檉柳花水浸提液對4種常見草坪草種子萌發(fā)和幼苗生長的化感作用

沈 潔， 孔令凱， 胡 鑫， 邵世光

(1.江蘇師范大學連云港校區(qū)生命科學學院，江蘇連云港 222006； 2.連云港師范高等?？茖W校生物技術重點實驗室，江蘇連云港 222000)

檉柳(TamarixchinensisLour.)為檉柳科檉柳屬落葉灌木或小喬木，是典型泌鹽鹽生植物，廣泛分布于江蘇沿海灘涂。在沿海鹽堿地改良及沿海灘涂的生態(tài)環(huán)境保護中起著重要的作用。另因檉柳枝條纖細，姿態(tài)婆娑，一年可開花3次，得“三春柳”之美名?；ㄉG麗，花小而繁茂，遠觀如霧，頗為美觀，成為江蘇沿海地區(qū)經濟實用的觀賞植物。在江蘇省連云港市的宋跳高新技術產業(yè)開發(fā)區(qū)、大浦工業(yè)園區(qū)以及徐圩經濟開發(fā)區(qū)均有大量檉柳種植。

近年來，多種植物先后被證實具有明顯的化感作用[1-5]?；凶饔檬侵钢参锿ㄟ^殘體分解、揮發(fā)、根分泌和淋溶等方式釋放化學物質，對周圍的植物、動物以及微生物產生直接或間接的促進或抑制作用[6]，其產生的化學物質稱為化感物質(allelochemicals)。測定化感物質對植物種子發(fā)芽及幼苗生長的影響，是目前化感作用活性研究中較為常用的生物測定方法。對植物種子發(fā)芽的影響一般采用發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)表示，對幼苗生長的影響采用根長、苗長及干物質質量表示[7]。目前化感作用已被廣泛應用于生態(tài)系統(tǒng)、林業(yè)、農業(yè)、綠化生產中[8-10]而關于檉柳化感作用的研究少有報道。本試驗以檉柳為化感供體材料，以4種常見草坪草(白三葉、黑麥草、早熟禾、高羊茅)為化感受試植物，探討不同濃度的檉柳花水浸液對4種草坪草種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，以期為檉柳適宜綠化搭配草種的確立提供理論依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供體材料為新鮮檉柳花，采于連云港師范高等?？茖W校校園，由該校邵世光教授鑒定。受試材料為白三葉、黑麥草、早熟禾、高羊茅4種草坪草種子，均購自連云港市振興花卉市場。

1.2 方法

1.2.1 檉柳花水浸提液的制備 于2017年5月中旬，采集新鮮的檉柳花，清水沖洗并自然晾干后，用托盤天平稱取 150 g，置于750 mL蒸餾水中，在搖床(24 ℃，轉速100 r/min)上振蕩24 h后，經4層紗布過濾得粗浸提液，此粗浸提液經過濾除菌(微孔濾膜孔徑為0.22 μm)后即得濃度為 0.20 g/mL 的檉柳花水浸提液母液，存于4 ℃冰箱待用。使用時由母液稀釋制成0.04、0.08、0.12、0.16、0.20 g/mL花水浸提液。

1.2.2 種子萌發(fā)試驗 采用沙培法進行種子萌發(fā)試驗。向每個培養(yǎng)皿中倒入30 g細沙(已干熱滅菌)，再向每個培養(yǎng)皿中均勻地放入50粒受試植物種子(采用1%高錳酸鉀溶液浸泡消毒)，要求種子飽滿。各皿分別加入0.04、0.08、0.12、0.16、0.20 g/mL不同濃度的檉柳花浸提液10 mL，每個濃度處理設定3個重復，并以蒸餾水為對照，于室內自然條件下(平均室溫22 ℃)培養(yǎng)，每天加入等量蒸餾水控制水分。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計 種子萌發(fā)以胚根突破種皮2 mm為標準，從試驗第2天開始，每隔24 h觀察并記錄種子萌發(fā)數(shù)量，待種子萌發(fā)穩(wěn)定后，統(tǒng)計發(fā)芽率(GR)、計算化感效應指數(shù)(RI)；培養(yǎng)14 d后，每皿隨機取10株幼苗測量幼苗的苗長、根長和鮮質量，分別取平均值。

種子發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%。

(1)

根據(jù)得出的種子發(fā)芽率以及幼苗根長、苗長、鮮質量，計算出4個指標在檉柳花水浸提液處理下各自的化感效應指數(shù)(RI)，計算公式為

RI=T/C-1(T

(2)

式中：C為對照組的值，T為處理值。當RI>0時，表示浸提液對受試植物起促進作用；當RI<0時，表示浸提液對受試植物起抑制作用，RI的絕對值表示化感作用的強度。

綜合化感效應(SE)是指同一受試植物在同一處理下各測試指標的RI算術平均值。本試驗相關計算公式為

SE=(RI種子發(fā)芽率+RI幼苗苗長+RI幼苗根長+RI幼苗鮮質量)/4。

(3)

