全 文 ：井冈山大学学报(自然科学版)

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文章编号：1674-8085(2010)01-0053-06

旱稗提取物对水稻生长的影响及模型建立

*周 兵，闫小红，钟 娟，刘 赛，周春莲
(井冈山大学生命科学学院，江西，吉安 343009)

摘 要：通过生物测定的方法研究了旱稗水提物和醇提物对水稻种子萌发及幼苗生长的影响，并探讨了提取物溶
液浓度对水稻生长相关指标的回归模型。结果表明，1000 ~ 4000 µg/mL 醇提物溶液对水稻幼苗根长产生显著抑制
作用，2000 ~ 4000 µg/mL 水提物溶液对水稻幼苗根长和单株鲜重产生显著抑制作用。只有在 4000 µg/mL 时，醇
提物和水提物溶液对水稻种子萌发，醇提物溶液对水稻幼苗单株鲜重才产生显著抑制作用。指数函数拟合水稻幼
苗单株鲜重与旱稗醇提物浓度(y =114.2e-0.04x，P < 0. 001)的关系较好，而拟合水稻幼苗的根长和苗高与旱稗提取
物浓度的关系均以二次曲线函数拟合效果为佳。
关键词：旱稗；水稻；干扰；模型
中图分类号：Q948；S45 文献标识码：A DOI:10.3969/j.issn.1674-8085.2010.01.012

EFFECTS OF ECHINOCHLOSA HISPIDULA EXTRACTS ON RICE
GROWTH AND THE RELEVANT MODELING

*ZHOU Bing, YAN Xiao-hong, ZHONG Juan, LIU Sai, ZHOU Chun-lian
(School of Life Sciences，Jinggangshan University，Ji’an，Jiangxi 343009，China)

Abstract: By measuring the seed germination rate, the seedling root length and the height and fresh weight per
plant, the effects of aqueous extract and ethanol extract of Echinochlosa hispidula on rice growth were studied.
The regression model between the concentrations of extract solutions and the correlated indexes of rice growth
was also discussed. The results showed that the extract solutions with different concentrations had different
influences on rice growth. 1000 ~ 4000 µg/mL ethanol extracts solutions had significantly inhibitory effects on
seedling root length, 2000 ~ 4000 µg/mL aqueous extract solution had significant effects on root length and fresh
weight per plant. Only 4000 µg/mL aqueous extracts solutions and ethanol extracts solutions had significant
inhibitory effect on seed germination rates, 4000µg/mL ethanol extracts solutions significantly inhibited the
seedling fresh weight per plant. The exponential regression model was relatively better for fitting the relationship
between rice seedling fresh weight per plant and ethanol extracts solution concentrations (y=114.2e-0.04x, P <
0.001), and quadratic models were better for fitting the relationship between rice seedling root length, height and
extracts concentrations.
Key words: Echinochlosa hispidula; Oryza sativa; interference; model


第 31 卷第 1 期 Vol. 31 No.1 井冈山大学学报(自然科学版)
2010 年 1 月 Jan. 2010 Journal of Jinggangshan University (Natural Science) 53

收稿日期：2009－10－16；修改日期：2009－11－15
基金项目：江西省教育厅科技计划项目(GJJ08421)；井冈山大学博士科研启动项目
作者简介：*周 兵(1977-)，男，湖北黄梅人，副教授，博士，主要从事化学生态学和植物保护学研究(E-mail: zhoubing113@126.com.)；
闫小红(1977-)，女，内蒙古人，实验师，硕士，主要从事资源植物学研究(E-mail:yanxiaohong206@yahoo.com.cn)；
钟 娟(1981-)，女，四川人，助教，硕士，主要从事资源植物学研究(E-mail:zhongjuan100@126.com)；
刘 赛(1989-)，女，江西人，井冈山大学生命科学学院本科生(E-mail:lius1107@126.com)；
周春莲(1988-)，女，江西人，井冈山大学生命科学学院本科生(E-mail:zhouchunlianjiangxi@126.com).
井冈山大学学报(自然科学版)

