紫莖澤蘭浸提液對牧草種子發(fā)芽和幼苗生長的影響

王亞麒，焦玉潔，陳丹梅，袁　玲*，黃　玥，吳葉寬，杜如萬（.西南大學資源環(huán)境學院，重慶40075；.四川省涼山州煙草公司，四川西昌65000）

紫莖澤蘭浸提液對牧草種子發(fā)芽和幼苗生長的影響

王亞麒1，焦玉潔1，陳丹梅1，袁玲1*，黃玥2，吳葉寬2，杜如萬2
（1.西南大學資源環(huán)境學院，重慶400715；2.四川省涼山州煙草公司，四川西昌615000）

紫莖澤蘭被我國列為16種有害外侵物種之首，在西南地區(qū)大規(guī)模侵入草場、農田、森林，很有必要了解其化感效應，研發(fā)無害化處理與資源化利用相結合的技術。試驗以廣泛分布于四川省涼山州的白三葉、黑麥草和紫花苜蓿為材料，比較了新鮮（extract of fresh E.adenophorum，EFA）和腐熟紫莖澤蘭的浸提液（extract of composed E.adenophorum，ECA）對牧草種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，以明確這種外侵植物對草場植被的危害作用和腐熟處理效果。隨EFA浸種和培養(yǎng)濃度的提高，不同程度地抑制牧草種子發(fā)芽和幼苗生長。當濃度達到100 mg/L EFA時，牧草根毛消失，根尖向上卷曲，離開EFA，根尖發(fā)黑，甚至死亡。相反，用銅綠假單胞菌（Pseudomonas putita sp.）和高溫纖維菌（Clostridium thermocellum sp.）組成的混合菌劑腐熟紫莖澤蘭后，ECA提高牧草種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，并促進幼苗生長，其最大增幅達到21.11%（種子發(fā)芽率），24.12%（苗高）和22.48%（生物量）。此外，用100 mg/L EFA浸種和培養(yǎng)牧草幼苗，抑制胚乳中的淀粉、蛋白質和肌醇磷酸鹽水解，顯著降低游離氨基酸、可溶性糖、可溶性磷，以及幼苗中的葉綠素、根系活力及硝酸還原酶活性，ECA則相反。這可能是EFA抑制（或ECA促進）牧草種子發(fā)芽和幼苗生長的重要生理原因之一。因此，EFA含有對牧草有害化感的物質，抑制其種子發(fā)芽和幼苗生長；腐熟紫莖澤蘭可降解毒素，刺激牧草種子發(fā)芽，促進幼苗生長，實現(xiàn)紫莖澤蘭的無害化處理與資源化利用，為當?shù)剞r業(yè)和畜牧業(yè)生產提供大量的優(yōu)質有機肥源。

紫莖澤蘭；牧草；化感效應；白三葉；黑麥草；紫花苜蓿

http：//cyxb.lzu.edu.cn

王亞麒，焦玉潔，陳丹梅，袁玲，黃玥，吳葉寬，杜如萬.紫莖澤蘭浸提液對牧草種子發(fā)芽和幼苗生長的影響.草業(yè)學報，2016，25（2）：150-159.

WANG Ya-Qi，JIAO Yu-Jie，CHEN Dan-Mei，YUAN Ling，HUANG Yue，WU Ye-Kuan，DU Ru-Wan.Effects of Eupatorium adenophorum extracts on seed germination and seedling growth of pasture species.Acta Prataculturae Sinica，2016，25（2）：150-159.

紫莖澤蘭（Eupatorium adenophorum）系菊科澤蘭屬，為多年生草本植物，原產于墨西哥和哥斯達黎加，是一種生命力強、繁殖迅速，又難以清除的惡性雜草［1］。紫莖澤蘭20世紀40年代從中緬邊境侵入我國，現(xiàn)已廣泛分布于云、貴、川、渝、桂等西南各省，局部地區(qū)已占幅員面積的15%，被國家列為16種有害外侵物種之首［2］。了解紫莖澤蘭的化感效應，研究無害化處理與資源化利用結合的防除技術十分必要。

植物通過根系分泌、降雨淋溶和殘體分解向土壤釋放化感物質，對周圍其他植物產生有利或有害作用，使之處于生存競爭的優(yōu)勢地位，以擴大自己的生存空間和種群數(shù)量［3］。在種植黃花蒿的非洲和北歐土壤中，青蒿素含量可達11.7～25.0 mg/kg，抑制小麥（Triticum aestivum）、玉米（Zea mays）、萵苣（Lactuca seriola）、蘿卜（Raphanus sativus）、油菜（Brassica campestris）、甘藍（Brassica oleracea）等多種作物的種子發(fā)芽和幼苗生長，造成減產，并對蚯蚓和綠藻產生較強的毒害作用［4］。黃連根系內含小檗堿、黃連堿、甲基黃連堿等多種生物堿，顯著降低蠶豆（Vicia faba）、豌豆（Pisum sativum）、蘿卜等多種作物的種子發(fā)芽率和幼苗生長速率［5］。紫莖澤蘭內含鞣酸、香豆素、香茅醛、香葉醇、香葉醛、乙酸龍腦脂、樟腦等70多種對動植物和微生物有害有毒的化學成分［6］，也是向環(huán)境釋放的化感物質，強烈抑制周圍其他植物的生長，使原有植物均被排擠出局，形成紫莖澤蘭單優(yōu)種群。目前，在我國西南很多地區(qū)，紫莖澤蘭大規(guī)模侵入農田、草場、森林，其群落所占的面積超過幅員面積的20%，急需有效防除［7］。

紫莖澤蘭生命力強，繁殖迅速，對人畜有毒，給農、林、牧造成巨大危害。目前，人們采用人工、化學、綜合方法防除紫莖澤蘭，但成本高、污染重、效果差［8］。四川省涼山州屬于印度洋季風氣候，夏季多雨，冬季溫暖，白三葉（Trifolium repens）、黑麥草（Lolium perenne）和紫花苜蓿（Medicago sativa）廣泛野生于路邊、河岸、荒坡、草場、曠野及溝谷等，并在冬季普遍進行人工種植。為此，試驗選擇當?shù)厣L的3種主要牧草為對象，比較了新鮮和野外就地腐熟的紫莖澤蘭浸提液對種子萌發(fā)、幼苗生長和部分生理指標的影響。以了解紫莖澤蘭的化感效應，明確這種外來入侵植物對草場植被的危害作用和腐熟效果，為紫莖澤蘭的有效防除與資源化利用提供科學依據(jù)。

