8種生草水浸提物對狗牙根和鬼針草的化感作用

袁 洋，張苗苗，竇孟蘭，朱朝華

(海南大學(xué) 熱帶農(nóng)林學(xué)院，?？?570228)

果園生草是歐美及日本等發(fā)達國家普遍推行的果園管理模式，1998年我國綠色食品辦公室將果園生草作為綠色果品生產(chǎn)技術(shù)體系在全國范圍內(nèi)進行推廣。李會科等[1]發(fā)現(xiàn)，生草能夠調(diào)節(jié)蘋果園近地層的大氣溫度，提高果園相對濕度，調(diào)節(jié)土壤溫度，降低風速和相對照度。據(jù)馬國輝[2]報道，生草果園冬季土壤表層溫度比裸露土壤表層溫度高2.1 ℃，且隨氣溫降低，保溫防凍效果更趨明顯；陳欣[3]研究了紅壤丘陵果園雜草保持在高溫干旱期的生態(tài)作用，結(jié)果表明，高溫干旱期幼齡果園沒有生草覆蓋或覆蓋度很低的果園，土壤溫度明顯高于保留雜草的果園。果園生草能顯著地提高光合色素的含量[4]，特別是葉綠素b的含量，高含量光合色素有利于葉片光合作用的進行，從而提高幼苗利用光照的能力[5]。在黃土高原區(qū),蘋果生草栽培后單葉面積和百葉重都有顯著增加，增加幅度分別為5.91%～10.67%和10.82%～13.63%[6]。

狗牙根(Cynodondactylon(L.) Pers.)是果園主要雜草之一廣泛分布于我國的華北、西北、西南及長江中下游等地，黃河流域以南各地均有野生種。該雜草發(fā)生期長，生活力強，繁殖迅速，蔓延快，成片生長，不怕踐踏，危害較重。鬼針草(BidenspilosaL.)為外來入侵植物，分布于華東、華中、華南、西南各省區(qū)，是旱田、果園、桑園和茶園的重要雜草，與栽培植物爭光、爭水、爭肥，影響作物的產(chǎn)量，也是棉蚜等病蟲的中間傳播寄主。有研究表明[7]，百喜草(PaspalumnotatumFlugge)、平托落花生(Arachispintoi)在濃度為10.0 g·L-1時，對蘿卜種子的萌發(fā)都有著顯著的抑制作用，在濃度為7.5 g·L-1和10.0 g·L-1時，百喜草對蘿卜幼苗的鮮質(zhì)量有著顯著的抑制作用。高陽等[8]研究發(fā)現(xiàn)，硬質(zhì)早熟禾浸提液能夠抑制柳枝稷種子萌發(fā)和幼苗生長，尤其是對發(fā)芽指數(shù)、胚芽長度和幼苗生物量的影響較大。同時，地上部分浸提液的抑制作用強于根系。由此可見，目前應(yīng)用于果園中的生草品種是具有一定化感潛力的，但目前尚未見將生草的化感作用潛力運用到果園除草的報道。筆者以“利用化感作用的正向促進效應(yīng)，避免負向抑制效應(yīng)”的原則，篩選能夠抑制海南熱帶水果果園內(nèi)雜草的生草品種，旨為構(gòu)建海南果園生草技術(shù)體系提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料 柱花草(Stylosanthes)、百喜草(PaspalumnotatumFlugge)、早熟禾(PoaannuaL.)平托落花生(Arachispintoi)、大葉油草(AxonopuscompressusP.)、長柔毛野豌豆(ViciavillosaRoth)、高羊茅(FestucaelataKeng ex E.)及鼠茅草(VulpiamyurosC.Gmelin)作為供體生草，由廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供。狗牙根(Cynodondactylon(L.) Pers.)及鬼針草(BidenspilosaL.)作為受體雜草采于海南大學(xué)熱帶農(nóng)林學(xué)院教學(xué)基地。

1.2 浸提液制備 將采集的8種生草風干粉碎，后分別稱取50 g放入錐形瓶中，加500 mL蒸餾水后封口置于振蕩培養(yǎng)箱[(20±1) ℃，160 r·min-1]中振蕩，48 h后取出，先用4層紗布過濾2次，再用0.2 μm孔徑的微孔濾膜抽濾1次，即得濃度為100 g·L-1的母液。用蒸餾水將母液稀釋至濃度為5，10，20和40 g·L-1，存于4 ℃冰箱中備用。