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旱稗[Echinochloa hispidula (Retz.) Nees]为禾
本科(Gramineae)稗属(Echinochloa Beauv.)一年生草
本植物，是水稻(Oryza sativa L.)常见伴生杂草之
一[1]。由于其与水稻亲缘关系较近，且生育期、株
型、养分需求等生物学特性也与水稻相似，二者间
的生存竞争非常激烈[2-4]。稗草以形态和生理上的优
势夺取大量的空间、光照和养分，增强了自身的生
长，同时抑制了水稻的生长[5-7]。近年来，有研究表
明，在杂草与作物的竞争过程中，杂草还可通过合
成、释放化感物质来干扰作物的生长发育[8]，杂草
和作物间普遍存在着以次生物质为媒介的化学作
用关系[9]。在稻田杂草对水稻的化学作用方面，已
发现无芒稗[Echinochloa crusgalli var. mitis (Pursh)
Peterm]、鸭舌草[Monochoria vaginalis (Burm. f.)
Preslex Kunth]和碎米莎草(Cyperus iria L.)等杂草可
向体外释放化学物质直接或间接的干扰水稻的生
长发育[10-13]。这些研究不仅为揭示物种种间关系提
供理论依据，也必将为稻田杂草的控制提供指导作
用。而关于旱稗干扰水稻生长化学作用关系的研究
未见报导。为此，本研究通过生物测定的方法研究
了旱稗植株醇提物和水提物对水稻种子萌发和幼
苗生长的影响，并探讨了提取物溶液浓度对水稻生
长相关指标的回归模型。从而初步揭示了旱稗干扰
水稻生长的化学机制，为农业生产提供指导作用。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
旱稗植株 2008年 10月从吉安市赣江边农田采
集。水稻为江西常规栽培品种协优 4 号，购自江西
省农科院。95%乙醇为市售。
1.2 旱稗提取物的制备
将收集的旱稗洗净、晾干，剪成 1 cm 长的小
段，粉碎，分成两份，分别用 95%乙醇和水浸泡，
超声波振荡提取，过滤得滤液，减压浓缩得浓缩液，
最终得棕色膏状物两份，备用。
1.3 旱稗提取物对水稻种子萌发的生物测定
选取籽粒饱满、大小均一经 0.5% KMnO4溶液
消毒 10 min 的水稻种子置于铺有滤纸直径 9 cm 的
培养皿中，每皿 20 粒，每皿加入 250、500、1000、
2000、4000 µg/mL 不同浓度醇提物或水提物溶液
10 mL。然后置于 23 ~ 25 ℃的光照培养箱中进行培
养，L/D = 12 h : 12 h。每天记录发芽种子的数量，
以胚根突破种皮 1 mm 即视为萌发，7 d 后统计萌发
率。同时设对照 CK，每处理 3 个重复。
1.4 旱稗提取物对水稻幼苗生长影响的生物测定
用 10 mL 移液管移取不同浓度的旱稗醇提物
或水提物溶液到铺有滤纸直径 9 cm 的培养皿中，
播入胚根长 1 mm的水稻种子 10粒，置于 23 ~ 25 ℃
光照培养箱中培养(L/D = 12 h : 12 h)，7 d 后测定幼
苗的根长、苗高和鲜重。同时设对照 CK，每处理 3
个重复。
1.5 数据统计分析
使用Excel软件进行数据处理，并运用SPSS统
计分析软件进行方差分析。对旱稗提取物溶液浓度
与水稻各相关性状指标值进行回归分析，回归模型
采用直线( y = a x+b) 、二次曲线( y = a x2+bx+c) 、
指数( y = beax ) 、幂函数( y = bxa )、对数( y = alnx+b)
等5种拟合方式，根据相关程度的高低筛选出最佳
的拟合模型。
2 结果与分析
2.1 旱稗提取物对水稻种子萌发的影响
旱稗提取物对水稻种子萌发的影响较小(表1)，
当醇提物和水提物浓度在2000 µg/mL以下时，各处
理萌发率下降趋势不明显，与对照之间的差异均未
达到显著水平。当醇提物和水提物浓度增加到最高
浓度4000 µg/mL时，水稻萌发率较低，与对照相比
分别下降了13.33%和10.00%，且差异达显著水平。
对醇提物和水提浓度与水稻种子萌发率进行回归
分析，结果表明，模型的拟合效果(R2)均为二次曲
线 > 直线 > 指数 > 对数 > 幂函数，对回归模型
进行 F 测验，各模型均能较好地拟合水稻种子
萌发率与旱稗醇提物浓度之间的数量关系，以直
线和指数的效果最佳醇提物(P < 0.001，水提物P <
0.005)，综合各回归模型的R2值和F值，水稻种子萌
发率与旱稗醇提物及水提物浓度之间的关系分别
符合直线函数模型 y = -2.571x + 103.4和 y =
-1.904x + 102.2(表2，表3)。



