鄔彩霞　劉蘇嬌　趙國琦　倪杰

摘要：采用實驗室培養(yǎng)皿生物檢測法研究100 g/L黃花草木樨（melilotus officinalis Desr.）水浸提液對黃花草木樨、紅三葉（Trifolium pretense L.）、紫花苜蓿（Medicago sativa L. “Victoria”）、稗草[Echinochloa crusgalli （L.） Beauv.]、山苦荬[Lxeris chinensis （Thunb.） Nakai]、車前草（Plantago asiatica L.）等6種植物種子萌發(fā)和幼苗生長的化感效應(yīng)，通過春秋2季田間施用黃花草木樨干草粉試驗，驗證黃花草木樨的田間抑草效果，并與多種常用化學(xué)除草劑進(jìn)行比較。結(jié)果表明，黃花草木樨水浸提液能顯著影響紅三葉、稗草、山苦荬、車前草、黃花草木樨、紫花苜蓿種子的發(fā)芽和幼苗生長，具有很強的化感抑草能力，但對不同植物的作用強度存在很大差異，所以在實際應(yīng)用中要考慮到其化感作用的選擇性。黃花草木樨干草粉能顯著抑制田間雜草的數(shù)量，但其抑草作用持續(xù)時間較短，

關(guān)鍵詞：黃花草木樨；干草粉；化感作用；抑草效果；種子萌發(fā)；幼苗生長

中圖分類號： S541+.904 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號：1002-1302（2015）07-0098-04

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，雜草常降低作物產(chǎn)量、品質(zhì)，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失。目前我國雜草防除主要依賴化學(xué)除草劑，大量使用除草劑造成嚴(yán)重的環(huán)境污染[1-2]。近年來，隨著人們對化學(xué)除草劑危害認(rèn)識的加深，雜草的生物防除方法日益受到關(guān)注。其中，利用植物化感作用進(jìn)行雜草防除成為研究熱點[3]。植物化感作用是利用植物自身防御或抗逆能力影響周圍植物的生長發(fā)育，沒有向生態(tài)系統(tǒng)中引入難降解的人工合成物質(zhì)，不會帶來農(nóng)藥殘留等環(huán)境問題，因此，利用植物的化感作用控制田間雜草可以減少化學(xué)除草劑的使用，減少對人工合成除草劑的依賴，減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)給環(huán)境帶來的負(fù)面影響，維持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)系統(tǒng)平衡[1-8]。黃花草木樨（Melilotus officinalis Desr.）是抗逆性很強的豆科植物，除了用作飼草之外，還是重要的水土保持、綠肥、蜜源植物。黃花草木樨具有較強的化感作用，對多花黑麥草、草地早熟禾、波斯婆婆納的種子萌發(fā)、幼苗生長表現(xiàn)出很強的抑制作用[9-10]。因此，深入開展黃花草木樨化感作用研究，充分開發(fā)其抑草潛力具有十分重要的意義。本研究探討黃花草木樨的化感抑草作用，檢測黃花草木樨水浸提液對幾種常見牧草、雜草種子萌發(fā)和幼苗生長的化感作用，測定黃花草木樨干草粉對田間雜草生物量的抑制作用，旨在為深入研究黃花草木樨并推廣其在生物除草劑方面的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

黃花草木樨、紅三葉種子由北京正道生態(tài)科技有限公司提供，苜蓿種子（維多利亞）購于北京沃爾沃公司，稗草、山苦荬、車前草等雜草種子均為2011年6—9月野外采集得到。黃花草木樨于2012年10月25日播種于揚州大學(xué)揚子津校區(qū)試驗田，2013年5月中旬盛花期采集新鮮植株并制備水浸提液。百草枯、蓋草能、草甘膦、乙草胺、二甲戊靈、精異丙苯草胺等除草劑均購于揚州市威龍農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料有限公司。

