釧 麗,徐高峰,崔宇琛,申時(shí)才,馬光宗,范澤文,張付斗*,鄭鳳萍,楊紹松

(1.云南大學(xué)資源植物研究院,昆明 650504;2.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境資源研究所,昆明 650205;3.云南省瀾湄農(nóng)業(yè)生物安全國際科技合作聯(lián)合研究中心,昆明 650205)

農(nóng)田外來惡性雜草入侵嚴(yán)重影響農(nóng)作物生長及其生態(tài)環(huán)境,已成為世界各國高度重視的生物安全和生態(tài)安全問題[1-3]。例如紫莖澤蘭Ageratinaadenophora、飛機(jī)草Chromolaenaodorata和微甘菊Mikaniamicrantha等外來入侵植物,已廣泛波及各類農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和自然植被生態(tài)系統(tǒng),嚴(yán)重危害糧經(jīng)作物生產(chǎn),同時(shí)造成生物多樣性的嚴(yán)重喪失和生態(tài)破壞[4-7]。一些外來入侵植物由于較強(qiáng)的生態(tài)適應(yīng)能力、繁殖能力和種間競(jìng)爭(zhēng)能力,一旦成功入侵農(nóng)田將成為危害重和防控難的惡性雜草[7]。例如我國南方普遍發(fā)生的三葉鬼針草Bidenspilosa和粗毛牛膝菊Galinsogaquadriradiata,可危害水果、甘蔗、玉米和蔬菜等旱地作物[3,8]。農(nóng)田長期應(yīng)用化學(xué)除草劑防除外來惡性雜草,將造成雜草抗藥性持續(xù)上升、群落演替加速和環(huán)境污染等問題,難以實(shí)現(xiàn)高效、安全和綠色防控的目標(biāo)[9-10]。因此,入侵地或生境的本地種與入侵種之間的互作關(guān)系的研究一直受到雜草學(xué)科和入侵生態(tài)學(xué)領(lǐng)域?qū)W者的廣泛關(guān)注,希望能利用本地植物(作物)的抗(耐)性對(duì)入侵雜草實(shí)施替代控制[11]。

發(fā)掘和利用抗(耐)性植物資源,是替代控制外來植物入侵的關(guān)鍵[12-13]。入侵生態(tài)學(xué)領(lǐng)域已有大量關(guān)于種間關(guān)系的研究,為利用本地植物的競(jìng)爭(zhēng)作用或化感作用來抵御入侵植物奠定了重要基礎(chǔ),并基于抗(耐)性植物資源研發(fā)出替代控制、群落改造和生態(tài)調(diào)控等措施和方法。我國在替代紫莖澤蘭[14]、飛機(jī)草[15]、黃頂菊Flaveriabidentis[16]和微甘菊[17]等重要入侵植物方面取得了若干成功案例。這些替代控制措施就是利用替代物種占據(jù)入侵雜草的生態(tài)位,通過資源競(jìng)爭(zhēng)將其排擠出所入侵的群落。在農(nóng)作物抗(耐)性資源的評(píng)價(jià)和篩選方面,也發(fā)現(xiàn)甘薯Ipomoeabatatas[18]、菊芋Helianthustuberosus[19]和扁豆Lablabpurpureus[20]等一些具有一定經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值的替代物種,能夠限制入侵植物對(duì)光、溫、水、肥的需求,從而不利于其生存或生長。通過在農(nóng)田、果園、橡膠園和荒地等入侵生境實(shí)施輪作或間(混、套)作后,達(dá)到生態(tài)調(diào)控的效果。這些研究結(jié)果推動(dòng)了綠色防控的科技進(jìn)步。