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表 1 旱稗提取物对水稻种子萌发的影响
Table 1 Effects of Echinochlosa hispidula extracts on rice seed gemination
浓度/µg·mL-1
提取物 萌发 CK
250 500 1000 2000 4000
醇提物 萌发率/% 100 ± 0a 98.33 ± 1.67a 96.67 ± 1.67a 93.33 ± 1.67ab 91.67 ± 3.33ab 86.67 ± 4.41b
萌发抑制率/% 0 1.67 3.33 6.67 8.33 13.33
水提物 萌发率/% 100 ± 0a 98.33 ± 1.67ab 96.67 ± 1.67ab 95.00 ± 5.00ab 93.33 ± 1.67ab 90.00 ± 2.89b
萌发抑制率/% 0 1.67 3.33 5.00 6.67 10.00
表中不同小写字母表示处理间差异显著(P < 0.05)，下同
表 2 不同浓度旱稗醇提物与水稻种子萌发的回归分析
Table 2 Regression analysis between concentrations of Echinochlosa hispidula ethanol extracts and rice seed germination
拟合方式 回归模型 R2 F 显著性
直线 y = -2.571x + 103.4 0.961 22.460 0.000
二次曲线 y = -0.297x2 - 0.488x + 100.6 0.988 11.281 0.001
指数 y = 103.8e-0.02x 0.953 21.149 0.000
幂函数 y = 102.0x-0.07 0.815 15.108 0.001
对数 y = -6.74ln(x) + 101.8 0.830 16.270 0.001
表 3 不同浓度旱稗水提物与水稻种子萌发的回归分析
Table 3 Regression analysis between concentrations of Echinochlosa hispidula water extracts and rice seed germination
拟合方式 回归模型 R2 F 显著性
直线 y = -1.904x + 102.2 0.979 12.000 0.003
二次曲线 y = -0.148x2 - 0.863x + 100.8 0.992 5.754 0.014
指数 y = 102.4e-0.02x 0.975 11.567 0.004
幂函数 y = 101.2x-0.05 0.863 9.536 0.007
对数 y = -5.08ln(x) + 101.1 0.874 9.913 0.006

