假臭草水浸提液對(duì)4種作物的化感作用

馬永林， 馬躍峰， 郭成林， 王彥輝， 覃建林

廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/廣西作物病蟲害生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007

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假臭草水浸提液對(duì)4種作物的化感作用

馬永林， 馬躍峰， 郭成林， 王彥輝， 覃建林*

廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/廣西作物病蟲害生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 南寧 530007

【背景】假臭草是近幾年來(lái)入侵我國(guó)南方的外來(lái)雜草，目前已成功侵占海南、福建、廣東等省沿海的大部分果園、草地、農(nóng)田等農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，給當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成極大的危害?！痉椒ā坎捎檬覂?nèi)生物測(cè)定方法研究不同濃度的假臭草水浸提液(0.010、0.025、0.050 g·mL-1)對(duì)4種作物(西瓜、水稻、蘿卜和辣椒)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的化感作用?！窘Y(jié)果】各濃度的假臭草水浸提液對(duì)4種作物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)都有較強(qiáng)的化感作用，并且隨著浸提液濃度的增大，化感效應(yīng)顯著增強(qiáng)。當(dāng)濃度為0.050 g·mL-1時(shí)，4種受體作物的化感綜合效應(yīng)順序?yàn)槲鞴?蘿卜>水稻>辣椒?！窘Y(jié)論與意義】明確假臭草對(duì)不同供試作物的化感作用，能夠?yàn)樵撊肭蛛s草的科學(xué)防治提供理論依據(jù)。

假臭草； 入侵植物； 浸提液； 化感作用

植物的化感作用是指一個(gè)活體植物向環(huán)境中釋放化學(xué)物質(zhì)，從而影響周圍植物生長(zhǎng)和發(fā)育的現(xiàn)象，它包括促進(jìn)和抑制2個(gè)方面的作用(孔垂華和胡飛,2001； Anetal.，2003)。植物能通過(guò)淋溶、揮發(fā)、殘?bào)w分解和根系分泌等途徑向環(huán)境釋放次生代謝物質(zhì)(關(guān)亞麗等，2011; 胡飛和孔垂華，1997)。其中，有些次生代謝物具有化感作用，可以間接或直接地影響周圍植物 (包括微生物 )的生長(zhǎng)，從而影響植物群落組成和演替變化(韓利紅和馮玉龍,2007; 孔垂華和胡飛，2001)。目前，植物化感作用是化學(xué)生態(tài)學(xué)中最活躍的研究領(lǐng)域之一，其中化感物質(zhì)在雜草防控和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的應(yīng)用已成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)(周凱等，2004)。

假臭草EupatoriumcatariumVeldkamp為菊科澤蘭屬一年生草本植物，又名貓腥菊(吳世捷和高力行,2002； Corlett & Shaw，1995)，原產(chǎn)于南美洲。20世紀(jì)80年代假臭草在我國(guó)香港首次被發(fā)現(xiàn)，但一直被誤認(rèn)為熊耳草AgeratumhoustonianumMiller (Corlett & Shaw，1995)，20世紀(jì)90年代才被重新鑒定。近10年假臭草在海南、臺(tái)灣、廣東、廣西等地先后有分布記錄(秦新生等，2004； 王真輝等，2006)，被列入《海南島外來(lái)入侵危險(xiǎn)性動(dòng)植物名錄(一)》(王偉等，2007)。假臭草在華南地帶能迅速覆蓋整個(gè)果園的地面，對(duì)土壤水分和肥力的吸收力強(qiáng)，能夠破壞土壤可耕性，嚴(yán)重影響果樹的生長(zhǎng)。當(dāng)其入侵牧場(chǎng)后，能分泌一種有毒的惡臭味，影響家畜的覓食(陳偉等，2007； 李振宇和解焱，2002)，對(duì)入侵地區(qū)生物的生存構(gòu)成威脅。近年來(lái)，假臭草在我國(guó)南方地區(qū)迅速生長(zhǎng)并擴(kuò)張蔓延，特別是對(duì)人類活動(dòng)頻繁的農(nóng)田、墓地、非根地、果園等生境危害嚴(yán)重，應(yīng)當(dāng)引起重視。目前，有關(guān)假臭草的化感作用(李光義等，2007； 李勤奮等，2010； 林成俊等，2008； 王真輝等，2011)、化學(xué)成分(鄧世明等，2009)、化學(xué)防控(闞麗艷等，2008； 馬永林等，2013)等均有報(bào)道。本研究試圖探明假臭草水浸提液對(duì)幾種測(cè)試植物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)是否有化感作用，以期為該入侵植物的科學(xué)防控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供體植物：假臭草(開花期生長(zhǎng)健壯的植株)于2014年10月30日采于廣西武鳴縣大帽嶺村(北緯23°9′8″，東經(jīng)108°11′56″，海拔高度51 m)。受體植物：西瓜種子為黑美人，由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所提供；水稻種子為TN1，由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所提供，蘿卜、辣椒(線椒)種子由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所提供。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 假臭草水浸提液的制備 割取營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期健壯的假臭草新鮮植株，用封口袋封好并帶回實(shí)驗(yàn)室，迅速刷干凈灰土，剔除枯黃葉和干枝(花和莖葉分開)。將莖葉剪切為5 mm左右的小段，按照質(zhì)量比1∶10(新鮮材料∶蒸餾水)加入蒸餾水，20～25 ℃室溫下浸泡48 h，每隔12 h搖動(dòng)5 min，然后過(guò)濾得到濃度為0.1 g·mL-1的浸提液母液。將母液用無(wú)菌蒸餾水配制成0.010、0.025、0.050 g·mL-1后保存于4 ℃冰箱中備用。

