- 杂草稻的简介
Tang和Morishima(1997)提出的,杂草稻是指在稻田间或周边耕地里作为杂草类型而伴随栽培稻生长的水稻植株[1]。
杂草稻的生理特征主要为出芽早、分蘖较多,分蘖能力较强,生长早期杂草稻的生长要比栽培稻快,后期则较慢,总体上杂草稻比一般水稻要高,这也使得其与栽培稻竞争生长资源上占有较大的优势。
杂草稻籽粒大多是褐色或褐色颖壳,种皮为红色,有芒,口感较差,千粒重较低,籽粒成熟时表现为边成熟边落粒,落入土中的种子具有较强的休眠性,这两个特征具有杂草化特性[3]。第二年种子在条件适宜的情况下,重新成为田间杂草,在不良条件下可以推迟发芽,研究表明埋藏于土壤中的杂草稻种子,两年后90%仍有活力,在埋藏七年后20%仍有活力(Goss and Brown)。
图源:http://ibi.zju.edu.cn/ricerelativesgd/
杂草稻的大多数特性,与野生稻有很大的相似性。所以关于杂草稻的演化与起源就有人提出,是栽培稻个体间杂交基因重组或恢复突变等产生野生性状即返祖遗传。
杂草稻和栽培稻之间有什么关系?杂草稻(杂草稻的别称)和栽培稻属于同一个拉丁名Oryza sativa.L,都属于AA基因组型,没有生殖隔离[2],研究结果表明,抗除草剂基因漂移到杂草稻的比例是0.01%~0.046%,转移到普通野生稻的比例是1.21%~2.19%。虽然频率较低,科学的试验结果证实了基因漂移现象的发生。
- 杂草稻的危害
2010年,中国农业农业部提出,由于水稻的栽培模式从移栽向直播转变,杂草稻已经从次要草害转变为主要草害。
杂草稻对于水稻的危害主要体现在产量和品质上。
产量方面,杂草稻因为长量更加高大,对于光热资源的争夺显得更为有利,且目前主流的水稻育种基本上都是矮杆,而有研究指出,杂草稻对于矮杆水稻的危害显著高于高杆水稻。另一方面,杂草稻比栽培稻有更强的抗逆性,能够适应多种生态环境。由于杂草稻与栽培稻具有相似性,限制了除草剂对于杂草稻的使用[4]。综合这些特性,杂草稻已经成为世界上热带、亚热带水稻种植地区稻田内主要恶性杂草之一。
杂草稻对于稻米的品质也有不同程度的影响,虽然杂草稻种子具有易落粒的特性,但是仍然存在被农民一起收割的情况。杂草稻种子的芒、不同颜色的颖壳、红色的米粒,都会对稻米的商品等级、品质造成影响。为了去除这些混入栽培稻米中的红色米粒,需要进一步的投入成本,减少了农民的收入。
前文提到的,杂草稻和栽培稻没有生殖隔离,而如果杂草稻获取了转基因水稻的病虫、抗病、抗性等基因,将会产生更加有害的杂草稻类型[6],从这个角度考虑,杂草稻这也限制了转基因水稻的进一步发展。
- 防治杂草稻的方法
预防大于防治!使用没有被杂草稻污染的稻种是预防杂草稻危害最有效的措施之一,另外随着我国机械化水平的提高,但大多数农户并没有自己的农机,一般都是租用或者借机械,在使用农机之前,清洁农机防止从别处带来杂草稻种子也是另一种预防措施。
人工拔除杂草稻是目前公认的最有效的防治方法,但在中国这一方法由于人工成本的限制,并不可行。
除草剂方面,虽然由于杂草稻和栽培稻具有很强的相似性,从而限制了除草剂的使用,但播种前施用广谱性除草剂也是一种行之有效的方法。
杂草稻的发生和栽培方式有很强的相关性,水稻三种栽培模式直播、抛秧、移栽中杂草稻的发生情况分别为,直播稻田为34.5%,抛栽稻田为5.6%,移栽稻田为 2.2%[7]。所以以前在我国杂草的发生情况并不多见,但随着日益严重的人工成本上升和水资源匮乏,水稻直播逐渐代替了移栽,直播稻相对于移栽稻可以省水省劳动力,并便于机械化生产操作,从而节省了生产成本。在目前的大趋势下,改变水稻的栽培模式十分困难,但合理的轮作模式可以有效地减少杂草稻的发生,在未耕翻的稻田中杂草稻发生率为 8.4%,采取轮作的田块杂草稻发生率仅为 0.9%,翻耕后轮作的田块中杂草稻发生率为 0[8]。
- 杂草稻亦为宝贵的资源
也正是由于杂草稻和栽培稻同属于一个生物学物种,杂草稻的种植资源可以直接用来栽培稻育种改良,如耐寒性、抗旱性、抗稻瘟病、抗白叶枯病、抗稻飞虱等等,目前已经有相关的种质改良成果。
[1]宋冬明. 杂草稻与栽培稻竞争关系的研究[D].沈阳农业大学,2009.
[2]陈晓锋. 南京同质园条件下:中国杂草稻生态类型划分和籼粳分化研究[D].南京农业大学,2014.
[3]李玉融. 杂草稻杂草化特性、与栽培稻竞争关系以及化感潜力的研究[D].南京农业大学,2011.
[4]马殿荣,陈温福,徐正进,张文忠.辽宁省杂草稻的初步考察[J].辽宁农业科学,2005(06):22-24.
[5] KWON S L,SMITH R J. Interference and duration of red rice (Oryza sativa L.)in rice (Oryza sativa) [J]. Weed Science,1991b,39:363- 368.
[6]袁晓丹,王亮,王丽丽,刘亮,吴明根.东北地区杂草稻的抗逆性及遗传特性[J].延边大学农学学报,2006(04):233-238.
[7]熊海波,许红云,徐群,朱骞,甘树仙,冯德党,张小玲,谢小东,张慧,李娟,谭亚玲,文建成,李东宣,石瑜敏,魏兴华,陈丽娟.水稻亚种间、品种间杂交揭示杂草稻的起源和进化[J].分子植物育种,2012,10(02):131-139.
[8]Choi,C. D.,B. C. Moon,S. C. Kim,Y. J. Oh. Ecology and Growth of Weeds and Weedy Rice in Direct-seeded Rice Fields[J]. Weed&Turfgrass Science,1995,15(1):
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