腫柄菊農(nóng)用價(jià)值研究綜述

魏曉麗 王占娣

摘要：腫柄菊是一種外來(lái)入侵植物，它較強(qiáng)的擴(kuò)散速度和入侵能力，給生態(tài)環(huán)境造成了一定的破壞，但也具有很高的農(nóng)用價(jià)值。綜述了腫柄菊殺蟲(chóng)活性、化感作用和有機(jī)肥料方面的研究進(jìn)展，可為腫柄菊的研究和開(kāi)發(fā)提供參考。

關(guān)鍵詞：腫柄菊;提取液;雜草;化感作用

中圖分類(lèi)號(hào)：S451? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1001-1463（2019）11-0073-05

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2019.11.018

Review on Agricultural Value of Tithonia diversifolia

WEI Xiaoli， WANG Zhandi

（College of Chemistry， Biology and Environment， Yuxi Normal University， Yuxi Yunnan 653100， China）

Abstract：Tithonia diversifolia is an invasive alien plant. It has strong diffusion speed and invasive ability， causing certain damage to the ecological environment， but it also has high agricultural value. In this paper， the research progress on insecticidal activity， allelopathy and organic fertilizer of Tithonia diversifolia was reviewed， which could provide reference for the research and development of Tithonia diversifolia.

Key words：Tithonia diversifolia;Extract solution;Weeds;Allelopathy

腫柄菊（Tithonia diversifolia A. Gray）為菊科腫柄菊屬植物，又稱(chēng)為金光菊、樹(shù)菊等，多年生半灌木狀草木，根系發(fā)達(dá)，莖粗壯，繁殖力強(qiáng)，能在各類(lèi)土壤生長(zhǎng)[1 - 2 ]。其基部多分枝形成群叢狀，每個(gè)群叢分枝多達(dá)上百枝，主干枝粗度一般為2～5 cm，植物體一般高度為2～5 m [3 ]。葉卵形、卵狀三角形或接近圓形，長(zhǎng)7～20 cm，3～5深裂，頭狀花序大，寬5～20 cm，筒狀花為黃色[4 ]。20世紀(jì)40年代，腫柄菊作為觀賞植物被引種到廣東、云南，現(xiàn)已逸散到廣東、廣西、云南及臺(tái)灣地區(qū)，福州、莆田、泉州、廈門(mén)等地也有栽培[5 ]。在云南地區(qū)，腫柄菊分布范圍覆蓋12市地州71個(gè)縣（區(qū)），擴(kuò)散面積達(dá)184.212 km2，占云南土地面積的47%[3 ]，其與周邊植物競(jìng)爭(zhēng)生態(tài)位，破壞入侵地的生態(tài)系統(tǒng)和群落。

調(diào)查表明，在腫柄菊群落內(nèi)與其伴生的植物多為一些適應(yīng)性強(qiáng)和分布范圍廣的一、二年生或多年生雜草，這些雜草僅占地上總生物量的3.2%～6.4%，而一些基本農(nóng)作物，如水稻、玉米、高粱和豇豆等很難在腫柄菊附近生存。因此，腫柄菊的存在對(duì)農(nóng)作物生產(chǎn)造成了不良影響[5 - 8 ]，同時(shí)腫柄菊密集的根莖部分為鼠類(lèi)等農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)提供了躲避的場(chǎng)所，加重了鼠類(lèi)對(duì)農(nóng)作物的危害。

腫柄菊雖然是一種入侵非常嚴(yán)重的雜草，但現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)，腫柄菊具有很高的農(nóng)用價(jià)值，在殺蟲(chóng)、化感作用和有機(jī)肥料方面具有較大的應(yīng)用前景。

