Allelopathic Effects of Water Extracts from Millet on Seed Germination and Seedling Growth of Giant Foxtail

ZHAONa, LIGuoyu, LIGuoqing, CONGXinjun

Journal of Agriculture ›› 2024, Vol. 14 ›› Issue (4) : 1-6.

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Journal of Agriculture ›› 2024, Vol. 14 ›› Issue (4) : 1-6. DOI: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0078

Allelopathic Effects of Water Extracts from Millet on Seed Germination and Seedling Growth of Giant Foxtail

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Abstract

In order to explore the allelopathy between millet and giant foxtail growth, the effects of different concentrations of water extracts on foxtail millet seed germination and seedling growth were studied by using‘Jinxuan 6’and ‘Setaria viridis’ as experimental materials. The results showed that different concentrations of water extracts have‘low promotion and high inhibition’on seed germination and seedling growth. Compared with the control, the emergence rate was decreased by 13.888%, and the allelopathic index was -0.139 under the treatment of original solution. The comprehensive indexes of root length, bud length, fresh weight and dry weight were -0.070 and -0.034 under the treatment of original solution and 10 times diluted solution, which showed allelopathic inhibition, meanwhile the total length, leaf area, chlorophyll content and SOD of plant were lower than those of the control. The emergence rate was increased by 33.333% and 11.117% under the treatment of 50 and 100 times diluted solution, and the comprehensive indexes of root length, bud length, fresh weight and dry weight were 0.275 and 0.153, which showed allelopathic promotion. Among them, the 50 times diluted solution had the strongest promotion, the total length, leaf area, chlorophyll content and SOD of plant were significantly different from the control. The millet field is often accompanied by a large number of giant foxtail, the results will provide a theoretical basis for removing the giant foxtail at the seedling stage.

Key words

millet / water extract / giant foxtail / allelopathic effects / seed germination / seedling growth

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ZHAO Na , LI Guoyu , LI Guoqing , et al. Allelopathic Effects of Water Extracts from Millet on Seed Germination and Seedling Growth of Giant Foxtail[J]. Journal of Agriculture. 2024, 14(4): 1-6 https://doi.org/10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2023-0078

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为探索影响夏谷生长发育的关键气象因子,本试验以济谷16和济谷18为材料,于2015年4月29日-7月8日,在山东省农业科学院作物研究所济南试验基地,每10 d种植一期,共计8个播期处理。通过调整播期改变夏谷生育期内的气象条件,系统分析自然条件下气象因子的变化对夏谷生长发育的影响及其规律性。结果表明,随着播期推迟,谷子生育期由109 d缩短至83 d,产量、农艺和品质性状及生长发育生理指标均发生改变,变异系数在0.70% ~ 19.66% 之间。积温、降水量在不同生育阶段均存在显著差异,济谷16和济谷18全生育期的变异系数分别为9.92%、7.74%和10.60%、7.91%。夏谷的部分性状指标与出苗到拔节阶段积温的相关系数在0.708 ~ 0.977之间,与拔节到抽穗阶段及全生育期降水量的相关系数在0.729 ~ 0.973之间,且均达到显著水平,表明谷子苗期对积温的反应比较敏感,拔节到抽穗阶段及全生育期降水量对谷子生长发育的影响较大。由此可见,合理安排播期,重视积温和降水量对夏谷生长发育的影响,是获得高产的重要保障,拔节到抽穗阶段增加降水有利于改善性状,提高产量。本研究为夏谷的高产栽培及节水型种植模式的探索提供了理论依据。
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通过测定种子萌芽期生物学指标和盆栽苗期生理指标,研究谷子不同部位(叶片、茎秆)不同浓度(原液、10倍稀释液、50倍稀释液、100倍稀释液)浸提液对反枝苋、藜、狗尾草3种谷田恶性杂草的化感作用。结果表明: 谷子叶片、茎秆水浸提液对3种杂草均存在显著化感作用,且不同浓度浸提液化感作用存在差异,总体表现为原液有抑制作用,稀释液(10、50、100倍)有促进作用。叶片、茎秆浸提液原液处理下,反枝苋、藜、狗尾草的发芽率分别下降了63.9%、37.3%和41.7%,根长仅为对照的27.8%、37.8%和18.4%,芽长仅为对照的34.5%、27.7%和17.6%,净光合速率为对照的66.6%、89.9%和88.2%,蒸腾速率为对照的69.0%、87.5%和56.1%,原液对3种杂草的综合化感效应指数为-0.699、-0.716和-0.795,表现出较强的化感抑制作用。稀释液处理下化感促进作用随稀释倍数增加呈先上升后下降趋势,其中50倍稀释液促进作用最强,3种杂草的发芽率、根长和芽长均与对照达到差异显著水平,综合化感效应指数分别为0.261、0.217和0.165。谷田伴生杂草大量生长与谷子秸秆中化感物质淋溶有关。
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探讨假苍耳根、茎浸提液对萝卜、白菜、油菜、芥菜、甘蓝5种十字花科植物化感效应和作用规律。本试验采用室内生物学测定法,研究不同浓度(10、20、30、40 g&#x000b7;L<sup>-1</sup>)假苍耳不同部位浸提液对5种十字花科植物种子的萌发及幼苗生长的影响,阐明假苍耳浸提液对5种十字花科植物的化感作用及作用机制。结果表明:假苍耳根、茎浸提液对5种十字花科植物发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、根长、苗高、苗鲜重具有显著的化感作用(P&#x0003C;0.05),且5种植物之间存在一定的差异,对萝卜、白菜、油菜总体趋势表现为&#x0201c;低促高抑&#x0201d;的双重效应,而对芥菜、甘蓝表现为抑制作用;不同部位浸提液对5种十字花科植物抑制作用强弱茎浸提液&#x0003E;根浸提液,说明假苍耳茎浸提液中含有抑制5种植物种子萌发及幼苗生长的主要化感物质;随着浸提液浓度升高,假苍耳对十字花科植物化感作用增强。综合化感指数评价结果显示,假苍耳植株浸提液对供试植物种子萌发和幼苗生长均有显著影响。
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本文以狼毒(Stellera chamaejasme)为供体植物,探讨其根、茎叶水浸液对草原伴生种山韭(Allium senescens)种子发芽与幼苗生长的影响,为狼毒对牧草化感作用的研究提供新材料,并为揭示其对山韭的化感作用机制提供理论参考。结果表明:狼毒根、茎叶水浸液对山韭种子发芽具有抑制作用,且随浓度的增加逐渐增强,发芽率分别降低了43.94%和87.13%;狼毒根、茎叶水浸液对山韭种子胚根、胚芽及幼苗的生长具有“低促高抑”的化感作用,即低浓度(0.5,5和10 mg&#183;mL<sup>-1</sup>)促进,高浓度(20和50 mg&#183;mL<sup>-1</sup>)抑制;化感效应指数表明,狼毒茎叶水浸液对山韭种子发芽的化感抑制作用强于根水浸液;对山韭种子胚根、胚芽及幼苗生长的化感作用表明,低浓度根水浸液的化感促进作用强于茎叶水浸液,而高浓度茎叶水浸液的化感抑制作用强于根水浸液。研究说明了狼毒对山韭不同的生长阶段均存在一定的化感作用,且与其部位的化感效应存在规律性变化。
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