1.2 方法

1.2.1 黃花草木樨干草粉制備 將黃花草木樨新鮮植株自然晾干后用粉碎機粉碎，塑封袋密封保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 黃花草木樨水浸提液的制備 將100 g黃花草木樨的新鮮植株地上部分剪為長約2 cm的小段，用1 000 mL蒸餾水于4 ℃浸提72 h，獲得100 g/L的水浸提液。水浸提液經(jīng)過二重過濾：第1重用定量濾紙過濾，第2重用濾元單位為0.45 μm的濾膜過濾，4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.3 生物檢測 將紅三葉、黃花草木樨、紫花苜蓿、稗草、車前草、山苦荬種子用1% NaClO溶液消毒30 min，蒸餾水清洗5次，均勻播入直徑為9 cm裝有石英砂的培養(yǎng)皿中，每皿50粒。處理組加黃花草木樨水浸提液10 mL，對照組加等量蒸餾水。25 ℃光照培養(yǎng)箱培養(yǎng)（光照時間12 h/d，光照度為 4 000 lx）。采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，每組重復(fù)3次。播種7 d后計算種子發(fā)芽率。從每個培養(yǎng)皿中隨機取10株雜草測定其根長、苗長，取平均值，將幼苗105 ℃殺青0.5 h，然后70 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱質(zhì)量，計算各項目的抑制率：

IR=（T0-Ti）/T0× 100%。

式中：IR代表抑制率，Ti為處理值，T0為對照值。當(dāng)IR>0時，表示抑制作用；當(dāng)IR<0時，表示促進(jìn)作用。IR絕對值代表作用強度。

1.2.4 黃花草木樨干草粉田間抑草試驗 分別于2013年春季（3月中旬至5月初）和秋季（9月中旬至11月初）在揚州大學(xué)揚子津試驗田進(jìn)行田間試驗。春季試驗田于2012年10月人工除草后未做任何處理，試驗開始時，試驗田有很多雜草，所以選擇具有即時滅殺效果的除草劑百草枯、蓋草能、草甘膦除草。2013年9月試驗前將秋季試驗田雜草人工清除干凈，播種前選用化學(xué)除草劑乙草胺、二甲戊靈、精異丙苯草胺防除雜草。將試驗田劃分為 2 m×2 m的小區(qū)，分別施用黃花草木樨干草粉及化學(xué)除草劑，將草粉與表層土壤混勻并適當(dāng)灑水，防止草粉被風(fēng)吹散，將化學(xué)除草劑均勻噴灑在土壤表層，所有試驗小區(qū)處理后均用耙子將表層土壤充分混合。采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，每處理重復(fù)3次。所有小區(qū)在處理后10、20、30、40 d分別調(diào)查雜草數(shù)量。春季試驗：黃花草木樨干草粉濃度梯度為30、60、90、120 g/m2；化學(xué)除草劑濃度設(shè)置參考除草劑使用說明。百草枯濃度梯度：0.15、0.30 mL/m2，其中0.30 mL/m2為使用說明推薦的濃度；蓋草能濃度梯度：003、0.05 mL/m2，其中0.05 mL/m2為使用說明推薦的濃度；草甘膦濃度梯度：1.00、2.00 mL/m2，其中2.00 mL/m2為使用說明推薦的濃度；對照：不做任何處理。秋季試驗：黃花草木樨干草粉濃度梯度為30、60、90、120 g/m2；乙草胺濃度梯度為0.10、0.15、0.20 mL/m2，其中，0.20 mL/m2為使用說明推薦的濃度；二甲戊靈濃度梯度為010、0.15、0.20 mL/m2，其中0.20 mL/m2為使用說明推薦的濃度；精異丙苯草胺濃度梯度為0.050、0.075、0.100 mL/m2，其中0.100 mL/m2為使用說明推薦的濃度；對照：不做任何處理。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)以平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用統(tǒng)計軟件SPSS 16.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃花草木樨水浸提液對植物種子生長發(fā)育的影響

