樟子松人工林的自毒作用

陳江燕

(遼寧省固沙造林研究所，遼寧阜新 123000)

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樟子松人工林的自毒作用

陳江燕

(遼寧省固沙造林研究所，遼寧阜新 123000)

摘要[目的]研究樟子松人工林的自毒作用，為樟子松人工林持續(xù)經(jīng)營奠定技術(shù)基礎(chǔ)。[方法]采用樟子松人工林下的表土、根際土、非根際土、地面枯落物的浸提液進行樟子松種子發(fā)芽試驗，研究樟子松人工林是否存在自毒作用。[結(jié)果]樟子松不同浸提液中均存在抑制種子萌發(fā)的物質(zhì)。根際土壤浸提液(1∶3)處理對樟子松種子活力指數(shù)、芽長、胚根長和幼莖長無顯著影響；表土浸提液(1∶3)處理對幼莖長無顯著影響，但對種子活力指數(shù)、芽長、胚根長具有顯著抑制作用；非根際土浸提液(1∶3)處理除對胚根長無顯著影響外，對種子活力指數(shù)、芽長、幼莖生長均有顯著和極顯著抑制作用；地面枯落物浸提液(1∶5)處理對胚根長有極顯著的促進作用，對種子活力指數(shù)、芽長、幼莖長均有極顯著的抑制作用。[結(jié)論]樟子松地面枯落物可能是其種子萌發(fā)及胚芽生長抑制物質(zhì)的來源之一。

關(guān)鍵詞樟子松；人工林；自毒作用

樟子松(Pinus sylvestrisvar． mongolica)天然分布于我國呼倫貝爾沙地和大興安嶺北部山地，具有耐干旱、耐瘠薄等優(yōu)良特征。自20世紀50年代中期遼寧省章古臺沙地引種成功以來，樟子松已擴種到整個“三北”地區(qū)，成為我國“三北防護林工程”和“治沙工程”建設(shè)的主要針葉造林樹種。作為“三北”地區(qū)的主要防風固沙樹種，樟子松既對該地區(qū)防沙治沙、生態(tài)恢復(fù)起到了重要作用，又產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟、社會效益。然而自1991年起，樟子松枯梢病在該地開始流行，其危害嚴重，已遍及遼寧全省，樟子松林生產(chǎn)力下降日趨明顯，嚴重影響了樟子松人工林的持續(xù)經(jīng)營。遼寧省固沙造林研究所根據(jù)生態(tài)環(huán)境學和現(xiàn)代森林病理學原理與方法，采用多學科聯(lián)合攻關(guān)的方式，深入系統(tǒng)地研究了樟子松枯死的難題，并提出了防治對策。筆者采用樟子松人工林根際土、非根際土、表土及地面枯落物浸提液進行樟子松種子發(fā)芽試驗，研究樟子松人工林的自毒作用，為樟子松人工林持續(xù)經(jīng)營奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1供試材料種子采自遼寧省彰武縣章古臺固沙造林實驗林場樟子松林地，是隔年產(chǎn)樟子松種子。

1.2試驗設(shè)計標準地選設(shè)在章古臺樟子松人工林，標準地土壤類型為風沙土，2015年4月末在標準地進行取樣。選擇標準木2～3株，從樹干基部開始逐段、逐層地挖去上層覆土，追蹤根系的伸展方向，然后沿側(cè)根找到須根部分，挖去分枝，將須根帶土取出，保留距根表4mm左右的土壤，采用抖落法取根際土壤[1]。在標準地內(nèi)，采用“之”字形路線多點取樣，分別取地面枯落物、表土(0～5cm)、非根際土(0～50cm)樣品，混合、烘干、處理備用。將樟子松人工林下的根際土、非根際土、表土、地面枯落物制備成各種浸提液，以無菌水作對照，6月初進行發(fā)芽試驗，15d后結(jié)束發(fā)芽試驗。浸提液共設(shè)5個處理(表1)，每個處理重復(fù)3次。

表1　不同類型浸提液

1.3研究方法

1.3.1浸提液制備。將樟子松人工林下的根際土、非根際土、表土分別加入無菌水浸48h后，制備成1∶3浸提液；地面枯落物用無菌水浸48h并煮5min，制成地面枯落物母液，母液用無菌水稀釋成1∶5浸提液，裝入瓶中，低溫保存待用。

