浮萍人工培养和调控及其在稻田生态系统中的作用

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0632

中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (22): 72-80.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0632

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浮萍人工培养和调控及其在稻田生态系统中的作用

赵轶鹏¹(), 赵新勇¹, 胡婷婷¹, 罗景升², 王云霞()

¹ 江苏徐淮地区徐州农业科学研究所，江苏徐州 221000
² 扬州大学环境科学与工程学院，江苏扬州 225009

收稿日期:2023-09-05 修回日期:2024-04-20 出版日期:2024-07-28 发布日期:2024-07-28
通讯作者:
王云霞，女，1974年出生，江苏盐城人，研究员，博士，研究方向为农业资源与环境。通信地址：225009 江苏省扬州市邗江区华扬西路196号扬州大学环境科学与工程学院，E-mail：yxwang@yzu.edu.cn。
作者简介:
赵轶鹏，男，1980年出生，吉林白城人，副研究员，博士，研究方向为水稻生理生态。通信地址：221000 江苏省徐州市徐海路高铁站北鲲鹏路2号江苏徐淮地区徐州农业科学研究所科研楼8213室，E-mail：zhaoyipeng@yeah.net。
基金资助:
国家水稻产业技术体系徐州综合试验站(cars-01-58)

Artificial Cultivation and Regulation of Duckweed and Its Role in Rice Field Ecosystem

ZHAO Yipeng¹(), ZHAO Xinyong¹, HU Tingting¹, LUO Jingsheng², WANG Yunxia()

¹ Xuzhou Institute of Agricultural Sciences, Xuzhou, Jiangsu 221000
² College of Environmental Science and Engineering, Yangzhou University, Yangzhou, Jiangsu 225009

Received:2023-09-05 Revised:2024-04-20 Published:2024-07-28 Online:2024-07-28

摘要/Abstract

摘要：

文章介绍了浮萍的生理生态特点、发生分布规律以及自然状态下的繁殖方式；基于这些特征特性，进一步归纳了关于浮萍实验室内的制备和培养塘等规模化养殖方法的最新研究和探索，系统梳理了影响浮萍生长的环境因素，重点阐述了浮萍在稻田水体中对氨氮转化和利用的作用。在农业生态领域，还需进一步开展关于稻田浮萍时空变化规律及其与水稻间互作关系等方面的研究，在降低因伴生浮萍过快生长造成的水稻产量下降风险的同时，充分发挥浮萍在稻田生态系统中的平衡效应，提升稻田生态系统的多样性和稳定性。

关键词: 浮萍, 分布规律, 繁殖培养, 稻田生态系统, 水稻, 互作效应, 生理生态特性, 规模化养殖, 环境因素, 氨氮转化

Abstract:

This paper presents the physiological and ecological characteristics of duckweed, its occurrence and distribution patterns, as well as the reproduction modes in its natural habitats. Based on these characteristics, the latest research and exploration on the preparation of duckweed in the laboratory and the large-scale cultivation methods of culture ponds were further summarized. The environmental factors affecting the growth of duckweed were systematically reviewed, with particular emphasis on the role of duckweed in the conversion and utilization of ammonia nitrogen in rice fields. Further research is needed on the dynamic changes of duckweed in rice fields and its interaction with rice in the field of agricultural ecology. While reducing the risk of rice yield decline caused by the rapid growth of duckweed, the balance effect of duckweed in rice field ecosystems should be fully utilized to enhance the diversity and stability of rice field ecosystems.

Key words: duckweed, distribution pattern, reproduction and cultivation, agroecosystem, rice, interaction effect, physiological and ecological characteristics, large-scale cultivation, environmental factors, ammonium nitrogen transformation

赵轶鹏, 赵新勇, 胡婷婷, 罗景升, 王云霞. 浮萍人工培养和调控及其在稻田生态系统中的作用[J]. 中国农学通报, 2024, 40(22): 72-80.

ZHAO Yipeng, ZHAO Xinyong, HU Tingting, LUO Jingsheng, WANG Yunxia. Artificial Cultivation and Regulation of Duckweed and Its Role in Rice Field Ecosystem[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(22): 72-80.

