杂草稻分类及起源研究进展
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浅析水稻杂草稻发生规律及防治技术作者:谢建国来源:《农民致富之友(上半月)》 2019年第12期上海市青浦区朱家角镇是江南古镇,鱼米之乡,常年种植水稻,面积在二万亩左右。
近年来,我镇在水稻田里经常能看到有些稻穗“鹤立鸡群”,多数农民认为是稻种不纯引起的,其实这是一种杂草。
由于它形似稻,性如杂草,所以我们称它为杂草稻,具有杂草特性的水稻,农民又称之野稻、杂稻。
杂草稻的发生困扰了我镇水稻生产,影响水稻产量,严重时甚至会让水稻产量降低50%,其不仅会争夺水稻生长所需的养分、水分,还会诱发病虫害。
为了提高水稻产量,保证水稻品质,必须做好水稻田间杂草稻的治理工作。
本文就是对水稻杂草稻发生规律做出的分析,并根据杂草稻的发生规律提出一些杂草防治措施,以供参考。
一、水稻杂草稻的发生规律及危害(一)水稻田间杂草稻的危害及治理难点杂草稻与水稻的生长习性相近,其在水田、旱田都可生长,并且由于其具有比较发达的根系,因此对养分的争抢能力更甚于其他杂草,杂草稻的植株形态与水稻植株形态十分相似,并且有研究表明杂草稻很有可能是由野生稻与水稻杂交而成,其在生长过程中也在不断模仿水稻的特征,植株的生长高度、色泽、种粒形态都与水稻相似,随着杂草稻植株形态越来越与水稻相近,承包户甚至很难凭借种植经验去区分两者,这不仅给杂草稻的防治工作带来难度,也提升了水稻种植的工作量,提高了生产成本。
另外,杂草稻生长速度比水稻更快,其生育期也提前于水稻,同时杂草稻草籽具有成熟就落地的特点,这也让承包户难以通过收割来控制杂草稻草籽数量。
杂草稻的草籽还具有长时间休眠的能力,最长可达10年仍可存活,草籽不仅具有抗寒能力,其发芽率也较高,这些生长特点都决定着杂草稻的治理工作十分严峻。
(二)杂草稻的发生规律杂草稻通常由上年杂草稻落粒引起,草籽掉落在土壤中后进入休眠状态,第二年随着天气变暖,达到杂草稻生长条件后开始萌发,其生长速度较快,适应性、养分吸收能力都要优于人工栽培的水稻。
杂草稻的发生、危害与我国水稻生产面临的挑战作者:王哲戎俊卢宝荣来源:《杂草科学》2015年第01期摘要:水稻是重要的粮食作物,其高产稳产对世界粮食安全具有重要作用。
杂草稻是稻田恶性杂草,对水稻的产量及品质均有很大危害,对我国未来的水稻生产带来了巨大的挑战,威胁着我国的粮食安全。
介绍了杂草稻的种子落粒性、杂草性、种子休眠性、红果皮、生活周期短、快速适应性进化等基本特性而带来的危害,以及杂草稻的可能起源、遗传多样性和扩散方式对杂草稻防治带来的巨大困难。
鉴于目前对杂草稻防治措施存在的不足,建议加强杂草稻生物学特性和发生规律的研究,从源头上控制杂草稻并切断其传播途径;同时,加强有效控制杂草稻方法的研究,以保证我国水稻的安全和可持续生产。
关键词:稻田;杂草;种子落粒性;粮食安全;杂草防治;遗传多样性;作物拟态;扩散中图分类号:S451.1文献标志码:A 文章编号:1003-935X(2015)01-0001-09水稻是重要的粮食作物,为全球一半的人口提供淀粉食粮和营养。
目前,由于全球人口不断增长、耕地面积不断减少,导致世界粮食安全面临严峻挑战。
在此情形下,水稻产量与品质的不断提高,在解决全球粮食安全的问题上有着举足轻重的意义。
在众多影响水稻产量和品质的因素中,稻田杂草的危害无疑是最重要的因素之一。
稻田杂草的种类繁多,它们通过与水稻植株竞争资源(如养分、阳光和水)和空间、改变水稻田的微生态环境以及增加稻田病虫害的发生等,导致水稻不同程度地减产并影响稻米品质。
