藍(lán)桉的化感作用對(duì)紫莖澤蘭種子萌發(fā)的影響研究

夏虹

（西南林業(yè)大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，云南 昆明650224）

1 引言

植物化感作用（Allelopathy），又稱植物生化他（它）感作用，是由德國(guó)科學(xué)家Molish于1937年首次提出的，是指植物在其生長(zhǎng)發(fā)育過程中，通過排出體外的代謝產(chǎn)物改變其周圍的微生態(tài)環(huán)境，從而導(dǎo)致同一生長(zhǎng)環(huán)境中植物之間相互排斥或促進(jìn)的一種自然現(xiàn)象[1～4]。植物與周圍的生物群落通過化學(xué)物質(zhì)為媒介建立穩(wěn)固的化學(xué)作用關(guān)系，研究和掌握這種化學(xué)作用規(guī)律，對(duì)認(rèn)識(shí)植物群落結(jié)構(gòu)，演替，并合理開發(fā)利用，實(shí)現(xiàn)雜草有效控制，減少生態(tài)系統(tǒng)對(duì)化學(xué)農(nóng)藥的依賴具有重要的意義[5～7]。紫莖 澤 蘭 （Eupatorium adenophorum）作 為 一種世界性的惡性雜草，其入侵導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，生物多樣性[8]和土壤質(zhì)量[9]嚴(yán)重下降，也給社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成重大損失[10]。另外，研究表明，桉樹葉的水浸提液對(duì)植物種子存在化感作用[11]，為此，本文選取藍(lán)桉的成熟葉和枯落葉的水浸提液作為供體，研究其對(duì)紫莖澤蘭種子萌發(fā)的影響和綜合評(píng)價(jià)，以為紫莖澤蘭的防除提供科學(xué)理論依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 實(shí)驗(yàn)材料采集與處理

本試驗(yàn)所用的材料藍(lán)桉成熟葉和枯落葉均采自西南林業(yè)大學(xué)樹木園。將采集來的供體散開，平鋪在室內(nèi)環(huán)境陰干后用實(shí)驗(yàn)室粉碎機(jī)制成粉末，粉末編號(hào)標(biāo)記并分別裝入不同自封袋。各取3g加入100mL蒸餾水中并用玻璃棒攪拌均勻，浸泡48h后，用兩層紗布過濾，即制成干物質(zhì)含量為30g/L的浸提液母液，并稀釋成等量的6、3、1.5g/L的溶液備用。在紫莖澤蘭生長(zhǎng)繁殖茂盛的季節(jié)（一般為4月左右）在西南林業(yè)大學(xué)后門周邊采取生命力優(yōu)良的種子作為實(shí)驗(yàn)受體種子。選取飽滿且大小、顏色一致的種子在0.1%次氯酸鈉溶液中消毒10min，用蒸餾水沖洗3遍備用。

2.2 種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)

采用培養(yǎng)皿濾紙法[12]進(jìn)行種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)。準(zhǔn)備若干規(guī)格均一、密閉完好的塑料培養(yǎng)皿，洗凈培養(yǎng)皿，40℃烘干冷卻后，在培養(yǎng)皿底層鋪設(shè)兩層9cm定性濾紙，使濾紙的尺寸大小剛好和培養(yǎng)皿底相匹配。再把容器里包括母液的四種濃度水提液用移液槍分別吸取3mL分別加在各培養(yǎng)皿的濾紙上，各種濃度梯度對(duì)應(yīng)設(shè)置兩個(gè)培養(yǎng)皿。再用3mL蒸餾水水提液打入另一個(gè)培養(yǎng)皿濾紙作為空白對(duì)照。打入各濃度梯度的水提液后開始把紫莖澤蘭種子均勻的擺放于濾紙上，布設(shè)方法采用扇形布設(shè)法，每邊10粒種子，每盒培養(yǎng)皿里布設(shè)30粒種子。最后，把已布設(shè)好種子的培養(yǎng)皿編號(hào)和標(biāo)注名稱，培養(yǎng)皿疊加起來用黑色塑料袋裝起來放在可調(diào)節(jié)恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)。恒溫培養(yǎng)箱的溫度設(shè)定為25℃，濕度80%。每天定時(shí)檢查記錄并保持濾紙濕潤(rùn)，以胚根突破種皮1mm為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，直到連續(xù)3d種子不再萌發(fā)時(shí)測(cè)量胚根和胚軸長(zhǎng)度。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

