水稻秸稈提取物對幾種雜草的抑制效果及其安全性研究

蔡傅紅　曲潤波　王耀強　趙婕如　盛先鋒　王云鵬

摘要本研究采用室內(nèi)生測方法，測定了水稻秸稈水浸提液對雜草和作物發(fā)芽率的影響，研究了不同濃度浸提液對雜草和作物的化感作用。結(jié)果表明，可以把水稻秸稈作為硬草和王不留行除草劑的研究植物;在研究水稻秸稈提取液作為狗尾草有效的除草劑時，應(yīng)使用濃度≥0.04g/mL的提取液。同時，還研究了秸稈提取液對作物的除草安全性。研究結(jié)果表明，種植韭菜、番茄和蘿卜時不可以使用水稻秸稈提取液研制的除草劑;種植小麥時可以使用濃度<0.01g/mL的水稻秸稈提取液研制的除草劑;在種植白菜時可以使用濃度<0.02g/mL的水稻秸稈提取液研制的除草劑。

關(guān)鍵詞 水稻秸稈提取液;雜草;抑制作用;化感作用

中圖分類號 S47

文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

文章編號 1007-5739（2019）05-0091-03

目前，除草方式主要分為人工除草和化學(xué)除草，人工除草效率低，不適合農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要;化學(xué)除草適合機械化生產(chǎn)，工作效率高，采用化學(xué)除草劑可有效地控制許多雜草，但對環(huán)境污染比較大1-2。在一些地區(qū)，長殘效除草劑品種仍然在大面積使用，而且由于相對落后的農(nóng)藥工業(yè)，常出現(xiàn)農(nóng)藥產(chǎn)品雜質(zhì)超標(biāo)的現(xiàn)象，如本是十分安全的芐嘧磺隆，也由于產(chǎn)品雜質(zhì)超標(biāo)，給一些地區(qū)水稻造成了藥害啊。我國也報道了塘蒿稗草、看麥娘等5種雜草生物型對丁草胺、百草枯、綠麥隆、殺草丹等除草劑產(chǎn)生了抗藥性4。近年來，化學(xué)藥劑的大量使用引發(fā)了一系列的問題，如除草劑抗性雜草植株的出現(xiàn)、土壤污染、水質(zhì)退化以及對非雜草生物（特別是人畜）的危害等I5。利用生物技術(shù)除草是植物保護學(xué)發(fā)展的有效途徑，，該技術(shù)經(jīng)濟安全、效果持久且不污染環(huán)境，符合人與自然和諧發(fā)展的理念，將占據(jù)重要地位問。

秸稈還田是保證我國農(nóng)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重要途徑。近年來，在國家對農(nóng)作物秸稈資源合理利用政策的推動下，我國科學(xué)家已在秸稈還田對培肥土壤及提高作物產(chǎn)量等方面做了大量研究和積累了大量資料-1。植物的化感作用廣泛存在于自然界中，在農(nóng)作物耕作制度安排、作物病蟲害防治、農(nóng)田雜草控制以及減少連作障礙危害等方面起著重要的作用102-15。已有研究表明秸稈經(jīng)過雨水的淋浸和微生物的腐解而釋放出來的化學(xué)物質(zhì)，常常可以對雜草產(chǎn)生不良影響16-19。為找到新型材料制造新型無公害綠色除草劑，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、促進稻草還田的廣泛應(yīng)用，可研究其不同濃度浸提液對雜草幼苗的化感作用。本試驗主要研究水稻秸稈提取液對雜草的抑制作用及其安全性。

1材料與方法

1.1供試材料

供試雜草種子為狗尾草、硬草、王不留行。

供試作物種類為小麥、番茄、白菜蘿卜、韭菜。

1.2秸稈提取物的制備

秸稈洗凈、自然風(fēng)干或者105C殺青659C烘12h。使用粉碎機粉碎，過篩（40目或60目）。精確稱取1g（干重），加12.5mL蒸餾水，振蕩24h，離心10min（4000r/min），取上清液得浸提液的原液（濃度相當(dāng)于0.08g/mL干物質(zhì)），冷藏保存;并且可用等量體積的蒸餾水調(diào)試濃度14.20，分別為0.040.02.0.01g/mL。

