火炬樹浸提液對高羊茅種子萌發(fā)的影響

摘 要：火炬樹的化感作用已經(jīng)成為學術(shù)界關注的焦點，關于火炬樹化感作用的研究越來越活躍。本實驗研究火炬樹浸提液對高羊茅種子萌發(fā)的影響，分別用濃度為20g/L、2g/L、0.2g/L、0.02g/L的火炬樹葉片及根的提取液對高羊茅種子萌發(fā)的影響進行研究?；鹁鏄淙~片及根的提取液對高羊茅草種發(fā)芽率、發(fā)芽勢、化感效應指數(shù)有不同程度的抑制作用。當濃度為0.2g/L時，火炬樹葉片的浸提液對高羊茅種子發(fā)芽抑制最明顯，其化感效應指數(shù)為-0.614；當火炬樹根的浸提液濃度為20g/L時，火炬樹根的浸提液對高羊茅種子發(fā)芽抑制最明顯，其化感效應指數(shù)為-0.574。結(jié)果表明：火炬樹內(nèi)存在化感物質(zhì)，且對高羊茅種子的萌發(fā)有抑制作用。

關鍵詞：火炬樹；浸提液；化感作用；高羊茅

中圖分類號：S-3 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180631014

前言

“化感作用”（Allelopathy）源于希臘語”Allelon（相互）”和”Pathos（損害、妨礙）”，是森林生態(tài)系統(tǒng)中廣泛存在的一種生態(tài)化學現(xiàn)象，植物生態(tài)學新的分支學科生態(tài)生化學（Ecological Biochemistry）研究內(nèi)容的一部分，對森林植物種群生長發(fā)育、結(jié)構(gòu)功能乃至整個生態(tài)系統(tǒng)群落演替意義重大[1]。1937年德國科學家H.Molish首先提出植物化感作用的概念，并將其定義為：所有類型植物（含微生物）之間生物化學物質(zhì)的相互作用。20世紀70年代中期E.L.Rice對植物化感作用的進一步深入研究認為：植物化感作用是指植物（含微生物）通過釋放化學物質(zhì)到環(huán)境中而產(chǎn)生的對其他植物（含微生物）直接或間接的有害作用[2]。而現(xiàn)在的研究表明，化感物質(zhì)作用的對象不僅僅是其他植物或微生物，也會對同種植物產(chǎn)生化感作用，而且其結(jié)果也會產(chǎn)生一些促進作用。因此，有些人將化感作用歸結(jié)為植物間的相生相克。1984年Rice將化感作用重新定義為：植物或微生物的代謝分泌物對環(huán)境中其他植物或微生物有利或不利的作用?，F(xiàn)已被廣泛接受。

火炬樹（Rhus Typhina Nutt）漆樹科鹽膚木屬（Rhus）落葉小喬木。其果實9月份成熟后，長久不衰，在秋后樹葉會變得火紅，場景壯闊絢爛，十分好看。原產(chǎn)于歐美地區(qū)，經(jīng)常生長在開闊的沙質(zhì)土或礫質(zhì)土上。具有喜光，耐寒，耐旱，抗逆性強，耐澇，耐鹽堿的特性。根系發(fā)達，萌蘗性強，對土壤適應性強。根系淺，生長迅速，但壽命較短。在我國主要分布于東北南部，華北、西北北部的暖溫帶落葉闊葉林區(qū)、溫帶草原區(qū)。Richard把火炬樹列為加拿大南部地區(qū)和美國的雜草之一，劉全儒[3]等2002年將火炬樹列為北京的入侵樹種之一，蔣高明[4]認為火炬樹為入侵物種，危害農(nóng)田、公路、果園、也危害本地生態(tài)環(huán)境；但另外一些專家認為火炬樹對北京當?shù)貑棠救郝?、自然山區(qū)、半自然森林生態(tài)系統(tǒng)并沒有產(chǎn)生入侵危害或是構(gòu)成威脅。目前，火炬樹的入侵性已經(jīng)為學術(shù)界關注的焦點問題。長期以來人們對火炬樹的繁殖擴散、光合作用等做了大量研究，但對于火炬樹的化感方面研究較少。目前火炬樹化感作用的研究僅見吳長虹對側(cè)柏和紫穗槐的研究[5]，少見對常見植物或農(nóng)作物的研究[6]。因此，本實驗以高羊茅為實驗材料，研究火炬樹根及葉片對高羊茅種子萌發(fā)的影響，旨在為研究火炬樹入侵性與化感作用提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

于2017年5月份在山東省泰安市邱家店鎮(zhèn)西郭莊基地采集火炬樹（Rhus Typhina Nutt）葉片和火炬樹的根部若干，以及高羊茅（Festuca arundinace ）種子若干。