1.3.2發(fā)芽試驗。在直徑12cm的培養(yǎng)皿底部放入1張濾紙，放入烘干箱中，在105 ℃下滅菌6h。將試驗種子用0.15%福爾馬林浸泡20min，倒去福爾馬林后，再悶種30min，取出后用無菌水沖洗數(shù)次，在每個培養(yǎng)皿上整齊排列經(jīng)過篩選的種子50粒，分別滴加各種浸提液，使培養(yǎng)皿保持足夠濕潤，放置培養(yǎng)箱(25 ℃)中培養(yǎng)，15d后檢查發(fā)芽結(jié)果，測量胚根及幼莖長度。

1.3.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計。發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

種子活力指數(shù)=S×∑(Gt/Dt)，S為芽長；Gt指不同時間的發(fā)芽量；Dt指不同的發(fā)芽天數(shù)。

根據(jù)測定各處理值(T)和對照值(C)，計算自毒作用效應(yīng)指數(shù)RI=(T-C)/C，當RI>0時，表示存在促進作用；當RI<0時，表示存在抑制作用，其絕對值大小與作用強度一致[2-3]。

2結(jié)果與分析

2.1不同浸提液對樟子松種子發(fā)芽的影響不同浸提液對樟子松種子發(fā)芽的影響可從種子發(fā)芽率體現(xiàn)，與無菌水處理對比(表2)，不同浸提液處理的樟子松種子發(fā)芽率均呈明顯下降趨勢，其自毒作用效應(yīng)指數(shù)均為負值(表3)。樟子松表土、非根際土、根際土壤、地面枯落物浸提液處理的種子發(fā)芽率的自毒作用效應(yīng)指數(shù)與無菌水處理對比都達極顯著差異。

表2不同浸提液對樟子松種子萌發(fā)的影響

Table 2Effects of different leaching liquor on seed germination ofPinussylvestris

處理Treatment發(fā)芽率Germinationrate∥%種子活力指數(shù)Seedvigorindex芽長Shootlengthcm胚根長Radiclelengthcm幼莖長Cauliclelengthcm①72.0029.866.222.333.89②52.0020.255.841.933.91③46.0017.765.792.263.53④44.0023.845.962.253.71⑤48.0018.145.672.682.99

表3　自毒作用效應(yīng)指數(shù)

注：以無菌水作對照進行方差分析，其他類推。同列數(shù)據(jù)后*表示差異達顯著水平(P<0.05)，**表示差異達極顯著水平(P<0.01)。

Note：Sterile water is used as control to conduct variance analysis.Data in the same column followed by * stands for significant difference(P<0.05)，** stands for extremely significant difference(P<0.01).

2.2不同浸提液對樟子松種子胚芽、胚根、幼莖生長的影響

2.2.1對樟子松種子胚芽生長影響。不同浸提液下樟子松種子胚芽生長與無菌水處理對比均呈下降趨勢(表2)，其自毒作用效應(yīng)指數(shù)均為負值(表3)。說明表土、非根際土、根際土、地面枯落物浸提液中均存在抑制樟子松種子胚芽生長的物質(zhì)。其中地面枯落物與無菌水處理對比有極顯著差異，表土、非根際土與無菌水處理對比有顯著差異，根際土與無菌水處理對比無顯著差異。另外，經(jīng)地面枯落物浸提液處理的樟子松種子長出的胚芽纖細、枯黃，說明地面枯落物中存在不利于樟子松種子胚芽生長的物質(zhì)。

2.2.2對樟子松種子胚根生長影響。植物根系是吸收肥水的主要器官，也是很多物質(zhì)同化、轉(zhuǎn)化或合成的器官，因此根系生長發(fā)育狀況直接影響植物個體的生命活動。與無菌水處理對比(表2)，除地面枯落物浸提液處理外，其余各浸提液處理樟子松種子胚根生長均呈現(xiàn)下降趨勢，其自毒作用效應(yīng)指數(shù)除地面枯落物浸提液處理外均為負值(表3)，表土浸提液處理對樟子松胚根生長具有顯著抑制作用，而地面枯落物浸提液處理具有極顯著促進作用。