隨著入侵植物化學(xué)生態(tài)學(xué)研究的深入,不僅發(fā)現(xiàn)外來植物利用化感作用成功入侵的重要機(jī)制,同時(shí)也研究報(bào)道了一些牧草、大豆和甘薯品種資源,當(dāng)受到雜草脅迫時(shí)能夠通過次生代謝途徑產(chǎn)生與釋放化感物質(zhì),抑制伴生雜草的種子萌發(fā)或生長[21-22]。這些植物可通過揮發(fā)、淋溶、分泌和分解等方式向環(huán)境釋放某些化感物質(zhì)抑制某些入侵植物的生長發(fā)育[23-24]。例如,芥菜型油菜對(duì)入侵植物小籽虉草Phalarisminor的生長、繁殖具有顯著的抑制作用,長期種植芥菜型油菜可顯著降低入侵地小籽虉草的種群數(shù)量[25]。然而,這些植物(作物)對(duì)農(nóng)田入侵雜草的抗(耐)性,究竟是競(jìng)爭(zhēng)作用還是化感作用作為生態(tài)抵御的核心屬性還不太明確,尤其是二者的互作效應(yīng)鮮見報(bào)道。

本研究選取甘薯對(duì)三葉鬼針草和粗毛牛膝菊兩種入侵植物進(jìn)行抗(耐)性研究。甘薯是在我國南方大面積種植的一種具有較高經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值的農(nóng)作物,具有生長速度快,覆蓋能力強(qiáng)等特點(diǎn),常在農(nóng)田、果園和荒地等以輪作或間作方式種植,增強(qiáng)植被覆蓋,影響入侵雜草的生長繁殖[26]。申時(shí)才等[27]研究發(fā)現(xiàn),在一定條件下,甘薯對(duì)入侵植物微甘菊幼苗的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)強(qiáng),具有較好的替代控制潛力。三葉鬼針草和粗毛牛膝菊這兩種入侵植物已成為我國南方各省玉米、大豆、蔬菜、甘蔗、水果和薯類作物田的惡性雜草[28-29]。替代物種甘薯和入侵物種三葉鬼針草和粗毛牛膝菊,在物候期、生態(tài)位和資源需求性等方面基本一致。因此通過研究甘薯對(duì)這兩種惡性入侵雜草的競(jìng)爭(zhēng)作用和化感作用,可為科學(xué)利用甘薯的抗(耐)性實(shí)施替代控制奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試甘薯品種等包括‘徽薯’‘廣薯87’‘煙薯25’‘綾紫薯’和選育種‘17234’‘西瓜紅普薯’‘寧薯10號(hào)’‘紫羅蘭’‘勝利百號(hào)’9份材料,均從我國南方主要甘薯種植基地收集,并在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院嵩明實(shí)驗(yàn)基地資源圃中保存與擴(kuò)繁。

供試的入侵植物三葉鬼針草和粗毛牛膝菊種子,于2020年采自云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院嵩明實(shí)驗(yàn)基地,風(fēng)干后室內(nèi)常溫保存。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1不同甘薯品種對(duì)兩種入侵雜草競(jìng)爭(zhēng)作用的盆栽試驗(yàn)

采用溫室盆栽試驗(yàn)分別測(cè)定9個(gè)甘薯品種對(duì)三葉鬼針草和粗毛牛膝菊的競(jìng)爭(zhēng)作用。在4月中旬,選取長15～20 cm的甘薯苗莖段分別扦插于裝有15 kg沙壤土的塑料盆(直徑36 cm,高25 cm)中,每盆扦插3株且株距均為8 cm。待甘薯苗扦插成活后5～7 d,在盆內(nèi)甘薯苗之間,分別均勻播撒雜草三葉鬼針草和粗毛牛膝菊種子30粒,蓋土1～2 cm。各甘薯品種分別對(duì)應(yīng)的這兩種入侵植物作為競(jìng)爭(zhēng)處理,均設(shè)4次重復(fù),并分別以三葉鬼針草和粗毛牛膝菊同密度(30株/盆)單獨(dú)種植為空白對(duì)照(CK)。盆栽模擬的競(jìng)爭(zhēng)性試驗(yàn)處理在溫室中隨機(jī)排列,試驗(yàn)期間的光照為自然光、溫度15～35℃、空氣相對(duì)濕度65%～70%,土壤保持濕潤狀態(tài),未施用任何肥料和除草劑。甘薯與入侵雜草伴生培養(yǎng)到第60天,小心取出雜草植株并仔細(xì)清洗根際土壤后,測(cè)量其株高(cm)和根長(cm),通過抑制率=(CK-TR)/CK×100%,計(jì)算不同甘薯品種對(duì)三葉鬼針草和粗毛牛膝菊的抑制效果,其中CK為單獨(dú)種植三葉鬼針草或粗毛牛漆菊的雜草株高或根長,TR為與甘薯競(jìng)爭(zhēng)的入侵雜草的株高或根長。