由表1可知，除了紫花苜蓿外，黃花草木樨水浸提液處理均能顯著抑制其他5種供試植物的種子發(fā)芽率，其中，對紅三葉種子發(fā)芽的抑制作用最強，對紫花苜蓿種子發(fā)芽抑制作用最弱，抑制率為23.38%，對山苦荬、稗草、黃花草木樨、車前草的抑制率依次為80.71%、41.80%、35.89%、30.30%。黃花草木樨水浸提液處理均能顯著抑制6種供試植物幼苗根的生長，紅三葉、紫花苜蓿、稗草、山苦荬、黃花草木樨、車前草根長抑制率分別為50.37%、39.54%、38.36%、30.73%、27.56%、26.89%。除了紫花苜蓿外，黃花草木樨水浸提液處理均顯著抑制了其他幾種供試植物幼苗莖的生長，對稗草抑制作用最強，抑制率達(dá)5011%，對苜蓿抑制作用最弱，僅為5.07%，對車前草、紅三葉、山苦荬、黃花草木樨莖長的抑制率依次為25.70%、1742%、16.84%、13.22%。黃花草木樨水浸提液顯著降低了稗草、黃花草木樨、紅三葉、紫花苜蓿的幼苗干質(zhì)量，抑制率分別為104.60%、66.34%、16.31%、1359%，對山苦荬、車前草幼苗干質(zhì)量則表現(xiàn)出明顯的促進(jìn)作用。

2.2 黃花草木樨干草粉的田間抑草作用

2.2.1 春季黃花草木樨干草粉對田間雜草數(shù)量的影響 由表2可知，處理30 d，不同施用量黃花草木樨干草粉均顯著降低了單位面積雜草數(shù)量，隨著黃花草木樨干草粉施用量的增加，雜草數(shù)量逐漸減少，其中，90、120 g/m2 處理下雜草數(shù)量顯著低于30 g/m2處理；處理40 d，黃花草木樨干草粉處理下雜草數(shù)量均明顯升高，60、90、120 g/m2處理下雜草數(shù)量仍低于對照，30 g/m2處理下雜草數(shù)量高于對照?；瘜W(xué)除草劑百草枯、蓋草能、草甘膦各濃度處理均能顯著降低雜草數(shù)量，與對照相比，雜草數(shù)量減少約2/3。處理后10 d，90 g/m2黃花草木樨干草粉處理下田間雜草數(shù)量與3種化學(xué)除草劑無明顯差異，30、60 g/m2黃花草木樨干草粉處理下田間雜草數(shù)量顯著高于3種化學(xué)除草劑處理；處理后20 d，120 g/m2黃花草木樨干草粉處理下田間雜草數(shù)量與3種化學(xué)除草劑差異顯著；處理后40 d，不同濃度黃花草木樨干草粉處理下田間雜草數(shù)量均顯著高于3種化學(xué)除草劑處理。

2.2.2 秋季黃花草木樨干草粉處理對田間雜草數(shù)量的影響 由表3可知，總體而言，黃花草木樨干草粉處理能明顯減少田間雜草數(shù)量，除了10 d時30 g/m2處理與對照無顯著差異外，所有黃花草木樨干草粉處理與對照均差異顯著，且隨著黃花草木樨干草粉施用量的增加，雜草數(shù)量逐漸減少，90 g/m2施用量下雜草數(shù)量最低?；瘜W(xué)除草劑中，0.15、0.20 mL/m2乙草胺處理10、30 d雜草數(shù)量均顯著低于對照及0.10 mL/m2濃度處理；0.15 mL/m2二甲戊靈 濃度處理下，20、30 d雜草數(shù)量顯著低于對照；0.05、0.075 mL/m2 精異丙苯草胺濃度處理下，20 d雜草數(shù)量顯著低于對照，0.075、 0.010 mL/m2精異丙苯草胺處理下，40 d雜草數(shù)量顯著低于對照?？傮w而言，黃花草木樨干草粉處理下田間雜草數(shù)量均低于化學(xué)除草劑處理，其中，處理20 d，90 g/m2 黃花草木樨干草粉處理下田間雜草數(shù)量均顯著低于3種化學(xué)除草劑；處理30d，60、90 g/m2 黃花草木樨干草粉處理下田間雜草數(shù)量低于3種低濃度化學(xué)除草劑處理；處理40 d，只有精異丙苯草胺

