大葉桉樹對幾種農(nóng)作物和雜草的化感作用

田雪晨，陳賢興

（溫州大學(xué) 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,浙江 溫州 325025）

大葉桉樹對幾種農(nóng)作物和雜草的化感作用

田雪晨，陳賢興

（溫州大學(xué) 生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,浙江 溫州 325025）

通過培養(yǎng)皿法和盆栽法對大葉桉樹 （Eucalyptus robusta Smith）葉子的浸提液的化感作用進行了研究,結(jié)果表明,對玉米、小麥,蘿卜、綠豆4種農(nóng)作物的發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽率都有不同程度的抑制作用,但對幼苗生長的抑制作用不明顯；同時,還對土壤種子庫中雜草種子的萌發(fā)有明顯的抑制作用,大葉桉樹林下很少有其他植物,易造成水土流失,化感作用是其中原因之一。

桉樹；農(nóng)作物；雜草種子；化感作用

大葉桉樹（Eucalyptus robusta Smith）是桃金娘科桉樹屬植物,原產(chǎn)澳大利亞［1］,為新南威爾士與昆士蘭南部樹種。原產(chǎn)地地理位置為南緯23°～36°的平坦臺地,屬降水均勻型；1890年桉樹引入中國,從只作為庭院觀賞樹木栽種發(fā)展到作為經(jīng)濟樹種種植。大葉桉樹是一類重要的速生優(yōu)質(zhì)樹種,其木材桃紅色,結(jié)構(gòu)粗,材質(zhì)硬重,是世界著名的硬木資源。近年來,人們對桉樹的優(yōu)良特性有了新認識,引種面積大大增加,人工林的產(chǎn)量逐漸提升,大葉桉樹已成為人工林栽種樹種之一。大葉桉樹在江浙一代引種頻繁,經(jīng)濟效益顯著,尤其在溫州等地大葉桉樹種植面積較大。然而研究發(fā)現(xiàn),大葉桉樹在帶來顯著的經(jīng)濟效益的同時,也帶來了一系列的生態(tài)環(huán)境問題,如水土流失、人工林生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)失衡、生物多樣性減弱以及人為活動的干擾等,對于這些現(xiàn)象,以往通常將其歸結(jié)為桉樹對水、肥競爭的結(jié)果,但越來越多的研究結(jié)果表明,大葉桉樹除了具有較強的水、肥競爭力外,更重要的因素是其所具有的較強的化感作用。大葉桉樹會釋放某些化學(xué)物質(zhì)以抑制林內(nèi)其他植物的生長,從而導(dǎo)致林內(nèi)群落結(jié)構(gòu)簡單,林下灌木和草本植物稀少,進而引起較為嚴重的水土流失［2-3］。本文以大葉桉樹作為研究材料,通過對幾種農(nóng)作物和雜草種子的化感作用進行試驗,旨在為合理利用大葉桉樹的化感作用規(guī)律和相關(guān)化感物質(zhì)研究提供參考依據(jù)。現(xiàn)將有關(guān)結(jié)果報道如下。

1 材料與方法

l.l 試驗材料

大葉桉枝葉采于溫州茶山。玉米 （Zea mays L.）、小麥 （Triticum aestiυum L.）,蘿卜（Raphanus satiυus L）、綠豆（Vigna radiata（L.）R.Wilczak）購于農(nóng)貿(mào)市場。

l.2 桉葉化感物質(zhì)的提取

取新鮮大葉桉葉片洗凈,剪成1～2 cm的片狀,稱取700 g分成3組,第1組400 g,第2組200 g,第3組100 g；第1組的桉樹葉片和蒸餾水按1∶5的比例配比,即400 g新鮮大葉桉葉片用2 000 m L的蒸餾水于恒溫28℃下浸泡24 h；第2組的桉樹葉片與蒸餾水按1∶10的比例配比,即200 g新鮮大葉桉葉片用2 000 m L的蒸餾水于28℃下浸泡24 h；第3組的桉樹葉片與蒸餾水按1∶20的比例配比,即100 g新鮮大葉桉葉片用2 000 m L的蒸餾水于28℃下浸泡24 h；浸泡過程中不斷攪動,過濾后得大葉桉樹葉片水浸提取液,再將各組提取液貯存于冰箱（0～4℃）冷藏,用于試驗。