1　材料與方法

1.1供試材料

牧草品種：白三葉：瑞文德；黑麥草：多花黑；紫花苜蓿：中苜一號，均購于重慶市北碚區(qū)種子公司。

紫莖澤蘭：采集新鮮紫莖澤蘭，將其中一部分風干、粉碎、過1.0 mm篩備用；另一部分新鮮紫莖澤蘭用銅綠假單胞菌（Pseudomonas putita sp.）和高溫纖維菌（Clostridium thermocellum sp.）組成的混合菌劑野外就地腐熟，再風干、粉粹、過1.0 mm篩備用。新鮮與腐熟的紫莖澤蘭浸提液的p H，有機質，腐殖酸和鉀差異顯著，其中鉀含量相差近1倍，而氮含量與磷含量無顯著差異（表1）。

表1　紫莖澤蘭的p H、有機質、腐殖酸和養(yǎng)分含量Table1　p H，organic matter，humic acid，and nutrients in E.adenophorum%干重Dry weight

1.2試驗設計

2014年10月，分別稱取新鮮和腐熟的紫莖澤蘭，各10.00 g，加1000 m L蒸餾水，37℃浸泡48 h后抽濾，配制成每1 m L溶液含原料0.01 g的母液，新鮮和腐熟的紫莖澤蘭浸提液分別用EFA（extracts of fresh E.adenophorum）和ECA（extracts of composed E.adenophorum）表示。吸取母液用無菌水配制成0.00（對照）、1.00、10.00、100 mg/m L的EFA和ECA備用。

選取均勻一致的牧草種子，1.0%H2O2消毒1 min，無離子水洗凈，分別置于去離子水、不同濃度的EFA或ECA浸提液中，25℃吸漲24 h。然后，選取30～50粒充分吸脹、大小一致的供試種子分別置于直徑10 cm，底部鋪有3層濾紙的培養(yǎng)皿中，25℃光照（5000 lx）培養(yǎng)，光暗周期12 h。在培養(yǎng)期間，每天適量補充相應的EFA、ECA或去離子水，重復4次。

2014年11月，將石英砂（φ≈1.0～1.5 mm）洗凈，置于直徑×高=15 cm×15 cm塑料缽中，分別播種15粒發(fā)芽至露白的牧草種子，分別澆灌EFA和ECA濃度不同的Hoagland營養(yǎng)液，培養(yǎng)幼苗21 d，（25±1）℃，光暗周期12 h，光照強度5000 lx，重復4次。

1.3測定項目與方法

以胚根長度達到1 mm為標準，每隔24 h統(tǒng)計一次種子的發(fā)芽數(shù)，如連續(xù)2 d發(fā)芽種子數(shù)無增長視為發(fā)芽完全，計算種子發(fā)芽率，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)：

種子發(fā)芽率=（發(fā)芽的種子總數(shù)/供試種子總數(shù)）×100%；

種子發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt（其中，Dt為發(fā)芽日數(shù)，Gt為在Dt日的發(fā)芽數(shù)）；

種子活力指數(shù)=GI×S（其中，GI為發(fā)芽指數(shù)，S為單株幼苗長度，用cm表示）［9］；

在浸種48 h時，取出種子，用硫酸-過氧化氫消化，鉬藍比色法測定全磷，水浸提-鉬藍比色法測定可溶性磷；用蒽酮比色法測定可溶性糖，酸解-蒽酮比色法測定淀粉含量；用考馬斯亮藍法測定蛋白質，水合茚三酮法測定游離氨基酸總量［10-11］。

在幼苗培養(yǎng)結束時，稱生物量，測定苗高和最大根長，并用TTC法、磺胺-萘胺比色法和丙酮浸提-分光光度計法測定根系活力，第一片完全展開葉硝酸還原酶活性及葉綠素（a+b）含量［10-11］。

1.4數(shù)據(jù)處理

用Excel對試驗數(shù)據(jù)進行基本計算，DPS 6.50軟件進行統(tǒng)計分析，顯著水平設置為P＜0.05。

2　結果與分析

2.1紫莖澤蘭浸提液對種子發(fā)芽的影響

表2可見，與對照相比，隨EFA（新鮮紫莖澤蘭浸提液）濃度提高，顯著降低牧草種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，最大降幅依次為21.11%（發(fā)芽率）、11.24%（發(fā)芽指數(shù)）和22.97%（活力指數(shù)）。用高濃度的EFA浸種，更加顯著地降低黑麥草種子的活力指數(shù)。相反，用ECA（腐熟紫莖澤蘭浸提液）浸種，牧草種子的發(fā)芽參數(shù)隨ECA濃度的增加而提高（紫花苜蓿的發(fā)芽率除外），最大增幅為21.11%（發(fā)芽率）、27.83%（發(fā)芽指數(shù)）和77.94%（活力指數(shù)）。其中，以黑麥草的發(fā)芽參數(shù)增幅最為顯著。

表2　紫莖澤蘭浸提液對種子發(fā)芽特性的影響（平均值±標準差）Table2　Effects of extracts from E.adenophorum on the germination of pasture grass seeds

表2　紫莖澤蘭浸提液對種子發(fā)芽特性的影響（平均值±標準差）Table2　Effects of extracts from E.adenophorum on the germination of pasture grass seeds

注：在同一列中，新鮮紫莖澤蘭浸提液用EFA表示，腐熟紫莖澤蘭浸提液用ECA表示，不同字母表示差異顯著（P＜0.05）。下同。Note：In each column，fresh E.adenophorum extract with EFA，compost extracts of E.adenophorum with ECA，different letters mean significant difference at P＜0.05.The same below.