1.3種子處理

1.3.1浸種。將受試的種子用0.5%硫酸銅溶液浸泡12h，蒸餾水沖洗干凈。培養(yǎng)皿在160～180C下干熱滅菌2h，冷卻至室溫，放人2層濾紙，備用。

1.3.2種子培養(yǎng)。挑選籽粒大小相當(dāng)?shù)姆N子播于鋪有濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)，每個培養(yǎng)皿播30粒種子，分別加入不同濃度的培養(yǎng)液5mL，置于28C條件下培養(yǎng)。培養(yǎng)期間，每天須在一固定時間，添加相應(yīng)濃度的培養(yǎng)液以保持一定濕度，3d后記錄種子發(fā)芽率，以芽長超過種子長度1/2為標(biāo)準(zhǔn);7d后，測量幼苗高度和根長。每個處理3次重復(fù)。對照用同量溶劑加蒸餾水處理（CK，0g/mL），然后置于28C恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)7d后測量根長。發(fā)芽率是決定種子品質(zhì)和種子實際用量的依據(jù)，種子發(fā)芽勢是判斷種子質(zhì)量優(yōu)劣、出苗整齊與否的重要標(biāo)志，也與幼苗強弱和產(chǎn)量有密切的關(guān)系。發(fā)芽勢高的種子，出苗迅速，整齊健壯。計算公式如下：

發(fā)芽率（%）=7d發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)x100;

發(fā)芽勢（%）=3d發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)x100;

發(fā)芽指數(shù)Gi=E（Gt/Dt）。

式中，Gi為發(fā)芽指數(shù);Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)（d）;Gt為在t日的發(fā)芽數(shù)（個）。

1.4數(shù)據(jù)處理

參照Lin等的方法，以化感作用抑制率（Inhibitoryrate，IR）作為化感作用的研究指標(biāo)。IR（%）=（T;-T）+Tx100，式中，T;為測試項目的處理值，To為對照值，IR≥0表示具有促進作用，IR<0表示具有抑制作用。IR的絕對值越大，其化感作用潛力（促進或抑制作用）越大。采用SPSS軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1對雜草種子發(fā)芽的影響

2.1.1對硬草種子萌發(fā)的影響。由表1可知，對硬草種子發(fā)芽的影響總體上呈現(xiàn)抑制作用。不同濃度浸提液處理的硬草種子發(fā)芽率與對照都有顯著性差異。從IR可以看出，在浸提液質(zhì)量濃度為0.01～0.08g/mL時，IR值都小于0，表示浸提液對硬草種子發(fā)芽表現(xiàn)出了顯著的抑制作用，任何濃度下種子都表現(xiàn)為被殺死狀態(tài)。水稻秸稈提取液可以殺死種子硬草或延緩其發(fā)芽。說明水稻秸稈提取液研制的除草劑會對硬草表現(xiàn)出了強烈的除草效果，可以作為硬草除草劑的研究植物。

2.1.2對狗尾草種子萌發(fā)的影響。由表2可知，不同質(zhì)量濃度的浸提液對狗尾草種子發(fā)芽總體上呈現(xiàn)濃度越高越抑制的現(xiàn)象。從IR可以看出，在浸提液質(zhì)量濃度為0.01～0.08g/mL時，IR值都小于0，表示浸提液對狗尾草種子發(fā)芽具有抑制作用，且隨著浸提液質(zhì)量濃度的增加，抑制作用增強。同時可以看出，在濃度為0.04～0.08g/mL范圍內(nèi)，種子都表現(xiàn)為被殺死狀態(tài)。通過對比發(fā)芽勢和發(fā)芽率可以發(fā)現(xiàn)，在濃度為0.02g/mL時可以延緩狗尾草種子發(fā)芽但不會殺死種子。說明水稻秸稈提取液研制的除草劑會對狗尾草表現(xiàn)出強烈的除草效果，可以作為狗尾草除草劑的研究植物，但是最好濃度≥0.04g/mL。

2.1.3對王不留行種子萌發(fā)的影響。由表3可知，不同質(zhì)量濃度的浸提液對王不留行種子發(fā)芽的影響總體上呈現(xiàn)濃度越高越抑制的現(xiàn)象。在浸提液質(zhì)量濃度為0.01～0.08g/mL時，IR值都小于0，說明浸提液對王不留行種子發(fā)芽具有抑制作用，但在低濃度時抑制效果偏低;隨著浸提液質(zhì)量濃度的增加，抑制作用增強;同時可以直觀的看出，在質(zhì)量濃度為0.02～0.08g/mL時，化感作用抑制率都達(dá)到了100%，種子都表現(xiàn)為被殺死狀態(tài)。說明水稻秸稈提取液研制的除草劑會對王不留行表現(xiàn)出強烈的除草效果，可以作為王不留行除草劑的研究植物。