以所收獲的甘薯及其伴生入侵雜草的鮮重作為產(chǎn)量(g),按照Wilson的方法計(jì)算競(jìng)爭(zhēng)平衡指數(shù)(competitive balance index,CBa),CBa=ln(RYa/RYb),式中RYa(RYa=Yab/Ya)和RYb(RYb=Yba/Yb)分別表示甘薯和入侵雜草混種時(shí)的相對(duì)生物量[30]。a、b為物種名稱，Ya、Yb分別為物種a和物種b單種時(shí)的單株產(chǎn)量(或單位面積產(chǎn)量)，Yab,Yba分別為物種a和b在混種時(shí)的單株產(chǎn)量。通過競(jìng)爭(zhēng)平衡指數(shù)(CBa)比較分析不同甘薯品種對(duì)三葉鬼針草和粗毛牛膝菊的種間競(jìng)爭(zhēng)能力。甘薯與入侵雜草混種處理下的CBa越大,表明該甘薯品種的競(jìng)爭(zhēng)能力越強(qiáng)。當(dāng)CBa<0說明甘薯的競(jìng)爭(zhēng)能力不如入侵物種;當(dāng)CBa=0說明甘薯與入侵種需要相同的營養(yǎng)資源,且競(jìng)爭(zhēng)能力相等;當(dāng)CBa>0說明甘薯的競(jìng)爭(zhēng)能力比入侵種強(qiáng),可以通過競(jìng)爭(zhēng)作用將另一物種排除出去。

1.2.2不同甘薯品種對(duì)兩種入侵雜草化感作用的生物測(cè)定

甘薯幼苗扦插后生長至第30 天,分別采集9個(gè)甘薯品種的葉片,帶回實(shí)驗(yàn)室各稱取100 g。清洗后剪成長2 cm、寬2～3 mm碎片,分別放入1 L容量的三角瓶中,用100 mL蒸餾水在22～25℃下浸泡48 h,二次過濾后定容至100 g/L(以鮮葉質(zhì)量計(jì)算)。調(diào)節(jié)各濃度浸提液的pH與蒸餾水一致,4℃冷藏24 h內(nèi)使用。

分別以三葉鬼針草和粗毛牛膝菊為化感受體植物,首先取飽滿和發(fā)芽率90%以上的雜草種子,用10%次氯酸鈉溶液消毒10 min,蒸餾水漂洗3次,晾干后分別播于墊有定性濾紙的9 cm培養(yǎng)皿中。每皿均勻放置30粒種子,再分別加入10 mL各品種甘薯的浸提液進(jìn)行培養(yǎng),以蒸餾水培養(yǎng)為空白對(duì)照(CK),每處理4個(gè)重復(fù)。在溫度(28±0.5)℃、相對(duì)濕度70%、每天光照12 h的人工氣候箱中恒溫培養(yǎng)。培養(yǎng)至第7天,每個(gè)培養(yǎng)皿隨機(jī)選擇10株受體植物,測(cè)量株高和根長并計(jì)算百株重量和發(fā)芽指數(shù)(GI)。GI=∑(Gt/Dt),式中Gt為第7天的發(fā)芽數(shù)，Dt為第7天。對(duì)株高和根長的抑制率(%)同1.2.1的公式。以與空白對(duì)照(CK)的生物量(百株重量)比較,采用Williamson等[31]的方法計(jì)算化感作用指數(shù)(AI),AI=(CK-TR)/CK,AI>0為抑制作用,AI<0 為促進(jìn)作用,AI越大表示甘薯對(duì)該受體植物的化感作用越強(qiáng)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