供試作物Crops處理Treatments濃度Concentration（mg/L）方差分析Variance analysis發(fā)芽率Germination rate（%）發(fā)芽指數(shù)Germination index活力指數(shù)Vig 35b EFA 1.00 90.37±0.75bc 45.28±0.95de 316.96±2.16c 10.00 82.42±1.11c 43.53±1.15de 304.71±1.65c 100.00 70.24±4.97d 42.17±0.81e 285.19±2.58d ECA 1.00 90.67±1.16bc 50.25±2.46bc 359.46±3.58ab 10.00 92.57±2.54b 53.67±3.85b 367.23±2.28a 100.00 95.32±3.92a 60.22±2.41a 376.95±2.44a F 36.98 23.55 481.17 P 0.00**0.00**0.00**黑麥草L.perenne or index白三葉T.repens CK 0.00 88.47±1.11bc 47.51±1.00cd 352.57±3. CK 0.00 86.47±1.22b 53.32±0.71c 259.94±1.46c EFA 1.00 88.36±0.56b 52.62±1.21cd 236.79±2.64d 10.00 80.44±1.16c 51.44±0.88cd 231.48±2.87d 100.00 68.22±2.49d 48.94±0.73d 200.23±3.45e ECA 1.00 87.25±1.32b 55.66±1.12bc 269.45±2.26bc 10.00 90.62±2.48b 58.61±0.77b 287.19±2.89b 100.00 95.47±1.56a 63.52±0.67a 376.12±7.68a F 37.04 368.92 222.53 P 0.00**0.00**0.00**紫花苜蓿M.sativa CK 0.00 95.68±1.22a 49.61±0.97d 531.06±1.65c EFA 1.00 96.72±1.68a 48.88±1.29d 493.68±1.57d 10.00 82.66±1.66b 48.55±0.73de 490.35±2.44d 100.00 75.32±2.34c 44.94±0.30e 454.09±4.28e ECA 1.00 95.74±0.89a 55.23±1.26c 552.31±2.46c 10.00 96.20±0.55a 59.29±0.92b 658.12±5.62b 100.00 98.67±1.38a 63.42±1.59a 944.96±19.23a F 34.46 76.01 640.35 P 0.00**0.00**0.00**

2.2紫莖澤蘭浸提液對萌發(fā)種子內含物的影響

表3是EFA（新鮮紫莖澤蘭浸提液）和ECA（腐熟紫莖澤蘭浸提液）對紫莖澤蘭種子內含物-游離氨基酸與蛋白質、可溶性糖與淀粉、預計可溶性磷與全磷含量的影響。

2.2.1游離氨基酸與蛋白質隨EFA（新鮮紫莖澤蘭浸提液）浸種濃度增加，降低牧草種子中的游離氨基酸含量（紫花苜蓿未達顯著水平），提高黑麥草種子中的蛋白質含量，但白三葉和紫花苜蓿則無顯著變化。用ECA（腐熟紫莖澤蘭浸提液）浸種，牧草種子中的游離氨基酸隨ECA濃度的增加而提高，最大增幅為25.02%（紫花苜蓿）；用100 mg/L ECA處理種子，顯著降低黑麥草種子中的蛋白質含量，而白三葉和紫花苜蓿的降幅未達顯著水平。

2.2.2可溶性糖與淀粉隨EFA浸種濃度增加，降低牧草種子中的可溶性糖含量，降幅為6.43%（白三葉），5.76%（黑麥草），4.65%（紫花苜蓿）；但牧草種子中的淀粉含量無顯著變化（1.00 mg/L EFA）或顯著提高（10 mg/L EFA和100 mg/L EFA）。此外，用ECA處理牧草種子，可溶性糖含量不同程度地增加，淀粉含量則相反。其中，以黑麥草種子的淀粉降幅最大。

2.2.3可溶性磷與全磷用EFA處理種子，不同程度地降低可溶性磷含量。用100 mg/L EFA處理牧草種子之后，其降幅為16.04%（白三葉），42.65%（黑麥草），17.19%（紫花苜蓿）。其中，黑麥草種子無機磷的降幅顯著高于白三葉和紫花苜蓿。但ECA種子可溶性磷無顯著影響（1.00和10.00 mg/L ECA處理紫花苜蓿種子例外）；用不同濃度的EFA和ECA浸種，牧草種子的全磷均無顯著變化。

表3　紫莖澤蘭對牧草種子內含物的影響（平均值±標準差）Table3　Effects of extracts from E.adenophorum on inclusions in pasture grass seeds

表3　紫莖澤蘭對牧草種子內含物的影響（平均值±標準差）Table3　Effects of extracts from E.adenophorum on inclusions in pasture grass seeds

