利用化感物质防除杂草研究进展

赵强，董晓宁，井伟龙，赵海福

(1.甘肃工业职业技术学院化工学院，甘肃天水741025;2.天水师范学院生命科学与化学学院，甘肃天水741001)

利用化感物质防除杂草研究进展

赵强1，董晓宁2，井伟龙2，赵海福2

(1.甘肃工业职业技术学院化工学院，甘肃天水741025;2.天水师范学院生命科学与化学学院，甘肃天水741001)

该文阐述了化感作用的作用机理，国内外植物化感抑草的研究现状，进而指出了植物化感作用在抑制杂草方面的优越性及存在的问题，同时对其未来的发展进行了展望.

化感物质;杂草;研究进展

杂草是农业生产中的重要问题之一，严重影响到农作物的生长和发育，从而造成农作物产量降低、品质下降.采用化学除草不但增加生产成本，造成环境污染，危害人类健康，而且除草管理花费大量的劳动力，还能使杂草产生抗药性，化感作用和化感物质的发现为解决杂草问题提供了一种可能的思路，为农业生态系统中控制杂草提供了有效途径，是一种廉价、安全、高效的方法［1］.

1 化感作用的定义及作用机理

1.1 化感作用的定义

植物化感作用的概念是德国科学家H.Molish在1937年首先提出的［2］，Molish将化感作用定义为:所有类型植物(含微生物)之间生物化学物质的相互作用.同时Molish指出，这种相互作用包括有害和有益两个方面.70年代中期E.L.Rice根据H.Molish的定义和对植物化感作用的研究认为［1］，植物化感作用是指植物(含微生物)通过释放化学物质到环境中而产生的对其他植物(含微生物)直接或间接的有害作用.现在的研究表明，化感物质作用的对象不仅仅是其他植物，有时甚至是同种植物.而化感作用的结果不仅包括有害的，也包括一些相互促进的效果［3］.1984年Rice将化感作用较完整的定义为:植物或微生物的代谢分泌物对环境中其他植物或微生物有利或不利的作用［1］.这个定义现在已被广泛接受.

1.2 作用的机理

化感作用是植物在长期的进化过程中经过自然选择保留下来的，是在生存竞争中取胜的武器.目前对其作用机理的研究还不够透彻，仅仅是从侧面揭示其作用的实质.化感作用机理的研究主要是通过测定作物的各种生理生化指标，也就是说，作物受到化感物质的作用后，是哪些代谢和酶发生了变化而影响作物生长，利用哪些物质可以克服化感作用的不利影响.化感物质作用于作物可通过两种途径，一是自身释放的化感物质;二是其他作物释放的或人工施加的化感物质［4］.

2 植物化感作用在抑制杂草方面的优越性

由于杂草对作物的干扰(竞争和化感)降低了农作物的产量，给农牧业的生产造成了巨大的损失.杂草防除有多种手段，如人工除草、化学除草(除草剂)、耕作管理以及生物防除.化学除草是目前主要的杂草防除手段.由于杀虫剂和除草剂的大量使用，对农田生态系统和人类生存环境造成很大危害，如造成杂草群落的变化，杂草抗药性的增强，造成控制难度增加，成本大幅度上升，污染地下水以及危害人体健康等.化感作用是一个前景广阔的新途径，由于这种控制措施是利用植物体在生态系统中的自身防御或抗逆能力，没有向系统中引入难降解的化学物质，不会带来诸如农药等的环境问题，故利用作物化感作用控制杂草是一种具有潜力的可持续发展的杂草控制措施.

3 国内外植物化感抑制杂草的研究现状

3.1 我国植物化感抑草的研究现状

我国对植物化感抑草进行了大量的研究，结果表明许多作物都存在化感抑制作用.在1977年，林启寿［5］已报道番茄不仅具有重要的经济价值，而且其内含物还有十分显著的杀虫及抗菌活性.此后人们就对番茄的化感作用做了大量的研究，并从化感物质分泌的不同途径分别进行了研究.何衍彪等利用飞机草的乙醇提取物对豇豆、青瓜、萝卜、菜心、大白菜、小白菜、水稻、稗草进行了研究，飞机草的乙醇提取物对以上几种作物具有不同程度的抑制作用［6－7］.慕小倩等研究表明，黄花蒿水浸提取液对小麦幼苗的生长有抑制作用［8］.张红等利用13科31种植物地上部分的水浸液对高寒草地主要杂草箭叶囊吾的化感作用进行了研究，有23种供体材料对箭叶囊吾种子萌发具较强抑制作用，并降低了萌发指数，有9种供体植物显著抑制箭叶囊吾，同时对牧草的伤害较少甚至有促进作用，其中有5种植物有望开发出新型的植物源除草剂［9］.张强等利用采自西北地区的21科34属38种植物样品的除草活性，对油菜、黄瓜、小麦、高粱等4种作物种子进行了研究，结果有32种植物样品对至少一种作物种子芽后生长有70%以上的抑制作用［10］.

