水稻—稗草在共培条件下的相互影响研究

梁国华 汤瑞琼 李明霞

摘   要：稗草是常见的水稻田间杂草，其适应性强，危害严重。利用植物自身防御机制综合防治田间杂草可以减少环境污染，具有极为重要的生态学意义。基于植物功能性状的角度，对水稻—稗草共培条件下的相互影响进行了研究，为理解水稻—稗草之间的相互作用规律，以及稻田稗草防治提供理论指导。

关键词：水稻;稗草;共培条件;影响

植物功能性状定义为在个体水平较容易测定的一系列形态学、生理学和物候学特征，以表征植物对当地生物因子（竞争、互利共生、植食等）以及非生物因子（土壤、地形、气候等）的适应性[1]。其是植物在漫长的进化过程中，采用特定生态策略或属性适应周围环境的结果[2]。近年来，越来越多的研究者利用植物功能性状来评价植物间的相互作用。

水稻是我国乃至世界上重要的农作物之一，随着人口的不断增长，水稻增产措施的研究也成为当今世界农业的重要课题[3]。农田生态系统中杂草的存在对水稻构成了重要的威胁，水稻与杂草为获取足够的水分、营养、光照等生存必备条件进行相互竞争，从而导致水稻减产[4]。而农田生态系统中，稗草分布最广、危害最重，被称为世界性恶性杂草，能够为害大部分农作物，如水稻、大豆、棉花、玉米、小麦和牧草等。我国稗草有9种5变种，广泛分布于各省耕田和路边[5]。目前，除草剂是农田稗草主要的控制手段，但由于大量除草剂的使用，对农田生态系统和人类生存环境造成很大危害。

因此，本研究基于植物功能性状的角度，结合株长、株重及叶绿体含量等数据，试图理清水稻—稗草共培体系中的相互影响，为理解水稻—稗草之间的相互作用规律，以及稻田稗草防治提供理论指导。

1   材料与方法

1.1   试验处理

本研究以水稻和稗草作为试验的植物材料，试验在光照培养箱内进行。首先将准备好的水稻和稗草种子放置到装有H2O2（10%，V/V）的培养皿中，对其进行表面消毒。等待预发芽2 d后，再把已发芽的种子转移到含有0.5倍的改良木村B溶液的大培养皿中，继续培养7 d，然后将秧苗移栽到1 L的塑料盒中，放光照培养箱内培养。设置3个处理，分别为水稻100株单独培养处理（R+R）、水稻50株和稗草50株共培处理（R+B）、稗草100株单独培养处理（B+B），用泡沫板把水稻和稗草固定漂浮在培养液中培养。同时在每个处理中设置6个生物学重复，每3 d更换一次所有水稻和稗草的营养液。

1.2   水稻功能性状指标的测定

上述处理15 d后测定各处理下水稻和稗草的功能性状指标，包括根长、根重、茎长、茎重、根茎比（长度）、根茎比（重量）和叶绿体含量。

方法如下：随机在每个处理中抽取10株水稻和稗草，每株水稻和稗草的地上与地下部分测量长度，即茎长和根长;测量长度后，让水稻在60 ℃恒温烘箱中烘24 h，地上和地下部分称重，即茎重和根重。水稻和稗草分根冠重量/长度比为地下部分与地上部分的重量/长度的比值。在每个处理的水稻和稗草中随机处理后的成熟叶片10枚，用叶绿素仪测定。测量时，选取冠层展开的第2、3片叶，并注意避开叶脉。

2   结果与分析

2.1   水稻—稗草共培对水稻功能性状的影响

水稻—稗草共培对水稻功能性状的影响，如图1所示。

图1数据显示了水稻—稗草在共培条件下，水稻功能性状指标（株重、株长和叶绿体含量）的变化。总体来说，水稻—稗草共培显著地影响了水稻的功能性状，但这种影响在植株茎和根上的表现不一致，从水稻株长和株重变化的数据来看，水稻—稗草共培对茎长和茎重具有促进作用，但对根长和根重却有显著的抑制作用。同样，从根茎长度比和根茎重量比也可看出这种不一致的影响效应，但水稻的叶绿体含量在水稻—稗草共培条件下没有出现显著变化。

2.2   水稻—稗草共培对稗草功能性状的影响

水稻—稗草共培对稗草功能性状的影响，如图2所示。

图2数据显示了水稻—稗草共培条件下，稗草功能性状指标（株重、株长和叶绿体含量）的变化。与水稻情况类似，总体来说，水稻—稗草共培显著地影响了稗草的功能性状，但这种影响在植株茎和根的表现不一致。与水稻情况相反，从稗草株长和株重变化的数据来看，水稻—稗草共培对茎长和茎重具有显著的抑制作用，但对根长和根重却有一定程度的促进作用。同样，从根莖长度比和根茎重量比也可看出这种不一致的影响效应，但与水稻的叶绿体含量变化不同，在水稻—稗草共培条件下，稗草的叶绿体含量显著下降。

2.3   水稻—稗草共培下功能性状的变化

对比水稻—稗草共培条件下，水稻和稗草功能性状指标的变化可发现，在共培条件下，水稻和稗草采取不同的生长策略。水稻的策略是增加地上部分，即茎的生物量分配，而减少地下部分，即根的生物量分配，因此，其茎长得更高更壮，以更好地进行光合作用。而稗草采取的生长策略刚好相反，即减少茎的生物量分配，增加根的生物量分配，以更好地吸收营养，因此，稗草的叶绿体含量也相应地降低。

3   总结与展望

本文基于植物功能性状的角度，对水稻—稗草共培的相互影响进行了研究，为稻田稗草防治提供理论指导。试验数据表明，在共培的条件下，水稻和稗草采取不同的生长策略。水稻的策略是增加茎的生物量分配，减少根的生物量分配;而稗草采取的生长策略刚好相反，即在竞争的条件下，水稻趋向于投资地上部分，以获取阳光进行光合作用，而稗草则趋向于投资地下部分，以吸收更多的营养。但本试验结果属于研究的初步，还没有进行其他的试验去验证和论证，如水稻和稗草相互间的化感作用分析等。进行多种多方面深入的研究和探索，才能更加深入了解水稻—稗草相互作用的机理。

参考文献：

[ 1 ] 刘晓娟，马克平.植物功能性状研究进展[J].中国科学：生命科学，2015，45（4）：325-339.

[ 2 ] 孟婷婷，倪健，王国宏.植物功能性状与环境和生态系统功能[J].植物生态学报，2007，31（1）：150-165.

[ 3 ] 何华勤，董章杭，梁义元，等.水稻化感作用研究的新进展[J].农业现代化研究，2002，23（2）：140-143.

[ 4 ] 王大力.水稻化感作用研究综述[J].生态学报，1998，18（3）：326-333.

[ 5 ] 何海斌.稗草胁迫下水稻化感潜力变化及其分子机制[D].福州：福建农林大学，2009.

（收稿日期：2019-07-12）