1? ?殺蟲(chóng)活性

腫柄菊對(duì)昆蟲(chóng)的作用方式主要為胃毒、觸殺、熏蒸和調(diào)節(jié)昆蟲(chóng)行為。據(jù)報(bào)道，腫柄菊提取液對(duì)月季長(zhǎng)管蚜（Macrosiphum rosirvorum Zhang）[1 ]和豇豆蚜（Aphis craccivora）[2 ]具有胃毒作用，對(duì)果蠅（Drosophila melanogaster）具有胃毒、觸殺、熏蒸和趨避作用[3 ]。除此之外，腫柄菊與豆科植物共生時(shí)降低豆科類(lèi)植物昆蟲(chóng)的豐富度，其葉、花低揮發(fā)性化合物對(duì)切葉蟻（Atta and Acromyrmex）、果蠅（Drosophilidae）、具尾扇頭蜱（Rhipicephalus appendiculatus）、蚊類(lèi)昆蟲(chóng)（Anopheles gambiae，Aedes aegypti，Culex quinquefasciatus）、蚜蟲(chóng)（Aphis fabae）、蜜蜂（Apis）具有明顯的拒食和趨避活性，對(duì)鞘翅目昆蟲(chóng)四紋豆象（Callosobruchus maculatus）雌蟲(chóng)具有產(chǎn)卵抑制作用[9 - 10 ]。

2? ?腫柄菊的化感作用

2.1? ?對(duì)農(nóng)作物的化感作用

據(jù)研究，腫柄菊提取物對(duì)水稻（Oryza sativa L.）、小麥（Triticum aestivum L.）、玉米（Zea mays L.）、綠豆[Vigna radiata （Linn.） Wilczek.]、豌豆（Pisum sativum L.）、油菜、黃瓜（Cucumis sativus L.）、蝶豆（Clitoria ternatea L.）和蘿卜（Raphanus sativus L.）等作物的萌發(fā)具有較強(qiáng)的化感作用[8， 10 - 14 ]。

化感作用的強(qiáng)弱通常用萌發(fā)率、胚根和胚軸長(zhǎng)等作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。提取溶劑、提取部位和給藥濃度是導(dǎo)致腫柄菊化感作用差異的主要因素。楊海艷等[15 ]研究表明，采用蒸餾水試劑得到的腫柄菊提取物抑制水稻種子萌發(fā)的作用強(qiáng)度為葉 > 花序 > 莖，對(duì)綠豆種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的化感作用強(qiáng)度為葉 > 花序 > 莖。梁曉華等[16 ]研究表明，腫柄菊蒸餾水溶劑提取物抑制玉米生長(zhǎng)的活性強(qiáng)度為根 > 葉 > 莖。

不同給藥濃度對(duì)同一作物的作用效果差異主要體現(xiàn)在其抑制生長(zhǎng)的因子不同。楊海艷等[15 ]研究發(fā)現(xiàn)，濃度在1.0%～3.0%范圍內(nèi)，腫柄菊葉和花提取物對(duì)水稻種子萌發(fā)具有明顯的作用效果，濃度為3.0%時(shí)，腫柄菊提取物對(duì)水稻種子胚軸和胚根具有明顯的作用，表明腫柄菊葉、花提取物對(duì)水稻種子發(fā)芽率具有明顯的作用效果。腫柄菊對(duì)豆類(lèi)作物的化感作用表現(xiàn)為抑制和促進(jìn)雙重效果。楊海艷等[15 ]研究表明，腫柄菊莖的水提液抑制綠豆種子萌發(fā)和胚軸生長(zhǎng)，而促進(jìn)根生長(zhǎng)，隨著水提液濃度的升高，抑制強(qiáng)度也隨著增強(qiáng)。范麗娜等[11 ]研究表明，低濃度（6.25 g/L）時(shí)，腫柄菊地上部分提取物促進(jìn)豌豆根生長(zhǎng)，濃度≥25 g/L時(shí)，則抑制豌豆根生長(zhǎng)，腫柄菊提取物濃度對(duì)豌豆種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的化感作用強(qiáng)度為100.0 g/L? > 50.0 g/L > 25.0 g/L? > 12.5 g/L > 6.5 g/L 。不同作物對(duì)腫柄菊化感作用的敏感度不同，如腫柄菊提取物濃度低于6.25 g/L時(shí)促進(jìn)蘿卜的生長(zhǎng)，提取物濃度≥25 g/L時(shí)抑制蘿卜的萌發(fā)率，在相同條件下，蘿卜對(duì)腫柄菊的化感作用最為明顯，豌豆不明顯[11 ]。綜上所述，在田間，腫柄菊與作物競(jìng)爭(zhēng)生態(tài)位和營(yíng)養(yǎng)元素，嚴(yán)重影響作物的萌發(fā)和生長(zhǎng)，是一種危害較廣泛的入侵雜草。