2.2 旱稗提取物对水稻幼苗生长的影响
2.2.1 旱稗醇提物对水稻幼苗生长的影响
旱稗醇提物溶液对水稻幼苗的根长、苗高和鲜
重的抑制作用随浓度升高而增强。250 ~ 500 µg/mL
的醇提物溶液对水稻幼苗根长和苗高有促进作用，
但与对照相比，没有显著差异。1000 ~ 4000 µg/mL
的醇提物溶液显著抑制了水稻幼苗的根长。250 ~
4000 µg/mL 的醇提物溶液对水稻幼苗的苗高不产
生显著抑制作用。250 ~ 2000 µg/mL 的醇提物溶液
对水稻幼苗的鲜重也不产生显著抑制作用， 但
4000 µg/mL 时产生了显著抑制作用。4000 µg/mL
的醇提物溶液对水稻幼苗根长、苗高和单株鲜重的
抑制率分别为 42.39%、3.52%和 20.58%(表 4)。
对水稻幼苗根长和鲜重与旱稗醇提物浓度进
行回归分析的结果表明，模型的拟合效果(R2)为二
次曲线 > 直线 > 指数 > 对数 > 幂函数。对回归
模型进行 F 测验，各模型均能较好的拟合幼苗根
长和醇提物浓度之间的关系(P < 0. 001)，指数模
型最能拟合水稻鲜重与醇提物浓度之间的关系
(P < 0. 001)。综合各回归模型的 R2值和 F 值，水稻
幼苗根长和旱稗醇提物浓度之间符合二次曲线模型
y = -0.157x2 + 0.449x + 6.645，水稻幼苗鲜重和旱稗
醇提物浓度之间符合指数模型 y = 114.2e-0.04x(表 5)。
水稻幼苗苗高和旱稗醇提物浓度回归分析表
明，模型的拟合效果(R2)为二次曲线 > 直线 > 指
数 > 幂函数 > 对数。对回归模型进行 F 测验，二
次曲线模型最能较好的拟合幼苗苗高和醇提物浓
度之间的关系(P < 0. 05)。综合各回归模型的 R2值
和 F 值，水稻幼苗根长和旱稗醇提物浓度之间符合
二次曲线模型 y = -0.024x2 + 0.111x + 6.759(表 5)。
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表 4 旱稗醇提物对水稻幼苗生长的影响
Table 4 Effects of Echinochlosa hispidula ethanol extracts on rice seedling growth
浓度/µg·mL-1
项目 CK
250 500 1000 2000 4000
6.77 ± 0.12a 7.05 ± 0.10a 6.96 ± 0.11a 5.65 ± 0.14b 4.67 ± 0.11c 3.90 ± 0.10d
0 -4.14 -2.81 16.54 31.02 42.39
6.81 ± 0.09a 6.95 ± 0.17a 6.87 ± 0.12a 6.79 ± 0.13a 6.68 ± 0.16a 6.57 ± 0.19a
0 -2.06 -0.88 0.29 1.91 3.52
根长/cm
根长抑制率/%
苗高/cm
苗高抑制率/%
单株鲜重/mg 105.83 ± 8.17a 104.79 ± 6.91a 102.23 ± 4.12a 94.30 ± 1.79ab 90.54 ± 2.11ab 84.05 ± 3.09b
鲜重抑制率/% 0 0.98 3.40 10.89 14.45 20.58

表 5 不同浓度旱稗醇提物与水稻幼苗生长的回归分析
Table 5 Regression analysis between Echinochlosa hispidula ethanol extracts and rice seedling growth
项目 拟合方式 回归模型 R2 F 显著性
直线 y = -0.651x + 8.113 0.849 369.898 0.000
二次曲线 y = -0.157x2 + 0.449x + 6.645 0.954 278.702 0.000
指数 y = 8.672e-0.12x 0.845 355.808 0.000
幂函数 y = 7.852x-0.29 0.630 176.323 0.000


根长
对数 y = -1.6ln(x) + 7.585 0.641 185.364 0.000
直线 Y = -0.059x + 6.988 0.680 2.940 0.088
二次曲线 y = -0.024x2 + 0.111x + 6.759 0.925 1.999 0.039
指数 Y = 6.991e-0.00x 0.682 3.531 0.062
幂函数 y = 6.928x-0.02 0.436 2.353 0.127


