油茶葉及凋落物浸提液對(duì)紫蘇種子萌發(fā)的化感作用

向福++陳盼++周燁++苗文秀++項(xiàng)俊

摘要：采用培養(yǎng)皿濾紙法，以發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和化感效應(yīng)指數(shù)為指標(biāo)，探究了油茶葉及凋落物的浸提液對(duì)紫蘇種子萌發(fā)的影響。結(jié)果表明，油茶葉及凋落物浸提液對(duì)紫蘇種子萌發(fā)均有化感抑制效應(yīng)，且油茶葉對(duì)紫蘇種子萌發(fā)的抑制作用更強(qiáng)。因此，油茶林下土壤環(huán)境不利于紫蘇種子萌發(fā)。

關(guān)鍵詞：油茶（Camellia oleifera）；紫蘇（Perilla frustescens）；浸提液；種子萌發(fā)；化感作用

中圖分類號(hào)：S794.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）11-2636-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.11.020

Allelopathy of Aqueous Extracts from Camellia oleifera Leaf and Litter Fall on Seed Germination of Perilla frutescens

XIANG Fu，CHEN Pan，ZHOU Ye，MIAO Wen-xiu，XIANG Jun

（Huanggang Normal University， Hubei Key Laboratory of Economic Forest Germplasm Improvement and Resources Comprehensive Utilization， Huanggang 438000， Hubei， China）

Abstract： In order to provide scientific basis for interplanting Perilla frutescens in Camellia oleifera， the allelopathy of aqueous extracts from C. oleifera leaf and litter fall on seed germination of P. frutescens were observed with seed germination rate， germination index， and RI as determine indices. Results showed that there was obvious allelopathic inhibition of aqueous extracts from C. oleifera leaf and litter fall on seed germination of P. frutescens， especially for C. oleifera leaf. Therefore， the C. oleifera forest soils make against the seed germination of P. frutescens.

Key words： Camellia oleifera； Perilla frustescens； aqueous extracts； seed germination； allelopathy

油茶（Camellia oleifera）是山茶科山茶屬的多年生木本油料作物，其適應(yīng)性強(qiáng)，生長(zhǎng)快，壽命長(zhǎng)，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，是中國(guó)產(chǎn)油量較高的植物之一[1]。隨著油茶產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，大別山區(qū)油茶新林發(fā)展特別迅速，為充分利用地力，挖掘潛力，使油茶生產(chǎn)向深度和廣度發(fā)展，積極探索油茶立體經(jīng)營(yíng)栽培模式[2-4]。研究發(fā)現(xiàn)，油茶林可套種半夏、竹蓀、射干、魚腥草、決明子、金銀花、夏枯草、車前子等中藥材[5-7]。

紫蘇（Perilla frutescens），又稱荏，屬唇形科（Labiatae），為一年生草本自花授粉植物。是中國(guó)重要的油料作物，紫蘇是衛(wèi)生部第一批規(guī)定的藥食兼用的重要中藥材之一，在醫(yī)藥、保健、食品等方面具有重要的開發(fā)價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景，受到國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注[8]。

化感作用（Allelopathy）是指植物在生長(zhǎng)發(fā)育過程中，通過根系分泌、莖葉淋溶、殘?bào)w腐解及地上揮發(fā)等途徑，將化學(xué)物質(zhì)釋放到土壤環(huán)境中，對(duì)其他微生物、植物或者自身產(chǎn)生的或有利或不利作用[9]。化感作用直接影響到植物群落演替以及植物配置的科學(xué)性，同時(shí)對(duì)人工生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和功能發(fā)揮起著重要作用[10-12]。

大別山地區(qū)油茶林資源豐富，但目前關(guān)于油茶林套種紫蘇的研究鮮有報(bào)道。種子是植物生命周期的開始，本研究通過模擬油茶林的生長(zhǎng)環(huán)境（油茶葉及凋落物的化感作用），基于發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和化感效應(yīng)指數(shù)等指標(biāo)探討油茶葉及凋落物對(duì)紫蘇種子萌發(fā)的影響，為油茶林科學(xué)套種紫蘇提供依據(jù)，對(duì)推動(dòng)油茶、紫蘇的產(chǎn)業(yè)發(fā)展與合理利用自然資源具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

