本文系作者赵峰爱三农原创,未经允许禁止转载。
Briggs()指出在有机农业中覆盖作物不仅能累积土壤碳、改善土壤结构,而且能有效抑制杂草、病虫害,减少对农药和肥料的用量与依赖,主要机制是覆盖作物具有化感作用。化感作用为生物间化学千扰的自然现象,可以在大田用作管理杂草、害虫和病原菌的手段,如化感轮作、绿肥覆盖、化感提取物等。现在复合化感物质显示出更强的化感作用,有降低农药使用比例的潜力,减少农药依赖和抗药性杂草的进化。
长了杂草的土地Jabran等()指出世界范围内34%的主要粮食作物产量损失是由杂草导致的,杂草能影响并抑制作物生长和发育,其危害高于害虫类。化感理论的运用可以避免环境污染风险和杂草抗药性的遗传变异。如主要作物大麦、高粱、水稻、向日葵、油菜、小麦均为重要的化感作物,这些物种释放化感物质不仅抑制杂草,而且能提高根部微生物活性。在大田中化感作用的应用模式一般有:种植化感品系、化感作物秸秆覆盖或留茬、化感作物与其他作物复合种植、化感作物与其他作物轮作、化感分子育种等。
小麦种植田Prabhakar等()发现鹰嘴豆、水稻、大豆和向日葵残茬具有化感作用,尤其谷子和水稻残体能显著降低小子虉草、种子萌发率、30d的幼苗株高、幼苗鲜重、叶面积等。Kato-Noguchi-()指出水稻与稗草之间存在化学通信联系,如当有稗草或稗草根系分泌物时,则水稻可能会识别到,从而诱导增强水稻的化感作用,同时主要化感物质momilactone分泌水平增高,竞争优势增强。Pheng等()通过盆栽和大田试验,发现柬埔寨水稻、秸秆还田能抑制大田杂草稗草、异型莎草、和毛草龙、的生长和发育,抑制程度与秸秆还田时间、秸秆量等有关。李贵等()发现水稻秸秆可以控制小麦田杂草,如水稻秸秆浸提液对小麦苗高、苗鲜重、根鲜重的影响表现为低促高抑。但水稻秸秆浸提液显著抑制了日本看麦娘、大巢菜的生长,导致杂草叶片的加速衰老。
水稻种植田李朝阳等()发现槲蕨、水提液对三种杂草:黑麦草、紫苜蓿、和紫云英的发芽率及幼苗生长均有显著的抑制效应。江贵波等()指出红花酢浆草、对黑麦草、三叶*针草、和青葙的种子萌发和幼苗生长均有化感作用,不同浓度(0.05g/mL、0.10g/mL、0.20g/mL)的水提液对黑麦草、三叶*针草和青葙的化感作用强度存在差异,且随着浓度的增大,抑制作用逐渐增强。
黑麦草邬彩霞等()指出草木犀水浸提液对田间常见杂草藜、臭草、千穗谷、稗草、萹蓄和山苦荬、车前草的种子萌发和幼苗生长具有抑制作用。*花草木犀干草粉能有效降低田间杂草生物量,且对田间杂草的抑制效应随施用量的增加而增强,在施用量达90g/m2时,对田间杂草数量和干重的抑制均达到显著水平。Yarnia()指出苜蓿不同部位的残体和提取物能显著降低反枝苋的种子萌发率、幼苗长度、叶面积、干重;成体株高生物量、千粒重和种子产量,且随秸秆量增加,降低程度增大。
苜蓿Alsaadawi等()发现8种代表性向日葵基因型具有化感作用,如向日葵残茬混入大田土壤,则对杂草数量及生物量具有显著抑制作用。化感抑制作用与基因型显著相关,如Sin-Altheeb和Coupon基因型化感作用最强,且促进小麦产量的提高,而Euroflor和Shumoos最弱。化感物质大约有13类,酚类占比最大,且化感作用强的基因型化感物质含量高。EI-Monem等()在大田试验中发现高粱和向日葵提取物将显著降低杂草干重的65.62%和63.56%。这两种作物明显增加扁豆干重的67.66%和64.41%,增加种子产量61.34%和56.18%。Kadian等()报道向日葵根际土和植株可抑制杂草银胶菊的萌发和幼苗生长,尤其在杂草播种后75d达到最大抑制率,后期抑制率下降。
一大片向日葵化感除草是一个涉及多学科的研究领域,国内对化感除草的研究大多还处于实验室阶段,多数还只是涉及化感现象的观察、化感物质的分离和鉴定等,对化感作用的生理、生化基础、作用机制、分子学研究等较少。某些植物体内可分泌羟化物质、单宁等抑制昆虫和小动物的取食,限制昆虫生长甚至使其死亡,从而达到保护自身不受伤害的目的。此外,植物能生成一定的化学物质,使其具有特殊的颜色、香味,从而对昆虫和害虫的天敌产生吸引力,有利于植物结实、繁衍后代、扩大分布和间接消灭害虫。