2.2對作物種子發(fā)芽的安全性

2.2.1對韭菜種子萌發(fā)的影響。由表4可知，對韭菜種子發(fā)芽的影響總體上呈現(xiàn)濃度越高越抑制的現(xiàn)象。不同浸提液質(zhì)量濃度下，韭菜種子發(fā)芽率與對照都有顯著性差異。在浸提液質(zhì)量濃度為0.01～0.08g/mL時，IR值都小于0，表示浸提液對韭菜種子發(fā)芽具有抑制作用，但在低濃度時抑制效果偏低;隨著浸提液質(zhì)量濃度的增加，浸提液對韭菜種子發(fā)芽的抑制作用增強，在質(zhì)量濃度為0.04、0.08g/mL時，抑制率都達(dá)到了91.67%。從發(fā)芽勢和發(fā)芽率的變化趨勢可以看出，水稻秸稈提取液可以延緩韭菜種子發(fā)芽。還可以直觀的看出，在濃度為0.04g/mL時韭菜種子發(fā)芽率上升，但是與CK比較還是有顯著的抑制效果。故種植韭菜時不適用水稻秸稈提取液研制的除草劑。

2.2.2對白菜種子萌發(fā)的影響。由表5可知，不同質(zhì)量濃度的浸提液對白菜種子發(fā)芽的影響總體上呈現(xiàn)濃度越高越抑制的現(xiàn)象。在浸提液質(zhì)量濃度為0.01～-0.08g/mL時，IR值都小于0，表示浸提液對白菜種子發(fā)芽具有抑制作用，但在低濃度時抑制效果偏低;隨著浸提液質(zhì)量濃度的增加，抑制作用增強，在質(zhì)量濃度為0.04、0.08g/mL時，抑制率分別達(dá)到了86.21%、100.00%，說明在濃度為0.08g/mL時具有殺死白菜種子的作用。從發(fā)芽勢和發(fā)芽率的對比可以看出，水稻提取液可以延緩白菜種子發(fā)芽。，從發(fā)芽率和IR表現(xiàn)的趨勢，上看，在提取液濃度為0.01g/mL和0.02g/mL時提取液對白菜種子抑制效果不強，故種植白菜時可以使用低濃度水稻秸稈提取液研制的除草劑。

2.2.3對小麥種子萌發(fā)的影響。由表6可知，對小麥種子發(fā)芽的影響總體上呈現(xiàn)濃度越高越抑制的現(xiàn)象。在浸提液質(zhì)量濃度為0.01～0.08g/mL時，IR值都小于0，表示浸提液對小麥種子發(fā)芽具有抑制作用，但在低濃度時抑制效果偏低;隨著浸提液質(zhì)量濃度的增加，抑制作用增強，在質(zhì)量濃度為0.040.08g/mL時，抑制率分別達(dá)到了35.71%和57.14%;從發(fā)芽勢和發(fā)芽率的對比可以看出，水稻提取液可以延緩小麥種子發(fā)芽。故種植小麥時可以使用濃度<0.01g/mL的水稻秸稈提取液研制的除草劑。

2.2.4對番茄種子萌發(fā)的影響。由表7可知，不同質(zhì)量濃度的浸提液對番茄種子發(fā)芽的影響總體上呈現(xiàn)濃度越高越抑制的現(xiàn)象。在浸提液質(zhì)量濃度為0.01～0.08g/mL時，IR值都小于0，表示浸提液對番茄種子發(fā)芽具有抑制作用，但在低濃度時抑制效果偏低;隨著浸提液質(zhì)量濃度的增加，浸提液對番茄種子發(fā)芽表現(xiàn)出了顯著的抑制作用;同時可以直觀地看出，在質(zhì)量濃度分別為0.04、0.08g/mL時，抑制率均達(dá)到了100.00%，具有殺死番茄種子的效果。從發(fā)芽勢可以看出，在濃度為0.01g/mL和0.02g/mL時對番茄種子都有抑制作用。從發(fā)芽勢和發(fā)芽率的對比可以看出，水稻提取液可以抑制番茄種子發(fā)芽。故種植番茄時不可以使用水稻秸稈提取液研制的除草劑。

2.2.5對蘿卜種子萌發(fā)的影響。由表8可知，不同質(zhì)量濃度的浸提液對蘿卜種子發(fā)芽的影響總體上呈現(xiàn)濃度越高越抑制的現(xiàn)象，在浸提液質(zhì)量濃度為0.01～0.08g/mL時，IR值都小于0，表示浸提液對蘿卜種子發(fā)芽具有抑制作用，但在低濃度時抑制效果偏低;隨著浸提液質(zhì)量濃度的增加，抑制作，用增強，在質(zhì)量濃度為0.04、0.08g/mL時，抑制率分別達(dá)到了87.50%和62.50%。同時可以直觀地看出，在質(zhì)量濃度為0.04g/mL時發(fā)芽率顯著增長，但是與CK比較還是具有顯著的抑制效果。從發(fā)芽勢和發(fā)芽率的對比可以看出，水稻提取液可以延緩蘿卜種子發(fā)芽。故種植蘿卜時不可以使用水稻秸稈提取液研制的除草劑。