將記錄種子發(fā)芽率和根芽長(zhǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)分析，并采用發(fā)芽速度指數(shù)來定量評(píng)價(jià)化感物質(zhì)對(duì)種子發(fā)芽的延緩作用。

種子發(fā)芽率計(jì)算公式：

發(fā)芽速度指數(shù)計(jì)算公式為：

式中，X是每隔24h記錄的發(fā)芽的種子數(shù)，X1為24h記錄的發(fā)芽數(shù)，X2為48h記錄的發(fā)芽數(shù)，以此類推。

采用化感作用效應(yīng)指數(shù)（RI）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。其中RI＝1－C/T，當(dāng)T≥C時(shí)；或RI＝T/C－1，當(dāng)T＜C時(shí)。式中，C為對(duì)照值，T為處理值。RI＞0為促進(jìn)作用，RI＜0為抑制作用，IR的絕對(duì)值越大，其化感作用潛力（促進(jìn)或抑制作用）越大。在Excel數(shù)據(jù)表格中進(jìn)行數(shù)據(jù)的預(yù)處理和部分計(jì)算，采用SPSS11.0進(jìn)行差異顯著性方差分析[13]。

2.4 化感作用評(píng)價(jià)方法

為了避免單一指標(biāo)的片面性，本文利用各指標(biāo)的化感效應(yīng)指數(shù)求出算術(shù)平均值作為綜合效應(yīng)來對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行整體分析，根據(jù)綜合效應(yīng)值的大小，對(duì)兩種藍(lán)桉葉水浸提液對(duì)紫莖澤蘭種子發(fā)芽參數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，最后把各綜合效應(yīng)值進(jìn)行算術(shù)平均得出各物種的抗化感系數(shù)和化感系數(shù)。化感作用潛力的評(píng)價(jià)綜合效應(yīng)是供體對(duì)統(tǒng)一受體4個(gè)測(cè)試項(xiàng)目各不同濃度化感效應(yīng)指數(shù)的算術(shù)平均值[14]。

3 結(jié)果與分析

3.1 兩種藍(lán)桉葉的化感作用對(duì)紫莖澤蘭種子萌發(fā)的影響

各供體不同濃度的水提液對(duì)紫莖澤蘭種子萌發(fā)的影響見表1。

表1 兩種供體化感作用對(duì)紫莖澤蘭種子萌發(fā)的影響

3.1.1 藍(lán)桉成熟葉化感作用對(duì)紫莖澤蘭種子萌發(fā)的影響

據(jù)表1分析，藍(lán)桉成熟葉各濃度水提液對(duì)紫莖澤蘭種子萌發(fā)的參數(shù)全部表現(xiàn)為抑制作用，并且隨濃度增大抑制作用增強(qiáng)。相同濃度的水提液對(duì)紫莖澤蘭種子的4種發(fā)芽參數(shù)的抑制程度不同。其中，除濃度為1.5g/L時(shí)，對(duì)種子的發(fā)芽率的抑制作用不顯著外，其它濃度均對(duì)種子的發(fā)芽率與對(duì)照相比均達(dá)到差異極顯著水平，并且在濃度為30g/L處理水平下，其化感效應(yīng)指數(shù)的絕對(duì)值達(dá)94%，幾乎已經(jīng)抑制了種子的萌發(fā)。對(duì)發(fā)芽速速指數(shù)與胚軸長(zhǎng)的影響，各濃度與對(duì)照相比均達(dá)到差異極顯著水平。對(duì)于胚根長(zhǎng)，在濃度為1.5g/L時(shí)，影響不明顯外，其它濃度與對(duì)照相比均達(dá)到差異極顯著水平。