3.2 国外植物化感抑草的研究现状

国外对植物化感作用抑制杂草的研究比较多，特别是在一些农作物上，如小麦、水稻等，尤其是在水稻上的研究相对比较深入和全面.目前，国内外已有许多学者正在开展水稻化感作用的研究工作，研究重点集中在具有化感作用的水稻种质资源筛选和评价方法、水稻化感物质的分离与作用机制、化感作用的生物学特性与遗传规律、水稻化感作用性状的基因定位与品种选育等4个方面，并取得了一定的成果.

4 化感除草研究中存在的问题及展望

化感物质在根、茎、叶等多种器官产生后，通过不同途径进入周围环境中发挥作用，进入土壤后又以多种方式移动.一部分经过物理和化学过程而发生降解，一部分被土壤组分中的无机物所吸附或并入有机质中而不能起作用，还有一部分经土壤微生物的呼吸作用或代谢过程而失去毒性.植物对其生活环境中邻近植物和自身的负面效应，除了化感作用外，还可通过资源竞争，潜在的有机物(如病原菌)来实现，很多时候各种各样的干扰机制是累加起来作用的.因此，区分干扰对象和化感物质流动速率成为化感作用研究的瓶颈，分离、提取和鉴定新的化感物质是化感作用研究的一个重要方向［11］.

化感除草是一个涉及多学科的研究领域，国内对化感作用的研究还大多处于起始阶段，多数还只是涉及化感现象的观察，化感物质的分离提取和鉴定等方面，对化感作用的生理、生化基础、作用机制、生态环境的研究等做的较少.因此必须不同学科研究者共同参与和合作，使这一新兴的交叉学科日臻成熟，我国地大物博，有非常丰富的植物资源，在这方面的研究有着得天独厚的条件，只要加大经济与技术的投入，必将会有可喜的成果.

［1］Rice EL.Alelopathy［M］.NewYork:Academic Press Inc，1984.

［2］Rice EL.天然化学物质与有害生物防治［M］.胡敦孝，译.北京:北京科学出版社，1988.

［3］孔垂华.植物化感作用研究中应注意的问题［J］.应用生态学报，1998，9(3):332－336.

［4］周克福.蔬菜作物化感作用及其利用［J］.长江蔬菜，2010(8):7－11.

［5］林启寿.中草药成分化学［M］.北京:科学出版社，1977.

［6］何衍彪.飞机草化感作用的初步研究［J］.华南农业大学学报:自然科学版，2002，23(3):60－63.

［7］邬彩霞，沈益新，李志华.豆科牧草对多花黑麦草化感作用的种间差异［J］.中国草地，2005，27(6):39－41.

［8］慕小倩.黄花蒿化感作用机理的初步研究［J］.西北植物学报，2005，25(5):1025－1028.

［9］张红，马瑞君，王乃亮.不同植物对高寒草场主要杂草箭叶囊吾的化感作用［J］.西北植物学报，2006，26(11):2307－2311.

［10］张强，郝双红，马志卿，等.38种植物除草活性研究初报［J］.西北林学院学报，2004，19(3):95－98.

［11］李志华，沈益新，倪建华，等.豆科牧草化感作用初探［J］.草业科学，2002，19(8):28－31.

Research Progress on Weed－controlling by Using Allelochemicals

ZHAO Qiang1，DONG Xiao－ning2，JING Wei－long2，ZHAO Hai－fu2
(1.Institute of Chemistry Engineering，Gansu Industry Polytechnic College，Tianshui，Gansu 741025，China;2.College of Life Science and Chemistry，Tianshui Normal University，Tianshui，Gansu 741001，China)

By elaborating the mechanism of action of allelopathy and the research status of weed－controlling of allelopathy at home and abroad，further pointing out superiority and existing problems of allelopathy in the management of weeds，at the same time looking into the future.

allelochemicals;weed;research progress

S451

A

1008－7974(2012)08－0019－02

甘肃工业职业技术学院科研基金资助项目(Gzy2010－1).

2011－10－18

赵强(1982－)，甘肃天水人，硕士，甘肃工业职业技术学院化工学院讲师.

(责任编辑:陈衍峰)