2.2.3對樟子松種子幼莖生長影響。與無菌水處理對比，除表土浸提液處理外，不同浸提液處理樟子松種子幼莖生長均呈下降趨勢(表2)，其自毒作用效應(yīng)指數(shù)除表土浸提液處理外均為負值(表3)。地面枯落物浸提液、非根際土浸提液處理對樟子松幼莖生長有極顯著抑制作用，其他浸提液處理與無菌水處理對比無顯著差異。說明非根際土浸提液和地面枯落物浸提液中存在抑制幼莖生長的物質(zhì)。

2.3不同浸提液對樟子松種子活力影響種子活力主要受遺傳因素和環(huán)境因素影響，環(huán)境因素包括氣候條件、土壤條件等[2]，這里主要研究土壤條件對樟子松種子活力影響，種子活力指數(shù)受芽長和不同時間發(fā)芽量的影響。不同浸提液處理的樟子松種子活力指數(shù)與無菌水處理對比都呈下降趨勢(表2)，其自毒作用指數(shù)均為負值(表3)，說明各類型土壤中均存在影響樟子松種子活力的因素。其中地面枯落物、非根際土浸提液處理與無菌水處理對比有極顯著抑制作用，表土浸提液處理與無菌水處理對比有顯著抑制作用。

3結(jié)論

(1)樟子松表土、非根際土、根際土、地面枯落物浸提液中均存在不利于種子萌發(fā)的物質(zhì)，其自毒作用效應(yīng)指數(shù)與無菌水處理對比達極顯著差異。

(2)樟子松表土、非根際土、根際土、地面枯落物浸提液中均存在抑制樟子松種子胚芽生長的物質(zhì)，其中地面枯落物浸提液與無菌水處理對比有極顯著差異，表土、非根際土浸提液與無菌水處理對比有顯著差異；表土浸提液對樟子松胚根生長具有顯著抑制作用，而地面枯落物浸提液處理具有極顯著促進作用；地面枯落物、非根際土浸提液處理對樟子松幼莖生長有極顯著抑制作用。

(3)樟子松根際的不同土壤中均存在影響樟子松種子活力的因素，其中地面枯落物、非根際土浸提液與無菌水處理對比有極顯著抑制作用；表土浸提液與無菌水處理對比有顯著抑制作用。

參考文獻

[1] 張學利，楊樹軍，張百習，等.不同林齡樟子松根際與非根際土壤的對比[J].福建林學院學報，2005，25(1)：80-84.

[2] 馬祥慶，劉愛琴，黃寶龍.杉木人工林自毒作用研究[J].南京林業(yè)大學學報，2000，24(1)：12-16.

[3] 王景升.種子學[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1994：70-74.

作者簡介陳江燕(1972- )，女，遼寧北鎮(zhèn)人，高級工程師，從事森林保護研究。

收稿日期2016-04-06

中圖分類號S 723.1

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)13-224-02

SelfToxicEffectofPinus sylvestrisPlantation

CHENJiang-yan

(LiaoningProvinceSandsStabilizationandAfforestationResearchInstitute,Fuxin,Liaoning123000)

Abstract[Objective] The aim was to study self toxic effect of Pinus sylvestris plantation amd lay a technical foundation for sustainable operation. [Method] P. sylvestris seed germination experiment was conducted by using surface soil, rhizosphere soil, non rhizosphere soil, ground litter leaching liquor, whether there is a self toxic effect of P. sylvestris plantation was studied. [Result] Different leaching liquor of P. sylvestris all exist seed germination inhibition materials. Rhizosphere soil(1∶3) had no significant effects on seed vigor index, shoot length, radicle growth; surface soil(1∶3) had significant effects on seed vigor index, shoot length, radicle growth; non rhizosphere soil(1∶3) had significant inhibition effects on seed vigor index, shoot length and caulicle growth; ground litter(1∶5) had extremely significant promotion effect on radicle growth, while had extremely significant inhibition effect on seed vigor index, shoot length and caulicle growth. [Conclusion] Ground litter is one of the possible inhibition materials of seed germination and germ growth of P. sylvestris.

Key wordsPinus sylvestris; Forest plantation; Self toxic effect