紫蘇種子由湖北蘄春李時(shí)珍生物有限公司提供，產(chǎn)自重慶；油茶葉及凋落物采自湖北省黃岡市浠水縣蔡河鎮(zhèn)50年樹齡的油茶林。

1.2 方法

1.2.1 水浸提液的制備 于2013年3月在湖北省黃岡市浠水縣蔡河鎮(zhèn)50年樹齡油茶林中，采摘等量油茶樹冠上、中、下3層的葉片若干，在實(shí)驗(yàn)室自然環(huán)境條件下風(fēng)干，用粉碎機(jī)粉碎成粉末狀，并混合均勻；油茶凋落物選取凋落物層次結(jié)構(gòu)完整，收集表層到半腐殖層的凋落物，同樣在實(shí)驗(yàn)室自然條件下風(fēng)干，用粉碎機(jī)粉碎成粉末狀，混合均勻。準(zhǔn)確稱量油茶葉、凋落物樣品粉末各40.00 g，分別放入清洗和消毒過的1 000 mL容量瓶中，用去離子水定容，密封浸泡24 h后，經(jīng)定性濾紙過濾2次即得40 g/L的水浸母液。用去離子水稀釋母液得到濃度為20、10、5 g/L的水浸液，以去離子水作為對(duì)照。

1.2.2 油茶葉及凋落物對(duì)紫蘇種子萌發(fā)的影響 種子發(fā)芽與處理：紫蘇種子經(jīng)消毒（70%乙醇浸泡15 min，去離子水漂洗3次）后，挑選子粒飽滿、大小相近的種子適量，分別放入濃度為40、20、10、5 g/L的油菜葉、凋落物的浸提液、去離子水中浸種24 h，采用培養(yǎng)皿試紙法進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)。取直徑為9 cm的培養(yǎng)皿27套，清洗干凈并高壓滅菌消毒，烘干后使用。在標(biāo)記好的培養(yǎng)皿中各鋪3層定性濾紙，分別注入8 mL去離子水或油茶葉、凋落物不同濃度的水浸提液。將紫蘇種子均勻地播于培養(yǎng)皿中，每皿50粒，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。25 ℃恒溫條件下培養(yǎng)10 d。每天觀察并記錄各培養(yǎng)皿的種子發(fā)芽數(shù)（以胚根突破種皮1 mm視為發(fā)芽[13]）。每隔1 d分別加1 mL去離子水或水浸提液。待發(fā)芽穩(wěn)定后結(jié)束試驗(yàn)，計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、化感效應(yīng)指數(shù)。指標(biāo)測(cè)定方法：種子發(fā)芽率指已經(jīng)發(fā)芽的種子數(shù)與供試種子數(shù)的百分比，可以表示種子形成幼苗的概率。發(fā)芽率計(jì)算公式如（1）所示：A=■×100% （1）endprint

式中，A為發(fā)芽率，N為萌發(fā)終期種子發(fā)芽數(shù)，M為供試種子總數(shù)。

發(fā)芽指數(shù)：指反映種子發(fā)芽整齊度的指標(biāo)。發(fā)芽指數(shù)計(jì)算公式如（2）所示：

B=∑■ （2）

式中，B為發(fā)芽指數(shù)，Gt為第t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

化感效應(yīng)指數(shù)（RI）：采用Williamson等[14]對(duì)化感效應(yīng)檢驗(yàn)的方法，當(dāng)T≥C時(shí)，RI=1-C/T；當(dāng)T0時(shí)，表示促進(jìn)作用，當(dāng)RI﹤0時(shí)，表示抑制作用。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 13.0的單因素方差分析法，用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 油茶葉與凋落物對(duì)紫蘇種子萌發(fā)的影響

由圖1可知，種子萌發(fā)狀況最好的為去離子水處理的對(duì)照組；萌發(fā)狀況最差的為C4，即濃度為40 g/L的油茶葉浸提液處理組。總體而言，油茶葉及凋落物浸提液處理的種子萌發(fā)狀況均不如去離子水處理的對(duì)照組，表明油茶葉及凋落物浸提液對(duì)紫蘇種子的萌發(fā)和幼芽的生長(zhǎng)不利，可能存在抑制作用。圖1中B1-B4和C1-C4的結(jié)果表明，油茶凋落物浸提液處理的各組種子萌芽狀況優(yōu)于油茶葉浸提液處理的各組，表明油茶葉對(duì)紫蘇種子萌發(fā)和幼芽生長(zhǎng)的抑制作用強(qiáng)于凋落物，且隨浸提液濃度的增加，其抑制作用增強(qiáng)。由圖1中B4和C4可知，當(dāng)浸提液濃度達(dá)到40 g/L時(shí)，紫蘇種子萌發(fā)數(shù)量和幼芽數(shù)量銳減，油茶葉浸提液處理效果尤為明顯，表明浸提液某些物質(zhì)對(duì)紫蘇種子的萌發(fā)和幼芽的生長(zhǎng)有顯著地抑制作用。

2.2 油茶葉及凋落物浸提液對(duì)紫蘇種子發(fā)芽率及發(fā)芽指數(shù)的影響

油茶葉及凋落物浸提液對(duì)紫蘇種子萌發(fā)的影響指標(biāo)如表1、圖2、圖3所示。由圖2和圖3可知，油茶葉及凋落物浸提液對(duì)紫蘇種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)的影響。低濃度時(shí)，油茶葉及凋落物對(duì)發(fā)芽率的影響差異不明顯，隨著浸提液質(zhì)量濃度的增加，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)呈明顯的下降趨勢(shì)，且油茶葉浸提液的影響尤為明顯，特別是在40 g/L濃度時(shí)。

