于此，采用培养皿滤纸法和浸种法，研究天胡荽和酢浆草不同浓度的浸提液对油菜田马齿苋、鬼针草和早熟禾3种耐旱型杂草种子发芽及幼苗生长的影响，以期为利用化感作用生态防控油菜田耐旱型杂草，实现将杂草“变废为宝”提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 杂草种子 马齿苋、早熟禾和鬼针草，于2019年5—6月采集于四川绵阳油菜田块及其周边田块。

1.1.2 浸提植物 天胡荽和酢浆草植株，于2019年5月采自四川绵阳油菜田块及其周边田块。

1.1.3 设备 HZQ-F160振荡培养箱，上海百典仪器设备有限公司。

1.2 方法

1.2.1 浸提液制备 将采集到的天胡荽和酢浆草植株先后用蒸馏水和无菌水清洗干净，放在室内通风处，自然晾干后切碎，取30 g分别装入500 mL无菌锥形瓶中。按1∶10的比例倒入300 mL无菌水，封装、震荡后放入4℃冰箱中静置，浸取48 h(每24 h震荡1次)。过滤去除残渣，得到0.1 g/mL的天胡荽和酢浆草浸提液母液；再通过稀释制成0.05 g/mL、0.025 g/mL及0.012 5 g/mL的浸提液，存于4℃冰箱中备用。

1.2.2 试验设计 挑选饱满度和大小基本一致的种子，用75%的乙醇进行表面消毒处理3 min。选用规格为 9 cm的无菌培养皿，培养皿中放入2层直径为9 cm的定性滤纸，每个培养皿中均匀摆放30粒杂草种子备用。各培养皿中分别对应加入5 mL 0.1 g/mL、0.05 g/mL、0.025 g/mL及0.012 5 g/mL的天胡荽或酢浆草浸提液，以蒸馏水处理为对照，3次重复。将培养皿放置在室温20℃环境下培养。每天补充相应浓度的浸提液1 mL以保持滤纸湿润。

1.2.3 指标测定 以胚根或胚芽突破种皮为种子萌发标准，测量并记录每个培养皿中长势较好的3株幼苗根和茎的长。待发芽稳定后，即连续2～3 d没有新的种子萌发则结束试验，统计种子发芽率，测量幼苗茎长和根长。

发芽率=(种子萌发粒数/供试种子总粒数)×100%

化感效应指数(RI)=1-C/T(T≥C)或RI=T/C-1 (T

式中，C和T分别为各项化感效应指数的对照值和处理值(均为算术平均值) 。

1.3 数据统计分析

采用SPSS 19.0进行单因素方差分析及最小显著差数法(LSD)多重比较分析。

2 结果与分析

2.1 酢浆草和天胡荽浸提液对3种耐旱型杂草种子发芽率的影响

从表1看出，不同浓度的2种杂草浸提液对3种杂草幼苗发芽率的影响存在差异。

表1 酢浆草和天胡荽浸提液处理3种杂草种子的发芽率

2.1.1 酢浆草 酢浆草浸提液对马齿苋和早熟禾种子发芽率呈低浓度促进，高浓度抑制的趋势，且随着浓度增加呈抑制效果增强的“剂量效应”。1)早熟禾。在浓度为0.012 5 g/mL时酢浆草浸提液对早熟禾种子发芽率具有促进作用，发芽率最高，达97.78%，较对照提高3.53%，二者间差异不显著；之后随处理浓度增大，发芽率呈先降后升再降趋势，0.1 g/mL处理发芽率最低，为75.56%；浓度小于0.05 g/mL的各处理间差异均不显著，但均与0.1 g/mL处理差异显著。2)马齿苋。在浓度小于0.1 g/mL时酢浆草浸提液对马齿苋种子发芽率具有促进作用，且随着浓度增加促进效果降低，0.025～0.05 g/mL 3个浓度处理的发芽率为96.67%～97.78%，3个处理间差异不显著，但均显著高于0.1 g/mL处理。3)鬼针草。随处理浓度增大，发芽率呈先降后升再降趋势，酢浆草浸提液0.025 g/mL处理鬼针草种子的发芽率最高，为80.00%，具有促进作用，与0.1 g/mL处理间差异显著，与其余处理差异不显著；其余浓度均具有抑制作用，且随着浓度升高，抑制作用增强，表现出“剂量效应”。其中，0.1 g/mL处理鬼针草种子的发芽率最低，为38.89%，与除0.05 g/mL处理外的其余处理差异显著。

2.1.2 天胡荽 1) 早熟禾。随处理浓度增大，发芽率呈先降后升再降再升趋势，浓度为0.012 5 g/mL和0.05 g/mL时，早熟禾种子发芽率最低，均为60.00%，具有抑制效果，抑制率为40.00%；其次是0.1 g/mL，早熟禾种子发芽率最低，为64.44%，亦具有抑制效果，与前2个浓度处理间差异不显著，但均显著低于CK。2) 马齿苋。随处理浓度增大，发芽率在91.11%～97.78%，呈先降后升再降再升趋势，其中，CK和0.1 g/mL处理的发芽率最高，0.05 g/mL处理最低，但各处理间差异不显著。3) 鬼针草。随处理浓度增大，发芽率呈先降后升再降趋势，0.05 g/mL处理鬼针草种子发芽率最高，为80.00%；0.025 g/mL处理其次，为76.67%；0.012 5 g/mL处理最低，为70.00%，但总体看，各处理间差异不显著。