2.2? ?對(duì)雜草的化感作用

研究證明，腫柄菊對(duì)稗草[Echinochloa crusgalli（L.） Beauv.]、黑麥草（Lolium perenne L.）、高羊茅（Festuca elata Keng ex E. Alexeev）、高丹草、巴西含羞草（Mimosa invisa）、含羞草（Mimosa pudica L.）、三葉鬼針草（Bidens pilosa L.）、鱧腸（Eclipta prostrata）和假臭草[Praxelis clematidea （Griseb） R.M. King & H.Rob.]等雜草具有化感作用。其水提液對(duì)高丹草的化感作用最強(qiáng)，化感濃度為0.1 g/mL，化感指數(shù)為-52.2%[14 ]，其次為三葉鬼針草[6 ]。腫柄菊揮發(fā)油對(duì)假臭草、含羞草和三葉鬼針草具有明顯的抑制作用，其抑制活性為巴西含羞草 > 三葉鬼針草 > 假臭草[10 ]。腫柄菊不同部位提取物對(duì)稗草的抑制效果不同，對(duì)稗草萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的化感作用強(qiáng)度為葉 > 莖葉 > 莖[13 ]。可見(jiàn)，腫柄菊對(duì)禾本科和闊葉科雜草具有明顯的抑制作用，可用于除草劑的開(kāi)發(fā)。

2.3? ?對(duì)微生物的化感作用

腫柄菊提取物對(duì)燕麥鐮刀菌（Fusarium avenaceum）、番茄早疫病菌（Alternaria solani）、梨黑星病菌（Venturia pirina）、煙草赤星病菌（Alternaria alternate）、蠶豆基腐病菌（Fusarium avenaceum）、魔芋軟腐病菌（Rhizopus stolonifer）和茶葉輪斑病菌 （Pestalotiopsis theae）等7種植物病原菌有抑制作用。其中番茄早疫病菌和煙草赤星病菌屬半知菌亞門(mén)，梨黑星病菌屬子囊菌亞門(mén)，魔芋軟腐病菌屬胡蘿卜軟腐歐文氏菌。不同溶劑的提取物抑菌效果不同，乙酸乙酯提取物抑菌作用 > 乙醇提取物抑菌作用 > 石油醚提取物抑菌作用[17 ]。