图/表 3

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磷	营养盐类	青萍，少根紫萍	青萍3~45 mg/L；少根紫萍0.5~1.5 mg/L	正	[56]
乙烯合成前体（1-氨基环丙烷羧酸）和茉莉酸	激素类	青萍	≥2 mg/L	正	[57]
醋酸钙不动杆菌	微生物类	稀脉浮萍，青萍，紫萍	0.25~2.00 mg/L	正	[58]
短小芽孢杆菌、不动杆菌和黄褐假单胞菌	微生物类	青萍	—	正	[59]
低温和脱落酸	激素类	紫萍	1~50 µmol/L	负	[57]
乙烯合成抑制剂（氨氧乙基乙烯基甘氨酸）和脱落酸	激素类	青萍	0.5~10 µmol/L	负	[57]
3,5-二氯苯酚	有机污染物	青萍	2.910 mg/L	负	[60]
吡嘧磺隆、烟嘧磺隆和砜嘧磺隆	磺酰脲类除草剂	青萍，紫萍	0.01~0.204 mg/L	负	[61]
氟磺胺草醚	二苯醚类除草剂	青萍，紫萍，芜萍	≥250 g/L	负	[62]
双草醚	嘧啶水杨酸类除草剂	青萍，紫萍，芜萍	≥250 g/L	负	[62]
双氟磺草胺、	三唑并嘧啶磺酰胺类除草剂	青萍，紫萍，芜萍	≥50 g/L	负	[62]
异丙隆	取代脲类除草剂	青萍，紫萍，芜萍	≥50 g/L	负	[62]
吡虫啉	新烟碱类杀虫剂	青萍	≥2 g/L	负	[63]
阿维菌素	十六元大环内酯杀虫剂	青萍	≥2 g/L	负	[63]
马拉硫磷及其水解产物	有机磷杀虫剂	青萍	45.5~98.0 mg/L	负	[64]
双酚A	烷类化合物	青萍，紫萍	20 mg/L时为促进作用， 50 mg/L时表现为抑制效应	视浓度而定	[65]

影响因子	因子分类	浮萍种类	阈值	效应	文献
氮	营养盐类	青萍	7~84 mg/L，最适浓度28 mg/L	正	[55]
磷	营养盐类	青萍，少根紫萍	青萍3~45 mg/L；少根紫萍0.5~1.5 mg/L	正	[56]
乙烯合成前体（1-氨基环丙烷羧酸）和茉莉酸	激素类	青萍	≥2 mg/L	正	[57]
醋酸钙不动杆菌	微生物类	稀脉浮萍，青萍，紫萍	0.25~2.00 mg/L	正	[58]
短小芽孢杆菌、不动杆菌和黄褐假单胞菌	微生物类	青萍	—	正	[59]
低温和脱落酸	激素类	紫萍	1~50 µmol/L	负	[57]
乙烯合成抑制剂（氨氧乙基乙烯基甘氨酸）和脱落酸	激素类	青萍	0.5~10 µmol/L	负	[57]
3,5-二氯苯酚	有机污染物	青萍	2.910 mg/L	负	[60]
吡嘧磺隆、烟嘧磺隆和砜嘧磺隆	磺酰脲类除草剂	青萍，紫萍	0.01~0.204 mg/L	负	[61]
氟磺胺草醚	二苯醚类除草剂	青萍，紫萍，芜萍	≥250 g/L	负	[62]
双草醚	嘧啶水杨酸类除草剂	青萍，紫萍，芜萍	≥250 g/L	负	[62]
双氟磺草胺、	三唑并嘧啶磺酰胺类除草剂	青萍，紫萍，芜萍	≥50 g/L	负	[62]
异丙隆	取代脲类除草剂	青萍，紫萍，芜萍	≥50 g/L	负	[62]
吡虫啉	新烟碱类杀虫剂	青萍	≥2 g/L	负	[63]
阿维菌素	十六元大环内酯杀虫剂	青萍	≥2 g/L	负	[63]
马拉硫磷及其水解产物	有机磷杀虫剂	青萍	45.5~98.0 mg/L	负	[64]
双酚A	烷类化合物	青萍，紫萍	20 mg/L时为促进作用， 50 mg/L时表现为抑制效应	视浓度而定	[65]