据统计,稻田中仅仅由于杂草的侵害就造成了水稻产量损失达40%以上,由此可见,稻田杂草的有效控制和管理,对于保证水稻的高产和稳产均具有极为重要的作用。
在众多的稻田杂草中,杂草稻(Oryza sativaf.spontanea)是对水稻生产影响最为严重的杂草之一。
杂草稻也被称为红稻(red rice)、落粒稻(shattering rice),广泛发生于世界各地的稻田生态系统之中,特别是在全球的热带、亚热带水稻种植区(籼稻区),杂草稻的发生和危害均比较严重;而在温带水稻种植区(粳稻区)也有大量杂草稻发生。
利用四个驯化基因研究杂草稻起源栽培稻(Oryza sativa L.)是世界上最早的驯化作物,也是目前世界上超过三分之一人口的主要粮食作物。
大约8000年前由野生稻驯化而来,在其驯化过程中,伴随着诸如谷粒颜色、稃尖颜色、落粒性、休眠性和花周期等许多表型性状的改变。
这些表型性状的改变是由控制该性状驯化基因的变异所引起。
杂草稻与栽培稻在植物分类学上属于同一个属,同时具有栽培稻和野生稻的特性,它寄生在世界各地的稻田中,难以去除和控制,给世界水稻生产带来了巨大损失,所以杂草稻的起源逐渐成为人们研究的热点。
随着分子生物学技术的发展,控制这些表型形状的基因相继被克隆,为杂草稻起源研究提供了一个新的视角。
Rc基因控制水稻谷粒颜色,该基因exon7上存在一个导致基因功能缺失的14 bp移码删除,花青素合成终止,水稻变为白色谷粒。
该功能缺失的rc基因出现在93%具有白色谷粒颜色的栽培稻中。
DTH7基因是控制花期变异路径中的一个关键调控基因,在该基因上存在一个导致其功能缺失的8 bp移码删除,花期变为早花期。
OsC1基因是控制水稻稃尖颜色的一个关键调控因子,该基因第三个外显子上存在导致该基因功能缺失的两个移码删除(8 bp/2 bp),从而使水稻的稃尖颜色变为白色。
ALS基因是与水稻对除草剂抗性关联的一个基因,该基因的突变影响杂草稻对除草剂的敏感性,限制了 Clearfield rice使用的长期有效性。
本文首先通过对控制杂草稻、野生稻、栽培稻表型性状驯化基因Rc,DTH7,OsC1,ALS进行Targect Sequence测序,然后利用这些序列进行序列比对、构建系统进化树并进行遗传变异和遗传多样性分析,来确定不同地区杂草稻的起源。
其次本研究还通过比较分析Rc基因与其它三个驯化基因sh4(控制落粒性)、Bh4(控制谷壳颜色)和An-1(控制芒的长度)在马来西亚杂草稻中基因的野生型和栽培型等位基因所占的比例,以期鉴定野生型的Rc基因对马来西亚杂草稻蔓延起到了促进作用。
田间恶性杂草:杂草稻并非种子纯度问题,其危害重于种子纯度超标杂草稻又称野稻、杂稻、再生稻,其外形和水稻形态极为相似,杂草稻与栽培稻争夺阳光、养分、水分和生长空间,不仅影响水稻产量、而且杂草稻混栽到栽培稻中会导致稻米品质下降。
近年来随着直播稻兴起,杂草稻在发生面积、为害程度呈现逐年加重趋势,已经上升为水稻生产种主要杂草之一,严重威胁粮食生产安全。
下面就杂草稻特性、危害及发生趋势介绍分析,建议防治办法。
一、杂草稻特性、危害及发生趋势1、特性杂草稻是具有杂草特性的水稻,从苗期开始,杂草稻与栽培水稻一同拔节长叶,外形上极难区分。
直到结穗之后,剥开稍有色素沉着的稻壳,露出棕褐色的米粒,才能判断,可为时已晚。
杂草稻的休眠机制:水稻长,它也长;水稻不长,它不长;如果一块地改种玉米,种子就在土壤中休眠;隔两年后灌水种了水稻,杂草稻又会“复活”。
据介绍,杂草稻的种子可以休眠10年之久。
此外,杂草稻落粒性很强。
