樟樹果實水浸提液對3種草坪草的化感作用

盧 政，郝雪純，鄭 霞

(江蘇省贛榆高級中學(xué)，江蘇 贛榆 222000)

植物化感作用能影響植物的萌芽與生長，在群落演替、雜草控制和病蟲害防治等方面有重要作用[1]。近年來，園林植物的化感作用逐漸成為研究熱點，火炬樹(Rhustyphina)[2]、天竺桂(Cinnamomumjaponicum)[3]、孔雀草(Tagetespatula)[4]均具有較強化感作用。

香樟(Cannumomumumphoru)樹冠寬廣，枝繁葉茂，是良好的綠化樹，又因四季常綠，能清除灰塵，吸收氯氣、二氧化硫等有害氣體，在我國南方栽植廣泛[5]。然而近年來，隨著城市綠化的不斷推進(jìn)，人們觀察到香樟樹下的草坪地開始裸露，有研究認(rèn)為是化感作用造成的。王琛等[6]觀察到香樟林下的草坪草在播種一段時間后大量消亡可能與落葉釋放有毒物質(zhì)有關(guān)；Liu等[7-8]分別發(fā)現(xiàn)，香樟葉片提取物能抑制農(nóng)作物和雜草的種子萌發(fā)和苗生長；Okamoto等[9]研究認(rèn)為，香樟葉片中含有化感物質(zhì)樟腦，因此添加到土壤中后抑制水稻的生長；李建勇等[10]初步研究了香樟根基土壤常規(guī)水浸提液對蔬菜的化感作用，證實其對蔬菜有較強的化感抑制作用；王琛等[11]研究香樟林下的幾種冷季型草坪草的適應(yīng)性及其影響因子的分析表明，高羊茅、早熟禾適應(yīng)性強，但大部分仍消亡，草坪質(zhì)量下降，且其對林草生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建知識起到了理論作用，并沒有探究出何種密度種植能減輕香樟的化感抑制；陳洪等[12]研究香樟凋落葉分解的化感作用表明，凋落殘渣是植物化感的主要途徑，影響牧草、農(nóng)作物的生長。

已有研究[6-12]對樟樹葉的化感作用進(jìn)行了充分研究。邱米[13]等研究了樟樹果實揮發(fā)油中的成分，發(fā)現(xiàn)與樟樹葉中的所含油脂相比有一致但也有不同的成分。但近年來對樟樹果實的化感作用的研究仍然十分匱乏。本試驗選取高羊茅、白三葉及狗牙根這3種常見的草坪草，開展不同濃度的樟樹果實水浸提液對草坪種子萌發(fā)和幼苗生長的化感作用研究，以期對樟樹的化感作用作進(jìn)一步補充，同時為園林種植的科學(xué)配置提供理論依據(jù)[14]。

1 材料與方法

1.1 材料

供體材料成熟的樟樹果實取自常州紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院；受體材料高羊茅(Festucaarundinaces)、白三葉(Trifoliumrepens)和狗牙根(Cynodondactylon)種子購自連云港市振興花卉市場。

1.2 方法

1.2.1 樟樹果實水浸提液的制備

將采摘的成熟樟樹果實模擬自然環(huán)境壓碎，稱取果實600 g，加入1 200 mL去離子水，裝于藍(lán)蓋瓶，在20 ℃、100 r·min-1的搖床上浸提72 h，之后用紗布進(jìn)行雙過濾后得到濃度為0.5 g·mL-1的樟樹果實水浸提液。試驗前將部分母液按不同比例稀釋成試驗組(0.1、0.3 g·mL-1)水浸提液，放入4 ℃冰箱中保存。

1.2.2 種子萌發(fā)和幼苗生長試驗

將3種草坪種子放入0.5% KMnO4溶液中浸泡10 min取出，再用去離子水清洗3次，每次5 min。將36套培養(yǎng)皿、1陶瓷盤沙子置于160 ℃烘箱中處理2 h，冷卻后備用。

