两种竞争性杂草对橡胶蒲公英(Taraxacum kok-saghyz)产量的差异化影响及精准杂草管理策略研究

本研究针对新兴橡胶作物Taraxacum kok-saghyz（TKS）种植中杂草管理难题，通过对比高竞争性杂草Chenopodium album与低竞争性杂草Viola arvensis的干扰效应，首次揭示了杂草物种特异性对橡胶产量的决定性影响。德国研究团队采用双站点盆栽实验证实，V. arvensis环境下TKS橡胶产量（0.02g/株）显著高于C. album（0.001-0.01g/株），且产量与杂草密度无关而与橡胶含量正相关，为开发物种特异性杂草管理策略提供了关键依据。

　　

在全球天然橡胶供应链面临地域局限性和病害威胁的背景下，原产于哈萨克斯坦天山地区的橡胶蒲公英（Taraxacum kok-saghyz, TKS）因其适应温带气候的特性成为极具潜力的替代资源。然而这种新兴作物的产业化进程正遭遇严峻挑战——与传统主粮作物相比，TKS缺乏专属除草剂，残留杂草种群导致的竞争压力可造成严重减产。更复杂的是，不同杂草物种的竞争能力存在显著差异：如常见农田杂草Chenopodium album（藜）具有直立生长形态和快速生物量积累特性，而Viola arvensis（野堇菜）则表现为低矮莲座状生长。这种差异是否会导致对TKS橡胶合成的差异化影响？德国尤利乌斯·库恩研究所（Julius Kühn-Institut, JKI）的Heike Pannwitt团队在《Journal of Crop Health》发表的研究，通过精巧设计的竞争实验给出了答案。

研究团队采用"空间替代时间"的创新设计，在德国布伦瑞克（Brunswick）和奎德林堡（Quedlinburg）两个生态条件差异显著的试验站同步开展盆栽实验。核心技术手段包括：（1）建立三种植被配置场景（TKS单杂草种竞争、双杂草种混合竞争）与密度梯度；（2）通过核磁共振（NMR）光谱定量分析根部橡胶含量；（3）采用广义线性混合模型（GLMM）进行多参数统计比较。每个处理设置3次生物学重复，全程监测120-128天生长期内植株表型与生理指标。

橡胶产量呈现显著的物种依赖性
数据表明，TKS在V. arvensis环境下的橡胶产量（布伦瑞克站0.02g/株）显著高于C. album处理组（0.011g/株）或混合杂草组（0.005g/株）。这种差异主要源于橡胶含量的变化：在Quedlinburg站点，V. arvensis密度增加使橡胶含量提升35%，而C. album则表现出抑制效应。值得注意的是，两个试验站的对比揭示出环境因子的调控作用——虽然Quedlinburg站的C. album生物量更高（可能由于黑钙土肥力优势），但TKS橡胶产量反而低于砂壤土的Brunswick站。

竞争压力触发橡胶合成代偿机制
与预期不同，杂草密度增加并未线性降低橡胶产量。在Brunswick站，高密度V. arvensis（142株/m²）环境下TKS橡胶含量反而比低密度组提高28%，尽管其根干物质降低19%。这种"质-量权衡"现象暗示TKS可能通过增强次生代谢（橡胶合成）来应对生物胁迫。研究者推测这与植物防御资源的再分配有关，类似现象在橡胶树（Hevea brasiliensis）应对病原体侵袭时也有报道。

土壤-植物-杂草三重互作模型
通过对比两种杂草的器官分配模式发现：C. album在肥沃土壤中优先投资地上部生物量（茎叶干重占比83%），形成遮光胁迫；而V. arvensis无论土壤条件均保持均衡分配（根冠比≈1:1）。这种生长策略差异解释了为何C. album对TKS的竞争抑制更强——其每单位根干物质对应的遮光效应是V. arvensis的7.3倍。

该研究首次系统论证了杂草物种身份（而非单纯密度）是决定TKS橡胶产量的关键因子，为精准杂草管理提供了理论框架。其创新性体现在：（1）突破传统"见草即除"思维，提出基于竞争能力的物种优先级管理；（2）揭示环境因子通过改变杂草生长策略间接影响橡胶合成；（3）建立TKS-杂草竞争关系的定量评估模型。这些发现不仅适用于TKS种植，对其它缺乏专属植保措施的小宗作物（minor crops）也具有参考价值。未来研究可结合分子生物学手段，解析竞争压力下橡胶生物合成通路（如CPT/REF基因家族）的调控机制，进一步优化"生态位管理"策略。