供試作物Crops處理Treatments濃度Concentration （mg/L）方差分析Variance analysis游離氨基酸Free amino （mg/g）蛋白質Protein （mg/g）可溶性糖Soluble sugar （mg/g）淀粉Starch （mg/g）可溶性磷Soluble phosphorus （mg/kg）全磷Total phosphorus （%）17.84±0.21b 3.74±0.04ab 1.14±0.00a EFA 1.00 6.37±0.52c 0.067±0.00a 45.08±0.67d 19.70±0.41ab 3.64±0.05ab 1.36±0.00a 10.00 4.24±0.21d 0.068±0.00a 42.70±0.81de 20.56±0.60a 3.44±0.05bc 1.09±0.00a 100.00 3.69±0.35e 0.069±0.00a 40.08±0.11e 21.61±0.53a 3.15±0.06c 1.10±0.00a ECA 1.00 6.55±0.26bc 0.069±0.00a 49.14±0.71bc 12.22±1.54c 3.74±0.05ab 1.14±0.00a 10.00 6.79±0.27b 0.067±0.00a 52.01±0.47b 10.72±0.00cd 3.79±0.02a 1.14±0.07a 100.00 7.71±0.28a 0.062±0.00a 59.58±0.59a 8.74±0.86d 3.95±0.06a 1.14±0.07a F 23.83 13.35 162.61 31.21 30.96 0.05 P 0.01**0.02**0.00**0.00**0.01**0.68黑麥草L.perenne白三葉T.repens CK 0.00 6.26±0.06c 0.065±0.01a 46.17±0.71cd c 35.11±0.15c 1.36±0.21a 0.71±0.01a EFA 1.00 5.61±0.08d 0.006±0.00abc 46.04±0.86c 36.87±0.36c 0.98±0.01b 0.72±0.03a 10.00 5.35±0.03de 0.007±0.00abc 41.99±1.15d 38.51±0.69b 0.91±0.01b 0.72±0.01a 100.00 5.24±0.03e 0.009±0.00a 37.82±1.60e 40.69±0.59a 0.78±0.00b 0.74±0.02a ECA 1.00 5.75±0.12c 0.006±0.00abc 50.84±0.45bc 29.39±0.45d 1.29±0.05a 0.70±0.00a 10.00 6.44±0.01b 0.005±0.00bc 52.88±0.65b 24.02±0.61e 1.51±0.07a 0.71±0.00a 100.00 6.88±0.13a 0.004±0.00c 60.29±0.82a 20.88±1.15f 1.83±0.08a 0.72±0.00a F 25.74 60.08 76.94 104.56 6.41 0.94 P 0.01**0.00**0.00**0.00**0.03*0.78紫花苜蓿M.sativa CK 0.00 5.68±0.18cd 0.005±0.00b 48.07±0.71b 1d 24.57±0.50b 5.12±0.07b 0.84±0.04a EFA 1.00 14.52±0.05d 0.004±0.00ab 75.22±0.51d 25.17±0.20b 5.07±0.04b 0.77±0.03a 10.00 14.01±0.02d 0.005±0.00ab 71.99±1.14e 27.26±0.36a 4.45±0.00c 0.48±0.43a 100.00 13.65±0.00d 0.007±0.00a 66.28±0.98f 28.52±0.55a 4.24±0.04d 0.81±0.01a ECA 1.00 15.41±0.35c 0.004±0.00ab 80.95±0.24c 21.54±0.64c 5.17±0.00b 0.84±0.35a 10.00 16.60±0.24b 0.004±0.00ab 84.88±0.95b 20.50±0.63c 5.19±0.00b 0.85±0.04a 100.00 18.69±0.36a 0.003±0.00b 91.28±1.34a 17.21±0.75d 5.62±0.00a 0.75±0.05a F 227.28 50.95 68.89 41.37 146.40 1.98 P 0.00**0.00**0.00**0.00**0.00**CK 0.00 14.95±0.06cd 0.004±0.00ab 77.35±0.6 0.13

2.3紫莖澤蘭浸提液對幼苗生長及生理指標的影響

表4是砂培試驗中，不同紫莖澤蘭浸提液對21 d齡牧草幼苗生長、葉綠素含量、根系和硝酸還原酶活性的影響。

表4　紫莖澤蘭浸提液對牧草幼苗生長及生理指標的影響（平均值±標準差）Table4　Effects of extracts from E.adenophorum on growth and physiological index of pasture grass seedlings

表4　紫莖澤蘭浸提液對牧草幼苗生長及生理指標的影響（平均值±標準差）Table4　Effects of extracts from E.adenophorum on growth and physiological index of pasture grass seedlings

供試作物Crops處理Treatments濃度Concentration （mg/L）方差分析Variance analysis生物量Biomass （g/plate）苗高Seedling height （cm）最大根長Root length （cm）根系活力Root activity （μg TTF/plate·h）硝酸還原酶NR activity （μg/plate·h）葉綠素Chlorophyll （μg/g FW）.81±1.16c 2.82±0.21c 1.45±0.07b EFA 1.00 2.34±0.08c 4.40±0.28c 2.55±0.07c 124.49±6.04c 1.59±0.22d 1.30±0.05b 10.00 1.84±0.11d 3.65±0.21d 1.95±0.07d 61.21±7.66d 1.19±0.12de 0.94±0.06c 100.00 1.57±0.07e 1.11±0.14e 0.85±0.07e 30.22±1.33e 0.83±0.08e 0.82±0.03c ECA 1.00 2.78±0.12c 4.65±0.21b 2.50±0.14c 125.69±7.73c 3.18±0.05b 1.54±0.02b 10.00 2.99±0.14b 4.95±0.07b 3.90±0.14b 141.52±4.86b 3.31±0.13b 1.77±0.01a 100.00 3.33±0.11a 7.10±0.14a 5.80±0.28a 217.47±24.42a 4.11±0.15a 1.82±0.05a F 104.05 164.95 146.94 107.45 40.27 45.78 P 0.00**0.00**0.00**0.00**0.00**0.00**黑麥草L.perenne白三葉T.repens CK 0.00 2.62±0.21c 4.25±0.07c 2.45±0.14c 129 6.09±8.58d 0.16±0.01c 0.15±0.00bcd EFA 1.00 3.16±0.01d 12.10±0.28b 2.85±0.07b 218.12±24.47d 0.11±0.01d 0.14±0.00cde 10.00 2.82±0.09e 10.40±0.29c 1.80±0.14e 153.37±6.91e 0.08±0.00e 0.13±0.00de 100.00 2.64±0.10e 9.30±0.14d 1.20±0.15e 123.11±7.09f 0.06±0.00e 0.10±0.00e ECA 1.00 3.78±0.05c 12.65±0.49ab 2.25±0.34c 243.27±28.35c 0.18±0.00c 0.16±0.00bcd 10.00 4.02±0.12b 13.35±0.63a 3.05±0.07b 273.61±14.95b 0.20±0.01b 0.19±0.02ab 100.00 4.44±0.17a 14.15±0.21a 4.75±0.63a 313.06±14.14a 0.23±0.00a 0.21±0.01a F 28.51 19.89 16.13 20.63 36.47 23.20 P 0.00**0.01*0.02*0.00**0.00**0.00**紫花苜蓿M.sativa CK 0.00 3.61±0.11c 11.40±0.28b 2.25±0.35c 20 90±5.38c 7.40±0.02bc 0.96±0.04cd EFA 1.00 0.62±0.05c 4.05±0.07c 2.25±0.07c 77.13±2.79c 6.44±0.15c 0.71±0.01de 10.00 0.55±0.04d 3.65±0.49d 1.65±0.21d 70.45±0.58d 4.77±0.30d 0.51±0.02ef 100.00 0.50±0.11e 3.10±0.14e 0.70±0.28e 60.04±0.67e 3.38±0.00e 0.36±0.02f ECA 1.00 0.71±0.06c 4.20±0.28b 2.75±0.35c 80.15±7.07c 7.74±0.05bc 1.08±0.04bc 10.00 0.93±0.11b 4.65±0.21b 3.85±0.21b 116.81±7.01b 8.12±0.21b 1.26±0.08b 100.00 1.25±0.13a 6.55±0.77a 5.25±0.35a 154.45±7.24a 9.32±0.35a 1.64±0.01a F 121.76 30.91 37.62 36.42 121.75 152.91 P 0.00**0.00**0.00**0.00**0.00**0.00 CK 0.00 0.68±0.01c 4.05±0.07b 2.45±0.07c 73. **