1.2.2 生物測(cè)定 (1)種子萌發(fā)。選擇顆粒飽滿、大小均勻的受體種子, 用10% H2O2消毒5 min，再用無(wú)菌蒸餾水沖洗干凈，均勻排列于培養(yǎng)皿(φ=9 cm，鋪2層濾紙)內(nèi)，每皿30粒，加5 mL水浸提液，上蓋，用封口膜封住邊緣，置于25 ℃恒溫箱中(李雪楓等，2010)。以無(wú)菌蒸餾水為對(duì)照。每天補(bǔ)充2 mL水浸提液或無(wú)菌蒸餾水1次,并檢測(cè)發(fā)芽數(shù), 胚根突破種皮2 mm即視為萌發(fā)。每個(gè)處理3次重復(fù)，當(dāng)連續(xù)2 d檢測(cè)無(wú)種子發(fā)芽時(shí)，定為發(fā)芽結(jié)束。

(2)幼苗生長(zhǎng)。選擇顆粒飽滿、大小均勻的受體種子做催芽處理，選取同期發(fā)芽(胚根突破種皮2 mm)的種子，均勻排列于準(zhǔn)備好的培養(yǎng)皿(φ=9 cm，鋪2層濾紙)中，每皿30粒，加5 mL浸提液，上蓋，用封口膜封住邊緣，置于20～25 ℃(20 ℃時(shí)黑暗16 h， 25 ℃時(shí)光照8 h)光照培養(yǎng)箱中。以無(wú)菌蒸餾水為對(duì)照。每天補(bǔ)充2 mL水浸提液或蒸餾水1次,每個(gè)處理3次重復(fù)，第7天測(cè)量幼苗根長(zhǎng)、苗高和鮮重(李睿玉等，2014； 李雪楓等，2010)。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 根據(jù)測(cè)定結(jié)果計(jì)算萌發(fā)率、根長(zhǎng)、苗高和鮮重的化感指數(shù)(response index,RI)(李雪楓等，2010)。

RI=1-C/T(T≥C)或RI=T/C-1(T<0)

式中:C指對(duì)照值；T指處理值;RI>0表示促進(jìn)作用，RI<0表示抑制作用，RI絕對(duì)值的大小與化感作用強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)。

綜合化感效應(yīng)指數(shù)(synthesis effect index,SE)=(萌發(fā)率RI+苗高RI+根長(zhǎng)RI+鮮重RI)/4

式中：SE>0表示促進(jìn)作用，SE<0表示抑制作用，其絕對(duì)值大小與作用強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)(羅楊等，2011； 陶文琴等，20014； Hierro & Callaway，2003)。

