火炬樹水浸液對(duì)蘇丹草和狗尾草的化感作用

董芳瑾 金鑫麟 李華清 歐留妹 趙娟 李踐踐 李榮花

摘要 分析火炬樹不同器官水浸液對(duì)其他植物的化感效應(yīng)有助于了解火炬樹化感作用物質(zhì)合成的部位。利用火炬樹果穗、樹皮和根不同濃度的水浸液對(duì)蘇丹草和狗尾草2種植物的種子進(jìn)行處理，結(jié)果表明：火炬樹果穗水浸液對(duì)蘇丹草和狗尾草的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和化感效應(yīng)指數(shù)均表現(xiàn)為抑制作用，對(duì)狗尾草的抑制作用強(qiáng)于蘇丹草;火炬樹樹皮水浸液在0.002 g/mL時(shí)對(duì)蘇丹草有促進(jìn)作用，其余濃度均表現(xiàn)為抑制作用，樹皮水浸液3個(gè)濃度對(duì)狗尾草均表現(xiàn)為抑制作用;火炬樹根水浸液3個(gè)濃度對(duì)蘇丹草都表現(xiàn)為促進(jìn)作用，在0.002 g/mL 時(shí)對(duì)狗尾草表現(xiàn)為促進(jìn)作用，其余濃度表現(xiàn)為抑制作用;火炬樹化感效應(yīng)表現(xiàn)抑制作用的強(qiáng)度是果穗>樹皮>根。

關(guān)鍵詞 火炬樹;水浸液;化感作用;蘇丹草;狗尾草

中圖分類號(hào) S451? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2021）04-0119-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.04.032

Allelopathy of Rhus typhina Aqueous Extract on Sorghum sudanense and Setaria viridis

DONG Fang-jin， JIN Xin-lin，LI Hua-qing et al （Colloge of Environmental Science and Safety Engineering， Tianjin University of Technology， Tianjin 300384）

Abstract Analyzing the allelopathy of aqueous extract of different organs of R.typhina on other plants is helpful to know about which organ can produce allelopathic compound. The aqueous of R.typhina fruits， barks and roots were used to treat the seeds of Sorghum sudanense and Setaria viridis.The results showed that the germination rate， germination index and response index of? R.typhina? aqueous on S.sudanense and S.viridis.The allelopathic effect indexes were both negative， and the negative effect on S.sudanense was stronger than that of S.viridis. Aqueous of barks of T.typhina was a positive effect on S.sudanense at 0.002 g/mL， and the other concentrations were negative. The three concentrations of bark showed negative effects on S. viridis.The three concentrations of roots showed positive effects on S.sudanense.At 0.002 g/mL， it showed positive effects on S.viridis，the rest of the concentration showed negative; the intensity of the allelopathic effect of R.typhina showed negative was fruits>barks>roots.

Key words Rhus typhina;Aqueous extract; Allelopathy;Sorghum sudanense;Setaria viridis

基金項(xiàng)目 大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目（201910060148）;國(guó)家自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目（41907329）。

作者簡(jiǎn)介 董芳瑾（1998—），女，四川射洪人，從事自然地理與資源環(huán)境研究。通信作者，講師，從事植物生態(tài)化學(xué)研究。

收稿日期 2020-07-06

植物可以產(chǎn)生調(diào)控其周圍鄰近植物生長(zhǎng)的次生代謝物質(zhì)，即植物化感作用（allelopathy）。植物化感物質(zhì)可引起種子劣變和活性降低而導(dǎo)致萌發(fā)率降低和萌發(fā)推遲，且表現(xiàn)出明顯的濃度效應(yīng)和不同器官浸提液間化感作用的差異[1-4]?；鹁鏄洌≧hus typhina）作為一種拓荒植物從北美被引種到國(guó)內(nèi)后，能夠快速建立群落，排擠其他植物生長(zhǎng)[5]，其產(chǎn)生化感物質(zhì)抑制其他植物種子萌發(fā)是重要的原因之一。吳長(zhǎng)虹等[6]研究了火炬樹水浸提液對(duì)側(cè)柏、紫穗槐種子萌發(fā)的化感效應(yīng)，結(jié)果表明葉片和根水浸液對(duì)2種受體植物種子萌發(fā)具有抑制作用;孫天旭等[7]以鹽膚木和黃櫨為參照樹種，研究火炬樹樹葉和林下土壤水浸提液對(duì)側(cè)柏、油松、小麥、小白菜種子萌發(fā)的影響，表現(xiàn)出高濃度抑制、低濃度促進(jìn)的化感效應(yīng);白麗榮等[8]以火炬樹葉的浸提液處理谷子、綠豆、玉米、小麥種子，表現(xiàn)出不同的濃度效應(yīng)。

