土層和水層深度對雜草稻種群育苗的影響

土層和水層深度對雜草稻種群育苗的影響

水稻是自然野生植物的一種特殊的水稻材料。與水稻屬的水稻和水稻種類的關(guān)系非常密切，往往與種植水稻伴隨著栽培水稻。目前,世界上主要水稻種植國家和地區(qū)均有雜草稻發(fā)生,在東南亞一帶已經(jīng)成為最普遍的水稻田雜草。由于雜草稻變異類型非常豐富,且抗逆性較強,很難對其進行有效控制,已成為限制拉丁美洲、東南亞國家水稻產(chǎn)量提高的最主要的草害因素。早在20世紀50~60年代,雜草稻在中國安徽省巢湖、江蘇省連云港、海南、廣東等稻區(qū)就有發(fā)生,并危害水稻生產(chǎn),但隨著管理水平的提高,70年代后期已很少發(fā)生。近年來隨著水稻輕型栽培技術(shù)的發(fā)展,特別是免、少耕技術(shù)的推廣應用,造成了有利于雜草稻萌發(fā)生長的農(nóng)田生態(tài)環(huán)境,導致其在國內(nèi)水稻田的發(fā)生和危害逐年加重,給水稻生產(chǎn)帶來的損失越來越大。雜草稻的控制方法主要有預防、化學防除[9,10,11,12,13,14]和栽培防治等,其中輪作是控制雜草稻行之有效的方法。土壤耕作方式和水層管理是控制雜草最為重要的栽培防治措施。雜草稻的出苗率很大程度上依賴于土壤耕作的深度和種子萌發(fā)期土壤水分的含量。研究表明雜草稻有較強的耐深播性,但不同材料間仍有較大差異。免耕或者不超過10cm的淺耕以及較好的土壤濕度非常有利于雜草稻的萌發(fā)和生長。水分管理在雜草稻控制中起著非常重要的作用,在平整的田間淹水能抑制雜草稻的萌發(fā),土壤表層的水層能維持土壤表面的無氧條件,從而抑制雜草稻萌發(fā)和建立種群。在中美洲把催過芽的水稻種植在淹水20d的田間能很好地抑制雜草稻的發(fā)生。韓國學者Im的研究也表明水直播栽培措施能夠在一定程度上抑制雜草稻的發(fā)生。雖然雜草稻種子在土層中的深度和淹水程度對雜草稻的發(fā)生有明顯的影響,但目前國內(nèi)對雜草稻種子在不同土層深度和不同土壤水分情況下的出苗情況尚無詳細報道,特別是土層深度和土壤水分對不同生物型雜草稻間的反應是否存在差異尚不明了。本研究選擇國內(nèi)大面積發(fā)生的15個雜草稻種群,試圖探明他們在不同土壤深度和淹水條件下的出苗率,以期為雜草稻的科學防治提供一定的理論依據(jù)。1材料和方法1.1雜草稻的供試以收集到的15份雜草稻資源為試材,雜草稻主要來源于遼寧、江蘇、安徽、浙江、湖北、湖南、內(nèi)蒙古、黑龍江水稻主產(chǎn)區(qū)。所有雜草稻供試材料都在室溫下儲存到下一個生長季節(jié),之后用于本試驗。在試驗前,供試的雜草稻種子均經(jīng)過室內(nèi)萌發(fā)測定,只有黑龍江和安徽蕪湖材料的發(fā)芽率在60%,其他材料的發(fā)芽率都達到70%,說明各供試雜草稻能滿足本試驗的要求。1.2試驗設(shè)計1.2.1覆蓋細土和水細土在塑料杯(直徑8cm、深10cm)內(nèi)裝疏松的馬肝土5cm,每杯加水30ml,使杯內(nèi)的土壤保持濕潤但沒有積水,放置1d使水在土層中均勻分布。隨機選取飽滿的雜草稻種子,在25℃下清水浸泡24h后,按每杯10粒均勻播種在土表,分別覆土0cm、1cm、2cm、3cm細土,之后用滴管在覆過土的土壤表面加一定量的水,使土壤保持濕潤但不積水,每個處理重復6次。播種后每天適時補充水分(采用稱重的方法)。于播種后7d和14d調(diào)查各雜草稻種群的出苗率(%)。1.2.2在洪水條件下，不同播種區(qū)的水稻幼苗塑料杯土壤、播種方法和調(diào)查方法同1.2.1。播種覆土后加水,保持1cm水層。1.2.3查方法同2.2.1的比較塑料杯土壤及水分處理、播種方法和調(diào)查方法同1.2.1。