l.3 土壤收集和處理

從田間取回足量土壤,將過篩后的細土裝入大小一致的盆缽中,每盆裝土量一致,共16盆；將已裝好的盆缽進行消毒滅菌處理,取出裝有土壤的盆缽,用于接下來的試驗。

l.4 試驗方法

1.4.1 桉葉浸提液對種子萌發(fā)的影響

采用培養(yǎng)皿濾紙法［4］。處理組分為5倍、10倍和20倍濃度組,蒸餾水為對照組,每處理重復(fù)5次。在上述培養(yǎng)皿中分別加入不同濃度的浸提液和蒸餾水50 m L,種子預(yù)先用0.1%的升汞消毒5 min,然后用蒸餾水沖洗干凈,每皿擺放50粒種子,于26℃恒溫箱內(nèi)培養(yǎng),每天記錄1次,連續(xù)5 d記錄發(fā)芽數(shù),所得數(shù)據(jù)采用最終萌發(fā)率和發(fā)芽速度指數(shù) （I）［5-6］來定量,發(fā)芽速度指數(shù)按如下公式進行計算：I=（5×X1+4×X2+3×X3+2× X4+1×X5）,式中X為每隔24 h發(fā)芽的種子數(shù)。

1.4.2 桉葉浸提液對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

采用盆栽法研究桉樹化感物質(zhì)對植物種子萌發(fā)的影響和對植物幼苗生長的影響［7-8］；考慮到自然條件下土壤因子的作用,因而采用盆栽法。將盆缽試驗分為玉米組、小麥組、蘿卜組、綠豆組4組,每組4個,其中2個用于蒸餾水組對照,2個用于桉葉水浸提取液組,分組標號。在上述每組盆缽中種下相應(yīng)的種子20粒,再蓋上1 cm過篩滅菌后的細土,對各組進行澆水。蒸餾水組用蒸餾水澆,大葉桉桉葉水浸提取液組用提取液澆,保證澆水的量相同。把所有盆缽放入人工氣養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每天記錄發(fā)芽種子數(shù)量,直到種子在盆缽中生長為幼苗,再測幼苗長度,記錄幼苗的生長狀況。

1.4.3 桉葉浸提液對土壤種子庫種子萌發(fā)的影響

采用盆栽法研究桉葉浸提液對土壤種子庫種子萌發(fā)影響。將盆缽分成蒸餾水和桉葉浸提液2組,每組重復(fù)5個,分別對各組澆蒸餾水、浸提液,澆量保持一樣,保持土壤濕潤,置于26℃人工氣養(yǎng)箱中培養(yǎng),記錄雜草出苗時間。發(fā)芽速度指數(shù)按如下公式進行計算：I=（5×X1+4×X2+3×X3+ 2×X4+1×X5）,式中X為每隔24 h發(fā)芽的種子數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.l 桉葉浸提液對種子萌發(fā)的影響

采用培養(yǎng)皿濾紙法。蒸餾水作為對照組；處理組分為5倍,10倍和20倍濃度組。每處理5個重復(fù)。每皿擺放50粒種子。算出5個培養(yǎng)皿每天萌發(fā)的種子數(shù)平均數(shù),然后按指數(shù)公式計算 （表1）。

種子萌發(fā)率的計算是采用最終萌發(fā)數(shù)量,統(tǒng)計其平均萌發(fā)率,其結(jié)果為表2。

從表1,2可見,桉葉浸提液對玉米種子的萌發(fā)表現(xiàn)出抑制作用。隨著提取液濃度的增大,玉米種子的萌發(fā)率降低。在對照組蒸餾水組中玉米種子的萌發(fā)率為98.4%,在20倍濃度組中玉米種子的萌發(fā)率為93.6%,在10倍濃度組中玉米種子的萌發(fā)率為80%,在5倍濃度組中玉米種子的萌發(fā)率為37.6%。并且5,10倍濃度組中都有露白而未長根的,說明抑制作用較大。