3.3.3 河套灌區(qū)水資源承載力亟待提高 經(jīng)測算發(fā)現(xiàn)，2010—2016年河套灌區(qū)水資源農(nóng)業(yè)經(jīng)濟規(guī)模承載指數(shù)均在0.9以上，表明河套灌區(qū)的現(xiàn)有農(nóng)業(yè)經(jīng)濟規(guī)模已接近于當(dāng)?shù)厮Y源可承載的最大農(nóng)業(yè)經(jīng)濟規(guī)模量，提高河套灌區(qū)水資源利用效率與效益已迫在眉睫。從2016年各旗縣的水資源承載力指數(shù)看，五原縣、杭錦后旗和磴口縣分別為0.981、0.978和0.977，臨河區(qū)和烏拉特前旗分別為0.946和0.956，處于水資源略有盈余狀態(tài)。水資源承載力由強到弱依次為臨河區(qū)、烏拉特前旗、磴口縣、杭錦后旗和五原縣（圖6）。

將消毒過的3種草坪種子在23 ℃培養(yǎng)箱中用去離子水浸泡2 h，然后用無菌濾紙吸干水分，每種草坪草挑選顆粒較飽滿且大小均勻的30粒種子均勻地放入培養(yǎng)皿(內(nèi)含30 g無菌沙)中，將培養(yǎng)皿放置在光照培養(yǎng)架上，使用光照培養(yǎng)架微電腦設(shè)定光照時間為14 h(6：00—20：00)，每處理組重復(fù)3次。培養(yǎng)第1天分別加入0.1、0.3、0.5 g·mL-1的樟樹果實水浸提液10 mL，去離子水對照組10 mL；培養(yǎng)第2天開始，每天在同一時間(19：00—19：30)補充等量的去離子水，以沙子微微濕潤為標(biāo)準(zhǔn)，總共培養(yǎng)7 d，培養(yǎng)溫度為(18.5±2)℃，平均空氣相對濕度50%。

1.2.3 測定指標(biāo)

發(fā)芽率。發(fā)芽的種子總數(shù)占試驗提供的種子總數(shù)的百分比[15]。

幼苗苗長、根長。取同一水平線，將幼苗種子固定在坐標(biāo)紙上，讀取苗長、根長。

化感效應(yīng)指數(shù)(RI)[16]。表示果實浸提液對3種草坪草的生理指標(biāo)及生長參數(shù)的影響。

RI=1-T/C，CC。

式中，C是對照組的值，T是試驗組的值。當(dāng)RI>0，表示促進(jìn)；RI<0，表示抑制。RI的絕對值大小與化感作用強弱相對應(yīng)。

綜合化感效應(yīng)指數(shù)(SE)[16]：種子萌發(fā)以及幼苗生長4個測試指標(biāo)的RI的均值。

所有的試驗數(shù)據(jù)用Excel錄入并作圖，采用SPSS 22.0進(jìn)行單因素ANOVA檢驗，用Sigma Plot 12.5軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 對草坪草種子發(fā)芽的影響

由表1可以看出，當(dāng)濃度為0.5 g·mL-1時，浸提液對3種受體種子萌發(fā)率的化感抑制效應(yīng)均達(dá)到最大，且3種受體種子發(fā)芽率所受到的化感抑制作用強度為狗牙根>高羊茅>白三葉。

本試驗中，0.1 g·mL-1果實水浸提液對3種受體種子的發(fā)芽率均無顯著影響。但0.3、0.5 g·mL-1

表1 果實水浸提液對草坪草種子發(fā)芽的影響

果實水浸提液對白三葉和狗牙根2種受體種子的發(fā)芽率均有顯著性抑制效應(yīng)。

2.2 對3種草坪草幼苗生長的影響

由表2可知，不同濃度樟樹果實水浸提液對高羊茅苗長有顯著的化感抑制作用，且隨著水浸提液濃度升高，化感抑制效應(yīng)越強。當(dāng)果實水浸提液濃度為0.1 g·mL-1時，相比對照苗長下降16.3%；當(dāng)濃度為0.3 g·mL-1時，相比對照苗長下降31.8%；當(dāng)濃度為0.5 g·mL-1時，相比對照苗長下降34.8%。不同濃度樟樹果實水浸提液對白三葉和狗牙根的幼苗苗長也主要表現(xiàn)化感抑制效應(yīng)，但化感抑制作用并不明顯。在果實水浸提液為0.3 g·mL-1處理下，狗牙根幼苗生長表現(xiàn)出輕微的化感促進(jìn)作用，但差異不明顯。