浮萍人工培养和调控及其在稻田生态系统中的作用

Artificial Cultivation and Regulation of Duckweed and Its Role in Rice Field Ecosystem

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区域	样本数量	采集环境	浮萍种类	遗传多样性	文献
贵州	41	9个地级行政区的多处河流中，在池塘、稻田等水域未采集到	共3个属。多为青萍属，存在少量紫萍属和少根紫萍属	群体突变率较大，遗传多样性丰富	[11]
长江中游地区（湖北、湖南和江西）	112	水稻田、水沟、池塘、湖泊等地	共4个属。多为青萍属和紫萍属，其次为少根紫萍属，少量芜萍属	遗传多样性比较丰富	[8]
吉林	41	城市周边，乡村稻田未见	共2个属，其中青萍属居多，紫萍属较少	遗传多样性较小	[6]
广东、江苏	59	—	广东仅1属，江苏共4个属。青萍属最多，其次为多根紫萍属	—	[1]
福建	119	—	共4个属。青萍属占比最高，其次为紫萍属，少根紫萍属和芜萍属较少	遗传多样性非常丰富，群体突变率较大，闽南地区高于闽北地区	[12]
海南	220	—	共4个属。青萍属分布最广泛，紫萍属次之	与海南北部比较，南部遗传多样性更高	[13]
浙江	6	—	共2个属。青萍属多于紫萍属，芜萍属未采集	—	[14]
江苏	68	农田、生活区和工业区	共4个属。青萍和紫萍属占比最高	—	[7]

组分	Hoagland营养液/ (mg/L)	Hunter 营养液/ (mg/L)	Pirson-Seidel营养液/ (mmol/L)	Schenk & Hildebrandt营养液/ (mmol/L)	Murashige & Skoog营养液/ (mg/L)
CaCl₂	—	—	—	1.36	—
CaCl₂·2H₂O	—	—	5.46	—	440*1000
CaCO₃	—	15	—	—	—
Ca(NO₃)₂·H₂O	543	—	—	—	—
CoCl₂·6H₂O	—	—	—	0.42	0.025
CoSO₄·7H₂O	—	0.09	—	—	—
CuSO₄·5H₂O	0.05	0.39	—	0.8	0.025
柠檬酸铁	—	—	0.02	—	—
Fe-EDTA	—	—	—	—	—
FeSO₄·7H₂O	9.92	0.5	—	—	27.8
H₃BO₃	1.43	1	0.0081	80.86	6.2
KI	—	—	—	6.02	0.83
KH₂PO₄	—	—	1.47	—	170
K₂HPO₄	136	40	—	—	—
KNO₃	251	—	3.95	24.73	1900
MgSO₄·7H₂O	246	50	1.21	1.62	370
MnCl₂·4H₂O	0.93	—	0.0015	—	—
MnSO₄·H₂O	—	1.54	—	59.17	—
MnSO₄·4H₂O	—	—	—	—	22.3
Na₂EDTA·2H₂O	—	2.52	0.049	—	37.3
Na₂EDTA	30	10	—	53.94	—
Na₂MoO₄·2H₂O	0.05	—	—	0.41	0.25
NH₄H₂PO₄	—	—	—	2.61	—
NH₄NO₃	—	20	—	—	1650
ZnSO₄·7H₂O	0.11	6.59	—	3.48	8.6
蔗糖	—	—	29.2	—	—
天冬酰胺	—	—	0.66	—	—
甘氨酸	—	—	—	26.64	2
肌醇	—	—	—	0.56	100
盐酸硫胺素	—	—	—	0.3	0.4
盐酸吡哆辛	—	—	—	2.43	0.5
烟酸	—	—	—	4.06	0.5

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[2]	杨小林, 薛敏峰, 张舒, 李进波, 吕亮, 常向前, 张佑宏, 龚艳. 湖北襄阳地区水稻落粒、杆枯等不正常生长现象的解析[J]. 中国农学通报, 2024, 40(8): 112-118.
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