0.075 mL/m2 濃度處理下田間雜草數(shù)量與黃花草木樨干草粉無差異，其他不同濃度的3種參試化學(xué)除草劑處理下田間雜草數(shù)均高于黃花草木樨干草粉60、90 g/m2處理。

3 結(jié)論與討論

3.1 黃花草木樨水浸提液對不同植物種子生長發(fā)育的影響

黃花草木樨植株地上部分含有較多的水溶性化感物質(zhì)[11]，能顯著抑制多花黑麥草[9]、紅三葉以及一些雜草種子發(fā)芽、幼苗生長[9-12]。本研究結(jié)果表明，黃花草木樨具有較強的化感抑草潛力，對雜草山苦荬、稗草、車前草的種子萌發(fā)抑制作用顯著，對這幾種雜草的幼苗莖、根的生長均有顯著抑制作用。植物化感作用具有明顯的選擇性，不同植物產(chǎn)生的化感物質(zhì)不同，各有其特定的抑制對象，表現(xiàn)為對一些植物的生長表現(xiàn)出抑制作用，但對另外一些植物則無明顯作用，甚至表現(xiàn)出一定的促進(jìn)作用[13-16]。此外，同種植物對不同植物化感作用方式也存在很大差異，有時抑制其種子萌發(fā)，有時對地上部分生長抑制作用明顯，很多時候則是抑制其他植物根的生長。Chung等用7個紫花苜蓿品種水浸提液進(jìn)行的自毒試驗也得到相同的結(jié)論[17]。本研究結(jié)果表明，黃花草木樨水浸提液對黃花草木樨、紅三葉、紫花苜蓿、稗草、山苦荬、車前草6種供試植物種子萌發(fā)和幼苗生長都具有較為明顯的化感效應(yīng)，對山苦荬、紅三葉的抑制作用主要表現(xiàn)為抑制種子萌發(fā)，對稗草、紫花苜蓿則主要表現(xiàn)為抑制幼苗莖、根的生長；對山苦荬、車前草的幼苗根長、苗長雖然有顯著抑制效應(yīng)，但對其幼苗干質(zhì)量還表現(xiàn)出顯著的促進(jìn)效應(yīng)。黃花草木樨對其他植物的化感作用表現(xiàn)出明顯的選擇性，對不同植物種子萌發(fā)和幼苗生長作用強度、作用方式均表現(xiàn)出很大差異。利用黃花草木樨的化感作用防除雜草時要有選擇地應(yīng)用。最好避免在紅三葉栽培中應(yīng)用黃花草木樨，因為其對紅三葉具有強烈的抑制效應(yīng)。Hong等也認(rèn)為，化感植物對雜草的抑制作用具有一定的專屬性、種間差異[18]。實際生產(chǎn)中利用化感植物防除雜草時要根據(jù)目標(biāo)雜草種類選用對此雜草有較強化感作用的植物，但同時還要注意盡量避免化感植物可能對作物產(chǎn)生的不利影響[3]。黃花草木樨具有一定的自毒性，也不適宜連作。