所有甘薯競(jìng)爭(zhēng)作用和化感作用試驗(yàn)數(shù)據(jù),均采用 DPS v 9.01 軟件分析。采用單因素方差分析(One-Way ANOVA) 檢驗(yàn)甘薯不同品種對(duì)入侵植物的競(jìng)爭(zhēng)作用、化感作用及抑制效果的差異顯著性，并采用Duncan氏新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

以各甘薯品種對(duì)兩種入侵雜草的競(jìng)爭(zhēng)平衡指數(shù)(CBa)和化感作用指數(shù)(AI)為指標(biāo),采用歐式最短距離法進(jìn)行聚類統(tǒng)計(jì)分析和綜合評(píng)價(jià),其中CBa和AI均較大的甘薯品種,評(píng)價(jià)為綜合抗(耐)性強(qiáng)的品種;CBa較大而AI較小的甘薯品種,評(píng)價(jià)為競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)強(qiáng)的非化感品種;CBa較小而AI較大的甘薯品種,評(píng)價(jià)為為化感作用強(qiáng)的品種;而CBa和AI都較小的甘薯品種,則為既無競(jìng)爭(zhēng)作用又無化感作用的非抗(耐)性品種。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同甘薯品種對(duì)兩種入侵雜草的競(jìng)爭(zhēng)作用及其抑制效果

盆栽試驗(yàn)分別測(cè)定了‘徽薯’‘廣薯87’和‘煙薯25’等9個(gè)甘薯品種對(duì)三葉鬼針草和粗毛牛膝菊的種間競(jìng)爭(zhēng)作用(表1)及其抑制效果(表2)。

通過不同甘薯品種分別與兩種入侵雜草伴生下的相對(duì)產(chǎn)量(RYa和RYb)所計(jì)算出的競(jìng)爭(zhēng)平衡指數(shù)可見(表1),供試的6個(gè)甘薯品種,包括‘徽薯’‘廣薯87’‘煙薯25’‘西瓜紅普薯’‘寧薯10號(hào)’和‘紫羅蘭’,對(duì)三葉鬼針草或粗毛牛膝菊的競(jìng)爭(zhēng)平衡指數(shù)(CBa)均大于0,表明6個(gè)甘薯品種對(duì)兩種雜草具有一定的抑制作用。其中競(jìng)爭(zhēng)作用相對(duì)較強(qiáng)的‘寧薯10號(hào)’‘煙薯25’和‘西瓜紅普薯’,對(duì)三葉鬼針草的競(jìng)爭(zhēng)平衡指數(shù)(CBa)分別為0.97、0.85和0.78,明顯高于對(duì)粗毛牛膝菊的競(jìng)爭(zhēng)平衡指數(shù)(CBa為0.74、0.70和0.55)。

