南果梨營養器官對農作物種子的他感作用試驗

吳楠，吳祥云，王冬琪，張延松，張永強，趙凱

(遼寧工程技術大學水土保持生態修復研究院，遼寧 阜新123000)

隨著人口的迅速增長和土地資源的減少，林農復合經營成為農、林生產的重要發展方向[1-3]，實行林農復合經營可以實現一地兩用，在一定程度上緩解了這種矛盾，但這對選擇搭配物種提出了較高要求[4]。林農復合經營選擇間作植物應考慮的諸因素中，他感作用則是一個不容忽視的重要方面。他感作用這一概念首先由德國科學家H.Molisch于1937年提出[5]。目前針對物種間他感作用多數學者已開展較系統的研究[6-10]，并取得了一些成果，但針對某一樹種各營養器官對共生農作物的他感作用研究則為鮮見。因此，本研究針對南果梨林農復合生態系統，探究南果梨營養器官對系統內不同農作物品種的他感作用，旨在為遼西地區農林復合生態系統的合理構建與經營提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于阜新市阜新蒙古族自治縣阜新鎮公官村南果梨(9年)農林復合生態系統試驗示范區內，地理位置為121°42′20″E，42°15′45″N，氣候為大陸性干旱半干旱季風氣候，地貌屬遼西低山丘陵，海拔大都在260～350m，年平均降水量為519.3 mm，多集中在6—8月，年平均氣溫7.8℃，無霜期150d，土壤為褐土。

1.2 試驗材料

供體材料：南果梨的根、莖、葉；

受體材料：花生、玉米、大豆種子，且均為新種。

1.3 試驗方法

1.3.1 浸提液制備方法 將在試驗研究區內采集的新鮮南果梨根、莖、葉試驗樣品帶回實驗室，用蒸餾水洗凈晾干后，將根、莖、葉剪成1～2cm的小段，按1∶5(相當于200g植物材料浸于1000mL蒸餾水中)比例配成植物浸提液，靜置24h后經3層濾紙過濾即可得到浸提液母液，濃度為0.2g·mL-1。將配好的浸提液母液用蒸餾水稀釋成0.1g·mL-1、0.05g·mL-1和0.025g·mL-13種處理濃度，設蒸餾水為對照。浸提液放置于4℃冷藏箱中待用。

1.3.2 浸提液對受體種子發芽影響的試驗 將大豆、玉米和花生種子先用0.5%的高錳酸鉀溶液進行消毒處理，用蒸餾水沖洗干凈后置于鋪有濾紙的培養皿(9cm)中。每皿放置大豆種子30粒、花生種子15粒、玉米種子20粒；每個培養皿各加入5mL 5種濃度(含對照)根、莖、葉的浸提液，每個處理做3次重復，共計做135次種子發芽試驗。將培養皿放置于培養箱內恒溫(10℃)培養。之后每隔24h向培養皿中補充相應濃度的浸提液，以保證種子萌發有充足的水分供應。每天記錄各皿種子的萌發數量，萌發標準為胚根或胚軸突破種皮達1～2mm。

1.3.3 數據統計分析 采用發芽勢和發芽率作為衡量南果梨營養器官對農作物種子發芽情況的影響指標，其中發芽勢時間3～5d，發芽率時間7～10d。

發芽勢(%)＝規定時間內發芽種子粒數／供試驗種子粒數×100%；

發芽率(%)＝發芽種子數／供試種子數×100%；

采用 Williamson和Richardson[5]提出的他感作用效應指數(RI)方法評價他感效應：

RI＝1-C／T(當T≥C時)RI＝T／C-1(當T＜C時)

式中，C為對照值，T為處理值，RI示他感作用強度大小，其為正值時表示促進效應，負值表示抑制效應，其絕對值大小反映他感作用的強弱。

2 結果與分析

2.1 南果梨根對農作物種子的他感作用

通過不同濃度南果梨根浸提液對農作物種子發芽試驗研究，發現南果梨根對玉米種子發芽勢呈現抑制效應，對花生種子僅在濃度＞0.1g·mL-1時起抑制效應，南果梨根對大豆種子的發芽起到促進效應(表1)。隨著根浸提液濃度的逐漸提高，玉米種子發芽勢逐漸降低，當根浸提液濃度為0.2g·mL-1時，他感指數RI值為-0.50；而根浸提液對花生種子發芽勢的抑制效應較弱，同樣是根浸提液濃度為0.2g·mL-1時，他感指數RI值僅為-0.13。南果梨根浸提液對大豆種子發芽起到促進效應，在各濃度下，他感指數均為正值。

