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几种豆科牧草化感作用的比较研究

邬彩霞  
【摘要】: 豆科牧草因其品质优良、生物固氮能力强,不仅在草地畜牧业中占有非常重要的地位,在农区农业生产中的应用亦在不断扩大。然而,随着化感作用研究的不断深入,豆科牧草所具有的强烈的化感作用逐渐引起人们的重视。豆科牧草的化感作用深入研究对优化豆科牧草与农、经作物复合种植体系、生物防除杂草、培育化感抑草新品种,以及开发新型除草剂、杀菌剂、杀虫剂等均具有重要意义。 本研究以畜牧生产中广泛栽培利用的紫花苜蓿(Medicago sativa L.cv.Alfaking)、毛苕子(Vicia rillosa Roth.)、黄花草木樨(Melilotus officinalis Desr.)、白三叶(Trifoliumrepens L.cv.Haifa)、红三叶(Trifolium pretense L)和杂三叶(Trifolium hybridum L.)等6种豆科牧草为研究对象,以多花黑麦草(Lolium multiflorum Lam.cv.Tetragold)为受体,比较了豆科牧草水浸提液处理对多花黑麦草种子萌发和幼苗生长的化感作用种间差异,并从生理生化角度探讨了豆科牧草水浸提液对受体植物种子萌发和幼苗生长的化感作用机理;采用高效液相色谱法(HPLC)测定了不同生长时期豆科牧草地上及地下部分水浸提液中酚酸类化感物质的含量,并验证和分析了酚酸物质在豆科牧草水浸提液中发挥的化感作用;比较了不同生育期豆科牧草化感作用及化感物质含量的差异;采用盆钵试验并结合田间试验研究验证了利用豆科牧草化感作用进行田间杂草防除的潜力。 结果表明,供试豆科牧草水浸提液处理显著地抑制了多花黑麦草种子萌发和幼苗生长。多花黑麦草处理组表现为发芽率、根长、根干重,幼苗叶长和幼苗叶干重均显著低于对照(p<0.5)。豆科牧草对多花黑麦草种子萌发和幼苗生长的化感作用在作用强度和作用机制两方面存在显著的种间差异,其中黄花草木樨和紫花苜蓿水浸提液处理对多花黑麦草种子萌发、幼根伸长和幼叶干物质积累的抑制作用较强,红三叶和杂三叶则对幼根干物质积累和幼叶伸长的抑制作用较强,白三叶的化感作用相对较弱。供试豆科牧草水浸提液对多花黑麦草的化感作用还存在器官间差异。地上部分水漫提液化感作用均明显强于地下部分。此外,豆科牧草的化感作用还存在明显的生育期差异。花期豆科牧草水浸提液处理对多花黑麦草种子萌发和幼苗生长的抑制作用明显强于分枝期。 酚酸物质含量及其化感潜力测定结果表明,供试豆科牧草水浸提液中均可检测到羟基苯甲酸、绿原酸、咖啡酸、香豆酸、阿魏酸、原儿茶酸、丁香酸、香草酸和肉桂酸等9种酚酸物质;检测到的酚酸对多花黑麦草种子萌发和幼苗生长的化感作用强度不一。其中,丁香酸、香草酸、原儿茶酸、咖啡酸和香豆酸等酚酸物质对多花黑麦草种子萌发和幼苗生长具有较强的化感作用;豆科牧草水浸提液中的酚酸对受体植物的化感作用存在一定的相互作用;不同豆科牧草水浸提液中各酚酸含量和总量亦存在很大差异,黄花草木樨茎叶水浸提液中各酚酸含量较高,其次为紫花苜蓿和红三叶,白三叶水浸提液中各酚酸含量均较低。此外,供试豆科牧草地上部分水浸提液中酚酸物质含量均高于地下部分水浸提液,且花期水浸提液中含量明显高于分枝期。豆科牧草水浸提液对受体植物化感作用强度的种间差异、器官间(茎叶和根)差异以及生育期差异与水浸提液中酚酸含量有很大的相关性,酚酸含量高的化感作用也强。 豆科牧草水浸提液中的化感物质几乎能影响受体植物多花黑麦草种子萌发和幼苗生长过程中生理生化的每一个方面。豆科牧草水浸提液中的化感物质显著降低了受体植物的种子活力和淀粉酶活性,抑制了种子的早期萌发;显著降低了幼苗体内可溶性糖以及叶绿素含量。表明胚乳提供的养分减少,同时光合作用减弱,幼苗生长发育受抑。此外,化感物质对多花黑麦草幼苗中SOD和POD活性产生一定的影响,幼苗体内活性氧代谢的平衡被打破,MDA含量明显增加,细胞膜受到损害。 盆钵试验和田间试验结果表明紫花苜蓿、毛苕子和黄花草木樨干草粉处理均能显著抑制稗草(Echinochloa crusgalli[L.]Beauv.)、波斯婆婆纳(Veronica persica Poir.)和一年生早熟禾(Poa annua L.)的出苗和生长,且显著地降低了单位面积田间杂草种类和数量(包括个数和干重).不同豆科牧草对不同杂草抑制能力不同,黄花草木樨对一年生早熟禾和波斯婆婆纳的抑制能力强于紫花苜蓿和毛苕子,而紫花苜蓿对稗草抑制能力强于黄花草木樨和毛苕子。豆科牧草干草粉处理抑制杂草需要较高的施用量(≥90g/m~2,相当于0.9t/ha)。在生产实践中应用豆科牧草化感作用防除杂草时,应综合考虑,除了选用适宜的草种或品种外,还需适时、足量利用。


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