進(jìn)一步計(jì)算甘薯各品種對(duì)兩種入侵雜草株高和根長的抑制率,結(jié)果(表2)表明，不同甘薯品種對(duì)入侵雜草株高和根長的抑制率存在顯著差異,基本與其競(jìng)爭(zhēng)作用指數(shù)一致,而且多數(shù)品種對(duì)三葉鬼針草株高抑制率高于對(duì)粗毛牛膝菊株高的抑制率。競(jìng)爭(zhēng)作用較強(qiáng)的‘煙薯25’和‘寧薯10號(hào)’對(duì)三葉鬼針草株高的抑制率分別達(dá)到64.83%和62.29%,對(duì)粗毛牛膝菊株高的抑制率分別達(dá)到61.86%和65.57%;不同甘薯品種對(duì)入侵雜草根長的抑制率則表現(xiàn)出與其種間競(jìng)爭(zhēng)作用不一致的現(xiàn)象,除了‘勝利百號(hào)’外,其他品種對(duì)粗毛牛膝菊根長的抑制率要高于對(duì)三葉鬼針草根長的抑制率。其中選育種‘17234’的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和抑制雜草株高的效果并不突出,但是對(duì)雜草根長的抑制率則相對(duì)較高,對(duì)三葉鬼針草和粗毛牛膝菊根長的抑制率分別達(dá)62.58%和63.92%。試驗(yàn)結(jié)果表明,入侵雜草三葉鬼針草和粗毛牛膝菊,在應(yīng)對(duì)不同甘薯品種競(jìng)爭(zhēng)作用時(shí)通過株高或根長的表型可塑性進(jìn)行響應(yīng)。

表1 不同甘薯品種對(duì)兩種入侵雜草的競(jìng)爭(zhēng)作用1)Table 1 Competitive effects of different sweet potato varieties on two invasive alien weeds

表2 不同甘薯品種對(duì)兩種入侵雜草株高和根長的抑制效果Table 2 Inhibition effects of different sweet potato varieties on stem and root length of two invasive alien plants

2.2 不同甘薯品種對(duì)兩種入侵雜草的化感作用及其抑制效果

不同甘薯品種的水提液(100 g/L)對(duì)化感受體植物三葉鬼針草和粗毛牛膝菊的化感作用指數(shù)(AI)見表3。結(jié)果表明,9個(gè)甘薯品種化感作用由強(qiáng)到弱依次為品種‘17234’>‘寧薯10號(hào)’>‘徽薯’>‘廣薯87’>‘綾紫薯’>‘西瓜紅普薯’>‘紫羅蘭’>‘煙薯25’>‘勝利百號(hào)’?；凶饔孟鄬?duì)較強(qiáng)的自選品種‘17234’,對(duì)三葉鬼針草和粗毛牛膝菊的化感作用指數(shù)分別達(dá)0.67和0.73,對(duì)兩種入侵雜草株高和根長的抑制率可達(dá)70.0%以上;其次是‘寧薯10號(hào)’,對(duì)粗毛牛膝菊株高和根長的抑制率分別為71.62%和81.94%,對(duì)三葉鬼針草株高和根長的抑制率分別為65.80%和73.74%;化感作用較弱的‘紫羅蘭’‘煙薯25’和‘勝利百號(hào)’,對(duì)三葉鬼針草和粗毛牛膝菊化感作用指數(shù)(AI)均在0.2以下,其中‘煙薯25’‘勝利百號(hào)’對(duì)這兩種入侵雜草根長和株高的抑制率均在20%以下。結(jié)果表明除‘西瓜紅普薯’外,其余的甘薯品種對(duì)粗毛牛膝菊的化感作用均強(qiáng)于對(duì)三葉鬼針草的化感作用,而且對(duì)根長的抑制率大于對(duì)株高的抑制率。

表3 不同甘薯品種對(duì)兩種入侵雜草的化感作用及其抑制效果Table 3 Allelopathic and inhibition effects of different sweet potato varieties on two invasive alien weeds

2.3 不同甘薯品種對(duì)兩種入侵雜草的綜合抗(耐)性分析評(píng)價(jià)