常规的栽培稻为了便于人类收割,稻谷成熟后仍挂在枝头,不会落入土中。
而杂草稻成熟后很快就落粒,有的甚至边成熟边落粒,“潜”入土中。
因此一亩地如果在第一年混入了5粒杂草稻种子,在第二年就可能生出3000粒杂草稻种子,第三年就有可能造成这一块地绝收。
3、危害和发生趋势杂草稻目前已经是全球性草害,在东南亚的一些国家,杂草稻已经造成水稻减产10%~50%,在南美,受到杂草稻的影响的田块已经不能继续种植水稻,某些地区杂草稻已经成为比稗草和千金子危害更为严重的杂草;而我国广东、湖南、江苏、东北等水稻主产区,杂草稻的发生也越来越普遍。
辽宁、江苏为重灾区,发生量大,危害最重,有的田块甚至颗粒无收,全国水稻播种面积中杂草稻实际发生面积占约20%,防化处理后发生的面积仍有10%,导致损失5%乃至绝收,平均损失率在10%左右。
二、防治办法目前针对杂草稻,并没有什么特效除草剂,因此只能采取以下几种办法:1、人工拔除:针对杂草稻发生较轻的田块,5%以内,建议在杂草稻灌浆期间采取人工拔除处理。
水稻田主要杂草及化除研究近年来,随着水稻田除草剂的大量使用,使稻田杂草种群发生了很大改变,增大了杂草的选择压力,导致了抗性种群的产生,增加了化学除草的难度,下面对我国水田杂草群落的组成、优势种群、消长规律及田间常用除草剂等进行概述。
根据全国各地多年的调查,稻田常见杂草种类有约100种,其中分布广、危害重的最主要稻田杂草是稗草、鸭舌草、牛毛毡、水莎草、矮慈姑、节节菜、异型莎草、眼子菜、扁秆藨草等;分布较广的常见稻田杂草有萤蔺、千金子、鳢肠、日照飘拂草、水苋菜、田字萍、茨藻、黑藻、陌上菜等。
此外,圆叶节节菜、尖瓣花等在南亚热带和热带稻区危害较重;芦苇、藨草、泽泻、水绵等主要在北方的温带稻区形成危害。
我国幅员辽阔,种植水稻的范围较广,气候、土壤、栽培制度等条件各异,各地稻田杂草的种类、发生情况不同,稻田草害可以划分成5个区。
1、热带和南亚热带2~3季稻草害区包括海南、云南、福建、广东和广西的岭南地区,年平均气温20~25℃,年降雨量1000mm以上。
主要杂草种类有稗草、异型莎草、碎米莎草、圆叶节节菜、空心莲子草、野慈菇、矮慈菇、千金子、四叶萍、鸭舌草、日照飘拂草、草龙等。
其中恶性杂草为稗草、矮慈菇、野慈菇。
2、中北部亚热带1~2季稻草害区主要是华中长江流域,是我国主要稻作区。
包括闽北、江西、湖南南部直到江苏、安徽、湖北、四川的北部,及河南和陕西的南部。
年平均气温14~18℃,年降雨量1000mm左右。
该区稻田杂草为害面积约占72%,其中中等以上为害面积占45.6%。
发生普遍,为害严重的杂草有稗草、千金子、异型莎草、牛毛毡、水莎草、扁秆藨草、碎米莎草、眼子菜、鸭舌草、矮慈菇、节节菜、水苋菜、双穗雀稗、野慈菇、空心莲子草、鲤肠、陌上菜、刚毛荸荠、萤蔺和萍等。
3、暖温带单季稻草害区主要指长城以南的黄淮海流域,包括江苏、安徽的北部,河南的中北部,陕西的秦岭以北直至长城以南及辽宁南部,多为稻麦轮作区。
年平均气温10~14℃,年降雨量600mm左右。
杂交水稻参与杂草稻起源的证据及抗除草剂转基因水稻生态风险研究杂草稻是与栽培稻同种的杂草生物型,广布于世界各水稻产区,已经成为一些热带国家和地区导致水稻减产的首要杂草因素。
杂草稻的发生和危害在近年来有愈发严重的趋势,虽已经有众多杂草稻起源假说但尚无定论。
由于杂草稻和水稻对除草剂的反应一致,还没有对杂草稻有效但对栽培稻安全的化学防除方法。
抗除草剂转基因水稻一度被认为是有效解决杂草稻防除难问题的钥匙。
但对其商业化种植潜在的生态安全问题是我们必须进行防范的。