2.4? ?化感活性成分

腫柄菊化感物質(zhì)的提取方法通常有浸漬法、水提法、煎煮法、有機(jī)提取法、熱回流法等，提取試劑通常為有機(jī)溶劑，采用色譜法、追蹤法和薄層層析法鑒定這些提取物，發(fā)現(xiàn)其主要化學(xué)成分為倍半萜、酯類(lèi)、醇類(lèi)等活性成分（表1）。李曉霞等[18 ] 把腫柄菊風(fēng)干，用95%乙醇回流3次合并提取物，減壓濃縮得粗浸膏，浸膏用氯仿萃取，得到腫柄菊地上部分氯仿萃取相，鑒定出腫柄菊含有豆甾醇、十六酸乙酯、新植二烯、β-欖香烯。王麗[19 ]把腫柄菊地上部分干物質(zhì)粉末30.7 kg，用95%乙醇浸提3次，過(guò)濾、減壓回收乙醇至無(wú)醇味，得到初始浸膏。將浸膏溶于蒸餾水，水懸浮液分別依次用石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇萃取3次，合并各溶劑的萃取液，減壓濃縮得到稠浸膏石油醚部分、氯仿部分、乙酸乙酯部分、正丁醇部分和水，通過(guò)分析化合物的理化性質(zhì)，利用波譜學(xué)手段鑒定其化學(xué)成分為腫柄菊內(nèi)酯A。張崇禧等[20 ]用腫柄菊地上部分22 kg，用80%乙醇提取，合并乙醇提取液，減壓濃縮得到提取物。將提取物懸浮于水中，依次用等體積的石油醚、乙酸乙酯和水飽和的正丁醇進(jìn)行萃取，萃取液減壓濃縮得到石油醚部分、乙酸乙酯部分和正丁醇部分，再采用凝膠柱層析、MCI柱層析等方法進(jìn)行成分分離，應(yīng)用質(zhì)譜、核磁等方法進(jìn)行成分分析，鑒定出腫柄菊含有酯類(lèi)。楊明摯等[21 ]把洗干凈的腫柄菊根系加入乙酸乙酯，萃取過(guò)夜，吸取乙酸乙酯層液體并用濾紙過(guò)濾，再吸取萃取液于三角瓶中，在室溫中濃縮，用濃縮液來(lái)鑒定其成分，鑒定出腫柄菊含有1-乙基-3-甲基苯順-β-金合歡烯、十六烷、鄰苯二甲酸異丁酯。再取10 g腫柄菊新鮮完整的葉片于干凈的200 mL燒杯中，快速加入乙酸乙酯不斷晃動(dòng)進(jìn)行萃取，取出萃取液并過(guò)濾，再濃縮至2 mL進(jìn)行鑒定，得出腫柄菊的化學(xué)成分為1-辛烯-3-醇、香檜烯、1，2，4-三甲基苯、順-松油醇、β-石竹烯。

3? ?腫柄菊有機(jī)肥料

腫柄菊除了對(duì)雜草和農(nóng)作物具有明顯的化感作用外，對(duì)土壤還具有增肥作用。研究發(fā)現(xiàn)，腫柄菊在貧瘠的土壤中可以提高土壤中Ca、Mg、K、P、K、N等物質(zhì)的含量，降低土壤對(duì)P元素吸附的物質(zhì)，增加土壤中微生物含量，改變土壤性狀（如Al3+濃度、土壤酸度和Ca2+含量等），提高作物產(chǎn)量 [22 - 26 ]。雖然目前腫柄菊有機(jī)肥料的研究?jī)H限于初級(jí)階段，但科學(xué)家對(duì)腫柄菊有機(jī)肥開(kāi)發(fā)利用方面的知識(shí)產(chǎn)權(quán)非常重視，自2009年至今，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公開(kāi)的以腫柄菊為原料的有機(jī)肥料發(fā)明專(zhuān)利近10個(gè) [27 - 35 ]。由此可知，腫柄菊有機(jī)肥料的研究前景比較廣闊。

4? ?前景展望

作為一種外來(lái)入侵植物，腫柄菊對(duì)農(nóng)作物、生態(tài)環(huán)境造成較為嚴(yán)重的危害，到目前為止，對(duì)其防治多采取噴施農(nóng)藥的措施。但其為灌木類(lèi)多年植物，防治效果不理想。對(duì)腫柄菊化感作用的研究，不僅能夠掌握腫柄菊對(duì)作物的危害程度，還可以利用腫柄菊對(duì)雜草生長(zhǎng)的抑制作用開(kāi)發(fā)腫柄菊除草活性物質(zhì)，為尋找植物源性除草劑的開(kāi)發(fā)和利用提供先導(dǎo)化合物，將腫柄菊變廢為寶。因此，腫柄菊在作為外來(lái)植物對(duì)生態(tài)環(huán)境有著較大影響的同時(shí)，它所具有的發(fā)展?jié)摿σ膊豢珊鲆暋?/p>

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（本文責(zé)編：鄭丹丹）