稗草(學名:Echinochloa crus-galli)是禾本科下一種全球分佈廣泛的一年生草本植物,以水稻田及世界各地農業系統中最具侵略性且造成嚴重經濟損失的雜草之一而臭名昭著。儘管其雜草聲名狼藉,但在亞洲和非洲的部分地區,它作為穀物作物和飼草植物已有悠久的使用歷史。
• 被國際抗除草劑雜草調查列為世界上最嚴重的農業雜草之一
• 可導致水稻、玉米、大豆及其他主要作物嚴重減產
• 表現出顯著的表型可塑性,使其能在多樣化的環境中茁壯成長
• 擁有眾多俗名,包括雞爪草、穀稗和水草
稗草(Echinochloa crus-galli)被認為起源於亞洲的熱帶或亞熱帶地區,儘管植物學家對其確切的起源中心仍存在爭議。
• 現已於南極洲以外的所有大陸歸化
• 分佈於溫帶至熱帶地區,緯度範圍從北緯 50°到南緯 40°
• 在南亞、東南亞和東亞的灌溉低地水稻生態系統中特別豐富
• 稗屬(Echinochloa)包含約 50 個物種,其中熱帶非洲和亞洲的多樣性最高
• 考古證據表明,稗草與人類農業的關聯已達數千年之久,在亞洲的新石器時代遺址中曾發現過其種子
• 現已於南極洲以外的所有大陸歸化
• 分佈於溫帶至熱帶地區,緯度範圍從北緯 50°到南緯 40°
• 在南亞、東南亞和東亞的灌溉低地水稻生態系統中特別豐富
• 稗屬(Echinochloa)包含約 50 個物種,其中熱帶非洲和亞洲的多樣性最高
• 考古證據表明,稗草與人類農業的關聯已達數千年之久,在亞洲的新石器時代遺址中曾發現過其種子
稗草是一種強健的一年生草本植物,植株直立或匍匐,根據環境條件不同,株高可達 20 至 200 公分。
稈(莖):
• 粗壯、圓柱形且大多中空,直徑通常為 3–10 毫米
• 根據品種和環境條件,顏色可呈綠色、紫色或紅色
• 節無毛;分枝發生於基部及上部節點
葉:
• 葉片線形至披針形,長 10–40 公分,寬 5–25 毫米
• 通常無毛(光滑、無毛)——這是區別於許多相關禾草的關鍵特徵
• 無葉舌(葉片與葉鞘連接處無膜狀或毛狀結構)
• 葉鞘光滑且寬鬆地包裹著稈
圓錐花序:
• 複圓錐花序,長 8–25 公分,直立或略微下垂
• 由沿中心軸緊密排列的總狀花序(穗狀分支)組成
• 小穗卵形至橢圓形,長 2.5–4 毫米,常帶有長達 50 毫米的剛硬芒
• 芒使花序呈現多刺的外觀,形似「雞爪」,這也是其俗名之一的由來
種子(穎果):
• 细小,卵形,長約 1.5–2.5 毫米
• 成熟時呈淡棕色至稻草色
• 單株植物在一個生長季可產生數萬顆種子
• 種子具有休眠性,可在土壤中保持活力數年
根系:
• 鬚根系,淺但分佈廣泛
• 當莖接觸潮濕土壤時,能在下部節點形成不定根
稈(莖):
• 粗壯、圓柱形且大多中空,直徑通常為 3–10 毫米
• 根據品種和環境條件,顏色可呈綠色、紫色或紅色
• 節無毛;分枝發生於基部及上部節點
葉:
• 葉片線形至披針形,長 10–40 公分,寬 5–25 毫米
• 通常無毛(光滑、無毛)——這是區別於許多相關禾草的關鍵特徵
• 無葉舌(葉片與葉鞘連接處無膜狀或毛狀結構)
• 葉鞘光滑且寬鬆地包裹著稈
圓錐花序:
• 複圓錐花序,長 8–25 公分,直立或略微下垂
• 由沿中心軸緊密排列的總狀花序(穗狀分支)組成
• 小穗卵形至橢圓形,長 2.5–4 毫米,常帶有長達 50 毫米的剛硬芒
• 芒使花序呈現多刺的外觀,形似「雞爪」,這也是其俗名之一的由來
種子(穎果):
• 细小,卵形,長約 1.5–2.5 毫米
• 成熟時呈淡棕色至稻草色
• 單株植物在一個生長季可產生數萬顆種子
• 種子具有休眠性,可在土壤中保持活力數年
根系:
• 鬚根系,淺但分佈廣泛
• 當莖接觸潮濕土壤時,能在下部節點形成不定根
稗草是一種適應力極強的物種,在受干擾的潮濕至濕潤棲息地中生長旺盛,特別是在農業景觀中。
棲息地:
• 最常見於淹水或灌溉的水稻田——這是其主要生態位
• 也會 colonize 溝渠、河岸、池塘邊緣、沼澤和季節性淹水的田地
• 常出現於路邊、花園及其他受干擾的地區
• 能耐受多種土壤類型,從砂質壤土到重黏土均可生長
水分需求:
• 與潮濕或積水條件密切相關
• 能耐受部分淹沒,使其在水稻梯田系統中極具競爭力
• 也能在較乾燥的旱地條件下生長,顯示出其廣泛的生態幅度
生長與競爭:
• 當土壤溫度達到約 15–20°C 時,於春季至初夏發芽
• 生長迅速——最快 6–8 週即可達到生殖成熟
• 由於具有 C4 光合作用途徑,在溫暖、強光條件下具有極高的光合效率,因此競爭力極強
• 已記錄到其具有化感作用——釋放出生化化合物,可抑制鄰近植物的發芽和生長
繁殖:
• 僅透過種子繁殖(一年生生活史)
• 單株植物可產生 2,000 至 40,000 顆以上的種子,具體取決於生長條件