表1 南果梨根浸提液對農作物種子發芽勢的影響

與發芽勢相類似，南果梨根浸提液對玉米發芽率也呈現出抑制效應，根浸提液對花生種子、大豆種子的萌發幾乎無影響(表2)。南果梨根浸提液濃度越大，抑制效應越突出，當根浸提液濃度為0.2g·mL-1時，玉米種子發芽率為55%，他感指數RI值為-0.42；而相比之下，相同濃度的根浸提液對花生種子發芽率的他感指數RI值僅為-0.07，且只有當根浸提液濃度≥0.2g·mL-1時，花生種子發芽率為93.33%，他感指數才為負值(-0.07)，呈現抑制效應；對大豆種子發芽也亦然，僅在根浸提液濃度≥0.2g·mL-1時，他感指數才為負值，呈現抑制效應：這表明南果梨根與花生、大豆之間呈協同共生關系。

表2 南果梨根浸提液對農作物種子發芽率的影響

2.2 南果梨莖對農作物種子的他感作用

表3表明，南果梨莖浸提液除在高濃度時對花生、玉米種子的發芽勢有抑制效應外，莖浸提液在低濃度下對3種作物種子的發芽勢非但不抑制，反而起到促進效應。其中南果梨莖浸提液對花生種子的發芽影響效果最弱，最高濃度(0.2g·mL-1)下的他感指數值僅為-0.13；對大豆種子的抑制效應次之；對玉米發芽的影響效果最為明顯，在濃度≥0.1 g·mL-1時，他感指數為負值(-0.42)，表現為抑制作用。值得一提的是，莖浸提液在低濃度(≤0.05g·mL-1)下對玉米、大豆種子萌發他感指數值均為正值，表現出不同程度的促進作用，表明在低濃度下南果梨營養器官莖與花生、玉米、大豆之間有協同共生關系。

表3 南果梨莖浸提液對農作物種子發芽勢的影響

研究表明(表4)，南果梨莖浸提液對玉米種子發芽率抑制效應明顯，在濃度≥0.1g·mL-1時，他感作用指數均為負值；南果梨莖浸提液對大豆種子發芽率作用不明顯，他感指數RI值僅為-0.07，如果考慮種子的自身因素，可認為莖浸提液對大豆種子的發芽率影響不顯著；不同濃度莖浸提液對花生種子發芽率無影響，種子發芽率與對照處理相同均為100%，他感指數RI值均為0，表明莖與花生種子之間表現為協同共生關系。

表4 南果梨莖浸提液對農作物種子發芽率的影響

2.3 南果梨葉對農作物種子的他感作用

研究表明(表5)，南果梨葉浸提液對花生、玉米、大豆種子的發芽勢均有抑制效應。浸提液濃度越大，供試種子發芽勢越低。葉浸提液對玉米種子發芽勢的抑制作用最強，當葉浸提液濃度為0.2g·mL-1時，大豆種子發芽勢僅為5%，他感指數RI為-0.92，接近絕對值為1的顯著水平。葉浸提液對花生種子發芽勢的抑制效應最弱，最高濃度0.2g·mL-1時，花生種子發芽勢為80%，他感指數RI為-0.20。

表5 南果梨葉浸提液對農作物種子發芽勢的影響

與根、莖兩種器官浸提液表現有所不同，南果梨葉浸提液對花生種子的發芽率無影響，而對玉米、大豆種子的發芽率均表現為抑制效應(表6)，且浸提液濃度越大，作物種子發芽率越低。其中葉浸提液抑制玉米種子發芽率的效應最強，當葉浸提液濃度為0.20g·mL-1時，他感作用指數RI為-0.79：表明南果梨營養器官葉與花生之間為協同共生關系。

表6 南果梨葉浸提液對農作物種子發芽率的影響

3 結論與討論

3.1 南果梨根浸提液對玉米種子萌發抑制效應最強，且濃度越高，抑制作用越明顯；根浸提液對花生種子、大豆種子的萌發影響效果不明顯。

3.2 南果梨莖浸提液在高濃度下(≥0.1g·mL-1)對玉米、大豆種子發育有抑制效應，而在低濃度下(≤0.05g·mL-1)則對玉米、大豆種子萌發無影響；莖對花生種子的萌發幾乎無影響。

3.3 在任何濃度下，南果梨葉浸提液對玉米、大豆種子萌發均表現為抑制效應，且濃度越高，抑制作用越強。葉浸提液對玉米種子萌發抑制效應最顯著，對大豆抑制效應次之，對花生種子萌發無任何影響。

3.4 南果梨根對農作物生長初期為直接影響，莖、葉對農作物生長初期為間接影響，因此，構建南果梨農林復合系統應首選南果梨—花生模式，不宜構建南果梨—玉米模式。

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