采用Excel 2010和Dps 14.5軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析并作圖(用Duncan′s法比較處理組間的差異性，顯著水平p=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 假臭草水浸提液對(duì)作物種子萌發(fā)率的影響

由圖1可知，假臭草水浸提液對(duì)水稻、西瓜、蘿卜和辣椒種子萌發(fā)率有一定影響。其中，0.010 g·mL-1水浸提液對(duì)蘿卜種子萌發(fā)具有輕微的促進(jìn)作用；濃度升高后對(duì)其種子萌發(fā)表現(xiàn)出了輕微的抑制作用，但無(wú)顯著差異(p>0.05)。不同濃度的水浸提液對(duì)水稻、西瓜和辣椒均表現(xiàn)出了一定的抑制作用。其中，對(duì)西瓜種子萌發(fā)的抑制作用最顯著，隨著濃度的升高作用增強(qiáng)，0.025與0.010 g·mL-1處理之間存在顯著差異(p<0.05)；對(duì)水稻種子萌發(fā)的抑制作用隨著供試濃度的升高而降低；隨著水浸提液濃度的升高，辣椒種子的萌發(fā)率降低，但差異不顯著(p>0.05)。

圖1 假臭草水浸提液濃度對(duì)受試作物種子萌發(fā)率化感指數(shù)(RI)的影響

2.2 假臭草水浸提液對(duì)作物苗高的影響

假臭草水浸提液對(duì)蘿卜和辣椒苗的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用(圖2)，且該作用隨著濃度的增大而增強(qiáng)，但差異不顯著(p>0.05)。不同濃度的水浸提液對(duì)水稻和西瓜苗的生長(zhǎng)均有一定的抑制作用，且隨著濃度的升高，抑制作用增強(qiáng)；但對(duì)西瓜苗生長(zhǎng)的抑制作用不顯著(p>0.05)；水浸提液濃度為0.010和0.050 g·mL-1時(shí)，水稻苗高差異顯著(p<0.05)。

2.3 假臭草水浸提液對(duì)作物根長(zhǎng)的影響

由圖3可知，假臭草水浸提液在供試濃度下對(duì)西瓜、蘿卜和辣椒根長(zhǎng)的影響表現(xiàn)為抑制作用。其中，對(duì)西瓜和辣椒根生長(zhǎng)的抑制作用隨著濃度升高而增強(qiáng)，但西瓜根長(zhǎng)差異顯著(p<0.05)；對(duì)蘿卜根生長(zhǎng)的抑制作用隨著濃度升高而減弱，但差異不顯著(p>0.05)。0.010 g·mL-1水浸提液對(duì)水稻根生長(zhǎng)有輕微的抑制作用，濃度升高后表現(xiàn)出輕微的促進(jìn)作用，但差異不顯著(p>0.05)。

圖2 假臭草水浸提液濃度對(duì)受試作物苗高化感指數(shù)(RI)的影響

圖3 假臭草水浸提液濃度對(duì)受試作物根長(zhǎng)化感指數(shù)(RI)的影響

2.4 假臭草水浸提液對(duì)作物鮮重的影響

假臭草水浸提液對(duì)4種受體作物鮮重的影響見圖4。其中，對(duì)水稻、蘿卜和辣椒鮮重表現(xiàn)為促進(jìn)作用，且隨濃度的升高對(duì)蘿卜和辣椒鮮重的促進(jìn)作用增強(qiáng)，但差異不顯著(p>0.05)；隨著濃度的升高對(duì)水稻鮮重的促進(jìn)作用有輕微減弱；對(duì)西瓜鮮重表現(xiàn)出明顯的抑制作用，且隨著濃度的升高抑制作用顯著增強(qiáng)(p<0.05)。

圖4 假臭草水浸提液濃度對(duì)受試作物鮮重化感指數(shù)(RI)的影響

2.5 綜合化感效應(yīng)