1.2 方法

1.2.1 火炬樹葉片水浸液的制備

2017年5月10日取火炬樹新鮮幼嫩葉片20g，碾碎，加1000mL蒸餾水恒溫25℃浸泡48h。用雙重濾紙過濾后得到植株葉片的浸提液，濃度為20g/L。取母液100mL于燒杯中，再加入蒸餾水體積到1000mL，得到2g/L葉片浸提液，再分別取100mL 2g/L葉片浸提液于燒杯中，再加入蒸餾水體積到1000mL，得到0.2g/L葉片浸提液，同理得到0.02g/L的葉片浸提液，靜置待用。

1.2.2 火炬樹根水浸液的制備

另取火炬樹根20g，配制根的水浸液，方法同1.2.1

1.3 種子萌發(fā)及幼苗生長的測定

挑選籽粒飽滿、大小均一的高羊茅種子，用3%的雙氧水消毒0.5h，然后用蒸餾水沖洗干凈。用培養(yǎng)皿培養(yǎng)，選用醫(yī)用消毒紗布，折疊3層置于培養(yǎng)皿內(nèi)備用。每組設置4個濃度梯度，一個對照組，每個培養(yǎng)皿內(nèi)在醫(yī)用消毒紗布上放置50粒高羊茅種子。分別取葉片浸提液和根的浸提液，完全浸透紗布及浸沒種子。對照組將50粒種子整齊的紗放在布上，再將紗布轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)皿里，用蒸餾水完全浸透紗布及潤濕種子。貼上標簽，注明名稱和日期。設置3次重復。每天觀察高羊茅種子的萌發(fā)情況，補滴蒸餾水和相應濃度的浸提液，觀察發(fā)芽勢，第7天完成統(tǒng)計，計算發(fā)芽率（GR）、發(fā)芽勢、化感指數(shù)（RI），C為對照值，T為處理值。計算公式如下。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度火炬樹葉片的浸提液對高羊茅種子萌發(fā)的影響

采用不同濃度火炬樹葉片的浸提液對高羊茅種子進行處理，結(jié)果表明（表1），葉片浸提液為0.2g/L時，對高羊茅種子萌發(fā)抑制效果最為明顯，僅6粒發(fā)芽（圖1），為對照組的22.2%，化感指數(shù)為-0.614。濃度向兩級擴散時，抑制效果逐漸降低。

2.2 不同濃度火炬樹根的浸提液對高羊茅種子萌發(fā)的影響

采用不同濃度火炬樹根的浸提液對高羊茅種子進行處理，結(jié)果表明（表2），火炬樹根的浸提液對高羊茅種子火炬樹根的浸提液對高羊茅種子的萌發(fā)抑制作用比較強，僅3粒種子發(fā)芽，化感指數(shù)為-0.574，而在濃度為0.02g/L時，高羊茅種子萌發(fā)率最高，達到14粒，發(fā)芽勢最好，化感指數(shù)為-0.750。

3 討論

早在2000年前，人們就已發(fā)現(xiàn)黑胡桃對其他高等植物生長起到了抑制作用，如蘋果、松、雜草等在黑胡桃下不能生長[8]。1925年，Massey從黑胡桃樹干開始知道27m外才能種植番茄和苜蓿，16m以內(nèi)不能生長其他植物，離黑胡桃較遠植株的卻生長良好，且死亡線就是黑胡桃的分布線，極其統(tǒng)一。1935年阿莫索娃觀察到，在同一個房間內(nèi)，不通風的情況下，一瓶中插盛開的丁香，另一瓶中插盛開的鈴蘭，發(fā)現(xiàn)丁香花多迅速萎蔫甚至凋謝，而把丁香換成薔薇則無明顯變化[9]。

自然界中植物群落中存在各種各樣的資源競爭，這些競爭殘忍并且激烈。除了這類競爭之外，還存在一種“化學競爭”[10]。這種競爭就是指化感作用。化感作用是指植物在生長過程中，通過植物、微生物或殘體分解產(chǎn)生的化學物質(zhì)，對該種植物或周圍植物產(chǎn)生簡介或直接的作用[11]。植物化感作用需要向周圍環(huán)境釋放化學物質(zhì)，這些起作用的物質(zhì)稱為化感物質(zhì)[12]。如上所述黑胡桃和丁香花的事例，體現(xiàn)了化感作用。

本試驗表明，火炬樹通過向環(huán)境釋放特定的化學物質(zhì)從而對高羊茅種子萌發(fā)起到抑制作用，而不同濃度的浸提液對高羊茅種子有不同程度的抑制作用。火炬樹葉片的浸提液的抑制效果比根的浸提液的抑制作用要明顯一些。

種子的萌發(fā)在植物整個生長發(fā)育期中至關重要，種子的發(fā)芽率低，活力指數(shù)低對于植物的早期資源競爭存在很大的劣勢在群落中的地位也繼而受到影響?；形镔|(zhì)對胚根的生長抑制使植株無法正常發(fā)育生長，大大降低了本地種對資源的有效利用率，進而直接影響本地物種的生長發(fā)育及其在群落中的地位和作用[13]。

