3種速生樹種落葉水浸提液對走馬胎幼苗生長的化感效應(yīng)

周澤建 劉妮妮 伍冰倩 張 紅 趙 珩*

(1.中央民族大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，北京 100081； 2.廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，柳州 545004)

林藥復(fù)合種植是根據(jù)林下不同環(huán)境條件，選擇適宜、具有一定耐蔭的藥用植物進(jìn)行林下半野生化栽培[1]。它既可以充分利用林地資源，又可以使野生藥用資源得到保護(hù)與利用，還可增加林業(yè)的附加值，實現(xiàn)以短養(yǎng)長、長短相結(jié)合的良性循環(huán)[1]?；幸蛩貙α炙帍?fù)合種植影響非常大，關(guān)系著林藥復(fù)合種植的生態(tài)功能與經(jīng)濟(jì)效益[2～3]。植物化感作用是指一種植物通過發(fā)揮、淋溶、腐解、根系分泌等途徑向環(huán)境釋放化學(xué)物質(zhì)而對另一種植物所產(chǎn)生的抑制或促進(jìn)作用[4～5]?；形镔|(zhì)幾乎存在于植物任何器官中，是植物種間最為常見的關(guān)系之一。例如，桉樹葉水浸提液對水稻(OryzasativaL.)、玉米(ZeamaysL.)和黑麥草(LoliumperenneL.)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、幼苗生長具有顯著性的抑制作用，而對綠豆(Vignaradiata(Linn.)Wilczek)、豌豆(PisumsativumLinn.)的種子發(fā)芽沒有明顯的影響[6～7]；桉樹落葉分解物抑制肖蒲桃(Syzygiumacuminatissimum(Blume)DC.)、翅子樹(PterospermumacerifoliumWilld.)、華南錐(Castanopsisconcinna(Champ. ex Benth.)A.DC. 3種鄉(xiāng)土樹種的種子發(fā)芽和幼苗的生長，而對大葉合歡(Archidendronturgidum(Merr.)I.C. Nielsen)沒有顯著性影響[8]；濕地松的根、莖、皮、針?biāo)崛∫簩Σ噬柜R勃(Pisolithustinctorius(Pers.) Coker & Couch)的生長具有促進(jìn)作用[9]，而對水綿(SpirogyraintortaJao)的生長具有抑制作用[10]；杉木和馬尾松的枯落葉水提取液對萵苣(LactucasativaL.)和白菜(Brassicarapavar.glabraRegel)的生長具有抑制作用，且化感效應(yīng)強度隨水提取液濃度的增加而增加[11]。因此，研究松樹、桉樹和杉木的化感效應(yīng)對搭建林藥復(fù)合種植系統(tǒng)具有重要的科學(xué)意義。

走馬胎(ArdisiagigantifoliaStapf)為紫金?？?Myrsinaceae)紫金屬(Ardisia)植物，是一種珍貴的民族藥用植物，主要分布在海拔1 300 m以下的山間疏、密林下，蔭濕的地方[12]。這表明走馬胎是一種比較理想，適合林下種植的民族藥用植物。截至2016年，走馬胎的林下復(fù)合種植研究比較少，而松樹、桉樹和杉木3種速生樹種是廣西主要的人工用材樹種，種植面積比較大。如果在此3種林型下種植走馬胎，既可以增加林下生物多樣性，又可以增加林業(yè)附加值。因此，本研究選取民族藥用植物走馬胎為受體，以3種速生樹種(尾葉桉、濕地松、杉木)為供體，探討不同濃度尾葉桉(EucalyptusurophyllaS.T.Blakely)、濕地松(PinuselliottiiEngelm.)和杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.) Hook.)凋落葉水浸提液對走馬胎幼苗化感效應(yīng)的影響，分析走馬胎能否在尾葉桉、濕地松、杉木林下種植，為科學(xué)開展走馬胎復(fù)合種植提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗在廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院溫室大棚進(jìn)行，室內(nèi)溫度15～25℃，濕度為60%～85%。培育的土壤為菜園土，營養(yǎng)情況如下：pH5.21，水解氮3.61 mg·kg-1，速效磷14.92 mg·kg-1，速效鉀442.51 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)27.01 g·kg-1。供體材料是廣西3大速生樹種(濕地松、桉樹和杉木)的凋落葉，分別采自廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院實驗林場內(nèi)20年生濕地松純林、3年生桉樹純林和20年杉木純林；受體材料是民族藥用植物走馬胎幼苗，種子采自廣西柳州市金秀瑤族自治縣。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 落葉水浸提液的制備

將收集的落葉洗凈、風(fēng)干、粉碎，過200目的不銹鋼篩后，稱取320.0 g。用1 L的蒸餾水在常溫(20～25℃)下浸泡48 h后，經(jīng)過3層紗布和11 μm濾紙過濾，得到濾液即落葉浸提母液。存4℃冰箱備用。