首先,杂草稻与转基因水稻之间的基因交流存在抗性基因逃逸的生态风险,由此产生的抗除草剂杂草稻会具有更大的防除难度。
其次,抗除草剂转基因水稻的商业化种植势必会加重对应用最为广泛的非选择性除草剂草甘膦和草铵膦的依赖,继而出现对单一类型除草剂长期使用的情况。
稻田杂草群落结构会因此而发生改变,某些可以逃过除草剂伤害的杂草可能迅速发展为优势群落。
抗/耐除草剂杂草问题也可能会因为在单一除草剂长期选择压下加重,从而为稻田杂草的防除带来新难题。
针对上述问题,本研究分别从杂草稻的起源、抗除草剂基因的逃逸、长期单一除草剂的使用三个方面为切入点展开研究工作。
1.栽培水稻来源是杂草稻的起源假说之一,对我国杂草稻基于形态特征和遗传多样性等研究也支持这一假说,但是缺乏直接证据。
利用质核互作雄性不育系进行制种的三系杂交水稻是于上世纪70年代初培育而成的,之后被迅速推广种植并一直占在我国水稻种植面积的一半。
由于利用杂种优势的杂交水稻自身是杂种,其后代如果存留田间会产生各种生物型的性状分离,由此将杂交水稻的大面积种植与近年来杂草稻大量爆发联系起来。
根据细胞质基因主要是通过母系遗传的特点,三系杂交水稻人为引入的不育细胞质基因可以成为研究栽培稻和杂草稻之间的关系的一个独特的标记。
我们首先从我国杂草稻发生最严重的辽宁、江苏和广东省选取了 36份杂草稻,利用传统的遗传学手段通过杂草稻和不育系及保持系间的杂交试验进行了野败型和BT型细胞质不育基因的检测,结果在来自广东的4份杂草稻材料中检测到了野败型不育细胞质基因,但没有检测到含有BT型细胞质不育基因。
不同类型稻田生长的杂草种类有哪些呢?分布在哪些地区呢?我国所有稻作区的稻田,历来都有大量杂草发生。
据统计,全国稻田杂草有200余种,其中发生普遍、为害严重、最常见的杂草约有40种(分布于各稻区为10~20种)。
本文主要介绍了我国稻田杂草发生的规律,不同地区稻田生长的杂草种类有哪些呢?一、水稻旱育秧田杂草发生规律旱育秧田属于旱作环境,由于土壤湿度较大,导致旱生杂草和湿生杂草并存。
在浙江南部,旱育秧田有2个出苗高峰,第一个高峰出现在播种后10~12天,主要为稗草;第二个高峰出现在播种后16~20 天,主要为马唐和碎米莎草等。
陌上菜、蓼、野苋菜和泥花草等阔叶类杂草出现在播种后11~13天和21~25天两个出苗高峰。
危害较为严重,发生频率较高的杂草有稗草、马唐、碎米莎草、鳢肠、反枝苋和繁缕等。
在江苏,播种后7~10天杂草达到出苗高峰,菜地土水稻旱育秧田主要杂草有马唐、牛筋草、鳢肠、苋菜和马齿苋等;稻田土水稻旱育秧田主要杂草有看麦娘、硬草、稗草、马唐、鳢肠、异型莎草和扁秆蔗草等。
主要优势杂草有稗草、马唐、鳢肠、蓼和铁苋菜等,占总草数量的90%以上。
在湖北,水稻旱育秧田杂草出苗高峰出现在播种后7~10天,主要杂草有稗草、马唐、牛筋草、狗尾草、异型莎草、碎米莎草、空心莲子草、酢浆草、野苋菜和繁缕等。
在云南,水稻旱育秧田杂草出苗高峰出现在播种后10天左右,主要杂草有稗草、酸模叶蓼、尼泊尔蓼、凹头苋、辣子草、牛繁缕、藜、地肤、荠莱和马齿苋等。
在东北,水稻旱育秧田杂草有稗草、狗尾草。
马唐、碎米莎草、扁秆藤草、三棱蔗草、藜、柳叶刺蓼、反枝苋、苘麻、龙葵、铁苋菜和狼巴草等。
二、水稻湿润育秧田的杂草发生规律水稻湿润育秧田的主要杂草有稗草、异型莎草、牛毛毡、节节菜、陌上菜和矮慈姑等。
稗草出苗最早,在秧苗立针期同时发芽出苗,出苗高峰在秧苗1叶至1叶1心期。
异型莎草、节节菜出苗高峰在秧苗1~2叶期。
陌上菜、矮慈姑和牛毛毡出苗最迟,出苗高峰通常比节节菜迟4~5天,一般在秧苗3叶期。