1.3 實驗設(shè)計 種子萌發(fā)實驗 選用規(guī)格為9 cm的無菌培養(yǎng)皿，墊入雙層濾紙，將采集的受體種子用70%乙醇浸泡3 min，選取大小飽滿一致的20粒種子放入皿中，再分別加入5 mL的5、10、20和40 g·L-1的浸提液，以蒸餾水為對照，然后將培養(yǎng)皿置于恒溫培養(yǎng)箱{溫度25 ℃，濕度70%，(12 h)4000 lx光照和溫度15 ℃，濕度80%，(12h)黑暗}中，以胚根或胚芽突破種皮為種子萌發(fā)標準。每天適當補充相應(yīng)濃度的浸提液1 mL并記錄各培養(yǎng)皿中種子萌發(fā)數(shù)量，每個處理設(shè)置3個重復(fù)，5 d后結(jié)束實驗。

幼苗生長實驗 將消毒好的種子置于恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)至露白，然后選取40粒大小飽滿一致的露白種子放入皿中，再分別加入5 mL的5，10，20和40 g·L-1的浸提液，以蒸餾水作為對照，然后將培養(yǎng)皿置于恒溫培養(yǎng)箱[溫度25 ℃，濕度70%，12 h，4 000 lx光照；溫度15 ℃，濕度80%，12 h黑暗]中每天適當補充相應(yīng)濃度的浸提液1 mL，5 d后移出幼苗，測量幼苗莖長和根高，稱量20株幼苗總鮮質(zhì)量,方法參照文獻[9]。

1.4 指標測定 按以下公式計算發(fā)芽率、相對萌發(fā)率、發(fā)芽指數(shù)及化感指數(shù)：

發(fā)芽率=(發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100 % ，

相對萌發(fā)率=(處理組的萌發(fā)率/對照組的萌發(fā)率) ×100 % ，

發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt) ，
化感指數(shù)= 1-C/T(T≥C)或化感指數(shù)=C/T- 1(C>T) ，

式中：Gt為第t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。C為對照，T為處理值；指數(shù)大于0為促進作用，小于0為抑制作用，其絕對值大小反映化感作用的強弱[8]。

1.5 數(shù)據(jù)分析 試驗數(shù)據(jù)采用SPSS進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 8種生草水浸提液對2種受體種子萌發(fā)的影響

2.1.1 8種生草水浸提液對2種受體種子萌發(fā)率的影響 如表1所示，8種生草水浸提物對狗牙根、鬼針草的種子萌發(fā)的影響隨濃度的差異而變化。濃度為20，40 g·L-1時，處理組與對照組差異極其顯著。百喜草的水浸提物對狗牙根和鬼針草種子的萌發(fā)影響表現(xiàn)出“劑量效應(yīng)”，濃度增大，抑制效果增強。所有濃度的平托落花生、百喜草、長柔毛野豌豆水浸提液對狗牙根和鬼針草種子的萌發(fā)率都有顯著的抑制效果，而柱花草、早熟禾、大葉油草、高羊茅、鼠茅草水浸提液在低濃度時對狗牙根和鬼針草種子的萌發(fā)起到促進效果，在高濃度時，百喜草對狗牙根的抑制效果高，抑制率為86.49%。豆科生草中，長柔毛野豌豆在高濃度時的抑制效果高，抑制率為25%。8種生草水浸提液在濃度為10、20及40 g·L-1時對鬼針草都呈現(xiàn)出抑制效果，其中，禾本科中百喜草在高濃度的抑制效果最顯著，抑制了81.82%，而豆科生草中，平托落花生的抑制效果最好，抑制率為77.73%。

表1 8種生草水浸提液對受體植物種子萌發(fā)率的影響

注：表中不同大小寫字母分別表示各處理在0.1和0.05水平上的差異顯著性，下同

Note: The different uppercase and lowercase letters in the figures show significant difference at 0.1 and 0.05 levels, respectively, similarly hereinafter