表1 不同濃度浸提液對玉米種子萌發(fā)指數(shù)的影響

表2 不同濃度浸提液對種子發(fā)芽率的影響 %

從表1和表2中可見,大葉桉水浸提取液對小麥種子的萌發(fā)表現(xiàn)出抑制作用。隨著提取液濃度的增大,小麥種子的萌發(fā)率降低。在對照組蒸餾水組中小麥種子的萌發(fā)率為80.4%,在20倍濃度組中小麥種子的萌發(fā)率為37.6%,在10倍濃度組中小麥種子的萌發(fā)率為24.8%,在5倍濃度組中小麥種子的萌發(fā)率為9.6%。另外發(fā)現(xiàn)5,10,20倍濃度組中都有露白而根卻未生長的,說明對小麥種子萌發(fā)的抑制作用較大。相比對照組,試驗組露白的和未萌發(fā)的種子數(shù)要高,說明小麥種子對大葉桉樹水浸提取液很敏感；即大葉桉樹水浸提取液對小麥種子的萌發(fā)有抑制作用。

從表1,2表可見,大葉桉水浸提取液對蘿卜種子的萌發(fā)表現(xiàn)出抑制作用。隨著提取液濃度的增大,蘿卜種子的萌發(fā)率降低。在對照組蒸餾水組中蘿卜種子的萌發(fā)率為90.8%,在20倍濃度組中蘿卜種子的萌發(fā)率為56.8%,在10倍濃度組中蘿卜種子的萌發(fā)率為18.8%,在5倍濃度組中蘿卜種子的萌發(fā)率僅為6.4%。同時發(fā)現(xiàn),5,10,20倍濃度組中未萌發(fā)的種子數(shù),試驗組要高于對照組,說明蘿卜種子對大葉桉樹水浸提取液很敏感,即桉葉浸提液對蘿卜種子的萌發(fā)有抑制作用。

從表1,2可見,桉葉浸提液對綠豆種子萌發(fā)也有抑制作用,在對照組蒸餾水組中綠豆種子的萌發(fā)率為98.8%,在20倍濃度組中綠豆種子的萌發(fā)率為91.2%,在10倍濃度組中綠豆種子的萌發(fā)率為80.4%,在5倍濃度組中綠豆種子的萌發(fā)率為62.0%。同時發(fā)現(xiàn),萌發(fā)種子的根部都有萎焉,說明提取液對綠豆種子根的生長有抑制作用。相比對照組,試驗組中5,10,20倍濃度組中未萌發(fā)的種子數(shù)要高,說明綠豆種子對桉葉浸提液高濃度液較敏感,即大葉桉樹水浸提取液對綠豆種子的萌發(fā)有一定抑制作用。

總的來說,大葉桉樹水浸提取液對玉米、小麥、蘿卜、綠豆種子的萌發(fā)有抑制作用,濃度越高,抑制作用越明顯。

2.2 桉葉浸提液對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

采用盆栽法研究桉樹化感物質(zhì)農(nóng)作物種子萌發(fā)和幼苗生長的影響；將盆缽分成4個處理組,分別為玉米、小麥、蘿卜、綠豆組,每處理分4個組,每組2個重復(fù)。

從表3可見,大葉桉樹葉水浸提液對玉米、小麥、蘿卜、綠豆4種受體植物幼苗生長的抑制效應(yīng)隨著處理濃度增大呈增強的變化趨勢。在大葉桉葉水浸提取液中,玉米、小麥、蘿卜、綠豆4種受體植物苗高比對照組 （蒸餾水）要小,最長芽的長度和平均芽長都要小于對照組,且被提取液處理過的幼苗長勢都不均勻。