3結(jié)論與討論

本文研究結(jié)果表明，水稻提取液對雜草種子萌發(fā)表現(xiàn)出了強烈的抑制作用。提取液對硬草種子在試驗的4個濃度梯度下都表現(xiàn)為強烈的致死性，可以把水稻秸稈作為硬草除草劑的研究植物。在提取液濃度為0.04g/mL和0.08g/mL時對狗尾草種子表現(xiàn)為強烈的致死性，在濃度為0.01g/mL和0.02g/mL時對狗尾草種子發(fā)芽表現(xiàn)出強烈的抑制效果、但未表現(xiàn)出致死作用。因此，在研究水稻秸稈提取液作為狗尾草有效的除草劑時，應(yīng)使用濃度≥0.04g/mL的提取液。水稻秸稈提取液在濃度為0.02、0.04.0.08g/mL時對王不留行種子表現(xiàn)為強烈的致死性，在濃度為0.01g/mL時即表現(xiàn)出顯著的抑制效果，故水稻秸稈提取液可以作為王不留行除草劑的研究植物。本文還對秸稈提取物的安全性問題作了研究，對水稻秸稈提取液在農(nóng)業(yè)除草方面的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

4參考文獻(xiàn)

[1]司馬小化學(xué)除草劑對壞境的影響及解決的對策[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2011（8）：176.

[2]齊月，李俊生，閆冰，等.化學(xué)除草劑對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)野生植物多樣性的影響[J].生物多樣性，2016，24（2）：228-236.

[3]張路生.化學(xué)除草劑合理使用技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2002（4）：31.

[4]李迎剛，李桂生.化學(xué)除草劑應(yīng)用中的問題與建議[N].中國化工報，2000-09-12（3）.

[5]強勝，喻如俊.實驗室快速評價復(fù)配除草劑藥效的新方法[J].南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，1994，17（1）：117-120.

[6]徐明文，王文萍.化學(xué)除草劑滅草應(yīng)用效果調(diào)查[J].林業(yè)月報，1997（9）：17.

[7]陳芝蘭，張涪平，蔡曉布，等秸稈還田對西藏中部退化農(nóng)田土壤微生物的影響[J].土壤學(xué)報，2005，42（4）：696-699.

[8]朱玉芹，岳玉蘭.玉米秸稈還田培肥地力研究綜述[J].玉米科學(xué)，2004，12（3）：106-108.

[9]勞秀榮，孫偉紅，王真，等秸稈還田與化肥配合施用對土壤肥力的影響[J].土壤學(xué)報，2003，40（4）：619-623.

[10]劉明，譚宏志，李華興，等.有機肥和鉀肥配合施用對水稻產(chǎn)量及土壤肥力的影響[J].土壤肥料，2001（3）：36-38.

[11]王振忠，李慶康稻麥秸稈全量直接還田技術(shù)對土壤的培肥效應(yīng)[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2000（4）：47-49.

[12]喻景權(quán)，杜堯舜.蔬菜設(shè)施栽培可持續(xù)發(fā)展中的連作障礙問題[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2000（31）：124-126.

[13]張學(xué)文，劉亦學(xué)，劉萬學(xué)，等.植物化感物質(zhì)及其釋放途徑[J]現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2013，12（1）：26-33.

[14]孫垂華.植物化感作用及其應(yīng)用[M]北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2001.

[15]鄒曉錦，孫占祥，于濤，等.仁用杏葉提取物對8種雜草種子萌發(fā)和幼苗生：長的化感效果（[J].農(nóng)藥，2013（6）：454-456.

[16] PATTRESON D T.Effects of allelopathic chemicals on growth and phy-?siological responses of soybean （ Glycine max）[J]. Weed Sci， 1981，19：53- -59.

[17]孫文浩，余敘文相生相克效應(yīng)及其應(yīng)用[J].植物生理學(xué)通訊，1992，28（2）：81-87.

[18] CHOU C H，LIN H J.Autointoxication mechanism of Oryza sativa I.?Phytotoxic efcts of decomposing rice residues in soil[J].J Chem Ecol，1976（2）：353- 367.

[19]徐冉，榮治.用蕎麥秸稈粉防除雜草的初步研究[J].雜草學(xué)，2017，13（2）：15-16.

[20] RICE E L.Alleiopathy（ 2nd）[M ].Orlando： Academic Press， 1984： 1-50.