2.1.2 8種生草水浸提液對2種受體種子萌發(fā)指數(shù)的影響 如表2所示，8種生草在濃度為10，20，40 g·L-1時，對狗牙根，鬼針草種子的萌發(fā)指數(shù)都有著顯著的抑制效果。禾本科生草對狗牙根種子的萌發(fā)有著非常顯著的延遲作用，即使是抑制效果最差的早熟禾和鼠茅草在高濃度時，對狗牙根種子萌發(fā)指數(shù)的抑制率也超過40%。而對鬼針草8種生草在高濃度時的抑制效果都超過了45%。其中，禾本科的百喜草在高濃度為20，40 g·L-1時對鬼針草的萌發(fā)指數(shù)抑制率分別為73.41%，92.58%。鼠茅草在高濃度時對鬼針草的萌發(fā)指數(shù)也超過了70%。豆科生草中抑制效果最好的是平托落花生，在高濃度時，抑制了63.27%。柱花草和長柔毛野豌豆在40 g·L-1時，對鬼針草的萌發(fā)指數(shù)也有著超過50%的抑制效果。

表2 8種生草水浸提液對受體植物種子萌發(fā)指數(shù)的影響

2.2 8種生草水浸提液對2種受體幼苗生長的影響

2.2.1 8種生草水浸提液對2種受體幼苗莖長的影響 如表3所示，在濃度為20，40 g·L-1時，8種生草對狗牙根、鬼針草的莖長都有著極其顯著的抑制效果，柱花草、早熟禾、大葉油草、長柔毛野豌豆、高羊茅，鼠茅草在濃度為5 g·L-1時，對狗牙根的莖長生長都出現(xiàn)了促進效果，分別促進了5.16%，11.1%，10.97%，8.77%，6.45%，8.39%。早熟禾對狗牙根的抑制效果在濃度為40 g·L-1時最顯著，抑制率達到76.9%。禾本科生草中，大葉油草的抑制效果最不明顯，對狗牙根的抑制只有22.45%。豆科生草在高濃度時對狗牙根幼苗的莖長抑制率都超過了40%。而柱花草、早熟禾、大葉油草、長柔毛野豌豆、高羊茅、鼠茅草、在濃度為5 g·L-1時，對鬼針草的莖長生長也起到了促進作用，分別促進了2.42%，8.06%，7.95%，5.88%，3.57%和5.53%。在高濃度時，禾本科生草中，早熟禾對鬼針草的抑制效果最強，達到78.80%，豆科生草中，柱花草的抑制效果高達到67.96%。豆科生草高濃度對鬼針草幼苗莖長的抑制效果都超過了45%。

表3 8種生草水浸提液對受體幼苗莖長的影響

2.2.2 8種生草水浸提液對2種受體幼苗根長的影響 如表4所示，百喜草、早熟禾、平托落花生、長柔毛野豌豆、鼠茅草的各個濃度對狗牙根的幼苗的根長都有抑制效果，且抑制效果隨著濃度的增大而增強，表現(xiàn)出“劑量效果”。大葉油草、柱花草只有在濃度為5 g·L-1時有促進效果，且促進率都為8.33%。高羊茅在濃度為20 g·L-1時，對狗牙根的抑制效果最強(76.43%),其他生草均是在濃度為高濃度時表現(xiàn)出最大抑制效果。8種生草對雜草的根生長也有明顯的抑制作用，禾本科中百喜草在濃度為40 g·L-1時，對鬼針草的抑制效果最強(77.05%)，豆科生草中柱花草的抑制效果在濃度為40 g·L-1也達到最大，為70.56%。豆科生草中抑制效果最差的是平托落花生，在濃度為40 g·L-1時，抑制效果也僅為37.09%。