火炬樹能產(chǎn)生化感物質(zhì)調(diào)控鄰近植物的生長(zhǎng)和群落建立已經(jīng)沒(méi)有爭(zhēng)議，但是火炬樹化感物質(zhì)的合成部位還需要研究。另外化感作用具有種間差異，選擇能夠與火炬樹相容的草本植物能夠提高火炬樹群落的林下植物豐富度和蓋度。

筆者擬研究火炬樹果穗、樹皮、根的水浸液對(duì)禾本科植物蘇丹草（Sorghum sudanense）和狗尾草（Setaria viridis）種子萌發(fā)的化感作用，探索火炬樹化感物質(zhì)產(chǎn)生的主要器官以及化感作用的種間差異。

1 材料與方法

1.1 材料 于9月采集生長(zhǎng)良好的火炬樹直徑為2～3 mm的細(xì)根，主干上的樹皮（韌皮部及周皮），顏色鮮艷飽滿的果穗，120 ℃殺青30 min，60 ℃烘干至恒重。受體植物蘇丹草種子和狗尾草種子購(gòu)自江蘇沭陽(yáng)縣種子公司。

1.2 試驗(yàn)方法

將烘干后的果穗、樹皮和根剪碎成大約3 cm 的小段，分別稱取200 g，放入燒杯中，加入1 000? mL蒸餾水，浸泡24 h后，用3層紗布過(guò)濾2次，得到濃度為0.200 g/mL的火炬樹水浸液母液，再配制成0.020、0.002 g/mL的水浸液。

選取籽粒飽滿、顏色鮮艷的蘇丹草和狗尾草種子50粒，放入底部裝有濾紙的培養(yǎng)皿中，蓋上濾紙，分別加入4 mL濃度為0.200、0.020、0.002 g/mL的火炬樹果穗、樹皮、根水浸液，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，對(duì)照組加入等量蒸餾水，25 ℃培養(yǎng)箱黑暗培養(yǎng)，每12 h觀察并加入對(duì)應(yīng)濃度水浸液2 mL，以種子胚根長(zhǎng)2 mm作為種子萌發(fā)依據(jù)，連續(xù)2 d沒(méi)有新的種子發(fā)芽作為發(fā)芽結(jié)束的依據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理 發(fā)芽率GR=發(fā)芽種子總數(shù)/試驗(yàn)種子數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)GI=Gt/Dt

其中，Gt表示種子在第t日的發(fā)芽數(shù);Dt表示相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

化感效應(yīng)指數(shù)RI=1-C/T（T≥C），RI=T/C-1（T

其中，C為對(duì)照組發(fā)芽率;T為處理組發(fā)芽率。RI>0表示化感作用為促進(jìn)，RI<0表示化感作用為抑制。

2 結(jié)果與分析

2.1 火炬樹果穗水浸液對(duì)蘇丹草和狗尾草種子萌發(fā)的化感作用 由表1可知，火炬樹果穗水浸液隨濃度升高抑制蘇丹草和狗尾草種子發(fā)芽的作用增強(qiáng)，在水浸液濃度為0.200 g/mL時(shí)狗尾草的發(fā)芽率為0，對(duì)狗尾草的抑制作用強(qiáng)于蘇丹草。果穗水浸液處理2種植物種子的發(fā)芽指數(shù)均有降低，且在0.200 g/mL 時(shí)，狗尾草的發(fā)芽指數(shù)為0，發(fā)芽指數(shù)反映了植物種子萌發(fā)出苗的整齊度，后發(fā)芽的植物在種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)中處于劣勢(shì)，成活率降低?；鹁鏄涔胨簩?duì)蘇丹草和狗尾草的化感效應(yīng)為抑制作用，RI<0，在水浸液濃度為0.200 g/mL時(shí)對(duì)狗尾草的RI=-1，對(duì)蘇丹草的RI=-0.875 0，果穗水浸液對(duì)狗尾草的抑制作用在GR、GI和RI這3個(gè)方面要強(qiáng)于蘇丹草。

2.2 火炬樹樹皮水浸液對(duì)蘇丹草和狗尾草種子萌發(fā)的化感作用

由表2可知，火炬樹樹皮水浸液處理蘇丹草種子，在0.002 g/mL時(shí)GR為72%，GI為11.253 3，RI為0.111 1，與對(duì)照相比，表現(xiàn)出促進(jìn)作用，其余2個(gè)濃度對(duì)蘇丹草種子的萌發(fā)表現(xiàn)為抑制作用。設(shè)置3個(gè)濃度火炬樹樹皮水浸液處理狗尾草種子，GR、GI和RI與對(duì)照相比表現(xiàn)出抑制作用，隨著濃度升高抑制作用增強(qiáng)。樹皮水浸液對(duì)狗尾草的抑制作用要強(qiáng)于蘇丹草。

