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环境因子对日本看麦娘种子萌发的影响研究
论文作者:童鞋论文网  论文来源:www.txlunwenw.com  发布时间:2018/2/18 9:52:04  

摘要:日本看麦娘作为小麦田一种常见恶性杂草,在一定环境条件下大发生时为害极为严重。为明确其发生:Φ幕肪程跫,通过室内试验,主要研究光照、温度、土壤湿度、覆土深度和模拟干旱等5 个环境因子对日本看麦娘种子萌发和生长的影响。结果表明:日本看麦娘种子萌发对光照不敏感,适宜发芽温度为20 ℃。干燥土壤中发芽率降低,当土壤湿度为60%~80%时,发芽率可达80%以上。在5~25 mm 土壤深度时发芽率最高。此外,日本看麦娘种子萌发对模拟干旱也非常敏感,400 g/L 聚乙二醇(PEG)处理时,其发芽率仅为17.50%。

关键词:日本看麦娘;环境因子;发芽率

日本看麦娘( Steud.)是我国长江中下游地区小麦田常见的恶性禾本科杂草。由于日本看麦娘具有较强的适应性和耐逆性,在与作物竞争水、光、养分等有限资源过程中,表现出更强的生长势,已成为江苏地区小麦田优势杂草种群,并导致作物产量降低、品质下降[1-5]。杂草在农田的生长和繁衍,一方面需要适应多样化的种间竞争和种内竞争关系,另一方面需要适应多变的农田生态环境和人工选择,从而导致杂草具有多种多样的生物学特性,其中种子萌发特性决定杂草生态适应能力,进而显著影响其与作物竞争过程。影响种子萌发的环境因素通常有土壤深度、水分、光照、温度、pH 值、氧气、土壤盐分等[6-8]。虽然曾有少量文献报道过日本看麦娘生物学特性的研究,但近年来农田耕作条件的变化对日本看麦娘等杂草种子萌发特性的影响仍值得关注。本研究在田间采集日本看麦娘种子的基础上,通过室内试验研究了几种重要环境因子对日本看麦娘种子萌发的影响,旨在明确其种子萌发或出苗的适宜条件,为新型耕作制度下日本看麦娘生物学特性及治理技术研究提供基础数据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

日本看麦娘种子(于2015 年5 月在江苏省农业科学院试验田采集成熟的日本看麦娘种子,通风处阴干,装入封口袋内放入-20℃冰柜保存,待用)。

1.2 试验方法

每个处理各选取20 粒饱满的种子均匀地铺在有两层滤纸、直径为10 cm 的培养皿中,置于人工智能培养箱(RDN-1000B-4,宁波东南仪器有限公司)进行萌发试验。覆土厚度和土壤湿度试验采用土培法(将土装入底部打孔的塑料杯中),除温度和光照试验外,其余试验均在光照培养箱中15 ℃培养,光暗周期比为12 h/12 h。种子萌发以胚根露出种皮1 mm 为标准, 逐日统计发芽数,并于试验后第7天计算发芽率和萌发指数,测定苗长,杀青烘干至恒质量时,称其质量。其中发芽率(%)= 发芽种子粒数/ 供试种子粒数×100%;萌发指数=Σ(Gt/Dt)(Gt为第t 日的萌发数,Dt 为相应的萌发日数)[9-10]。

1.2.1 光照。设置24 h 光照(24 L)、12 h 光照/12 h黑暗(12 L /12 D)、24 h 黑暗(24 D)3 个处理,所有处理在光照培养箱中15 ℃培养。光照强度为10 000 lx。

1.2.2 温度。设置15、20、25 ℃共3 个温度梯度,分别在3 个培养箱中进行。光照周期均为12h 光照/12 h 黑暗。

1.2.3 土壤湿度。称取70 g 烘干黄土(V 黄土∶V 蛭石=1∶1),将一部分放在直径6.5cm、高8.0cm 的塑料杯底部,然后将20粒日本看麦娘种子均匀撒在黄土上,最后将剩余的黄土均匀撒在置有种子的黄土表面,黄土深度为10mm。分别向塑料杯中加入28、35、42、49、56g 蒸馏水[11],此时塑料杯中土壤含水量分别为40%、50%、60%、70%、80%共5 个处理,及时向塑料杯内补充水分。所有处理在光照培养箱中15 ℃培养,光照周期均为12 h 光照/12 h 黑暗。

1.2.4 埋土深度。分别在直径6.5cm、高8.0cm 的塑料杯(V 黄土∶V 蛭石=1∶1,底部打孔),在塑料杯外部用记号笔从上到下标出0、5、10、15、20、25、30、35、40 mm 的深度标记,种子播后按照标记覆盖9个不同厚度土层。所有处理在光照培养箱中15 ℃培养,光照周期均为12 h 光照/12 h 黑暗。

1.2.5 模拟干旱。采用分子量为6 000 的聚乙二醇(PEG)配置系列浓度(0、100、200、300、400 g/L)溶液,所有处理在光照培养箱中15 ℃培养,光照周期均为12 h 光照/12 h 黑暗。