2.3.1幼苗生長EFA不同程度地抑制牧草幼苗生長，濃度愈高抑制作用通常越強，生物量、苗高和根長的最大降幅分別為66.88%（白三葉）、73.88%（白三葉）和71.43%（紫花苜蓿），EFA對白三葉的抑制作用最強。此外，用100 mg/L ECA溶液培養(yǎng)牧草幼苗，根毛消失，根尖向上卷曲，離開殘留于盆缽底部的EFA，部分根尖發(fā)黑，甚至死亡。相反，ECA則不同程度地促進牧草幼苗生長，尤以10.0 mg/L ECA和100 mg/L ECA最為顯著，生物量、苗高和根長的最大增幅分別為83.82%（紫花苜蓿）、24.12%（黑麥草）和136.74%（黑麥草），ECA對黑麥草的增幅最大。

2.3.2生理指標EFA不同程度地降低牧草幼苗的根系活力；相反，ECA則顯著提高牧草根系活力（1.00 mg/L ECA處理白三葉和紫花苜蓿例外，根系活力與對照相似），根系活力增幅分別為67.53%（白三葉），51.91%（黑麥草），108.99%（紫花苜蓿），紫花苜蓿的增幅最大。用EFA培養(yǎng)牧草幼苗，硝酸還原酶活性顯著降低，最大降幅為70.57%（白三葉）。但是，ECA則提高硝酸還原酶活性（用1.00 mg/L ECA和10.0 mg/L ECA處理紫花苜蓿例外，其增幅未達顯著水平）。用100 mg/L ECA的浸提液培養(yǎng)牧草幼苗，葉片硝酸還原酶活性分別比對照增加45.75%（白三葉），43.75%（黑麥草），25.95%（紫花苜蓿）。

EFA不同程度地降低葉綠素含量，用100 mg/L EFA培養(yǎng)牧草幼苗，其降幅變化于33.33%～65.5%之間，均達顯著水平。但是，用10.0 mg/L ECA和100 mg/L ECA進行培養(yǎng)，葉綠素含量顯著提高，最大增幅為70.83%（紫花苜蓿）。

3　討論

豆科牧草的水浸提液對白三葉，紫花苜蓿等牧草具有化感效應，濃度愈高，效應越強，其抑制強度為紫花苜蓿＞白三葉，幼根＞種子萌發(fā)＞幼葉［12］。喜旱蓮子草（Alternanthera philoxeroides）的浸提液也能抑制黑麥草種子發(fā)芽和根莖生長，且地下部浸提液的化感作用大于地上部［13］。此外，加拿大一枝黃花（Hemerocallis citrina）的莖、葉、根和根際土壤的水浸提液對紫花苜蓿和紅莧菜（Amaranthus tricolor）種子萌發(fā)和幼苗生長產生抑制作用，苗高、根長及根重等均顯著降低，其降幅紫花苜蓿大于紅莧菜［14］。在本試驗中，用EFA浸種之后，抑制供試種牧草種子發(fā)芽，使發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)大幅度降低。此外，牧草幼苗生長不佳，地上部和根系生長均受到抑制，證明EFA中存在抑制牧草種子發(fā)芽和幼苗生長的化感物質，類似前人研究［15-18］。在100 mg/L EFA溶液中，牧草根尖向上卷曲，離開EFA，根尖發(fā)黑，甚至死亡，說明EFA對牧草根系具有毒害作用。據(jù)報道，紫莖澤蘭內含多種對動物、植物和微生物有害有毒的化學成分，如克拉維醇、香茅醛、香葉醛、乙酸龍腦酯，其中的澤蘭酮類物質，特別是9-碳基-10，11-去氫澤蘭酮［15］，它們可能是紫莖澤蘭的主要化感物質，可能影響周邊植株正常生長發(fā)育［19］。由此可以解釋紫莖澤蘭大規(guī)模侵入草場，形成單優(yōu)群落，抑制原有草本植物的重要原因。同時，植物根系生長也能避開有害物質，免遭毒害。從生態(tài)學角度看，紫莖澤蘭釋放的化感和有毒物質抑制其他植物生長，使其處于生存競爭的優(yōu)勢地位，有益于擴大自身生存空間和種群數(shù)量［20］。但另一方面，紫莖澤蘭大量迅速繁殖，使目前普遍采用的防除技術，如人工鏟除，放火焚燒，化學農藥等效果欠佳。在野外自然條件下，利用銅綠假單胞菌和高溫纖維菌組成的混合菌劑，輔以物理和化學方法就地腐熟紫莖澤蘭之后，ECA促進供試牧草種子發(fā)芽和幼苗生長，說明在野外就地腐熟紫莖澤蘭既能脫毒，又能合成刺激種子發(fā)芽和幼苗生長的活性物。化學分析表明，腐熟紫莖澤蘭中的腐殖酸含量高達8.24%（干基）。因此，ECA中的腐殖酸可能是促進牧草種子發(fā)芽和幼苗生長的重要原因之一。