2.3 火炬樹根水浸液對(duì)蘇丹草和狗尾草種子萌發(fā)的化感作用 由表3可知，火炬樹樹根水浸液對(duì)蘇丹草和狗尾草種子萌發(fā)的化感作用表現(xiàn)出差異，對(duì)蘇丹草的GR、GI和RI均有促進(jìn)作用，并且隨水浸液濃度的提高促進(jìn)作用增強(qiáng);對(duì)狗尾草的GR、GI和RI均表現(xiàn)出抑制作用，隨水浸液濃度的提高抑制作用增強(qiáng)。

2.4 火炬樹不同器官水浸液對(duì)蘇丹草和狗尾草種子萌發(fā)的化感指數(shù)

火炬樹不同器官水浸液對(duì)蘇丹草和狗尾草種子萌發(fā)的化感效應(yīng)表現(xiàn)出差異，不同器官的水浸液對(duì)同一種植物的化感效應(yīng)也存在差異?；鹁鏄涞墓胨簩?duì)蘇丹草和狗尾草種子萌發(fā)的RI<0，表現(xiàn)為抑制作用，每個(gè)濃度的水浸液對(duì)蘇丹草的化感抑制效應(yīng)都小于狗尾草的?；鹁鏄錁淦に簼舛仍?.002 g/mL時(shí)對(duì)于蘇丹草的RI為0.111 1，為促進(jìn)作用，隨濃度升高化感效應(yīng)表現(xiàn)為抑制作用;樹皮水浸液對(duì)狗尾草的化感效應(yīng)表現(xiàn)為抑制，隨濃度的升高抑制作用增強(qiáng)。樹根的水浸液在3個(gè)處理濃度下對(duì)蘇丹草的RI>0，對(duì)狗尾草的RI<0，表現(xiàn)出對(duì)蘇丹草的促進(jìn)作用，對(duì)狗尾草的抑制作用。從火炬樹不同器官水浸液的化感效應(yīng)變化來(lái)看，火炬樹化感作用物質(zhì)的合成部位可能存在于果穗和樹皮，火炬樹對(duì)鄰近植物的化感抑制作用的物質(zhì)主要來(lái)源不是根系分泌而是地上器官物質(zhì)的淋溶?；鹁鏄鋵?duì)鄰近植物的化感效應(yīng)存在種間差異。

3 結(jié)論與討論

該研究發(fā)現(xiàn)火炬樹的果穗、樹皮和根對(duì)2種禾本科植物的化感作用存在差異，有的表現(xiàn)為抑制，有的表現(xiàn)為促進(jìn)，這與已有的報(bào)道具有一致性[6-10]，并且地上部分的化感作用強(qiáng)于地下部分，這種現(xiàn)象在其他具有化感作用的植物中也存在[3，11-12]。該研究中火炬樹果穗的水浸液在較低濃度0.002 g/mL 時(shí)就對(duì)蘇丹草和狗尾草產(chǎn)生化感抑制作用，且隨濃度的升高抑制作用增強(qiáng);樹皮水浸液在0.002 g/mL時(shí)對(duì)蘇丹草種子的萌發(fā)產(chǎn)生促進(jìn)作用，其余2個(gè)濃度均表現(xiàn)為抑制作用，樹皮水浸液3個(gè)濃度對(duì)狗尾草均表現(xiàn)為抑制作用，抑制作用均小于果穗水浸液;火炬樹根水浸液對(duì)蘇丹草表現(xiàn)出促進(jìn)作用，在0.002 g/mL時(shí)對(duì)狗尾草表現(xiàn)出促進(jìn)作用，其余2個(gè)濃度表現(xiàn)為抑制作用，總體來(lái)看，火炬樹不同器官水浸液的化感抑制作用為果穗>樹皮>根，對(duì)狗尾草的化感作用大于蘇丹草。

?火炬樹化感抑制作用為果穗>樹皮>根，表現(xiàn)為濃度越高抑制作用越強(qiáng)或者低濃度促進(jìn)高濃度抑制，說(shuō)明火炬樹化感物質(zhì)合成主要集中于地上部分，且果穗是重要的合成器官。由此推斷火炬樹的化感物質(zhì)通過(guò)淋溶作用進(jìn)入土壤并在土壤中積累，影響鄰近植物種子的萌發(fā)。火炬樹在4年樹齡時(shí)進(jìn)入開花結(jié)果期，并且結(jié)果可以持續(xù)30年左右[13]，為減少火炬樹對(duì)周圍植物群落建立的影響可以通過(guò)剪除果穗實(shí)現(xiàn)減輕火炬樹化感抑制作用的目的。

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