1.2.4 數(shù)據(jù)處理 利用SPSS 17.0統(tǒng)計分析軟件，選用非參數(shù)檢驗法(Mann-Whitney U秩和檢驗)將各處理組數(shù)據(jù)與對照組數(shù)據(jù)在0.05水平上進行顯著性檢驗。所有數(shù)值均表示為平均值±標準差，采用Excel作圖。

2 結果與分析

2.1 檉柳花水浸提液對4種受試草坪草種子發(fā)芽率的影響

由圖1可知，當檉柳花水浸提液濃度為0.04 g/mL時，受試植物種子的發(fā)芽率與各自對照均有一定差異，但差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。當浸提液濃度為0.08 g/mL時，白三葉種子、高羊茅種子的發(fā)芽率與對照差異顯著，分別比對照下降8.00、14.00百分點(P<0.05)；此濃度處理下的黑麥草種子、早熟禾種子的發(fā)芽率分別低于對照10、8.67百分點，但差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。當浸提液濃度為0.12、0.16、0.20 g/mL時，4種受試植物種子的發(fā)芽率與對照差異顯著(P<0.05)，其中黑麥草、白三葉種子的發(fā)芽率隨著浸提液濃度的升高而下降，當浸提液濃度達到最大(0.20 g/mL)時，種子發(fā)芽率的降幅也達最大，分別較對照下降了23.34、20.00百分點；高羊茅、早熟禾種子發(fā)芽率的降幅則在0.16 g/mL浸提液處理下達到最大，分別為24.66、20.66百分點。結果說明，不同濃度的檉柳花水浸提液對受試植物種子發(fā)芽率的影響不同。受試植物種子的發(fā)芽率總體上隨浸提液濃度的升高呈下降趨勢，當浸提液濃度達0.12 g/mL時，4種受試植物種子的發(fā)芽率均顯著低于對照(P<0.05)；不同受試植物種子對檉柳花水浸體液的敏感程度不同，白三葉種子和高羊茅種子相對比較敏感，在浸提液濃度為0.08 g/mL時，其發(fā)芽率即與對照處理差異顯著(P<0.05)。

2.2 檉柳花水浸提液對4種受試草坪草幼苗生長的影響

2.2.1 檉柳花水浸提液對4種受試植物幼苗苗長的影響 由圖2可知，低濃度(0.04、0.08 g/mL)檉柳花水浸提液，對4種受試植物幼苗苗長的影響無統(tǒng)計學意義(P>0.05)；在 0.12 g/mL 浸提液處理下，高羊茅、早熟禾幼苗的苗長分別顯著低于各自對照17.08%、10.76%(P<0.05)；待浸提液濃度提高至0.16 g/mL時，白三葉幼苗的苗長與對照相比顯著下降21.78%(P<0.05)；待浸提液濃度上升至最大(0.20 g/mL)時，高羊茅、早熟禾、白三葉3種受試植物幼苗的苗長與對照差異顯著(P<0.05)，降幅分別達29.39%、27.64%、31.89%。本試驗設置的浸提液濃度梯度對黑麥草幼苗的苗長無顯著影響(P>0.05)。由此得出，中高濃度(≥0.12 g/mL)浸提液對高羊茅、早熟禾、白三葉3種受試植物幼苗的苗長抑制作用顯著(P<0.05)，且整體上浸提液濃度越高，受試植物幼苗苗長降幅越大；低濃度浸提液對受試植物幼苗苗長影響不顯著(P>0.05)。

2.2.2 檉柳花水浸提液對4種受試植物幼苗根長的影響 由圖3可知，在0.04 g/mL浸提液處理下，4種受試植物幼苗根長與對照差異不顯著(P>0.05)。黑麥草幼苗根長在0.08、0.12、0.16、0.20 g/mL 浸提液處理下，均顯著低于對照(P<0.05)，降幅分別為25.10%、38.55%、38.26%、 40.54%。高羊茅和早熟禾幼苗根長則在0.12、0.16、0.20 g/mL 3個浸提液濃度處理下與對照差異顯著(P<0.05)，分別較對照下降21.67%、31.55%、37.67%和46.15%、50.08%、58.92%。而白三葉幼苗根長在本試驗設置的浸提液濃度梯度處理下，均與對照無顯著差異(P>0.05)。說明檉柳花水浸提液對受試植物(白三葉除外)幼苗根長的影響表現(xiàn)出明顯的濃度差異，隨著處理濃度升高，對幼苗根長的影響愈見顯著，在0.05水平差異有統(tǒng)計學意義。當浸提液濃度上升至最大(0.20 g/mL)時，黑麥草、高羊茅和早熟禾3種受試植物幼苗根長的降幅均達到最大，其中早熟禾較為突出，降幅達到58.92%。

