紫花苜蓿與黃頂菊互感作用研究

摘要：黃頂菊（Flavera bidentis）是一種繁殖能力和生存能力很強的外來入侵植物，紫花苜蓿（Medicago sativa）是一種具有很高經(jīng)濟價值的多年生豆科牧草。試驗通過研究不同濃度的黃頂菊提取液對紫花苜蓿種子的化感作用，以及不同濃度的紫花苜蓿提取液對黃頂菊種子的化感作用，探討紫花苜蓿對黃頂菊的生物防治作用。兩種植物提取液的濃度均設(shè)0.010、0.025、0.050、0.075、0.100 g/mL 5種，并以去離子水作對照。結(jié)果表明，黃頂菊提取液可影響紫花苜蓿種子的萌發(fā)和幼苗的發(fā)育，在高濃度時產(chǎn)生化感抑制作用；紫花苜蓿提取液顯著抑制黃頂菊種子的萌發(fā)和幼苗的發(fā)育，濃度越高其化感抑制作用越強；紫花苜蓿提取液的化感作用比同濃度的黃頂菊提取液的化感作用強。

關(guān)鍵詞：紫花苜蓿（Medicago sativa）；黃頂菊（Flaveria bindentis）；化感作用

中圖分類號：Q949.783.5；S541+.9 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）17-4123-03

Study on Allelopathic Effects of Medicago sativa on Flaveria bindentis

BAI Li-rong，ZHAO Dan，LIU Guo-jie，ZUO Gui-huan

（Department of Life Science，Hengshui University， Hengshui 053000，Hebei，China）

Abstract： Flaveria bindentis is an invasive weed with strong reproductive and survival abilities； while Medicago sativa is a kind of perennial forage legume with high economic value. The mutual allelopathic effects between M. sativa and F. bidebties were studied to explore the biological control effects of M. sativa to F. bidebties. The mass fraction of the extracts of two plants was 0.010， 0.025， 0.050， 0.075 and 0.100 g/mL； and distilled water was used as control. The results showed that high concentration of F. bidebties extract could inhibit seed germination and seedling growth of M. sativa. Meanwhile， M. sativa extract could significantly inhibit the seed germination and seedling growth of F. bidebties； and the inhibitory effects increased with the increase of M. sativa extract concentration. The allelopathic effect of M. sativa extract was stronger than that of F. bidebties extract with the same concentration.

Key words： Medicago sativa； Flaveria bindentis； allelopathy

收稿日期：2012-10-18

基金項目：河北省科技支撐計劃項目（11276712D）

作者簡介：白麗榮（1963-），女，河北武邑人，教授，主要從事遺傳學研究，（電話）0318-6908565（電子信箱）blrrlb@sina.com。

黃頂菊（Flavera bidentis）為一年生草本植物，屬菊科堆心菊族黃菊屬。原產(chǎn)于南美洲，黃頂菊適應性極強，根系發(fā)達，耐鹽堿且耐貧瘠，繁殖能力強、種子產(chǎn)量大、種子小容易擴散，因此能夠成為入侵種，有“生態(tài)殺手”之稱[1]。2001年在河北省衡水湖畔首次發(fā)現(xiàn)黃頂菊，由于缺乏有效的防控措施，黃頂菊在中國的河北省、山東省、河南省以及天津市大肆擴散、蔓延，造成生態(tài)破壞[2-5]。

紫花苜蓿（Medicago sativa）是一種優(yōu)質(zhì)的豆科牧草，適應力強、產(chǎn)量高、品質(zhì)好，在畜牧業(yè)生產(chǎn)中具有舉足輕重的作用。紫花苜蓿含有苜蓿素，對一些雜草有控制作用[6-8]。本研究以紫花苜蓿為黃頂菊的替代控制研究材料，探索其替代控制效果，為黃頂菊的有效控制提供科學依據(jù)[9]。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗中紫花苜蓿種子購于衡水市種子站，紫花苜蓿植株于2011年10月采自河北省衡水市故城縣，清洗晾干，備用。

黃頂菊種子于2011年11月采自衡水湖自然保護區(qū)，黃頂菊植株于2011年9月采自衡水湖自然保護區(qū)106國道以東黃頂菊重度發(fā)生區(qū)，清洗晾干，備用。

1.2 受體處理

選取顆粒飽滿、大小均一的種子作為試驗的受體，用0.1% HgCl2溶液分別將選取的黃頂菊和紫花苜蓿的種子浸泡10 min消毒，后用去離子水沖洗3次，并浸泡24 h，使種子充分吸脹。

1.3 提取液的制備

分別將陰干的黃頂菊、紫花苜蓿剪成小段，按每10 mL去離子水1 g干物質(zhì)的比例浸泡48 h，期間不斷搖晃，雙層紗布過濾2次后即得0.100 g/mL的水提取母液，再用去離子水稀釋至0.075、0.050、0.025、0.010 g/mL，加上水提取母液共5個處理，以去離子水為對照（CK），保存在4 ℃冰箱中備用。

1.4 紫花苜蓿種子的萌發(fā)

種子發(fā)芽試驗采用培養(yǎng)皿濾紙法[2]，在直徑為9 cm的培養(yǎng)皿中放入雙層濾紙，將大小均一、子粒飽滿的供試種子放入培養(yǎng)皿中，每皿放置50粒紫花苜蓿種子，加入3 mL各濃度的黃頂菊提取液，每個處理3個重復，對照組加等量的去離子水，放在25 ℃的光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每天記錄發(fā)芽種子的數(shù)量，直到種子不再萌發(fā)，計算種子的發(fā)芽率。