3.1.2 藍(lán)桉枯落葉對(duì)紫莖澤蘭種子萌發(fā)的影響

由表1分析可以看出，當(dāng)供體為藍(lán)桉枯落葉時(shí)，它各濃度的水提液對(duì)紫莖澤蘭種子萌發(fā)的參數(shù)均為抑制作用，并且隨濃度增大抑制作用增強(qiáng)。在濃度為1.5g/L的處理下，與對(duì)照相比較，其對(duì)種子的胚根、胚軸長(zhǎng)的化感作用均達(dá)到差異極顯著水平，對(duì)發(fā)芽率的影響達(dá)到差異顯著水平，但是對(duì)發(fā)芽速度指數(shù)的影響不明顯；在濃度為3g/L的處理下，其對(duì)種子的發(fā)芽率、胚軸和胚根長(zhǎng)的抑制作用與對(duì)照相比均達(dá)到差異極顯著水平，對(duì)發(fā)芽速度指數(shù)的抑制作用與對(duì)照相比達(dá)到差異顯著水平；在濃度為6g/L和30g/L的處理下，對(duì)受體紫莖澤蘭種子的發(fā)芽率、發(fā)芽速度指數(shù)、胚根長(zhǎng)和胚軸長(zhǎng)的抑制作用與對(duì)照相比均達(dá)到差異極顯著水平，其中在濃度為30g/L的處理下，其對(duì)種子發(fā)芽率的化感效應(yīng)指數(shù)的絕對(duì)值高達(dá)97%。

3.2 幾種供體的化感作用對(duì)紫莖澤蘭種子萌發(fā)影響的綜合評(píng)價(jià)

植物的化感效應(yīng)是受到供體化感物質(zhì)脅迫而表現(xiàn)出來的綜合的性狀，是由各種因素、多種機(jī)制共同作用的結(jié)果。供體對(duì)受體植物最終的化感效應(yīng)評(píng)價(jià)不僅與選擇的指標(biāo)有關(guān)而且還與該指標(biāo)所產(chǎn)生的影響程度有關(guān)，同時(shí)不同的物種對(duì)某一具體指標(biāo)化感效應(yīng)的響應(yīng)不一定相同，用單一指標(biāo)難以全面準(zhǔn)確的反映供體化感作用的強(qiáng)弱。因此，植物的化感效應(yīng)必須結(jié)合多種指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。

如表2所示，兩種供體對(duì)紫莖澤蘭種子萌發(fā)的抑制作用相差不大，綜合效應(yīng)指數(shù)的絕對(duì)值都在40%左右，同時(shí)，由表2可以知道，供體的化感作用對(duì)受體的發(fā)芽指標(biāo)抑制程度各不相同。同等條件下，受體的發(fā)芽速度指數(shù)比發(fā)芽率敏感，對(duì)胚根的抑制作用要高于對(duì)胚軸的抑制作用。這說明，發(fā)芽速度指數(shù)與胚根的長(zhǎng)度是衡量化感作用更為敏感的指標(biāo)。

表2 供體植物水提液對(duì)紫莖澤蘭種子萌發(fā)的綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)

4 結(jié)語

藍(lán)桉成熟葉和枯落葉的水提液對(duì)紫莖澤蘭種子的萌發(fā)的各參數(shù)均表現(xiàn)為抑制作用，其化感效應(yīng)指數(shù)的絕對(duì)值介于5%～97%之間，綜合效應(yīng)指數(shù)的絕對(duì)值都在40%左右，其中成熟葉的綜合效應(yīng)指數(shù)的絕對(duì)值要比枯落葉的稍大一些。

鄭麗，韓利紅，汪國(guó)慶等[14～19]研究發(fā)現(xiàn)受體胚根比胚軸，發(fā)芽速度指數(shù)比發(fā)芽率對(duì)供體的化感物質(zhì)表現(xiàn)得更為敏感，本文通過化感效應(yīng)的綜合評(píng)價(jià)，利用綜合效應(yīng)值直觀形象地驗(yàn)證了這一點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)通過藍(lán)桉成熟葉和枯落葉對(duì)紫莖澤蘭種子萌發(fā)化感潛力初步評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)這兩種葉子的水提液均對(duì)紫莖澤蘭的種子萌發(fā)有一定的抑制作用，并且在濃度為30g/L時(shí)，對(duì)紫莖澤蘭種子萌發(fā)的各項(xiàng)參數(shù)的抑制作用特別顯著?？梢?，在以后的紫莖澤蘭的防除中，我們可以從藍(lán)桉葉的水提液方面入手，為紫莖澤蘭的防除探索出來一條新路徑。但這僅僅只選取了藍(lán)桉的葉子來作為供體，那么桉樹是否同樣對(duì)紫莖澤蘭種子的萌發(fā)存在化感抑制作用，并且抑制作用藍(lán)桉更高呢，這還需要在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步研究證實(shí)。

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