綜合2.1和2.2的盆栽試驗(yàn)和生物測(cè)定試驗(yàn)結(jié)果,以對(duì)三葉鬼針草和粗毛牛膝菊的競(jìng)爭(zhēng)平衡指數(shù)(CBa)和化感作用指數(shù)(AI)為指標(biāo)和參數(shù),通過圖1的聚類分析可見,甘薯不同品種對(duì)三葉鬼針草和粗毛牛膝菊的抗(耐)性大致分為4類,通過競(jìng)爭(zhēng)作用和化感作用抑制兩種入侵雜草的能力為:Ⅱ類>Ⅰ類>Ⅳ類>Ⅲ類,其中Ⅰ類和Ⅱ類包括‘徽薯’‘廣譜87’‘煙薯25’和‘寧薯10號(hào)’等5個(gè)品種為具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的抗(耐)性品種(CBa>0),尤其Ⅱ類‘寧薯10號(hào)’同時(shí)表現(xiàn)較強(qiáng)的化感作用,CBa和AI值分別達(dá)0.74和0.63以上,評(píng)價(jià)為兼具較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)作用和化感作用的抗(耐)性甘薯品種;而Ⅲ類(‘紫羅蘭’和‘綾紫薯’)，Ⅳ類(‘勝利百號(hào)’和‘17234’)的4個(gè)品種為不具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的品種(CBa值≤0),但Ⅳ類的自選品種‘17234’在受到入侵雜草競(jìng)爭(zhēng)脅迫時(shí),表現(xiàn)出較強(qiáng)的化感作用(AI值>0.67)。因此,Ⅲ類所包括的3個(gè)甘薯品種對(duì)三葉鬼針草和粗毛牛膝菊表現(xiàn)為非抗(耐)性品種,而Ⅳ類的‘17234’評(píng)價(jià)為甘薯化感抗雜草品種。上述結(jié)果表明,甘薯不同品種應(yīng)對(duì)入侵雜草的抗(耐)性決定于其自身的競(jìng)爭(zhēng)作用或化感作用,而且與二者的共同作用密切相關(guān)。

3 結(jié)論與討論

眾多外來入侵植物在農(nóng)田中形成優(yōu)勢(shì)種群,與作物競(jìng)爭(zhēng)光、溫、水、肥,導(dǎo)致作物嚴(yán)重減產(chǎn)和品質(zhì)下降,成為難以防控的惡性雜草[7]。例如我國南方普遍發(fā)生的三葉鬼針草和粗毛牛膝菊,已成為果園、甘蔗和玉米等旱地作物田的主要雜草種類之一[3,28]。長期依賴化學(xué)除草劑已導(dǎo)致入侵雜草對(duì)一些除草劑產(chǎn)生抗性,引起了雜草學(xué)領(lǐng)域的高度重視[4]。農(nóng)業(yè)防治、生物防治和生態(tài)調(diào)控等技術(shù)措施,日益發(fā)展成為綠色防控的主要方式,特別是替代控制取得若干成功案例[5,17]。本研究通過研究甘薯不同品種對(duì)三葉鬼針草和粗毛牛膝菊的競(jìng)爭(zhēng)作用和化感作用,以期獲得抗(耐)性的品種資源,為入侵農(nóng)田的雜草替代控制提供科學(xué)依據(jù)。

圖1 不同甘薯品種對(duì)兩種入侵雜草的競(jìng)爭(zhēng)作用和化感作用聚類分析Fig.1 Cluster analysis of competitive and allelopathic effects of different sweet potato varieties on two invasive weeds