播種后不覆土,用滴管加水至水層深度分別為1cm、2cm、3cm,每個處理重復6次。1.3最小顯著差數(shù)法lsd的統(tǒng)計分析采用SPSS17.0(StatisticalProductsandServicesSolution17.0)進行統(tǒng)計分析,使用最小顯著差數(shù)法(LSD)比較各處理間差異顯著性。2結(jié)果2.1供試種群的出苗率在濕潤條件下,播后7d和14d,播種于表土的所有供試雜草稻種群都能很好地出苗,出苗率為60%~99%。播后7d,在1cm、2cm、3cm土層下,所有供試種群的出苗率都明顯低于其表土的出苗率,且隨著土層深度的增加出苗率呈下降趨勢;在1cm土層下,除鐵嶺和沈陽種群的出苗率在40%以上,江浦種群為28%外,其余種群的出苗率都低于20%;土深2cm,鐵嶺和沈陽種群的出苗率下降到15%和20%,其余種群都不超過11%;土深3cm下,供試種群都沒有出苗(圖1A)?？梢姴シN7d后,只有鐵嶺、沈陽種群的種子在1cm土層深度下能較好地萌發(fā)出苗。播后14d,在1cm土層深度下,除鐵嶺、沈陽和丹東種群的出苗率與其在0cm土層下的出苗率相差不大,在60%以上外,其他供試種群的出苗率都顯著低于在0cm土層下的出苗率;在土層深度為2cm時,只有鐵嶺種群的出苗率與0cm土層的相比沒有明顯下降,沈陽、丹東種群的出苗率雖低于0cm土層的出苗率,但也保持在50%以上;在3cm土層深度下大多數(shù)種群能出苗,但出苗率明顯低于2cm土層深度下的出苗率,其中泰州、徐州、揚州、江浦和常州種群雜草稻的出苗率不超過30%,廣德、蕪湖、金華、武漢、內(nèi)蒙古的出苗率不超過10%,益陽和黑龍江兩種群在此深度下不出苗,但鐵嶺、沈陽和丹東的出苗率仍然很高,超過50%(圖1B)。說明在濕潤情況下,大多數(shù)雜草稻種群的種子在土層中的深度超過3cm時均表現(xiàn)出較低的出苗率。2.2土壤深度對雜草稻出苗率的影響在淹水條件下播后7d,土層深度0cm,只有鐵嶺和內(nèi)蒙古種群的出苗率在60%以上,沈陽、丹東、泰州和江浦種群的出苗率在40%左右,其他種群的出苗率都低于40%;土層深度1cm,除江浦種群的出苗率為37%外,其他種群的出苗率都較低,且絕大多數(shù)雜草稻種群的出苗率都明顯低于表土的出苗率;在2cm土層深度下只有常州種群的出苗率為13%,其他種群的出苗率均很低,甚至不出苗;在3cm土層深度下,供試雜草稻種群都不出苗(圖2A)。在淹水條件下播后14d,土深0cm,鐵嶺、沈陽和內(nèi)蒙古種群的出苗率在70%以上,其他種群的出苗率為30%~50%;土層深度1cm,除鐵嶺、沈陽、丹東、內(nèi)蒙古種群的出苗率在46%以上外,其他種群的出苗率為3%~35%,其中沈陽、丹東、內(nèi)蒙古種群的出苗率和其在土層深度0cm的出苗率相差不大;在2cm土層深度下只有鐵嶺、內(nèi)蒙古和江浦種群的出苗率超過20%,沈陽、常州、武漢、廣德和金華種群的達到10%以上,其他7個種群雜草稻幾乎都不出苗;在3cm土層深度下,除武漢和黑龍江種群有零星出苗外,其他種群都不出苗(圖2B)。說明在淹水條件下2cm土層深度時供試雜草稻就很難出苗。2.3水層深度對出苗率的影響播種后7d,水深0cm,絕大多數(shù)雜草稻種群的出苗率都在50%以上,只有徐州和武漢種群的出苗率在20%左右;水深1cm,雜草稻出苗率都較水深0cm有所下降,但下降幅度不大,鐵嶺、沈陽、江浦和內(nèi)蒙古種群的出苗率仍然保持在50%以上;水深2cm,除鐵嶺、沈陽、丹東、江浦和內(nèi)蒙古的出苗率在50%以上外,泰州、廣德、蕪湖和黑龍江的出苗率只在40%以上,其他種群的出苗率均在25%以下;水深3cm,鐵嶺、沈陽種群的出苗率在60%以上,丹東、泰州、廣德、內(nèi)蒙古種群的出苗率在40%以上(圖3A)?？梢姴シN后7d,鐵嶺、沈陽、丹東、泰州、廣德、內(nèi)蒙古種群的出苗率受水層的影響相對較小。