1.2.2 盆栽試驗

用蒸餾水把浸提母液稀釋成20，40，60，80 g·L-14個不同濃度梯度。在2016年9月7日，選擇大小一致、籽粒飽滿的走馬胎種子播于裝有菜園土的營養(yǎng)缽(規(guī)格：10 cm×10 cm)里，用清水澆透，放在自然條件下培養(yǎng)，出苗后7 d，選擇大小、苗高一致幼苗植株進(jìn)行間苗，每個營養(yǎng)缽留一株，并在當(dāng)日把走馬胎幼苗移至廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院溫室大棚內(nèi)培養(yǎng)。7 d后，進(jìn)行試驗處理。實驗采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，共設(shè)不同水浸提液濃度20，40，60，80 g·L-1及對照蒸餾水5個處理，每個處理3次重復(fù)。實驗期間每隔5 d，用不同濃度的水浸提液20 mL澆施走馬胎幼苗，對照用20 mL蒸餾水澆施。60 d后，測定走馬胎的根長、基徑、株高、生物量等生長指標(biāo)。

1.3.3 測定指標(biāo)和測定方法

生長指標(biāo)：根長、基徑、株高、生物量。這些指標(biāo)分別用2 m三圈牌鋼卷尺、游標(biāo)卡尺、AUW-D型電子分析天平(精度：十萬分之一，日本島津)進(jìn)行測定。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

采用化感效應(yīng)指數(shù)(RI)評價3種速生樹種落葉提取液的化感作用類型與強度[13]，其計算公式如下：當(dāng)T

當(dāng)T≥C，RI=1-C/T

式中：T為處理值；C為對照值。

當(dāng)RI>0時，表示促進(jìn)作用；當(dāng)RI<0時，表示抑制作用，RI的絕對值表示化感作用強度的大小。

數(shù)據(jù)用Excel 2010進(jìn)行預(yù)處理后，采用SPSS19.0統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)。多重比較采用最小顯著差數(shù)法(LSD法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 桉樹、濕地松和杉木落葉水浸提液對走馬胎幼苗生長的影響

2.1.1 對走馬胎幼苗株高的影響

由表1可知：CK組，走馬胎株高為20.50 cm，在低濃度(20 g·L-1)處理下，桉樹、杉木落葉水浸提液對走馬胎的株高沒有顯著性影響，而濕地松落葉水浸提液對走馬胎的株高有極顯著促進(jìn)作用(P<0.01)，與CK相比，走馬胎的株高增加了20.49%。在中高(40，60，80 g·L-1)濃度處理下，桉樹落葉水浸提液對走馬胎的株高有顯著性抑制作用(P<0.05)，與CK相比，走馬胎的株高至少降低了2.59%，且隨著處理濃度的增加而逐漸減少；而濕地松、杉木落葉水浸提液對走馬胎的株高沒有顯著性影響。濕地松落葉水浸提液對走馬胎幼苗生長具有一定的“低促高無”作用，即20 g·L-1時顯著促進(jìn)走馬胎的株高，而40、60、80 g·L-1時無顯著性影響。

表1 不同濃度3種速生樹種落葉浸提液對走馬胎幼苗株高、基徑和根長的影響(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差)Table 1 Effect of three different concentrations of the aqueous extract of fast-growing plants on growth indexes of Ardisia giantifolia Staf(mean±SE)

2.1.2 對走馬胎基徑的影響

桉樹落葉水浸提液對走馬胎的基徑?jīng)]有顯著性影響，而杉木、濕地松落葉浸提液對走馬胎的基徑具有“低促高抑”的作用(表1)。其中，杉木、濕地松落葉浸提液處理下20 g·L-1時走馬胎的基徑為最大，與CK相比，它增大了11.05%、20.97%，達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)(表1)。

2.1.3 對走馬胎根長的影響

桉樹落葉水浸提液對走馬胎的根長具有極顯著性影響(P<0.01)，且存在“濃度依賴”關(guān)系，即隨著處理濃度的增大，走馬胎的根長逐漸變短；杉木落葉水提取液對走馬胎根長的影響表現(xiàn)為“低中促高抑”，即在低中濃度時，與CK相比，走馬胎的根長至少增長了9.06%，達(dá)到了顯著水平，而在高濃度時走馬胎的根長減少了2.89%；濕地松落葉水提取液對走馬胎的根長具有顯著性促進(jìn)作用(P<0.05)，40 g·L-1時走馬胎的根長達(dá)到最長，是CK的1.22倍(表1)。