種子在萌發(fā)過程中，胚乳中的淀粉，蛋白質和肌醇磷酸鹽等大分子物質發(fā)生水解，分別形成單糖，氨基酸和可溶性無機磷，再經合成作用構建植物體［21-23］。在種子發(fā)芽時，種子內的蛋白酶和磷酸酶水解蛋白質和磷酸鹽，形成氨基酸和可溶性無機磷，供幼苗利用［24］。此外，種子胚乳中的淀粉在淀粉酶的作用下，水解成可溶性糖類，進入“三羧循環(huán)”形成構建植物體的前體［25-27］。用100 mg/L EFA浸種，牧草種子中的可溶性糖，游離氨基酸和可溶性磷顯著降低，但淀粉、蛋白質和全磷較高或無顯著變化；同時，種子的發(fā)芽和幼苗生長也受到抑制［28］。因此，在牧草種子發(fā)芽過程中，EFA中的化感物質可能抑制胚乳中的淀粉，蛋白質和肌醇磷酸鹽水解，使種子內的可溶性糖、氨基酸和無機磷減少，妨礙了新生植物體的構建，從而使種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活性指數(shù)，以及幼苗生長速率降低［29-32］。相反，ECA則促進種子中的淀粉，蛋白質和肌醇磷酸鹽水解，從而有助于種子胚乳中的大分子營養(yǎng)物質水解成為植物構建植物體所必需的小分子營養(yǎng)物質，從而提高了種子的發(fā)芽率和幼苗生長速率。

在光合作用中，葉綠素參與光能的吸收，對光合速率的影響甚大［33-34］；根系活力是根系內多種呼吸酶活性的綜合體現(xiàn)，與養(yǎng)分吸收密切相關［35-36］；硝酸還原酶催化植物氮素同化的原初反應-硝酸鹽還原，是植物利用氮素的關鍵酶之一［37］。EFA不同程度地降低牧草幼苗的葉綠素含量、根系和硝酸還原酶活性，并抑制牧草幼苗生長，類似黃花蒿（Artemisia annua）、黃連（Coptis chinensis）、牽牛花（Pharbitis nil）等植物的化感效應［38］。用喜旱蓮子草根、莖、葉等不同器官的浸提液處理黑麥草幼苗，產生不同強度的化感效應，使葉片電導率增加，葉綠素含量降低。推測在自然條件下，紫莖澤蘭產生的化感物質進入土壤之后，可妨礙其他植物的養(yǎng)分吸收、氮素利用和光合作用，進而抑制它們的生長發(fā)育［39］。但是，將紫莖澤蘭腐熟之后，ECA總體上提高牧草幼苗的葉綠素含量、硝酸還原酶活性和根系活力，可視為ECA促進白三葉、黑麥草和紫花苜蓿幼苗生長的生理和生化基礎，其原因可能是ECA富含腐殖酸和氮、磷、鉀、鈣、鎂及微量元素等有效養(yǎng)分。值得注意的是，紫莖澤蘭鮮重高達10855.5 kg/hm2，廣泛分布于西南各省，腐熟無害化處理可為農業(yè)生產提供大量的優(yōu)質有機肥。

4　結論

總之，EFA含有對牧草有害的物質，抑制供試牧草種子發(fā)芽、胚乳大分子物質水解和幼苗生長，降低幼苗葉綠素含量，根系和硝酸還原酶活性；但ECA促進牧草種子發(fā)芽和幼苗生長。因此，腐熟紫莖澤蘭可降解毒素，將無害化處理與資源化利用相結合，為當?shù)剞r業(yè)生產提供大量的優(yōu)質有機肥源。

References：

［1］Yu H，Wang H L，Yu D Z，et al.Study on the invasion of alien species in Hubei Province.Resources and Environment of Yangtze River Basin，2011，9（2）：58-61.

［2］Cao Z L，Wang X L，Xu J，et al.Different processing methods of Eupatorium adenophorum extracts on seed germination of Yunnan pine allelopathy.Seed，2011，8（3）：34-39.

［3］Feng Y Y.Change harm to treasure of Eupatorium adenophorum.Chinese Forestry，2004，（17）：3.

［4］Peng S L，Wen J，Guo Q F.Advances in research on the changes of plant chemical substances activity and its mechanism. Journal of Botany，2004，46（7）：68-71.

［5］Yin F J，Huo X Y，Zeng W，et al.Study on autotoxicity of aqueous extracts from different parts of Coptis chinensis.Chinese Herbal Medicine，2009，33（3）：329.

［6］Xiang Y X.The distribution of Eupatorium adenophorum，harm and control.Weed Science，1991，5：10-11.

［7］Gui F R.Analysis of Genetic Diversity and Population Structure of Eupatorium adenophorum［D］.Beijing：Chinese Academy of Agricultural Sciences，2006.

［8］Qiang S.The history and current situation of worldwide weed Eupatorium adenophorum research.Journal of Plant Science，1998，16（4）：366-372.

［9］Wang Y X，Wang S F，Li W C.Application of energy to evaluate the quality of seed.Qinghai Forestry Science and Technology，2000，3：53.

［10］Wang X K.Plant Physiological and Biochemical Experiments and Technology［M］.Beijing：Higher Education Press，2005.

［11］Yang J H，Wang C L，Dai H L.Soil Chemical Analysis and Environmental Monitoring［M］.Beijing：China Earth Press，2008.

［12］Guo X X.The effect of water extracts of legume pasture on the chemical effects of several weeds.Nanjing Agricultural University，2006，（3）：22-24.

［13］Zhang Z，Xu L，Ma Y T，et al.Alternanthera philoxeroides tissue extracts on germination and seedling growth of Lolium perenne of sense effect.Boreali Occidentalia Sinica，2009，29（1）：148-152.

［14］Wu J Z，Zhang J J，Jin H C，et al.Study on the effect of Solidago canadensis on alfalfa and red amaranth allelopathy. Shanghai Journal of Agricultural Sciences，2009，25（4）：36-40.

［15］Xu Y L，Shan X Z，Wang Z Y，et al.The chemical composition of Eupatorium adenophorum preliminary.Yunnan Plant Research，1988，10（2）：238-240.