從表1可以看出，3種濃度的假臭草水浸提液對(duì)不同作物表現(xiàn)出了不同的化感作用。其中，0.010 g·mL-1水浸提液對(duì)蘿卜有輕微的抑制作用，隨著濃度的升高表現(xiàn)出了一定的促進(jìn)作用；低濃度水浸提液對(duì)水稻有輕微的促進(jìn)作用，當(dāng)濃度升高為0.050 g·mL-1時(shí)，對(duì)水稻表現(xiàn)出輕微的抑制作用，但各個(gè)處理之間差異不顯著(p>0.05)；各濃度水浸提液對(duì)西瓜和辣椒均有抑制作用，且隨著濃度的升高，抑制作用有不同程度的增強(qiáng)，其中不同濃度水浸提液對(duì)西瓜的抑制作用差異顯著(p<0.05)，對(duì)辣椒的抑制作用無(wú)顯著差異(p>0.05)。0.050 g·mL-1假臭草水浸提液對(duì)4種受體作物的綜合化感效應(yīng)順序?yàn)槲鞴?蘿卜>水稻>辣椒。

表1 假臭草水浸提液對(duì)供試作物的綜合化感效應(yīng)指數(shù)(SE)

3 討論

綜上所述，假臭草水浸提液對(duì)不同受體作物的種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)發(fā)育均有一定的影響。植物的化感作用受多種因素的影響， 表現(xiàn)出來(lái)的化感強(qiáng)度與受體植物有關(guān)(黃高寶等，2005)。相關(guān)研究已經(jīng)證實(shí)假臭草存在化感效應(yīng)(李光義等,2007； 李勤奮等,2010； 林希昊等，2010)， 本研究也證明假臭草具有比較強(qiáng)的化感作用。

本試驗(yàn)對(duì)假臭草的化感作用進(jìn)行了初步探討，假臭草水浸提液對(duì)不同作物具有不同的化感效應(yīng)，同時(shí)對(duì)同一作物的不同部位也表現(xiàn)出了不同程度的抑制或促進(jìn)作用。整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程是在光照培養(yǎng)箱中完成，與自然環(huán)境條件下的化感效應(yīng)有一定的差異，有待進(jìn)一步探究。

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(責(zé)任編輯:楊郁霞)

Allelopathic inhibitory effect of theEupatoriumcatariumextract on four crops

Yong-lin MA, Yue-feng MA, Cheng-lin GUO, Yan-hui WANG， Jian-lin Qin*

PlantProtectionInstitute,GuangxiAcademyofAgriculturalSciences/GuangxiKeyLaboratoryofBiologyforCropDiseasesandInsectPests,Nanning,Guangxi530007，China

【Background】EupatoriumcatariumVeldkamp is an invasive exotic weed in south China, registered from the coast of Hainan, Fujian, Guangdong, and other coastal provinces. Its presence in most orchards, grassland, and farmland caused great harm to the local agricultural production. 【Method】 Allelopathic effect of watery extract (0.010 g·mL-1, 0.025 g·mL-1, 0.050 g·mL-1) fromE.catariumwas tested on four crops, watermelonCitrulluslanatus, riceOryzasativa, radishRaphanussativusand bell pepperCapsicumannuumunder laboratory conditions. 【Result】 The results showed that increasing concentrations ofE.catariumhad significant increasing allelopathic inhibition on seed germination and seedling growth of the four plants. At the extract concentration of 0.050 g·mL-1, the sensitivity rank of the four crops was:C.lanatus>R.sativus>O.sativa>C.annuum. 【Conclusion and significance】 Understanding the allelopathic effect ofE.catariumon different crops can provide scientific basis for prevention and control of this weed.

Eupatoriumcatarium; alien invasive plant; extract; allelopathy

2016-06-03 接受日期(Accepted)： 2016-07-13

國(guó)家國(guó)際科技合作項(xiàng)目(2011DFB30040)； 廣西自然科學(xué)基金項(xiàng)目(2015GXNSFAA139058)； 廣西作物病蟲害生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目(14-045-50-ST-05)； 廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)專項(xiàng)(2015YT41)

馬永林， 男, 助理研究員。 研究方向: 外來(lái)入侵生物與農(nóng)田雜草防控。 E-mail: mayonglin_208@163.com

*通訊作者(Author for correspondence), E-mail: qinjianlin948@163.com

10. 3969/j.issn.2095-1787.2016.04.007