3.2 黃花草木樨干草粉處理對田間雜草的作用效果及其與化學(xué)除草劑的比較

目前，我國主要采用化學(xué)除草劑進(jìn)行田間除草；然而，大量長期使用化學(xué)除草劑會嚴(yán)重破壞自然生態(tài)系統(tǒng)。利用植物的化感作用開發(fā)新型天然除草劑或進(jìn)行雜草防除已成為研究熱點[19-23]。通過輪作、間作、作物覆蓋等達(dá)到控制雜草的目的，其原理是將含有抑制劑的植物體施入田間以抑制雜草的萌發(fā)與生長[19-20]。Narwal等認(rèn)為，利用化感作物可以控制雜草，雖然這些作物不以毒殺的形式驅(qū)除雜草，而是以抑制或拒避雜草來達(dá)到控制雜草的效果，不能完全控制雜草，但是化感作用防除雜草緩慢而溫和，可以在經(jīng)濟(jì)閾值內(nèi)有效管理雜草，減少除草劑使用量，克服與除草劑相關(guān)的負(fù)面問題[20]。Xuan等研究發(fā)現(xiàn)，紫花苜蓿丸在100～200 g/m2施用量下可以完全抑制水稻田里的雜草虻眼草（Dopatrium junceum Hamilt.）、益母草（Lindernia pyxidaria L.）、溝繁縷（Elatine triandra Schk. var. pedicellata Krylov）的生長，使單位面積雜草數(shù)量、干質(zhì)量顯著降低[22]。Fujii認(rèn)為，毛苕子可以用作覆蓋作物進(jìn)行農(nóng)田、果園、草場的雜草防除，并認(rèn)為它是日本最有希望的利用化感作用防除雜草的植物[23]。本試驗探討黃花草木樨干草粉抑制田間雜草的效果，并將之與化學(xué)除草劑進(jìn)行比較，結(jié)果表明，施用不同濃度的黃花草木樨干草粉及化學(xué)除草劑都能顯著抑制田間雜草的數(shù)量，且黃花草木樨干草粉施用量達(dá)90 g/m2時，其抑草效果完全能達(dá)到一些化學(xué)除草劑如乙草胺、二甲戊靈、精異丙苯草胺以及蓋草能等的作用效果。

黃花草木樨干草粉處理對田間雜草的抑制作用有一定的持續(xù)性，但與化學(xué)除草劑相比持續(xù)時間較短。本研究結(jié)果表明，處理30 d，對照雜草數(shù)量不斷增加，大部分處理下的雜草數(shù)量增長相對緩慢，這與前人研究結(jié)論[24]一致。處理40 d，黃花草木樨干草粉處理小區(qū)雜草數(shù)量迅速增加，化學(xué)除草劑處理小區(qū)雜草數(shù)量始終低于對照，增長緩慢，表明黃花草木樨在土壤中腐解過程中持續(xù)釋放化感物質(zhì)的時間有限，只能抑制當(dāng)季生長的一些雜草萌發(fā)及生長，隨著化感物質(zhì)在土壤中不斷轉(zhuǎn)化分解，抑制作用減弱，土壤庫內(nèi)的雜草種子還可再次萌動生長[22]。Inderjit[25]、Tsuzuki[26]以及Xuan等[22]認(rèn)為，這和化感物質(zhì)在土壤中的降解過程較短有關(guān)，所以在實際應(yīng)用中要想達(dá)到持續(xù)抑草效果，除了足量施用，還需要多次施用。

總之，黃花草木樨水浸提液能顯著影響紅三葉、稗草、山苦荬、車前草、黃花草木樨、紫花苜蓿種子的發(fā)芽和幼苗生長，具有很強的化感抑草能力，但對不同植物的作用強度存在很大差異，所以在實際應(yīng)用中要考慮到其化感作用的選擇性。黃花草木樨干草粉能顯著抑制田間雜草的數(shù)量，但其抑草作用持續(xù)時間較短，實際生產(chǎn)中需多次足量施用，以達(dá)到理想的除草效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]Farooq M，Jabran K，Cheema Z A，et al. The role of allelopathy in agricultural pest management[J]. Pest Management Science，2011，67（5）：493-506.

[2]Macias F A，Molinillo J M G，Varela R M，et al. Allelopathy—a natural alternative for weed control[J]. Pest Management Science，2007，63（4）：327-348.

[3]Bhadoria P B S. Allelopathy：a natural way towards weed management[J]. American Journal of Experimental Agriculture，2011，1（1）：7-20.

[4]程漢亭，沈奕德，黃喬喬，等. 木薯對伴生雜草化感作用的初步研究[J]. 雜草科學(xué)，2013，31（2）：31-33，38.