就油茶葉浸提液而言，由表1和圖2可知，浸提液濃度為5 g/L和 10 g/L時(shí)，發(fā)芽率與對(duì)照組相比差異不顯著，而濃度增加到20 g/L和40 g/L時(shí)，紫蘇種子發(fā)芽率分別比對(duì)照降低了48.15%和70.37%，差異極顯著（P<0.01），且發(fā)芽指數(shù)大幅度降低，特別是40 g/L的油茶葉浸提液處理后發(fā)芽指數(shù)只有3.50，比對(duì)照降低了79.71%，差異顯著（P<0.05）。另外，表1中油茶葉的化感效應(yīng)指數(shù)RI均小于0，且其值隨著浸提液濃度的增加而越負(fù)，表明不同濃度油茶葉浸提液對(duì)紫蘇種子萌發(fā)均有抑制性質(zhì)的化感作用（RI<0），隨著浸提液質(zhì)量濃度的增大，化感效應(yīng)的強(qiáng)度越大，抑制效果越明顯。

就油茶凋落物浸提液而言，與油茶葉浸提液情況類似，凋落物浸提液濃度為5 g/L和 10 g/L時(shí)，發(fā)芽率與對(duì)照組相比差異不顯著，濃度為20 g/L時(shí)，浸提液對(duì)紫蘇發(fā)芽率的影響比對(duì)照降低了44.44%，差異顯著（P<0.05）；濃度為40 g/L時(shí)，凋落物浸提液對(duì)紫蘇發(fā)芽率的影響比對(duì)照降低了51.85%，差異極顯著（P<0.01）。發(fā)芽率差異表明凋落物浸提液對(duì)紫蘇種子發(fā)芽率的影響作用小于油茶葉浸提液。由表1可知，油茶凋落物浸提液的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均值以及化感效應(yīng)指數(shù)均高于油茶葉浸提液，進(jìn)一步表明油茶葉比凋落物對(duì)紫蘇種子萌發(fā)的化感抑制作用更強(qiáng)。

種子的萌發(fā)與外界環(huán)境因素密切相關(guān)。油茶葉及凋落物對(duì)紫蘇種子萌發(fā)的影響與浸提液濃度密切相關(guān)，濃度低時(shí)抑制作用不明顯，故可以考慮在油茶幼林中進(jìn)行套種紫蘇；隨著浸提液濃度增加，抑制作用越明顯，這可能是由于濃度越高浸提液中某些化感物質(zhì)富集越多，毒性更強(qiáng)，因此油茶成林不利于紫蘇種子萌發(fā)，可能不宜套種紫蘇。盡管油茶葉和凋落物浸提液對(duì)紫蘇種子萌發(fā)均表現(xiàn)出抑制作用，但前者對(duì)紫蘇種子萌發(fā)的化感作用比后者更強(qiáng)。植物種子萌發(fā)抑制物包括有機(jī)酸、酚類、醛類、生物堿、芳香油等物質(zhì)[15]。油茶葉中含有齊墩果酸、槲皮素、山柰酚等有機(jī)酸和酚類物質(zhì)[16]，而油茶凋落物中含有部分油茶子及茶子殼，其中含有油酸、茶皂素、鞣質(zhì)、糠醛等物質(zhì)[17]，這些物質(zhì)成分的差異可能是導(dǎo)致油茶凋落物浸提液對(duì)紫蘇種子萌發(fā)的抑制作用不如油茶葉浸提液的主要原因。研究發(fā)現(xiàn)高濃度（0.040 g/mL）油茶水浸液顯著抑制紫蘇種子和桔梗種子的萌發(fā)，低濃度則不明顯[18，19]?？傊?，油茶地上部分如葉、茶子、茶殼等所產(chǎn)生的化感物質(zhì)會(huì)通過雨水浸泡、淋溶、降解等方式進(jìn)入土壤，當(dāng)這些物質(zhì)積累到一定程度時(shí)就會(huì)對(duì)紫蘇種子萌發(fā)產(chǎn)生抑制作用。

3 小結(jié)與討論

油茶葉和凋落物浸提液對(duì)紫蘇種子萌發(fā)均有化感抑制效應(yīng)，低濃度時(shí)該作用不明顯，隨著浸提液濃度的增加，化感效應(yīng)的強(qiáng)度越大，抑制效果越明顯，且油茶葉比凋落物對(duì)紫蘇種子萌發(fā)有更強(qiáng)的化感抑制作用。茶林下土壤環(huán)境不利于紫蘇種子萌發(fā)，進(jìn)行種植時(shí)應(yīng)依據(jù)紫蘇種子的耐受程度選擇適宜的種植密度或種植方式。

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