2.2.3 檉柳花水浸提液對4種受試植物幼苗鮮質量的影響 從圖4可以看出，本試驗中不同濃度浸提液處理下的黑麥草和早熟禾幼苗的鮮質量均與對照有一定的差異，只有 0.20 g/mL 高濃度浸提液處理的早熟禾幼苗鮮質量較對照減少了18.96%，差異顯著(P<0.05)，其余處理與對照之間的差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。低濃度(≤0.08 g/mL)浸提液處理對白三葉幼苗鮮質量的影響不顯著(P>0.05)；中高濃度(0.12、0.16、0.20 g/mL)浸提液處理使得白三葉幼苗鮮質量分別較對照顯著減少16.84%、34.00%、51.80%(P<0.05)。同樣0.04 g/mL低濃度浸提液對高羊茅幼苗鮮質量的影響不顯著(P>0.05)；在0.08、0.12、0.16、0.20 g/mL 浸提液處理下，高羊茅幼苗鮮質量與對照相比分別降低10.80%、17.07%、32.52%、41.57%，且差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)?？梢?，浸提液濃度的升高對受試植物白三葉和高羊茅幼苗鮮質量的影響更加顯著。

2.3 檉柳花水浸提液對4種草坪草的綜合化感效應

綜合化感效應是對不同濃度水浸提液化感作用的綜合評價。由表1可知，本試驗中檉柳花水浸提液對4種受試植物的綜合化感效應，均表現(xiàn)出化感抑制作用，且隨著浸提液濃度的升高，化感抑制作用程度增強。4種受試植物在2個低濃度浸提液(0.04、0.08 g/mL)處理之間、2個中高濃度浸提液(0.12、0.16 g/mL)處理之間、2個高濃度浸提液(0.16、 0.20 g/mL)處理之間均無顯著差異。白三葉在3個中高濃度浸提液處理與2個低濃度浸提液處理間均存在顯著差異；早熟禾在2個高濃度處理與最低濃度處理間有顯著差異；黑麥草、高羊茅在最高濃度處理與低濃度處理之間存在顯著差異。4種受試植物在0.04、0.08、0.12 g/mL 3個濃度浸提液處理下，白三葉的SE均為最小，其次是高羊茅。

表1 檉柳花水浸提液對4種草坪草的綜合化感效應

注：同列數(shù)據(jù)后的不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。

3 討論

本試驗中，檉柳花水浸提液對白三葉、黑麥草、早熟禾、高羊茅4種草坪草種子的萌發(fā)和幼苗生長主要表現(xiàn)為化感抑制作用，且隨著浸提液濃度的升高，抑制作用呈現(xiàn)增強趨勢。其中，0.12～0.20 g/mL浸提液處理下的4種受試植物種子的發(fā)芽率均與對照差異顯著；0.12～0.20 g/mL浸提液處理下的3種受試植物(白三葉除外)的根長均與對照差異顯著；0.16～0.20 g/mL浸提液處理下的3種受試植物(黑麥草除外)的苗長均與對照差異顯著；0.12～0.20 g/mL浸提液處理下白三葉幼苗的鮮質量與對照差異顯著，0.08、0.12、0.16、0.20 g/mL浸提液處理下高羊茅幼苗的鮮質量與對照差異顯著，0.20 g/mL浸提液處理下早熟禾幼苗的鮮質量與對照差異顯著。這表明檉柳花中含有較強活性和穩(wěn)定性的化感物質，對其周圍草本植物的生長和分布具有一定的影響，該結果與傅藎儀等的研究報道[11]一致。

本試驗中不同濃度檉柳花水浸提液的綜合化感效應均表現(xiàn)為明顯的抑制作用，且綜合化感效應隨浸提液濃度的升高而增強，浸提液濃度達0.20 g/mL時，綜合化感效應最強。4種受試植物在0.04、0.08、0.12 g/mL浸提液處理下，白三葉的SE均為最小，其次是高羊茅。說明檉柳花水浸體液對不同種類草坪草的化感作用強度不同。

自然環(huán)境中的化感物質主要通過揮發(fā)、淋溶、根系分泌以及殘體分解后釋放等途徑進入環(huán)境，從而影響周圍生境中植物和微生物的生長和分布[12]。隨著對化感作用的深入研究，其成果在園林設計中的應用日趨廣泛，尤其對園林植物配置時植物的選擇和搭配有直接指導意義[13-16]。檉柳花中的化感物質主要通過雨霧淋溶、落花分解的方式進入土壤，在土壤中積累到一定濃度后，影響周圍伴生植物的種子萌發(fā)和幼苗生長。因此及時清除檉柳落花、保持一定的種植距離、選擇檉柳綜合化感效應較弱的草種是建植檉柳樹下常綠優(yōu)質草坪的有利措施。

本試驗主要對檉柳花水浸提液進行化感現(xiàn)象研究，至于檉柳花化感物質的具體成分、有效作用濃度閾值及綜合利用等研究還有待進一步開展科學試驗。