2.2.3 8種生草水浸提液對2種受體幼苗鮮質(zhì)量的影響 如表5所示，在濃度為5 g·L-1時，柱花草、大葉油草、長柔毛野豌豆、高羊茅、鼠茅草均對狗牙根幼苗的鮮質(zhì)量增長有促進作用，禾本科的大葉油草在濃度為5 g·L-1時，促進效果可以達到21.92%。豆科生草中柱花草的促進效果最為顯著，可以達到18.62%。百喜草在濃度為5 g·L-1時，對狗牙根幼苗的鮮質(zhì)量沒有影響。高羊茅在濃度為20 g·L-1時，對狗牙根幼苗鮮質(zhì)量的抑制效果達到最大為73.57%。在濃度為40 g·L-1時，8種生草對狗牙根幼苗鮮質(zhì)量均有著抑制效果，其中，禾本科中抑制效果最為顯著的為百喜草，抑制率為74.47%；豆科生草中柱花草抑制率高為67.27%。在濃度為40 g·L-1時，8種生草對鬼針草的鮮質(zhì)量均有顯著的抑制作用，其中，禾本科生草中百喜草的抑制效果最為顯著，抑制率為77.14%，豆科生草中柱花草的抑制效果最為顯著，抑制率為70.48%。禾本科生草的在高濃度時，對鬼針草幼苗的鮮質(zhì)量抑制率均超過了45%，抑制效果強于豆科生草。

表4 8種生草水浸提液對受體幼苗根長的影響

表5 8種生草水浸提液對受體幼苗鮮質(zhì)量的影響

2.3 8種生草水浸提液對2種受體幼苗化感綜合效應(yīng) 如6表所示，柱花草、大葉油草在濃度為5 g·L-1時，對狗牙根和鬼針草的化感作用為促進作用，其他生草在各個濃度處理對狗牙根均為抑制效果。禾本科生草中，百喜草在濃度為40 g·L-1時，對狗牙根和三葉鬼針的化感綜合效應(yīng)指數(shù)高達6.56和6.44，抑制效果極顯著，高于其他生草，而豆科生草中，對狗牙根和鬼針草化感綜合指數(shù)高的柱花草在濃度為40 g·L-1時的化感綜合指數(shù)為1.76和1.83。

表6 8種生草水浸提液對受體植物的化感綜合效應(yīng)

3 討 論

本試驗結(jié)果表明，8種生草均存在化感物質(zhì)，其水浸提液對2種受體植物的種子萌發(fā)和幼苗生長均有顯著的化感效應(yīng)。萌發(fā)生物測定通常用于測試目標物種對化感物質(zhì)的敏感性。通常將種子與不同濃度的潛在化感化合物一起培養(yǎng)，并比較動力學(xué)和萌發(fā)率。種子萌發(fā)是植物生命周期中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對植物生長發(fā)育至關(guān)重要[10-11]，化感物質(zhì)對植物種子的影響分為抑制和促進兩方面，許多化感物質(zhì)能顯著抑制植物種子萌發(fā)，并影響種子萌發(fā)后幼苗的生長發(fā)育，但是并非所有化感物質(zhì)都會降低種子萌發(fā)率，有些僅僅是延緩種子的萌發(fā)進程[12]。在本實驗中，可以看出8種生草在高濃度時，不僅抑制了狗牙根與鬼針草種子的萌發(fā)率也抑制了萌發(fā)指數(shù)，種子萌發(fā)進程延緩的現(xiàn)象也驗證了這一觀點。

同一種化感物質(zhì)能夠?qū)Σ煌氖荏w植物產(chǎn)生不同的影響，這是由于不同受體植物對供體植物化感物質(zhì)的代謝產(chǎn)物不同[13]所造成的，因此，對供體植物的敏感性表現(xiàn)出一定的差異。本實驗中，8種生草即使對同一種受體植物所表現(xiàn)出來的效果和作用程度都是不同的。

有研究發(fā)現(xiàn)，高濃度柳枝稷根或莖提取液對3種雜草種子萌發(fā)以及幼苗芽和根的生長具有一定的抑制作用；而低濃度的柳枝稷根或莖提取液對3種雜草種子萌發(fā)、幼苗芽和根生長具有一定的促進作用[14]。說明同種植物的提取物在不同濃度的情況下，對同種受體也會表現(xiàn)出不同的效果。這與本研究的結(jié)果一致。

綜上所述，本實驗中8種生草對受體植物狗牙根、鬼針草均有著顯著的抑制效果，研究結(jié)果為利用果園生草的化感作用控制雜草提供了理論基礎(chǔ)，并為果園挑選生草品種提供了指導(dǎo)。下一步應(yīng)開展化感物質(zhì)分離、純化和鑒定工作，提高應(yīng)用范圍。此外，生草在復(fù)雜的自然環(huán)境下，特別是在不同氣候和土壤的影響下，能否產(chǎn)生相同的作用尚有待進一步研究。