1.5 黃頂菊種子的萌發(fā)

方法同“1.4”。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

在每個濃度中隨機選取10株幼苗，測量根長、芽長，并計算出發(fā)芽率和化感抑制率，求平均值。發(fā)芽率=（正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100%，化感抑制率RI=（Ti-To）/To×100%。其中Ti為處理值，To為對照值，RI≥0表示處理具有促進作用，RI<0表示處理具有抑制作用[3，10]。應用SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃頂菊水提取液對紫花苜蓿的影響

由表1可知，紫花苜蓿種子的發(fā)芽率在黃頂菊提取液濃度低于0.050 g/mL時與對照組相比無顯著差異，而紫花苜蓿種子的發(fā)芽率在0.075和0.100 g/mL的黃頂菊提取液作用下分別為73.3%和65.3%，其化感抑制率分別為-14.1%和-23.4%，與對照組相比差異顯著。表明低濃度黃頂菊提取液對紫花苜蓿種子的發(fā)芽率不具有抑制作用，而高濃度黃頂菊提取液對紫花苜蓿種子的發(fā)芽率具有抑制作用。紫花苜蓿幼苗根長在低濃度黃頂菊提取液中沒有影響，在高濃度時具有一定的抑制作用；紫花苜蓿幼苗芽長的生長不受黃頂菊提取液的抑制（圖1）。

2.2 紫花苜蓿提取液對黃頂菊的影響

由表2可知，紫花苜蓿提取液濃度在0.025 g/mL以下時，黃頂菊種子的發(fā)芽率受到的抑制作用并不明顯；提取液濃度為0.075 g/mL時，黃頂菊種子發(fā)芽率與對照組相比具有顯著差異；在提取液濃度為0.100 g/mL時，黃頂菊種子發(fā)芽率與對照組相比具有非常明顯差異。表明紫花苜蓿提取液對黃頂菊種子的發(fā)芽率具有抑制作用，且在較高濃度時作用十分顯著；在較低濃度時，根長受到的抑制作用不明顯，在紫花苜蓿提取液濃度為0.05、0.075 g/mL時，與對照組相比差異顯著，且在紫花苜蓿提取液濃度為0.100 g/mL時，與對照組相比具有非常明顯差異；在紫花苜蓿提取液濃度為0.075 g/mL及以下時，黃頂菊幼苗的芽長變化不大，與對照組相比差異不顯著，在0.100 g/mL的紫花苜蓿提取液作用下，黃頂菊幼苗芽長與對照組相比差異顯著。紫花苜蓿提取液對黃頂菊幼苗的芽長僅在高濃度時表現(xiàn)出一定的抑制作用（圖2）。

2.3 紫花苜蓿與黃頂菊的互感作用

由圖3、圖4、圖5可知，在相同濃度的提取液作用下，紫花苜蓿種子發(fā)芽率的化感抑制率、幼苗根長的化感抑制率和幼苗芽長的化感抑制率明顯高于黃頂菊種子發(fā)芽率的化感抑制率、幼苗根長的化感抑制率和幼苗芽長的化感抑制率，說明黃頂菊種子發(fā)芽率、根長和芽長的生長受到的抑制作用比同濃度提取液作用下的紫花苜蓿種子發(fā)芽率受到的抑制作用強烈。

由以上結(jié)果表明，紫花苜蓿提取液對黃頂菊的化感作用明顯，主要體現(xiàn)在抑制了黃頂菊種子的發(fā)芽率及幼苗根長、芽長的生長，從而影響幼苗對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收；黃頂菊提取液對紫花苜蓿的化感作用不明顯，僅在高濃度時會影響部分種子的發(fā)芽率和幼苗根長、芽長的生長。所以，以紫花苜蓿作為替代植物來控制黃頂菊的生長具有可行性。

3 小結(jié)與討論

外來植物入侵會破壞當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的多樣性，絕大部分外來物種成功入侵后，長勢難以控制，危及本地物種的生態(tài)平衡，最終導致生物多樣性的減少[11]。黃頂菊作為入侵植物的一種典型代表，嚴重地影響了本地的生態(tài)系統(tǒng)。黃頂菊產(chǎn)生的化感物會抑制其他生物的生長， 而紫花苜蓿也能分泌化感物質(zhì)，并且具有很強的生命力和很高的經(jīng)濟價值[12]。黃頂菊目前主要出現(xiàn)在天津、河北、山東一帶，紫花苜蓿在這些地區(qū)已得到大面積的種植推廣，具有豐富的操作經(jīng)驗。因此，研究用紫花苜蓿對黃頂菊進行生物防除具有一定的理論依據(jù)、現(xiàn)實依據(jù)和經(jīng)濟價值。

本試驗中紫花苜蓿提取液對黃頂菊的化感抑制作用很強，說明紫花苜蓿分泌的化感物質(zhì)可強烈地抑制黃頂菊種子的萌發(fā)以及幼苗的生長；而黃頂菊提取液對紫花苜蓿的化感抑制作用并不明顯，說明黃頂菊分泌的化感物質(zhì)對紫花苜蓿種子的萌發(fā)以及幼苗的生長影響不大；通過對比兩者的化感抑制率可看出，紫花苜蓿提取液對黃頂菊的抑制作用強于黃頂菊提取液對紫花苜蓿的抑制作用。試驗數(shù)據(jù)為以后用紫花苜蓿來替代控制黃頂菊提供了有力的理論依據(jù)。

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