苗高
对数 y = -0.13ln(x) + 6.926 0.434 1.866 0.174
直线 y = -4.559x + 112.9 0.950 18.407 0.001
二次曲线 y = -0.571x2 - 0.558x + 107.5 0.982 9.275 0.002
指数 y = 114.2e-0.04x 0.943 19.921 0.000
幂函数 y = 110.5x-0.12 0.783 13.428 0.002


鲜重
对数 y = -11.8ln(x) + 109.9 0.799 13.081 0.002

2.2.2 旱稗水提物对水稻幼苗生长的影响
以不同浓度的旱稗水提物溶液处理水稻幼苗，
结果表明，随着水提物溶液浓度的升高，水稻幼苗
生长受抑制程度升高。250 ~ 1000 µg/mL 的水提物
溶液对水稻幼苗的根长和苗高没有显著抑制作用，
而 2000 ~ 4000 µg/mL 的溶液则产生了显著抑制作
用。250 ~ 4000 µg/mL 的水提物溶液对水稻幼苗的
单株鲜重不产生显著抑制作用。4000 µg/mL 的水提
物溶液对水稻幼苗的根长、苗高和单株鲜重的抑制
率分别为 30.32%、11.24%和 10.25%(表 6)。
水稻幼苗根长和苗高与水提物溶液浓度回归
分析表明，模型的拟合效果(R2)均为二次曲线 > 直
线 > 指数 > 对数 > 幂函数。对回归模型进行 F
测验，各模型均能较好的拟合幼苗根长和苗高与水
提物浓度之间的关系(P < 0. 001)。综合各回归模型
的 R2值和 F 值,水稻幼苗根长和苗高与旱稗水提物
浓度之间分别符合二次曲线模型 y = -0.162x2 +
0.742x + 6.049 和 y = -0.030x2 + 0.066x + 6.789(表 7)。
水稻幼苗单株鲜重与水提物溶液浓度回归分
析表明，模型的拟合效果(R2)为二次曲线 > 直线 >
指数 > 对数 > 幂函数。对回归模型进行 F 测验，
各模型均能较好的拟合幼苗根长和水提物浓度之间
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的关系，以直线和指数模型效果最佳(P < 0.05)。综合
各回归模型的 R2 值和 F 值，水稻幼苗单株鲜重和
旱稗水提物浓度之间符合直线模型 y = -1.982x +
104.7(表 7)。
表 6 旱稗水提物对水稻幼苗生长的影响
Table 6 Effects of Echinochlosa hispidula water extracts on rice seedling growth
浓度/µg·mL-1
项目 CK
250 500 1000 2000 4000
6.63 ± 0.19a 6.92 ± 0.15a 6.76 ± 0.15a 6.41 ± 0.20a 5.78 ± 0.16b 4.62 ± 0.20c
0 -4.37 -1.96 3.32 12.82 30.32
6.85 ± 0.08a 6.76 ± 0.10a 6.71 ± 0.10ab 6.58 ± 0.10ab 6.41 ± 0.13b 6.08 ± 0.13c
0 1.31 2.04 3.94 6.42 11.24
根长/cm
根长抑制率/%
苗高/cm
苗高抑制率/%
单株鲜重/mg 101.57 ± 4.37a 100.88 ± 3.59a 99.66 ± 5.18a 97.97 ± 1.77a 95.69 ± 3.03a 91.16 ± 3.40a
鲜重抑制率/% 0 0.68 1.88 3.54 5.79 10.25
表 7 不同浓度旱稗水提物与水稻幼苗生长的回归分析
Table 7 Regression analysis between concentrations of Echinochlosa hispidula water extracts and rice seedling growth
项目 拟合方式 回归模型 R2 F 显著性
直线 y = -0.394x + 7.566 0.732 74.841 0.000
二次曲线 y = -0.162x2 + 0.742x + 6.049 0.996 59.753 0.000
根长 指数 y = 7.789e-0.06x 0.710 76.841 0.000
幂函数 y = 7.294x-0.15 0.478 45.385 0.000
对数 y = -0.91ln(x) + 7.190 0.496 44.674 0.000
直线 y = -0.144x + 7.069 0.904 32.519 0.000
二次曲线 y = -0.030x2 + 0.066x + 6.789 0.988 17.965 0.000
苗高 指数 y = 7.090e-0.02x 0.894 33.224 0.000
幂函数 y = 6.977x-0.05 0.721 25.896 0.000
对数 y = -0.36ln(x) + 6.967 0.735 25.586 0.000
直线 y = -1.982x + 104.7 0.906 6.370 0.023
二次曲线 y = -0.418x2 + 0.948x + 100.8 0.992 3.399 0.061
鲜重 指数 y = 105.0e-0.02x 0.897 6.422 0.022
幂函数 y = 103.4x-0.05 0.718 4.754 0.045
对数 y = -5.02ln(x) + 103.3 0.730 4.768 0.044

