薇甘菊對(duì)鬼針草種子萌發(fā)和幼苗生長的化感影響

張英，吳愛平

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)生物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410128)

薇甘菊(Mikania micrantha H.B.K.)是菊科假澤蘭屬(Mikania Willd)攀緣藤本植物[1]，原產(chǎn)于中南美洲，是世界10大惡性雜草之一[2]。薇甘菊能攀爬到周圍植物的樹冠上，稠密的遮蓬使得生長于其下的植物不能進(jìn)行光合作用而致死，因而被冠以“植物殺手”的稱號(hào)[3]。20世紀(jì)80年代末至90年代初，薇甘菊傳入中國廣東沿海，現(xiàn)已蔓延至廣東、海南和云南3省[4]，對(duì)當(dāng)?shù)氐纳?、農(nóng)田和果園造成了巨大的破壞，導(dǎo)致本地植物群落或生態(tài)系統(tǒng)物種多樣性下降或喪失，影響了微生物群落和食物鏈的穩(wěn)定性，甚至改變生態(tài)系統(tǒng)的營養(yǎng)循環(huán)[5]。研究表明，薇甘菊具有很強(qiáng)的化感作用[6–8]。筆者在野外觀察到，薇甘菊的入侵地能見到另外一種入侵植物鬼針草(Bidens pilosa L.)植株，但并沒有鬼針草新生幼苗的出現(xiàn)，因而比較了薇甘菊對(duì)入侵地和非入侵地鬼針草種子萌發(fā)和幼苗生長的化感影響，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)道如下。

1 材料和方法

1.1 材料

2013年7月，從深圳大學(xué)校園(114° 04′ E, 22° 37′ N, 海拔62 m)收集約1.5 kg薇甘菊葉片，風(fēng)干后研磨成粉。稱取50g粉末放入裝有1 L 蒸餾水的3 L燒杯中，在室溫(25±3)℃下提取24 h后，用4層紗布過濾，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的提取液，調(diào)節(jié)提取液的pH值至7.0，密封放入4 °C冰箱中保存，備用。入侵地鬼針草種子采自薇甘菊入侵地(半徑為50 m的范圍以內(nèi))，非入侵地鬼針草種子采自薇甘菊入侵地周邊20 m的地帶。

1.2 方法

參照文獻(xiàn)[9–11]，測定薇甘菊對(duì)鬼針草種子和幼苗生長的影響。

1.2.1 鬼針草種子萌發(fā)試驗(yàn)

設(shè)入侵地對(duì)照組(CK1–In)、入侵地處理組(TR1–In)、非入侵地對(duì)照組(CK1)和非入侵地處理組(TR1)。每個(gè)培養(yǎng)皿(直徑9 cm)內(nèi)預(yù)先鋪墊2層濾紙，加入50粒經(jīng)消毒的鬼針草種子，再加入5mL薇甘菊提取液(對(duì)照加蒸餾水)，加蓋密封后，置于光照14 h，白天溫度為28 °C，晚上溫度為20 °C，相對(duì)濕度＞75%的培養(yǎng)箱中，進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)，5個(gè)重復(fù)。鬼針草種子胚根突破種皮2 mm判定為種子萌發(fā)，每天記錄萌發(fā)數(shù)。每個(gè)培養(yǎng)皿第1粒種子萌發(fā)的時(shí)間記為初始萌發(fā)時(shí)間(IGT)。種子的萌發(fā)速率(GR)參照文獻(xiàn) [12]方法計(jì)算。至連續(xù)3 d都沒有種子再萌發(fā)時(shí)，即萌發(fā)15 d后終止。每個(gè)處理選取最具代表性的24株幼苗，測量株高(SL)和幼根的長度(RL)。所有的數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)換成與對(duì)照的百分比。

1.2.2 鬼針草幼苗生長試驗(yàn)