2.1.4 對走馬胎生物量的影響

由表2可以推斷出：桉樹落葉水浸提液對走馬胎地下部分有極顯著性作用(P<0.01)，且走馬胎的地下部分干重在80 g·L-1時為最低，約是CK的1/3，具有“濃度依賴”趨勢；杉木、濕地松落葉水提取液對走馬胎地下部分的影響出現(xiàn)“波浪”型，即走馬胎的地下部分干重隨著處理濃度的增加出現(xiàn)先降低后增加再降低的現(xiàn)象，且80 g·L-1時水浸提液對走馬胎的地下部分的影響達(dá)到顯著性水平(P<0.05)。與CK相比，各桉樹落葉水浸提液濃度都顯著減少了走馬胎的地上部分干重(P<0.05)，且在80 g·L-1時地上部分干重為最小，是CK的0.59倍，達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)；杉木落葉水提取液對走馬胎的地上部分干重沒有顯著性影響，而濕地松落葉提取液對走馬胎的地上部分干重的影響具有“低促高無”的作用，即20 g·L-1時走馬胎的地上部分干重為最重，與對照相比，它增大了28.53%，達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)，但中高濃度時走馬胎地上部分干重沒有顯著的減少或增加(表2)。

從生物量來看，桉樹落葉水浸提液對走馬胎幼苗生長有極顯著性抑制作用(P<0.01)，且在最高濃度80 g·L-1時抑制作用最強，與CK相比，走馬胎的生物量減輕了53.61%，具有“濃度依賴”的趨勢；杉木落葉水浸提液濃度在40 g·L-1時走馬胎的生物量顯著減少(P<0.05)，但其余濃度處理對走馬胎的生物量沒有顯著性影響；濕地松落葉水浸提液在20、40、60 g·L-1時具有輕微的促進(jìn)作用，但沒有達(dá)到顯著性水平，在80 g·L-1時濕地松落葉水浸提液顯著減少走馬胎的生物量(P<0.05)，出現(xiàn)了“低中促高抑”的現(xiàn)象(表2)。

2.2 走馬胎生長指標(biāo)的化感效應(yīng)指數(shù)分析

株高、地徑、根長是植物生長最終也是最直觀的表現(xiàn)形式[14]，而生物量是植物生長的綜合表現(xiàn)。因此，對此4個指標(biāo)進(jìn)行化感效應(yīng)指數(shù)分析，可以揭示桉樹、杉木、濕地松對走馬胎化感效應(yīng)類型和強度。

表2 不同濃度3種速生樹種落葉浸提液對走馬胎幼苗地下、地上部分干重與生物量的影響(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差)Table 2 Effect of three different contents of the aqueous extract of fast-growing plants on growth indexes of A.giantifolia Staf(mean±SE)

2.2.1走馬胎株高、基徑、根長的化感效應(yīng)指數(shù)分析

由圖1a可以看出，濕地松落葉浸提液對走馬胎的株高在20、40 g·L-1時表現(xiàn)為促進(jìn)作用，在60、80 g·L-1時表現(xiàn)為微弱的抑制作用。其中，在20 g·L-1時濕地松落葉浸提液對走馬胎的株高有明顯的促進(jìn)作用。杉木落葉浸提液在40 g·L-1時表現(xiàn)為較強的促進(jìn)作用，其余濃度處理則表現(xiàn)為較強的抑制作用。不同濃度的桉樹落葉浸提液對走馬胎株高的影響均表現(xiàn)為較強的抑制作用，且抑制作用隨濃度的增加而增強，有較強的“濃度依賴”關(guān)系。

由圖1b可知，濕地松落葉浸提液對走馬胎基徑的影響基本上表現(xiàn)為促進(jìn)作用，且隨著水提液濃度的增大促進(jìn)作用變?nèi)?。但是，桉樹和杉木落葉浸提液對走馬胎基徑的影響均表現(xiàn)為“低中抑高促”現(xiàn)象，即在20、40 g·L-1時表現(xiàn)為較強的抑制作用，而在80 g·L-1時表現(xiàn)為微弱的促進(jìn)作用。

由圖1c可以看出，濕地松落葉水提取液對走馬胎的影響基本表現(xiàn)為較強的促進(jìn)作用，且隨著濃度的增加促進(jìn)作用逐漸減弱。杉木落葉浸提液對走馬胎根長的影響表現(xiàn)為“低中促高抑”，即20、40、60 g·L-1時表現(xiàn)為較強的促進(jìn)作用，而在80 g·L-1時表現(xiàn)為微弱的抑制作用。桉樹落葉浸提液對走馬胎根長的影響基本表現(xiàn)為抑制作用，其中80 g·L-1時抑制作用最強。

2.2.2 走馬胎生物量的化感效應(yīng)指數(shù)分析

由圖1d可知，濕地松落葉水提取液對走馬胎生物量的影響表現(xiàn)為“低促高抑”，即在20、40 g·L-1時濕地松落葉水提取液對走馬胎的生物量有較強促進(jìn)作用，而在60、80 g·L-1時有較強的抑制作用。杉木、桉樹落葉水提取液對走馬胎的生物量均有抑制作用，且隨著濃度的增加抑制作用逐漸加強。同濃度相比，桉樹落葉水提取液各濃度處理的抑制作用強度均比杉木或濕地松的大。