3 讨论
植物可以合成和释放化学物质与生态系统中
的有机体及环境发生相互作用，植物还对邻近植物
或动物及微生物产生化学防御[14-15]。在稻田生态系
统中，水稻与杂草间也同样存在着相互的化学作用
关系。已有研究证明了水稻可以产生特定的化学物
质直接或间接干扰杂草的生长[16-18]，而杂草也可以
产生相应的化学物质来干扰水稻的生长[10-13]。本研
究也证实了杂草同样可以产生化学物质对水稻的
生长产生干扰作用。研究表明，旱稗的醇提物和水
提物对水稻种子的萌发影响较小，但对水稻幼苗的
根长、苗高和鲜重产生较大的影响。在最高浓度
4000 µg/mL 时，旱稗醇提物对水稻幼苗的根长和单
株鲜重，水提物对水稻幼苗的根长和苗高产生显著
抑制作用，相对应的抑制率分别为 42.39%、20.58%、
30.32%和 11.24%。而本研究只是处于实验室阶段，
在农田复杂生态环境下，旱稗对水稻生长的化学作
用关系如何，具体的作用物质以及干扰水稻生长的
生理机制怎样，都有待于进一步研究。
一直以来，国内外许多学者致力于研究杂草竞
争情况下水稻产量损失的情况，并对其进行曲线拟
合和回归分析建立模型。Johnson 等于 2004 年对
Sahel 地区灌溉稻田中杂草造成的产量损失与杂草
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管理时间间的关系进行了曲线拟合探讨其关系[19]。
Ni 等用相应表层模式来预测在一定的作物和杂草
密度范围内，由于杂草竞争对作物产量损失的内在
关系[20]。沈健英等引用耗散结构理论研究了水稻与
杂草的竞争关系，得出了水稻生长前、后期水稻—
—杂草系统序参量与产量损失率的关系式[21]，喻大
昭等采用模型拟合的方法研究了不同空心莲子草
密度下水稻生长性状的变化规律[22]。但关于杂草提
取物浓度对水稻生长干扰作用的曲线拟合和回归
分析少见报道。本研究对旱稗提取物溶液浓度与水
稻种子萌发及水稻幼苗根长、苗高和单株鲜重进行
了曲线拟合和回归分析。结果显示，水稻种子萌发
与旱稗提取物溶液浓度的关系以及水稻幼苗单株
鲜重与旱稗水提物溶液浓度的关系以直线函数拟
合效果较好，水稻幼苗的根长和苗高与旱稗提取物
浓度的关系以二次曲线函数拟合效果较好，水稻幼
苗单株鲜重与旱稗醇提物浓度的关系以指数函数
拟合效果较好。杂草干扰水稻生长的化学作用受很
多因素的影响，如作物品种、种植密度、土壤条件
以及气候条件等，进一步整合这些因素，其模型将
会更加符合实际。
参考文献：
[1] 李扬汉 . 中国杂草志 [M]. 北京 : 中国农业出版社 ,
1998.
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