從入侵地和非入侵地對(duì)照組中分別選取24株鬼針草健壯幼苗，每株幼苗植入表面積為120 cm2、裝有0.8 kg石英砂的塑料培養(yǎng)缽內(nèi)。設(shè)4個(gè)處理，分別為入侵地對(duì)照組(CK2–In)、入侵地處理組(TR2–In)、非入侵地對(duì)照組(CK2)和非入侵地處理組(TR2)，每個(gè)處理重復(fù)12次，共48個(gè)重復(fù)。4 d后，每個(gè)培養(yǎng)缽加入10mL標(biāo)準(zhǔn)霍格蘭氏(Hoagland)營養(yǎng)液以補(bǔ)充幼苗生長所需營養(yǎng)，以后每隔1周補(bǔ)充同樣體積的營養(yǎng)液，共補(bǔ)充4次。在每次補(bǔ)充營養(yǎng)液后的第3天，加入15mL薇甘菊提取液(對(duì)照加蒸餾水)進(jìn)行化感處理。第5周收獲鬼針草幼苗。用熒光儀(PAM–101, Walz, Effeltrich，德國)測定葉綠素?zé)晒?。暗適應(yīng)30min后，測定每株幼苗第一片真葉的最小熒光(F0)，同時(shí)打開飽和脈沖光照射以測定葉片的最大熒光(Fm)。光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)的最大量子產(chǎn)額即Fv/Fm參照文獻(xiàn)[13]計(jì)算得來。每株幼苗的總?cè)~面積用掃描儀(Epson Perfection 4870 Photo)掃描后，再用分析軟件(WinFOLIA 2004a, Regent Instruments Inc., Qúebec, Canadamachine)計(jì)算其總面積。將植株的地下部和地上部分別置于80 °C烘箱中72 h連續(xù)烘干后稱重?？?cè)~面積(LA)、Fv/Fm、根重(RW)和冠重(SW)都轉(zhuǎn)換成與對(duì)照的百分比。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用簡單方差分析(ANOVA)比較薇甘菊提取液對(duì)鬼針草種子萌發(fā)和幼苗生長的影響差異(SPSS 13.0)，用顯著極差法在95%置信度水平上進(jìn)行檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 薇甘菊對(duì)鬼針草種子萌發(fā)的影響

薇甘菊提取液對(duì)鬼針草種子的萌發(fā)率、初始萌發(fā)時(shí)間、萌發(fā)速率、根長和株高都有抑制作用(圖1，圖2)。方差分析顯示，薇甘菊提取液對(duì)非入侵地鬼針草種子萌發(fā)的的抑制作用大于對(duì)入侵地的(圖2，F(xiàn)=5.42, P=0.043)；非入侵地對(duì)照與處理間鬼針草種子的萌發(fā)率、初始萌發(fā)時(shí)間有差異，入侵地對(duì)照與處理間鬼針草種子的初始萌發(fā)時(shí)間有差異，萌發(fā)率、萌發(fā)速率、根長和株高差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1 薇甘菊提取液處理鬼針草種子的萌發(fā)率 Fig.1 Seedgermination percentage of B. pilosa treated with extracted fluid from M. micrantha

圖2 薇甘菊提取液處理的鬼針草種子的萌發(fā)指標(biāo) Fig.2 Seedgermination indices of B. pilosa treated with extracted fluid from M. micrantha

2.2 薇甘菊對(duì)鬼針草幼苗生長的影響

薇甘菊提取液對(duì)鬼針草幼苗總?cè)~面積、Fv/Fm和冠重都沒有明顯的抑制作用，僅對(duì)非入侵地鬼針草幼苗的根重有抑制作用，入侵地處理與對(duì)照間鬼針草幼苗的根重沒有差別，非入侵地鬼針草幼苗的根重在處理與對(duì)照間存在差別(圖3，F(xiàn)=1.915，P=0.216)。

圖 3 薇甘菊提取液處理的鬼針草幼苗的生長指標(biāo) Fig.3 Seedlinggrowth indices of B. pilosa treated with extracted fluid from M. micrantha

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，薇甘菊提取液處理非入侵地鬼針草種子的萌發(fā)率為52%，入侵地鬼針草種子的萌發(fā)率為60%，說明薇甘菊對(duì)非入侵地鬼針草種子萌發(fā)的化感影響大于對(duì)入侵地的；薇甘菊對(duì)鬼針草幼苗總?cè)~面積、Fv/Fm和冠重都沒有抑制作用，非入侵地處理與對(duì)照的鬼針草幼苗的根重分別為23.50g和36.92g，入侵地鬼針草幼苗的根重分別是22.19g和16.53g，表明薇甘菊對(duì)非入侵地鬼針草幼苗的根重的影響大于對(duì)入侵地的，入侵地鬼針草種子及其幼苗都對(duì)薇甘菊具有一定的化感抗性。在入侵地存活下來的鬼針草，不僅能忍受薇甘菊的化感作用，而且其種子也對(duì)薇甘菊有一定的抗性，說明鬼針草是在抵制薇甘菊入侵過程中選擇性勝出的物種之一。

薇甘菊提取液對(duì)鬼針草幼苗生長的影響不明顯，這與 Callway等[14]得到的結(jié)果不一致。筆者發(fā)現(xiàn)，非入侵地處理和對(duì)照鬼針草幼苗的根重存在較大的差異，而入侵地處理和對(duì)照鬼針草幼苗的根重差異沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這說明入侵地鬼針草的幼苗對(duì)薇甘菊的水浸液有一定的抗性。本試驗(yàn)的結(jié)果在一定程度上受到不同來源的母體種子的影響，薇甘菊提取液對(duì)入侵地和非入侵地鬼針草種子萌發(fā)和幼苗生長的抑制作用模式是相似的。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，可以預(yù)見在薇甘菊化感作用及其競爭作用的長期選擇下，一些本地物種能夠在薇甘菊入侵地重新生存并與薇甘菊共存甚至達(dá)到某種生態(tài)平衡。

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