表2 果實水浸提液對草坪草苗長的影響

2.3 對草坪草根長的影響

由表3可以看出，不同濃度樟樹果實水浸提液處理下，高羊茅根長均與對照組有一定差異。當(dāng)濃度為0.1 g·mL-1時，根長較對照組下降5.3%，當(dāng)濃度為0.3 g·mL-1時，根長較對照組下降65.7%。當(dāng)濃度為0.5 g·mL-1時，根長較對照組下降83.2%，表現(xiàn)出明顯的化感抑制作用。

表3 果實水浸提液對草坪草根長的影響

由表3還可以看出，不同濃度樟樹果實水浸提液對白三葉、狗牙根2種草坪草根長的化感效應(yīng)與高羊茅不同。

2.4 對草坪鮮重的影響

由表4可以看出，在0.1 g·mL-1水浸提液處理下，高羊茅鮮重較對照組上升0.9%，表現(xiàn)出化感促進(jìn)效應(yīng)；在0.3 g·mL-1水浸提液處理下，表現(xiàn)出化感抑制效應(yīng)，高羊茅鮮重與對照組相比下降20.5%；當(dāng)水浸提液的濃度上升至0.5 g·mL-1時，高羊茅鮮重受到了顯著的化感抑制作用，與對照相比下降48.2%。白三葉鮮重在0.3 g·mL-1時，表現(xiàn)出化感抑制效應(yīng)，與對照相比下降1.7%；而在0.1和0.5 g·mL-1時，表現(xiàn)出化感促進(jìn)作用，且與對照相比均有化感促進(jìn)作用。狗牙根在濃度為0.1和0.3 g·mL-1時表現(xiàn)為化感抑制作用，與對照相比抑制作用不明顯，在濃度為0.5 g·mL-1時，兩者與對照均表現(xiàn)出顯著的化感抑制作用。

本試驗中，水浸提液濃度為0.1、0.3 g·mL-1時，3種草坪草幼苗鮮重與對照相比抑制和促進(jìn)作用不明顯，只有在0.5 g·mL-1處理下，高羊茅和狗牙根幼苗鮮重與對照相比抑制和促進(jìn)作用較明顯。

2.5 對3種草坪草的化感綜合效應(yīng)

根據(jù)表5可以看出，樟樹果實水浸提液對3種草坪種子的萌發(fā)率均有化感抑制效應(yīng)。其中，對狗牙根種子萌發(fā)率抑制效應(yīng)最強，對高羊茅種子萌發(fā)率抑制效應(yīng)最弱。樟樹果實水浸提液對3種草坪草苗長具有化感抑制作用，抑制作用的強度為高羊茅>白三葉>狗牙根；樟樹果實水浸提液對高羊茅和狗牙根根長均有化感抑制作用，而對白三葉根長化感效應(yīng)表現(xiàn)為促進(jìn)作用。樟樹果實水浸提液對狗牙根和高羊茅幼苗鮮重也有抑制效應(yīng)，對白三葉幼苗鮮重有促進(jìn)效應(yīng)。3種受體植物中，對高羊茅種子發(fā)芽率、幼苗苗長，根長、鮮重這4個指標(biāo)抑制效應(yīng)最為明顯，并且對高羊茅4個指標(biāo)的化感抑制強度高低排序為幼苗根長>幼苗苗長>種子發(fā)芽率>幼苗鮮重；其次對狗牙根的4個指標(biāo)也都有抑制效應(yīng)，化感抑制強度高低排序為幼苗根長>種子萌發(fā)率>幼苗苗長>幼苗鮮重；在3種受體植物所測化感作用指標(biāo)中，對幼苗根長的化感抑制效應(yīng)最強(除白三葉外)。

表4 果實水浸提液對草坪草鮮重的影響

表5 不同受體植物生物學(xué)指標(biāo)的平均化感效應(yīng)指數(shù)