外來植物成功入侵的生態(tài)學(xué)機(jī)制之一,是入侵種具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)位的占據(jù),而且在缺乏限制因子的情況下,由于減少競(jìng)爭(zhēng)消耗而有利于其生長繁殖[14]。替代控制作為生態(tài)調(diào)控的主要手段之一,通過反競(jìng)爭(zhēng)來占據(jù)入侵雜草的生態(tài)位,瓜分入侵雜草所需要的光、溫、水肥等環(huán)境資源,達(dá)到不利于入侵雜草生存或生長繁殖的目的[16]。目前,獲得廣泛認(rèn)可的替代控制方法之一,是替代物種具備較強(qiáng)的抗(耐)性,并以對(duì)入侵植物的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)為主要衡量指標(biāo)[9-10]。例如,利用木豆Cajanuscajan替代控制紫莖澤蘭,利用向日葵替代控制黃頂菊Flaveriabidentis,以及利用甘薯替代控制薇甘菊等,這些替代物種的競(jìng)爭(zhēng)平衡指數(shù)(CBa)均達(dá)0以上,可有效控制入侵植物的生長繁殖[10,19]。本研究通過不同甘薯品種對(duì)三葉鬼針草和粗毛牛膝菊的競(jìng)爭(zhēng)作用對(duì)比研究,發(fā)現(xiàn)大多數(shù)甘薯品種對(duì)三葉鬼針草和粗毛牛膝菊均具有一定競(jìng)爭(zhēng)作用,而且品種之間的差異顯著,具體表現(xiàn)在主莖長、分枝多和生長速度快的甘薯品種具有相對(duì)更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),例如‘寧薯10號(hào)’‘煙薯25’‘西瓜紅普薯’‘徽薯’和‘廣薯87’的相對(duì)產(chǎn)量(RYa)分別為0.95、0.82、0.72、0.68和0.63,其對(duì)三葉鬼針草的競(jìng)爭(zhēng)平衡指數(shù)分別達(dá)到0.97、0.85、0.78、0.53和0.42,發(fā)揮競(jìng)爭(zhēng)作用后抑制該入侵雜草株高的效果分別達(dá)到62.29%、64.83%、46.81%、38.57%和34.16%。本研究結(jié)果與前期研究報(bào)道一致,這種通過競(jìng)爭(zhēng)作用抗(耐)入侵雜草的表型與甘薯品種的農(nóng)藝性狀密切相關(guān)[24]。

自研究報(bào)道化感作用作為外來植物入侵的“新式武器”以來,大量研究發(fā)現(xiàn)紫莖澤蘭、微甘菊和黃頂菊等入侵植物,能夠通過次生代謝化感物質(zhì),顯著抑制本地植物的萌發(fā)和生長[21,26-27,29]。然而,替代物種能否對(duì)入侵植物產(chǎn)生化感作用的研究鮮見報(bào)道。本研究通過甘薯不同品種對(duì)三葉鬼針草和粗毛牛膝菊的抗(耐)性研究,發(fā)現(xiàn)部分品種在受到入侵雜草脅迫后,產(chǎn)生較強(qiáng)化感作用,本試驗(yàn)選擇的9個(gè)甘薯品種中,‘17234’和‘寧薯10號(hào)’的化感作用指數(shù)(AI)達(dá)0.60以上,而且與甘薯品種的農(nóng)藝性狀不相關(guān),這與眾多作物對(duì)農(nóng)田雜草化感作用的研究報(bào)道一致;由于‘寧薯10號(hào)’同時(shí)具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)作用,表現(xiàn)出較好的抑草效果。由此表明,甘薯品種對(duì)入侵雜草的抗(耐)性取決于其自身的競(jìng)爭(zhēng)作用或化感作用,而且與兩者的共同作用密切相關(guān)。

綜上所述,評(píng)價(jià)和篩選對(duì)三葉鬼針草和粗毛牛膝菊具有競(jìng)爭(zhēng)作用或化感作用的甘薯品種資源,是替代控制這兩種入侵雜草的重要基礎(chǔ)。本研究發(fā)現(xiàn)了甘薯不同的抗(耐)性品種及其表型,為下一步研究和應(yīng)用種間作用提供了參考。然而,由于競(jìng)爭(zhēng)作用與化感作用的表型及其機(jī)制不同,其競(jìng)爭(zhēng)作用與甘薯的生長速度等農(nóng)藝性狀相關(guān),而化感作用則決定于次生代謝化感物質(zhì)的化學(xué)生態(tài)學(xué)機(jī)制[25,29]。因此,如何基于這些不同的抗(耐)性機(jī)制,分類施策,科學(xué)栽培與管理,充分發(fā)揮抑草能力還有待深入研究。