2.2 酢浆草和天胡荽浸提液对3种耐旱型杂草幼苗生长的影响

2.2.1 幼苗生长 从表2看出，不同浓度的2种杂草浸提液对3种杂草幼苗根和茎的生长存在差异性的化感效应。1) 酢浆草。酢浆草浸提液各浓度处理对马齿苋幼苗根和茎的生长均具有显著抑制作用，且随着处理浓度增大，抑制作用呈增强趋势。鬼针草幼苗根和茎的生长随着处理浓度增大分别呈先增后减和先减后增再减趋势，且CK、0.012 5 g/mL和0.025 g/mL处理与0.05 g/mL和0.1 g/mL处理间差异显著。早熟禾幼苗根和茎的生长随着处理浓度增大分别呈减小趋势和先增后减再增再减趋势，CK和0.012 5 g/mL处理的根长与其余处理间差异显著，0.1 g/mL处理的根长最小，与其余处理差异显著；0.1 g/mL处理的茎长最小，与其余处理差异显著，但其余处理间差异不显著。2) 天胡荽。天胡荽浸提液对马齿苋和鬼针草幼苗的根长具有显著促进作用，对早熟禾幼苗的根长具有促进作用但均不显著；对马齿苋和鬼针草幼苗的茎长具有显著促进作用，但对早熟禾幼苗的茎长具有抑制作用且均不显著。其中，随着处理浓度增大，天胡荽浸提液各处理马齿苋幼苗的根长和茎长均呈先增后减再增趋势；鬼针草幼苗根长呈先增后减趋势，茎长呈增加趋势；早熟禾幼苗的根长和茎长均呈先减后增再减趋势。

表2 酢浆草和天胡荽浸提液处理3种杂草幼苗的生长状况

2.2.2 化感综合效应 从表3看出，不同浓度的2种杂草浸提液对3种杂草幼苗存在差异性的化感综合效应。1)天胡荽浸提液。对马齿苋和鬼针草的根和茎的化感效应指数均>0，0.1 g/mL处理对马齿苋幼苗的根和茎的化感效应指数最大，分别为0.253 8和0.308 4，说明其对幼苗根和茎生长的促进作用最强；0.05 g/mL和0.1 g/mL处理分别对鬼针草根和茎的化感效应指数最大，分别为0.265 7和0.301 8；0.025 g/mL处理对早熟禾幼苗根的化感效应指数最大，为0.021 2。总体看，天胡荽浸提液的化感综合效应为鬼针草>马齿苋>早熟禾。2)酢浆草浸提液。对马齿苋幼苗的根和茎的化感效应指数均<0，且随浸提液浓度增大而减小，即抑制作用不断增强。0.1 g/mL处理对早熟禾幼苗茎的化感效应指数<0，0.025 g/mL处理对鬼针草幼苗的根的化感效应指数>0。总体看，酢浆草浸提液作用下3种杂草幼苗的化感综合效应指数均<0，表现为马齿苋>鬼针草>早熟禾。

表3 酢浆草和天胡荽浸提液处理3种耐旱型杂草幼苗的化感效应指数

3 结论与讨论

化感作用是植物间普遍存在的一种相互作用。目前，杂草是阻碍油菜生产的重要问题，随着杂草抗药性的增强，亟待寻找高效、易降解的化感物质代替化学药剂的使用。研究结果表明，酢浆草和天胡荽浸提液对马齿苋、鬼针草和早熟禾3种杂草种子发芽和幼苗生长均存在化感效应。植物释放化感物质的方式主要有淋溶、挥发、根分泌和残体分解等，水浸液相当于淋溶途径释放的化感物质[28]。在浸提液浸种+发芽的条件下，高浓度的酢浆草浸提液对3种杂草种子发芽和幼苗生长均产生显著抑制作用。与张志忠等[29]研究结果一致。整体上看，抑制强度表现为马齿苋>鬼针草>早熟禾。对比天胡荽浸提液，马齿苋和鬼针草在不同浓度处理下的种子发芽和幼苗生长变化趋势较小。周旭等[30]发现，南美天胡荽不同浓度的乙酸乙酯浸提液对伴生植物种子萌发影响不大，说明，能使天胡荽浸提液产生显著性化感作用的条件范围较酢浆草窄。只有早熟禾种子对天胡荽浸提液较敏感，抑制率达23.95%，化感综合效应指数<0。

种子萌发是植物整个生命史中的关键环节[31]，根与茎的健康与否是植物正常生长的必备条件。酢浆草在该2个关键环节均能对杂草造成较为严重的影响，说明其化感效应较强，但具体是哪一种化学成分的影响还有待于进一步的研究。酢浆草浸提液对3种杂草种子发芽的抑制率分别为马齿苋17.44%、早熟禾19.97%及鬼针草47.74%，由此反映出同种浸提液对不同杂草植株的化感作用存在一定差异，与朱润华等[32]酢浆草浸提液对不同蔬菜种子影响效果不同的研究结论一致。若能利用化感作用降低油菜田杂草种子发芽率、阻碍杂草幼苗生长，将大幅度减少杂草的数量，提升作物品质。