孔垂華[14]提到化感物質(zhì)是指植物所產(chǎn)生的影響其他生物生長、行為和種群生物學的化學物質(zhì)，不僅包括植物間的化學作用物質(zhì)，也包括植物和動物間的化學作用物質(zhì)，而且這些化學物質(zhì)，不一定進入環(huán)境，有些可以在體內(nèi)進行；現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，許多化感物質(zhì)不僅影響植物生長，而且對動物甚至是微生物都有影響，對昆蟲的影響更多，起到應對昆蟲侵襲的作用?；形镔|(zhì)是某些生物體內(nèi)產(chǎn)生的非營養(yǎng)性物質(zhì)，對其他植物生長、健康、行為或群體關系都有影響[15]。化感物質(zhì)是化感作用的媒介，主要是植物的次生代謝產(chǎn)生的物質(zhì)，植物化感作用的媒體是化學物質(zhì)，植物化感物質(zhì)主要包括萜類、酚類、生物堿等次生代謝物質(zhì)[16]。植物通常通過葉、莖、根向周圍環(huán)境中釋放出化學物質(zhì)，一些腐爛的枝葉也同樣可以向周圍釋放化學物質(zhì)，這些物質(zhì)會抑制或促進周圍其他植物的生長發(fā)育[17]。

4 結(jié)論

火炬樹的葉片及根的浸提液對高羊茅草種絕對發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、化感效應指數(shù)有不同程度的抑制作用。當濃度為0.2g/L時，火炬樹葉片浸提液對高羊茅種子發(fā)芽抑制最明顯，其化感效應指數(shù)為-0.614；當濃度為20g/L時，火炬樹根的浸提液對高羊茅種子萌發(fā)的抑制效果最明顯，其化感效應指數(shù)為-0.574。結(jié)果表明：火炬樹內(nèi)存在化感物質(zhì)，且對高羊茅種子的萌發(fā)有抑制作用。

參考文獻

[1]趙曉萌，劉悅萍，曾召海.駱駝蓬提取物對小麥玉米種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J].中國農(nóng)學通報，2005，21（6）：94-96.

[2]宋亮，潘開文，王進闖.化感活性物質(zhì)影響種子萌發(fā)作用機理的研究進展[J].世界科技研究與發(fā)展，2006，28（4）：52-57.

[3]劉全儒，于明，周云龍.北京地區(qū)外來入侵植物的初步研究[J].北京師范大學學報（自然科學版），2002，38（3）：399-404.

[4]蔣高明.火炬樹是不折不扣的入侵樹種[N].北京：科技H報.2004-06-09.

[5]閆興富，方蘇，杜茜，等.火炬樹果穗水浸體液對小麥種子萌發(fā)的化感效應[J].作物雜志，2009（6）：38-41.

[6]郭曉霞，鄔彩霞，沈益新.毛苕子對3種雜草種子萌發(fā)和幼苗生長的化感抑制[J].草業(yè)學報，2007，16（2）：90-93.

[7]劉明久，周修任，許桂芳，等.裂葉牽牛浸提液對幾種種子萌發(fā)的化感作用[J].生態(tài)環(huán)境，2008，17（3）：1190-1192.

[8]余進德，胡小文，王彥榮，等.霸王果翅及其浸提液對種子萌發(fā)的影響[J].西北植物學報，2009，29（1）：143-147.

[9]王海峰，外來種火炬樹生物入侵可能性研究[D].北京：北京林業(yè)大學，2006.

[10]徐汝梅，葉萬輝，生物入侵——理論與實踐[M].北京：科學出版社，2003：32.

[11]林娟，殷全玉，楊丙釗，等.植物化感作用研究進展[J].中國農(nóng)學通報，2007，23（1）：68-72.

[12]謝振華，韋強，林有潤，有害花木圖鑒[M].廣州：廣東旅游出版社，2006：198.

[13]楊期和，葉萬輝，廖富林，等.植物化感物質(zhì)對種子萌發(fā)的影響[J].生態(tài)學雜志，2005，24（12）：1459-1465.

[14]孔垂華，翟明普.火炬樹化感作用的初步研究[J].西北林學院學報，2008，23（6）：162-165.

[15]趙曉萌，劉悅萍，曾召海.駱駝蓬提取物對小麥玉米種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J].中國農(nóng)學通報，2005，21（6）： 94-96.

[16]郭曉霞，鄔彩霞，沈益新.毛苕子對3種雜草種子萌發(fā)和幼苗生長的化感抑制[J].草業(yè)學報，2007，16（2）：90-93.

[17]BoscagliA，SetteB.SeedgerminationenhancementinSaturejamontanaL.ssp.Montana[J].Seed Sci.Technol，2001（29）：347-355.

作者簡介：韋忠剛（1962-），男，山東泰安人，助理工程師，研究方向：園林植物與觀賞園藝研究。