• 種子透過水流、農業機械、受污染的作物種子、鳥類及動物皮毛進行傳播
• 種子庫持久性:種子可在土壤中保持活力 2–5 年以上
抗除草劑性:
• 全球抗除草劑性最強的雜草物種之一
• 已記錄對多種作用機制的除草劑產生抗性,包括 ALS 抑制劑、ACCase 抑制劑和光系統 II 抑制劑
• 水稻農業中對化學除草的過度依賴加速了抗性的演化
棲息地:
• 最常見於淹水或灌溉的水稻田——這是其主要生態位
• 也會 colonize 溝渠、河岸、池塘邊緣、沼澤和季節性淹水的田地
• 常出現於路邊、花園及其他受干擾的地區
• 能耐受多種土壤類型,從砂質壤土到重黏土均可生長
水分需求:
• 與潮濕或積水條件密切相關
• 能耐受部分淹沒,使其在水稻梯田系統中極具競爭力
• 也能在較乾燥的旱地條件下生長,顯示出其廣泛的生態幅度
生長與競爭:
• 當土壤溫度達到約 15–20°C 時,於春季至初夏發芽
• 生長迅速——最快 6–8 週即可達到生殖成熟
• 由於具有 C4 光合作用途徑,在溫暖、強光條件下具有極高的光合效率,因此競爭力極強
• 已記錄到其具有化感作用——釋放出生化化合物,可抑制鄰近植物的發芽和生長
繁殖:
• 僅透過種子繁殖(一年生生活史)
• 單株植物可產生 2,000 至 40,000 顆以上的種子,具體取決於生長條件
• 種子透過水流、農業機械、受污染的作物種子、鳥類及動物皮毛進行傳播
• 種子庫持久性:種子可在土壤中保持活力 2–5 年以上
抗除草劑性:
• 全球抗除草劑性最強的雜草物種之一
• 已記錄對多種作用機制的除草劑產生抗性,包括 ALS 抑制劑、ACCase 抑制劑和光系統 II 抑制劑
• 水稻農業中對化學除草的過度依賴加速了抗性的演化
雖然稗草主要被視為雜草,但在某些地區(特別是印度、日本和非洲的部分地區),它已被有意識地作為穀物和飼草作物進行栽培。
光照:
• 喜全日照;在強光條件下生長最為旺盛
• C4 光合作用途徑使其在溫暖、陽光充足的條件下極具效率
土壤:
• 適應多種土壤類型
• 在肥沃、潮濕至濕潤的黏土或壤土中表現最佳
• 耐受微酸性至微礆性條件(pH 值約 5.0–8.0)
澆水:
• 在積水或淹水條件下生長旺盛
• 非常適合採用蓄水耕作方式(如水稻田)
• 也可在潮濕的旱地土壤中生長,但長勢較弱
溫度:
• 暖季型草本植物;最適生長溫度為 25–35°C
• 低於約 10°C 時發芽受到抑制
• 遇霜凍即死亡
繁殖:
• 播種繁殖
• 種子可能受益於劃破種皮或短暫浸泡以打破休眠
• 於春末直接播種於潮濕或淹水的土壤中
注意:在大多數農業情境中,稗草是剷除的目標而非栽培對象。綜合雜草管理策略包括作物輪作、假苗床技術、人工除草以及審慎使用除草劑。
光照:
• 喜全日照;在強光條件下生長最為旺盛
• C4 光合作用途徑使其在溫暖、陽光充足的條件下極具效率
土壤:
• 適應多種土壤類型
• 在肥沃、潮濕至濕潤的黏土或壤土中表現最佳
• 耐受微酸性至微礆性條件(pH 值約 5.0–8.0)
澆水:
• 在積水或淹水條件下生長旺盛
• 非常適合採用蓄水耕作方式(如水稻田)
• 也可在潮濕的旱地土壤中生長,但長勢較弱
溫度:
• 暖季型草本植物;最適生長溫度為 25–35°C
• 低於約 10°C 時發芽受到抑制
• 遇霜凍即死亡
繁殖:
• 播種繁殖
• 種子可能受益於劃破種皮或短暫浸泡以打破休眠
• 於春末直接播種於潮濕或淹水的土壤中
注意:在大多數農業情境中,稗草是剷除的目標而非栽培對象。綜合雜草管理策略包括作物輪作、假苗床技術、人工除草以及審慎使用除草劑。
趣味知識
稗草在人類農業中擁有非凡的雙重身份——它既是世界上最具破壞性的雜草之一,同時也是歷史上重要的糧食穀物。 • 在印度部分地區,稗草(被稱為「sawa」或「samak」)作為小米穀物已被栽培數千年,因其耐旱性和營養價值而受到重視 • 其栽培變種有時被歸類為 Echinochloa frumentacea(日本稗或「hie」),至今仍在日本、韓國和南亞部分地區作為傳統糧食作物種植 • 稗草是最早被記錄到演化出除草劑抗性的雜草物種之一——1990 年代已確認水稻田中的稗草對敵稗(propanil)產生抗性 • 其 C4 光合作用途徑使其成為地球上在炎熱條件下將陽光轉化為生物量效率最高的植物之一,這正是它在熱帶水稻田中成為強大競爭對手的關鍵原因 • 其種加詞「crus-galli」在拉丁文中意為「公雞的刺」,指的是其小穗上長而尖的芒,形似公雞腳跟上的距 • 稗草已被用作科學研究中的模式雜草物種,用於研究除草劑抗性演化、C4 光合作用以及雜草與作物的競爭動態
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