［16］Liu L H，Xie S C，Zhang J H.The distribution of Eupatorium adenophorum in China，to explore the harmfulness and control way.Ecological Journal，1985，5（1）：1-6.

［17］Zhong S，Duan X H，Kui J X.16 species of Eupatorium adenophorum on germination and seedling growth of allelopathy. Acta Prataculturae Sinica，2007，16（6）：81-87.

［18］Zheng L，F(xiàn)eng Y L.Allelopathic effects of Eupatorium adenophorum on seed germination of 10 species of herbaceous plants and seedling growth.Ecological Journal，2005，25（10）：2782-2787.

［19］Yi F，Huang M，Xu R，et al.Progress of Eupatorium hazards and comprehensive utilization.Analysis of Disaster Science，2009，24（4）：63-67.

［20］Zhang Y J，Tang S M，Shao X Q，et al.The research progress of the plant feeling function in the grassland ecosystem.Anhui Agricultural Sciences，2012，40（2）：958-961.

［21］Xiao Q，Zheng H L，Chen Y.Effect of salinity on the growth of Spartina alterniflora and proline，soluble sugar and protein content.Journal of Ecology，2005，24（4）：373-376.

［22］Fang Z H，Dong K H.The effect of NaCl stress on the contents of soluble sugar and soluble protein in Artemisia.Chinese Agricultural Bulletin，2010，26（16）：147-149.

［23］Sudério，F(xiàn)abrício B，Gomes F，et al.β-galactosidases from cowpea stems：properties and gene expression under conditions ofsalt stress.Revista Ciência Agron?mica，2014，45（4）：794-804.

［24］Li H Y.Study on the Main Effect of the Main Effect of the Main Pepper on the Isolation and Identification of the Main Effect of Chinese Prickly Ash and Chemical Sensitivity［D］.Beijing：Graduate University of Chinese Academy of Sciences，2009.

［25］Pan R Z.Plant Physiology［M］.Beijing：Higher Education Press，2008.

［26］Meng Y X，Wang S H，Wang J C，et al.The effects of CoCI2on physiological index of barley under NaCl stress.Acta Prataculturae Sinica，2014，23（3）：160-166.

［27］Yan Z，Qing Y，Juan L，et al.Growth response and nutrient uptake of eriobotrya japonica plants inoculated with three isolates of arbuscular mycorrhizal fungi under water stress condition.Journal of Plant Nutrition，2014，37（5）：690-730.

［28］Zhang H，Kou J T，Shi S L.Alfalfa seed germination on physiological and biochemical responses of cobalt stress.Acta Prataculturae Sinica，2015，24（9）：146-153.

［29］Li B，Zhu W L，Chen K X.Progress of berberine and its derivatives.Strait Pharmacy，2008，43（8）：773-787.

［30］Peng H Y，Lin Q.Progress of structural modification and pharmacology activity of berberine.Strait Pharmacy，2010，22（8）：7-10.

［31］Martinoia E，Massonneau A，F(xiàn)rangne N.Transport processes of solutes across the vacuolar membrane of higher plants. Plant Cell Physiology，2000，41（11）：1175.

［32］Otani M，Shitan N，Sakai K，et al.Characterization of vacuolar transport of the endogenous alkaloid berberine in coptis chinensis.Plant Physiology，2005，138（4）：1939.

［33］Liu Z Q，Liu Z Y，Ma D P，et al.Studies on the relationship between chlorophyll content and photosynthetic rate in rice. Journal of Crop Crops，1984，10（1）：57-61.

［34］Zhang J Z，Zhang Q Y，Sun G F，et al.Effects of drought stress and rewatering on the growth and photosynthesis of plants. Acta Prataculturae Sinica，2014，23（1）：167-176.

［35］Xu P，Chen Z H，Liang J.The change of different components of lily root exudates.Journal of Northwest Forestry Science and Technology University（natural science edition），2011，39（11）：167-172.

［36］Xu G W，Li S，Zhao Y F，et al.Effects of straw returning to field and nitrogen application on root exudates and nitrogen utilization of rice.Acta Prataculturae Sinica，2014，23（2）：140-146.

［37］Wu W，Zhao J.Progress of research on plant nitrogen absorption and utilization.Chinese Agricultural Bulletin，2010，26 （13）：75-78.

［38］Gao P，Liu Y P，Pan W G，et al.Toxicological study of alcohol extract of Eupatorium adenophorum.Sichuan Animal，2005，24（1）：87-89.

［39］Meng X X，F(xiàn)eng J Z，Zhou Z J，et al.Sichuan Southwest of Eupatorium adenophorum habitat factor analysis.Journal of Minzu University of China：Natural Science，2003，12（4）：293-300.

［1］俞紅，王紅玲，喻大昭，等.湖北省外來物種侵問題研究.長江流域資源與環(huán)境，2011，9（2）：58-61.

［2］曹子林，王曉麗，涂璟，等.紫莖澤蘭不同處理方法水提液對云南松種子萌發(fā)的化感作用.種子，2011，8（3）：34-39.

［3］馮玉元.變害為寶的紫莖澤蘭.中國林業(yè)，2004，（17）：3.

［4］彭少麟，文軍，郭勤峰.植物化感物質活性變化及其作用機理研究進展.植物學報，2004，46（7）：68-71.

［5］銀福軍，瞿顯友，曾緯，等.黃連不同部位水浸液自毒作用研究.中藥材，2009，33（3）：329.

［6］向業(yè)勛.紫莖澤蘭的分布，危害及防除意見.雜草科學，1991，5：10-11.

［7］桂富榮.紫莖澤蘭的遺傳多樣性及其種群結構分析［D］.北京：中國農業(yè)科學院，2006.

［8］強勝.世界性惡性雜草紫莖澤蘭研究的歷史及現(xiàn)狀.植物科學學報，1998，16（4）：366-372.

［9］王玉壽，王順福，李萬才.應用活力來評價種子質量.青海農林科技，2000，3：53.