[5]Duke S O. Allelopathy：Current status of research and future of the discipline：A Commentary[J]. Allelopathy Journal，2010，25（1）：17-29.

[6]Ingersent K A. World agriculture：Towards 2015/2030-An FAO perspective[J]. Journal of Agricultural Economics，2003，54（3）：513-515.

[7]Rector B G. Molecular biology approaches to control of intractable weeds：new strategies and complements to existing biological practices[J]. Plant Science，2008，175（4）： 437-448.

[8]高承芳，林仕欣，張曉佩，等. 牧草化感抑草作用研究進(jìn)展[J]. 家畜生態(tài)學(xué)報，201233（1）：98-102.

[9]鄔彩霞，沈益新，李志華. 豆科牧草對多花黑麥草化感作用的種間差異[J]. 中國草地，2005，27（6）：41-45.

[10]郭曉霞，沈益新，李志華. 幾種豆科牧草地上部水浸提液對稗草種子和幼苗的化感效應(yīng)[J]. 草地學(xué)報2006，14（4）：356-359.

[11]鄔彩霞，李志華，沈益新. 豆科牧草水浸提液的酚酸物質(zhì)含量及化感潛力[J]. 草地學(xué)報，2007，15（5）：401-406.

[12]Wu C X，Guo X X，Li Z H，et al. Feasibility of using the allelopathic potential of yellow sweet clover for weed control[J]. Allelopathy Journal，2010，25（1）：173-183.

[13]王建花，陳 婷，林文雄. 植物化感作用類型及其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2013，21（10）：1173-1183.

[14]石旭旭，王紅春，高 婷，等. 化感作用及其在雜草防除中的應(yīng)用[J]. 雜草科學(xué)，2013，31（2）：6-9.

[15]張悅麗，秦立琴，高興祥，等. 小根蒜對花生田 3 種主要雜草馬唐、稗草和反枝莧的化感作用[J]. 草業(yè)學(xué)報，2010. 19（5）：57-62.

[16]劉蘇嬌，鄔彩霞，趙國琦，等. 幾種豆科牧草水浸提液對多花黑麥草化感作用機理的研究[J]. 草地學(xué)報，2013，21（6）：1182-1187.

[17]Chung I M，Miller D A. Differences in autotoxicity among seven alfalfa cultivars[J]. Agronomy Journal，1995，87：596-600.

[18]Honga N H，Xuan，T D，Tsuzuki E，et al. Weed control of four higher plant species in paddy rice fields in Southeast Asia[J]. Agronomy & Crop Science，2004，190：59-64.

[19]馬曉淵. 化感作用與雜草治理[J]. 雜草科學(xué)，2011，29（4）：63-66.

[20]Narwal S S，Haouala R. Role of allelopathy in weed management for sustainable agriculture[M]. Cheema Z A，F(xiàn)arooq M，Wahid A. Allelopathy：current trends and future applications. New York：Springer Heidelberg，2013：217-249.

[21]Honga N H，Xuan T D，Tsuzuki E，et al. Paddy weed control by higher plants from Southeast Asia[J]. Crop Protection，2004，23：255-261.

[22]Xuan T D，Tsuzuki E. Varietal differences in allelopathic potential of alfalfa[J]. Journal of Agronomy & Crop Science，2002，188（1）：2-7.

[23]Fujii Y. Sceening and future exploitation of allelopathic plants as alternative herbicides with special reference to hairy vetch[J]. Crop Production，2001，4（2）：257-275.

[24]Lin D，Tsuzuki E，Sugimoto Y，et al. Assessment of dwarf lilyturf（Ophiopogon japonicus K.） dried powders for weed control in transplanted rice[J]. Crop Protection，2003，22：431-435.

[25]Inderjit. Soil：environment effects on allelochemical activity[J]. Agronomy Journal，2001，93：79-84.

[26]Tsuzuki E. Application of buckwheat as a weed control[J]. Agriculture Horticulture，2001，76：55-62.