3 討論

在自然生態(tài)系統(tǒng)中，化感物質(zhì)主要依靠水從植物器官中淋溶出來[15]，因此本試驗采用水浸提法來提取桉樹、杉木和濕地松落葉中的化感物質(zhì)是比較合理的。在相同濃度處理下，桉樹落葉水浸提液對走馬胎幼苗生長的抑制效果最明顯，這可能是桉樹釋放的化感物質(zhì)對走馬胎毒性作用最強所致。Ferreira等研究表明濕地松對鬼針草和生菜沒有顯著性影響，不存在化感物質(zhì)[16]。但本試驗顯示了不同結(jié)果：濕地松落葉浸提液顯著影響走馬胎幼苗地下部分和地上部分的積累以及生物量的形成。在低濃度(20 g·L-1)時，濕地松落葉浸提液對走馬胎的生長具有顯著性的促進(jìn)作用；40、60 g·L-1時濕地松落葉浸提液對走馬胎的生長無顯著性影響；80 g·L-1時濕地松落葉浸提液對走馬胎生長有抑制作用。究其原因可能是不同植物之間的化感作用敏感度不同，化感物質(zhì)具有選擇性和專一性[15]。植物化感作用的強弱取決于化感物質(zhì)的活性，而活性大小受其物理化學(xué)性質(zhì)、作用方式、濃度以及受體植物的影響，其中活性物質(zhì)濃度對植物化感作用具有重要影響[17～18]。走馬胎的株高、根長、生物量隨著桉樹落葉水浸提液濃度的升高而出現(xiàn)減少的趨勢，說明桉樹對走馬胎的化感作用可能存在濃度依賴，這與其它植物化感作用研究結(jié)果類似[19～21]；濕地松和杉木落葉水浸提液對走馬胎幼苗的株高、基徑、根長、生物量的影響呈現(xiàn)先增加后減少的現(xiàn)象，說明濕地松和杉木對走馬胎的化感作用可能存在“低促高抑”的雙濃度效應(yīng)，這與大部分研究化感作用濃度效應(yīng)的結(jié)果一致[21～24]?；行?yīng)指數(shù)(RI)是評價植物之間存在抑制或促進(jìn)關(guān)系的重要指標(biāo)，它的絕對值大小表示植物之間關(guān)系的強弱，它的正負(fù)表示植物之間的關(guān)系是促進(jìn)還是抑制[13]。在桉樹落葉浸提液處理下，走馬胎的株高、根長以及生物量的化感效應(yīng)指數(shù)RI<0，且RI的絕對值隨著濃度的增加而增大，說明桉樹落葉水浸提液對走馬胎幼苗生長有抑制作用，且抑制強度隨濃度的增加而增加。在濕地松落葉水浸提液處理下，低濃度時走馬胎的株高、根長以及生物量的RI>0，而高濃度時RI<0，說明濕地松落葉水浸提液對走馬胎幼苗的生長可能存在“低促高抑”的作用。在杉木落葉水浸提液處理下，低濃度時走馬胎株高和根長的RI>0，生物量的RI<0，而高濃度時各指標(biāo)的RI<0，說明杉木落葉水浸提液在低濃度時可能存在微弱的促進(jìn)作用，而在高濃度時有較強的抑制作用。同濃度下，桉樹的抑制作用最強，杉木次之，濕地松最弱。在低濃度時，杉木和濕地松落葉水提取液均對走馬胎幼苗的生長有促進(jìn)作用，但兩者的促進(jìn)強度不同：濕地松的促進(jìn)強度大于杉木的。

林藥復(fù)合種植是提高林農(nóng)經(jīng)濟(jì)收入的重要途徑之一，是國家大力提倡林下經(jīng)濟(jì)的主要模式。林藥復(fù)合種植能否產(chǎn)生效益，關(guān)鍵在于造林樹種淋出物是否對藥用植物具有增益效應(yīng)[25]。馬尾松與刺栲混種是南方比較成功的復(fù)合種植模式，在廣西、廣東等地都有一定種植面積，效益比較高[22]。究其原因可能是馬尾松淋出物或分泌物促進(jìn)了刺栲幼苗的生長[26]。走馬胎與桉樹之間存在較強的負(fù)化感效應(yīng)，而走馬胎與濕地松或杉木之間存在“低促高抑”的化感效應(yīng)。在自然狀態(tài)下化感物質(zhì)的濃度是非常低的[8]，鑒于此，建議搭建走馬胎的復(fù)合種植系統(tǒng)時造林樹種優(yōu)先選擇濕地松，其次是杉木。