播種14d后,水深1cm,只有鐵嶺、沈陽、丹東、江浦、廣德和內(nèi)蒙古種群的出苗率在45%以上;水深2cm,鐵嶺、丹東、江浦、廣德和內(nèi)蒙古種群的出苗率在40%以上;水深3cm,只有鐵嶺和內(nèi)蒙古種群的出苗率保持在40%以上(圖3B)。因此播種后14d,鐵嶺和內(nèi)蒙古種群的出苗率受水層深度的影響在供試種群中較小,其次為丹東、江浦和廣德種群。綜合淹水7d和14d的結(jié)果,鐵嶺和內(nèi)蒙古種群的出苗率受水層深度的影響較小。3不同種群的出苗率及對出苗的影響雜草稻的出苗率很大程度上依賴于土壤耕作的深度和種子萌發(fā)期土壤水分的含量。早些年國內(nèi)水稻主產(chǎn)區(qū)均是以移栽為主,隨著城市化的快速發(fā)展,農(nóng)村勞動力大量向城市轉(zhuǎn)移,水稻種植方式迅速向直播轉(zhuǎn)變。旱直播田塊免耕或僅需淺耕,需水較少,干種撒播后僅使土壤保持濕潤即可;水直播對播種和水管理的要求較嚴格,不僅田塊需要適當整理,稻種需提前催芽,還要求田塊保持一定水層。本研究結(jié)果表明在土壤濕潤情況下,大多數(shù)雜草稻種群的種子在土壤中的深度超過3cm時均表現(xiàn)較低的出苗率;在淹水條件下,2cm土層深度幾乎無雜草稻出苗,絕大多數(shù)雜草稻種群的出苗率隨著水層深度的增加而呈現(xiàn)下降趨勢?？梢娡寥浪謱χ袊饕咀鲄^(qū)發(fā)生的雜草稻種群的出苗率有非常明顯的影響,因此采用水直播或者移栽種植方式能夠比旱直播更好地抑制雜草稻的發(fā)生。本研究結(jié)果還表明無論是在濕潤還是在淹水情況下,所有供試雜草稻種群的出苗率都隨土層深度的增加而呈下降的趨勢。不同種群雜草稻在濕潤和淹水條件下出苗率對土層深度的反應并不完全一致。例如:在濕潤條件下,15個種群中僅有鐵嶺、沈陽和丹東3個種群的出苗率受土層深度的影響較小,在3cm土層深度下出苗率仍然高達50%以上;在淹水條件下,雖然這3種雜草稻出苗受到了很大影響,但仍然保持了相對較高的出苗率。分析其中原因,鐵嶺、沈陽和丹東這3個種群均是在土壤耕翻深度較深的移栽田中采集到的,而其他12個種群都是在直播田采集的。可見播種深度是影響國內(nèi)主要稻作區(qū)雜草稻種群出苗率的另一個重要因素。雜草稻種子可能已經(jīng)對不同耕作種植制度具有了一定的適應性,在移栽田采集的種群仍然能在較深的土壤中保持較高的出苗率。對于防除這種雜草稻,建議采用比常規(guī)移栽田耕翻深度更深的方法來防治,而對于在直播田發(fā)生的雜草稻,采用移栽的方式種植水稻就能達到很好的防治作用。因此對不同類型水稻田中發(fā)生的雜草稻需制定不同的防除措施,才能起到最好的防治效果。另外,淹水能顯著降低供試雜草稻種子的萌發(fā)率,因此在水稻種植前保持一定的水層能顯著降低雜草稻的出苗率。淹水時間的長短對不同雜草稻種群的影響不完全一致。經(jīng)過我們初步的研究發(fā)現(xiàn),持續(xù)淹水7d時,丹東、內(nèi)蒙古、黑龍江的種群最耐水淹,而揚州種群最敏感;在持續(xù)淹水14d的情況下,在連續(xù)淹水7d時表現(xiàn)比較耐水淹的丹東種群反而不耐水淹,在淹水7d表現(xiàn)為中等程度耐水淹的鐵嶺種群卻有較高的耐水特性。這預示著不同雜草稻種群在不同淹水時間下,出苗率不完全一致。水層深度對不同雜草稻種群出苗的影響也不完全一致,如鐵嶺和內(nèi)蒙古種群在1~3cm水層下出苗率都較高,沈陽種群的出苗率在1cm水層下雖然沒有明顯下降,但在2cm和3cm水層下下降幅度卻很大,而徐州和揚州種群在1~3cm水層下出苗率下降的幅度并不明顯。因此需要我們尋找不同種群雜草稻出苗率與淹水時間以及淹水深度的關(guān)系,探明最為經(jīng)濟、有效的保持水層時間和淹水深度,以期對