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在农业生产中，杂草问题严重影响作物产量，传统除草方法弊端重重。研究人员开展了小麦、水稻和大麦对黑麦草（Lolium rigidum Gaud.）和马齿苋（Portulaca oleracea L.）化感作用的研究，发现三种作物均有抑制效果，该成果为可持续除草提供新思路。
在农业的大舞台上，杂草一直是让农民们头疼不已的 “捣乱分子”。它们与农作物争夺阳光、水分和养分，严重影响作物的产量，据统计，杂草能使作物生产力降低多达 34% 。为了对付这些杂草，人们尝试了各种方法。手动除草耗时费力，就像在战场上一个个地消灭敌人，效率低下；而合成除草剂虽然看似是个快速有效的 “利器”，但长期使用却带来了一系列的问题。一方面，它会对生态系统造成破坏，污染土壤、水源和空气；另一方面，杂草也变得越来越 “聪明”，逐渐产生了抗药性。例如，黑麦草（Lolium rigidum Gaud.）已经对超过 10 种不同作用方式的除草剂产生了抗性，马齿苋（Portulaca oleracea L.）也不甘示弱，对多种除草剂有了抵抗力。在这样的困境下，寻找更加环保、可持续的除草方法迫在眉睫。
来自西班牙维戈大学（Universidade de Vigo）和奥伦塞农业生态与食品研究所（Instituto de Agroecoloxía e Alimentación，IAA）的研究人员勇敢地迎接了这个挑战，开展了一项极具意义的研究。他们把目光投向了小麦（Triticum aestivum L.）、水稻（Oryza sativa L.）和大麦（Hordeum vulgare L.）这三种常见的农作物，探究它们对黑麦草和马齿苋这两种抗除草剂杂草的化感作用（allelopathy，指植物通过向环境中释放化学物质，从而影响周围植物生长发育的现象）。
研究人员采用了多种技术方法来开展研究。首先是发芽和生长生物测定，他们选取了特定品种的小麦、水稻和大麦种子，以及黑麦草和马齿苋的种子。将作物种子经过消毒处理后，在不同条件下进行发芽培养，然后与杂草种子或幼苗共同培养，在培养过程中，巧妙地利用塑料片将作物和杂草隔开，避免它们直接接触，但又能让化学物质在琼脂培养基中扩散。培养结束后，仔细测量作物和杂草的各项生长指标，包括根长、茎长、植株重量等。其次是苯并恶嗪类化合物（benzoxazinoids，BZXs）的提取和分析，通过特定的化学方法从作物的根、茎以及根际分泌物中提取 BZXs，再利用高效液相色谱 - 质谱联用仪（HPLC - MS）对其进行分离和鉴定，从而了解不同处理下 BZXs 的种类和含量变化。
在发芽和生长生物测定实验中，研究人员发现，这三种作物都展现出了对杂草生长和发育的抑制能力。具体来说，小麦与两种杂草共同培养时，对马齿苋的影响更为显著，其植株重量（PW）、根入侵能力（RIC）等多个参数都大幅下降；与黑麦草共同培养时，黑麦草的根长（RL）、植株重量等也明显降低。水稻对黑麦草和马齿苋的根长、植株重量等参数同样有显著抑制作用，而且有趣的是，水稻在与杂草共同培养时自身的生长还受到了促进。大麦对两种杂草的抑制效果也很强，尤其是能抑制马齿苋的发芽。在观察杂草的生长形态时，发现与作物共同培养后的黑麦草根长和根数减少，马齿苋根发育受到强烈抑制，植株卷曲度增加。同时，研究还发现不同作物在生长参数上存在差异，小麦的茎长和根长最大，水稻的根数量最多。
通过对作物中 BZXs 的分析，研究人员发现，不同作物在 BZXs 的积累和分泌上有明显区别。小麦在与杂草共同培养后，根中 BZXs 大量积累，尤其是与黑麦草共同培养时，几乎所有 BZXs 都有所增加。水稻在与黑麦草共同培养时，根分泌物中 BZXs 增加，特别是 DIBOA（2,4 - 二羟基 - 2H- 苯并 [b][1,4] 恶嗪 - 3 (4H)- 酮）和其降解产物 BOA（苯并 [d] 恶唑 - 2 (3H)- 酮）的浓度变化明显。大麦在与黑麦草共同培养时，根分泌物中多种 BZXs 显著增加，与马齿苋共同培养时，HBOA（2 - 羟基 - 2H- 苯并 [b][1,4] 恶嗪 - 3 (4H)- 酮）分泌增加。
综合研究结果，小麦、水稻和大麦对黑麦草和马齿苋都具有化感抑制作用，这可能是由于 BZXs 的积累和分泌。水稻在抑制杂草的同时还能促进自身生长，具有很大的应用潜力；大麦能有效抑制杂草发芽且自身生长受影响较小；小麦虽然能强烈抑制杂草，但自身生长也受到了杂草的影响。
这项研究意义重大，它为可持续农业发展提供了新的方向。在有机农业和生态农业中，可以根据不同作物的化感特性，合理选择作物进行轮作、间作或覆盖种植，减少对合成除草剂的依赖，降低环境污染，维护生态平衡。同时，研究结果也为进一步探索作物 - 杂草相互作用的机制提供了重要依据，有助于培育更具竞争力的作物品种，提高农业生产效率。不过，目前的研究是在受控条件下进行的，未来还需要更多的田间试验来验证这些结果在实际农业生产中的有效性。相信随着研究的不断深入，利用作物化感作用进行杂草管理将在农业生产中发挥更大的作用，为我们的农田带来更加绿色、可持续的未来。