1.3 数据分析

以上各试验均设4 个重复,数据采用DPS 分析软件[12],用Duncan’s 新复极差法对平均数进行多重比较,显著性水平α=0.05。

2 结果与分析

2.1 光照对日本看麦娘种子萌发的影响

从图1 和图2 中看出,在3 种不同光照条件下,日本看麦娘发芽率和萌发指数没有显著性差异,发芽率都达到80%~90%。这表明不同光照条件对日本看麦娘种子萌发没有明显影响。

2.2 温度对日本看麦娘种子萌发的影响

温度对日本看麦娘种子萌发的影响如图3 所示,温度为20 ℃时发芽率最高,达98.75%,其次为25 ℃,发芽率为92.50%,温度为15 ℃时,发芽率最低,为86.25%。不过,随着温度升高,其萌发指数呈显著上升趋势(图4)。此外,在试验过程中还发现,随着温度上升,日本看麦娘种子的出苗所需时间越来越短,比如15 ℃时所需出苗时间为11 d,20 ℃时为9 d,25 ℃时仅为8 d。可见,温度影响日本看麦娘种子出苗速度。

2.3 土壤湿度对日本看麦娘种子萌发的影响

如表1 所示,土壤湿度对日本看麦娘种子萌发有明显影响。随着土壤湿度增加,日本看麦娘种子发芽率逐渐增加。40%土壤湿度时,日本看麦娘种子发芽率显著降低( < 0.05),仅为3.75%。当土壤湿度增加到50%时,发芽率增加到66.75%,土壤湿度为60% 、70% 、80% 时, 发芽率分别为88.75% 、81.25%、87.50%。同样,当土壤湿度较低时,日本看麦娘萌发指数也显著降低,土壤湿度增加到60%以上时,其萌发指数显著升高。从表1 中还可以看出,随着土壤湿度的增加,日本看麦娘苗长显著增加,但土壤湿度为60%~80%时,苗长没有显著差异。另外,土壤湿度为40%时,日本看麦娘幼苗干质量最低。这表明日本看麦娘种子萌发时需要相对充足的水分。

2.4 覆土深度对日本看麦娘种子萌发的影响

当不覆土时, 日本看麦娘种子出苗率为63.75%;当覆土深度为5、10、15、20、25 mm 时,其出苗率分别为86.25%、86.25% 、83.75% 、83.75% 、80.00%;当覆土深度增加到30 mm 时,出苗率显著降低到71.25%;覆土深度为40 mm 时,出苗率仅为56.25%(图5)。可见,本试验中日本看麦娘种子在5~25 mm 覆土深度时发芽率较高,不覆土或覆土较厚(>25 mm)时发芽率较低。

2.5 模拟干旱对日本看麦娘种子萌发的影响

从图6 中可以看出,PEG 浓度在0、100、200 g/L时,日本看麦娘种子发芽率没有明显差异;但当PEG 浓度上升到300 g/L 时,日本看麦娘种子发芽率显著降低,为43.75%,PEG 浓度为400 g/L 时,其发芽率仅为17.50%。

3 结论与讨论

一般来说,植物种子萌发和出苗是内部因素和外部因素共同作用的结果。内部因素包括种子活力、成熟度、休眠作用、特定基因型等,而外部因素包括温度、光照、盐分、湿度或干旱等[13-15]。本研究在田间采集日本看麦娘种子的基础上,通过室内试验研究光照、温度、土壤湿度、覆土深度和干旱胁迫等5 个环境因子对日本看麦娘种子萌发和生长的影响。研究发现,日本看麦娘种子萌发对光照不敏感,适宜萌发温度为20 ℃。日本看麦娘种子萌发需要较高的土壤湿度,干燥土壤使其发芽率降低,土壤湿度60%~80%时,发芽率可达80%以上。我国长江中下游地区稻麦连作,土壤含水量较高,能满足日本看麦娘种子萌发所需的湿润条件。稻茬麦中禾本科杂草严重,通过合理的管理措施和种植制度,形成不利于杂草种子萌发和生长的生态环境,有利于实现杂草管理的科学性和长效性[16]。生产中可根据日本看麦娘发生密度、:Τ潭,适时适度将稻茬麦改成旱茬麦,形成不利于日本看麦娘种子萌发的生态环境。

由于不同土层中光照、温度、水分、营养元素差异显著,所以杂草种子在土壤中的垂直分布也会影响其萌发特性。本研究结果表明,最适宜日本看麦娘种子萌发的条件是温度为20℃,土壤湿度为60%~80%,覆土深度为5~25mm,PEG 浓度在0~200g/L。

近年来,小麦田少免耕和秸秆还田技术不断应用,促进了日本看麦娘等杂草种子更多在土壤浅表层萌发的适应性,生产上可通过土壤翻耕,将落粒于土壤浅表层的日本看麦娘等杂草种子翻入深层土壤,降低日本看麦娘萌发基数,控制其:Τ潭。当然,杂草同样在适应中不断变化,针对具体农田生态环境和农业技术变革,开展杂草生物学特性及其变化规律研究,并控制杂草萌发基数和:Τ潭仍蚧剐杞徊脚。

参考文献院

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