［10］王學奎.植物生理生化實驗原理和技術［M］.北京：高等教育出版社，2005.

［11］楊劍虹，王成林，代亨林.土壤農化分析與環(huán)境監(jiān)測［M］.北京：中國大地出版社，2008.

［12］郭曉霞.豆科牧草水浸提液對幾種雜草的化感效應.南京農業(yè)大學，2006，（3）：22-24.

［13］張震，徐麗，馬艷婷，等.喜旱蓮子草組織水浸液對黑麥草種子和幼苗的化感效應.西北植物學報，2009，29（1）：148-152.

［14］吳俊哲，張精杰，金惠超，等.加拿大一枝黃花對紫花苜蓿和紅莧菜的化感效應研究.上海農業(yè)學報，2009，25（4）：36-40.

［15］許云龍，單欣宙，王宗玉，等.紫莖澤蘭的化學成分初報.云南植物研究，1988，10（2）：238-240.

［16］劉倫輝，謝壽昌，張建華.紫莖澤蘭在我國的分布，危害與防除途徑的探討.生態(tài)學報，1985，5（1）：1-6.

［17］鐘聲，段新慧，奎嘉祥.紫莖澤蘭對16種牧草發(fā)芽及幼苗生長的化感作用.草業(yè)學報，2007，16（6）：81-87.

［18］鄭麗，馮玉龍.紫莖澤蘭葉片化感作用對10種草本植物種子萌發(fā)和幼苗生長的影響.生態(tài)學報，2005，25（10）：2782-2787.

［19］伊芳，黃梅，徐銳，等.紫莖澤蘭的危害及其綜合利用進展分析.災害學，2009，24（4）：63-67.

［20］張玉娟，唐士明，邵新慶，等.植物化感作用在草地生態(tài)系統(tǒng)中的研究進展.安徽農業(yè)科學，2012，40（2）：958-961.

［21］肖強，鄭海雷，陳瑤.鹽度對互花米草生長及脯氨酸、可溶性糖和蛋白質含量的影響.生態(tài)學雜志，2005，24（4）：373-376.

［22］方志紅，董寬虎.NaCl脅迫對堿蒿可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響.中國農學通報，2010，26（16）：147-149.

［24］李洪益.花椒主效化感物質分離鑒定及化感作用研究［D］.北京：中國科學院研究生院，2009.

［25］潘瑞熾.植物生理學［M］.北京：高等教育出版社，2008.

［26］孟亞雄，王世紅，汪軍成，等.CoCI2對NaCl脅迫下大麥生長及幼苗生理指標的影響.草業(yè)學報，2014，23（3）：160-166.

［28］張虎，寇江濤，師尚禮.紫花苜蓿種子萌發(fā)對鈷脅迫的生理生化響應.草業(yè)學報，2015，24（9）：146-153.

［29］李波，朱維良，陳凱先.小檗堿及其衍生物的研究進展.藥學學報，2008，43（8）：773-787.

［30］彭華毅，林菁.小檗堿的結構修飾及其藥理學活性研究進展.海峽藥學，2010，22（8）：7-10.

［33］劉貞琦，劉振業(yè)，馬達鵬，等.水稻葉綠素含量及其與光合速率關系的研究.作物學報，1984，10（1）：57-61.

［34］張金政，張起源，孫國峰，等.干旱脅迫及復水對玉簪生長和光合作用的影響.草業(yè)學報，2014，23（1）：167-176.

［35］徐鵬，程智慧，梁靜.百合根系分泌物中不同組分的化感作用.西北林科技大學學報（自然科學版），2011，39（11）：167-172.

Effects of Eupatorium adenophorum extracts on seed germination and seedling growth of pasture species

WANG Ya-Qi1，JIAO Yu-Jie1，CHEN Dan-Mei1，YUAN Ling1*，HUANG Yue2，WU Ye-Kuan2，DU Ru-Wan2
1.College of Natural Resources and Environment，Southwest University，Chongqing 400715，China；2.Liangshan Sichuan Tobacco Companies，Xichang 615000，China

Eupatorium adenophorum is a serious grass weed，among the 16 most invasive plant species in China，widespread in pasture，agricultural land and forests in Southwest China.The potential allelopathic effects of this grass and mitigation strategies were investigated.Trifolium fragiferum，Lolium perenne and Medicago sativa，widely distributed in Liangshan，Sichuan，were used to investigate seed germination and seedling growth by comparing the extracts of composted and fresh E.adenophorum（extract of composted E.adenophorum，ECA；extract of fresh E.adenophorum，EFA）to determine the effects of E.adenophorum on pasture species and to develop a composting technique.Soaking seed in EFA depressed seed germination and young seedling growth to some extent；the effect was greater at higher concentrations.Seedling roots grew away from the EFA solution and some root tips blackened and died when growing in 100 mg/L EFA solution.After composting with a complex agent consisting of Pseudomonas putita sp.and Clostridium thermocellum sp.，ECA increased the rate of seed germination by 21.1%，increased seedling height growth by 24.1%and seedling biomass by 22.5%.The results suggest the decomposition of toxicants in E.adenophorum during the composting process promoted seed germination and seedling growth.EFA inhibited hydrolysis of starch，protein and inositol phosphates in embryos，decreasing free amino acids，soluble sugars and soluble phosphorus in seedlings. Chlorophyll content and activities of roots and nitrate reductase were also decreased by EFA in contrast to ECA.Physiological changes in seedlings could be considered as a key reason for the inhibition of seed germination and seedling growth by EFA or promotion by ECA.Composting probably resulted in decomposition of toxins in E.adenophorum，offering a technique for managing the harmful effects of E.adenophorum while providing a large organic fertilizer resource for agriculture.

Eupatorium adenophorum；pasture grass；allelopathic effect；Trifolium repens；Lolium perenne；Medicago sativa

10.11686/cyxb2015393

2015-09-01；改回日期：2015-10-21

四川省涼山州煙草公司科技項目（2015-01）資助。

王亞麒（1992-），男，寧夏銀川人，在讀碩士。E-mail：418626455@qq.com

Corresponding author.E-mail：lingyuannh@aliyun.com