表3 桉葉浸提液對種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

從表4中可見,桉葉浸提液對玉米、小麥、蘿卜、綠豆4種受體植物種子的發(fā)芽率也有抑制作用。

表4 桉葉浸提液對不同種子發(fā)芽率的影響

2.3 桉葉浸提液對土壤種子庫種子萌發(fā)的影響

采用盆栽法研究桉葉浸提液對土壤種子庫種子萌發(fā)影響。將盆缽分成2組,每組5個重復(fù),共10盆。每盆裝土1 kg,分別澆灌等量的蒸餾水和浸出液,每天記錄各盆的出苗情況,連續(xù)記錄22 d。結(jié)果至第6天,盆缽開始有小苗出現(xiàn),至第10天出苗結(jié)束,沒有再長出新苗。從剛開始出苗到出苗結(jié)束,統(tǒng)計每天的出苗情況,然后算出土壤出苗指數(shù) （出苗指數(shù)按種子指數(shù)的算法）。

從表5可見,桉葉浸提液對土壤中的種子萌發(fā)有顯著的抑制作用。

表5 桉葉浸提液對種子萌發(fā)的影響

試驗結(jié)果顯示,尖葉和圓葉的發(fā)生比例,對照為14∶13,桉葉為4∶2。由此認為,尖葉一般為單子葉植物,圓葉為雙子葉植物。由試驗可知,大葉桉樹對單、雙子葉植物種子的萌發(fā)抑制作用存在差異,但由于數(shù)量有限,還有待進一步研究。

3 小結(jié)與討論

3.l 桉葉浸提液對種子萌發(fā)的抑制作用

綠豆種子萌發(fā)所受影響不顯著,這與鄭麗等［8］、趙紹文等［9］的研究結(jié)果一致。 小麥、 玉米和蘿卜種子萌發(fā)則受桉葉浸提液的化感抑制作用明顯,并隨處理液濃度的提高抑制現(xiàn)象更明顯,這可能是高濃度處理會抑制種子內(nèi)貯藏淀粉和蛋白質(zhì)的分解,從而影響種子萌發(fā)所需要的物質(zhì)和能量,致使種子萌發(fā)受抑制。與對照組相比,受體植物種子萌發(fā)過程中根系受到不同程度的影響。試驗觀察可知,桉樹葉水浸提液對4種不同受體植物種子萌發(fā)具有明顯抑制作用。

3.2 桉葉浸提液對幼苗生長的抑制作用

可能是受體植物種子萌發(fā)和幼苗的生長狀況受化感物質(zhì)的影響,在種子萌發(fā)過程中,一些促使種子萌發(fā)和幼苗生長的因子被抑制。試驗觀察可知,對照組的幼苗生長正常,試驗組的幼苗生長不均,原因可能與種子結(jié)構(gòu)、浸出液的化感作用特點有關(guān)。所以在試驗中表現(xiàn)出幼苗的正常生長受阻,說明桉葉浸提液對玉米、小麥、蘿卜、綠豆幼苗生長有抑制作用。這與郭曉光等［10］的研究結(jié)果一致。

3.3 桉葉浸提液對土壤中雜草種子有抑制作用

可能是因為浸提液中的化感物質(zhì)對土壤中雜草種子的萌發(fā)因子有抑制作用,破壞了雜草種子正常萌發(fā)的因子,從而抑制了萌發(fā)。本研究證實,大葉桉樹的水溶性物質(zhì)具有化感作用,且影響了種子萌發(fā),從而使物種更新產(chǎn)生障礙,直接影響到植物在群落中的多度。有研究發(fā)現(xiàn),種子發(fā)芽率越低,發(fā)芽時間延長,致使出苗延后,甚至影響幼苗生長,并嚴重影響植物對地上和地下資源的競爭能力。本研究證實了大葉桉樹的水溶性物質(zhì)具有強烈的化感作用,導(dǎo)致其林下植物稀少,林木分布不均衡,易造成水土流失。

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（責(zé)任編輯：張瑞麟）

S451

：A

：0528-9017（2014）04-0530-03

文獻著錄格式：田雪晨,陳賢興.大葉桉樹對幾種農(nóng)作物和雜草的化感作用 ［J］.浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2014（4）：530-532,534.

2013-11-16

田雪晨 （1991-）,貴州思南人,生物技術(shù)方向本科生。E-mail：txc616@163.com。

陳賢興 （1958-）,浙江溫州人,高級實驗師,大專,研究方向為植物分類及資源的開發(fā)利用。