由表6看出，在3個濃度梯度樟樹果實水浸提液處理下，狗牙根與高羊茅的化感綜合效應(yīng)指數(shù)均為負(fù)值，且高羊茅的SE絕對值>狗牙根SE絕對值。0.1 g·mL-1時，白三葉的SE為負(fù)值，且SE絕對值最大。SE指數(shù)大小為白三葉>高羊茅>狗牙根。在0.3 g·mL-1果實水浸提液濃度處理下時，白三葉的SE為正值，表現(xiàn)為化感促進(jìn)效應(yīng)。而在該濃度下，狗牙根表現(xiàn)為化感抑制效應(yīng)，但絕對值較小。綜合表5和6可知，不同濃度樟樹果實水浸提液對狗牙根和高羊茅均有較強的化感綜合抑制效應(yīng)，白三葉對樟樹果實水浸提液化感作用最為敏感。

表6 果實水浸提液對草坪草的化感綜合效應(yīng)指數(shù)

3 討論

化感物質(zhì)首先通過影響種子發(fā)芽數(shù)量、速度，及幼苗的健壯與否，從而影響受體植物的生長[16]。故本試驗測量了種子的發(fā)芽率、幼苗苗長、根長、鮮重這些指標(biāo)，進(jìn)而研究樟樹果實水浸提液對3種草坪草(高羊茅、白三葉和狗牙根)的化感作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同濃度的樟樹果實水浸提液對3種草坪草種子萌發(fā)和幼苗生長均產(chǎn)生不同的影響。中高濃度(0.3、0.5 g·mL-1)果實水浸提液對白三葉和狗牙根2種受體種子的發(fā)芽率均有抑制作用。不同濃度樟樹果實水浸提液對高羊茅苗長有化感抑制作用，且化感抑制效應(yīng)隨著水浸提液濃度升高而加強。中高濃度樟樹果實水浸提液對高羊茅根長的化感抑制作用顯著。高濃度樟樹果實水浸提液對高羊茅、狗牙根鮮重的化感抑制作用顯著。說明樟樹果實水浸提液中含有穩(wěn)定的化感活性物質(zhì)。這與王琛等[6]的研究結(jié)論一致。

本試驗中，根據(jù)測定不同的指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，除白三葉外，樟樹果實水浸液對3種受體的抑制作用主要體現(xiàn)在對根生長的抑制，進(jìn)而影響到植株的正常生長，這可能是因為自然界中的化感物質(zhì)常常通過植物經(jīng)雨水霧滴沖淋或是通過根系分泌的，地下部分受到的化感作用明顯強于地上部分，這與Sanguk等[17-18]認(rèn)為的根先接觸化感物質(zhì)這一觀點一致。

張霞等[19]研究發(fā)現(xiàn)，欒樹葉片水浸提液對4種草坪草化感作用強弱不同。趙莉莉等[20]研究發(fā)現(xiàn)，花椒葉浸提液對4種牧草種子也存在不同程度的化感作用。本試驗發(fā)現(xiàn)，樟樹果實水浸提液對3種草坪草種子的萌發(fā)、幼苗生長的化感作用不同，這表明化感作用能作用于特定的受體植物，有一定的選擇性。

本試驗中，3種受體種子之中，在低濃度(0.1 g·mL-1)時，白三葉的綜合化感指數(shù)為負(fù)值且絕對值最大，狗牙根的綜合化感指數(shù)也為負(fù)值，但其絕對值最小，表明白三葉對樟樹果實水浸提液敏感性較強，狗牙根較弱。在各濃度處理下，高羊茅種子均有較大的化感抑制效應(yīng)，綜合化感效應(yīng)指數(shù)的絕對值較大。由此認(rèn)為，在香樟林園林綠化配植過程中，應(yīng)考慮草坪草種類的選擇及種植距離。

本試驗初步探究了樟樹果實水浸提液對3種草坪種子的化感作用，進(jìn)一步補充了樟樹化感作用的研究，但其化感物質(zhì)的具體成分、性質(zhì)及對作用與受體種子的代謝途徑方面還待進(jìn)一步探索。

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