三葉鬼針草對玉米幼苗出土及生長的化感作用研究

姚曉蝶 敖艷婷 周 靈 曹子林 王曉麗

（西南林業(yè)大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院，云南昆明 650224）

三葉鬼針草（Bidens pilosa）是菊科鬼針草屬（Bidens）的一年生草本植物[1-2]，最初生活地美洲，可能因其果實特性附著于人畜或貨物傳入我國。該植物具有很強的入侵性，目前我國各地廣泛分布，是重要的旱地雜草，已經(jīng)嚴(yán)重威脅到生物多樣性[2]。三葉鬼針草可迅速在荒地上形成大面積單優(yōu)種群，不僅在生存適應(yīng)能力、傳播能力方面強于其他物種，而且還可通過競爭快速擴展生態(tài)位，使本地物種減少原有的生存空間，抑制其他物種生長。據(jù)研究，三葉鬼針草具有較強的化感作用。Singh等[3]研究認(rèn)為，三葉鬼針草對大豆和花生種子萌發(fā)及幼苗生長具有化感作用。杜鳳移等[4]研究認(rèn)為，三葉鬼針草對小麥和萵苣的種子萌發(fā)和幼苗生長具有明顯的化感作用，不同部位的化感作用表現(xiàn)為葉＞根＞莖。目前，三葉鬼針草對農(nóng)作物的化感作用研究較少，而且采用培養(yǎng)皿濾紙法，與土壤中的條件有較大差別，僅對種子萌發(fā)及幼苗生長進(jìn)行研究，其對玉米幼苗出土及生長的研究未見報道。

玉米（Zea mays）是世界三大糧食作物之一，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位[5-6]。玉米在我國種植歷史悠久，深受人們的喜愛和國家的重視，南方與北方地區(qū)均有廣泛種植[7]。云南省會澤縣是一個典型的山區(qū)農(nóng)業(yè)大縣，其中山區(qū)、半山區(qū)占95.7%。75%的耕地位于海拔2 000 m以上的低緯度高海拔冷涼山區(qū)，農(nóng)業(yè)以種植馬鈴薯、玉米為主[8]。在玉米地考察中發(fā)現(xiàn)，凡是三葉鬼針草生長較多的地段，玉米的長勢較差。為此，本研究采用盆栽試驗，使用三葉鬼針草葉不同濃度水提液對玉米種子進(jìn)行處理，研究其對玉米幼苗出土及生長的影響，以期為三葉鬼針草化感作用研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

選擇西南林業(yè)大學(xué)東三環(huán)附近三葉鬼針草優(yōu)勢群落為樣地，采集生長良好的植株葉片若干。供試玉米種子品種為鄭丹985，購于壽光市創(chuàng)跡農(nóng)業(yè)科技有限公司網(wǎng)上商店。

1.2 研究方法

1.2.1 三葉鬼針草葉水提液制備。采集三葉鬼針草的新鮮葉若干風(fēng)干備用，按1∶25的比例，即100 g風(fēng)干樣品浸于2 500 mL清水中，用清水在常溫下浸提24 h后，使用雙層紗布過濾得到三葉鬼針草葉水提液的原液（濃度為0.040 g/mL），再用清水將其分別稀釋成0.020、0.010、0.005 g/mL的提取液，加上原液、清水對照（CK）共5個濃度的提取液。

1.2.2 玉米幼苗出土及生長試驗。選擇玉米的種子作為受體，用自來水浸泡6 h后，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的高錳酸鉀溶液消毒15 min，再用蒸餾水沖洗3次。2020年11月6日挑選大小一致的種子，每個處理40粒整齊淺埋于土壤中，覆土厚度0.8 cm，每個花盆加入50 mL上述4個濃度的水提液，對照只加清水，每個處理3次重復(fù)，在試驗區(qū)域上方用塑料膜覆蓋。每天定時觀察出苗數(shù)，以第3天的出苗數(shù)計算出苗勢，第50天統(tǒng)計出苗率，并計算出苗速率[9]。最后，將植株取出，測量根長、苗高，計算平均值，稱苗鮮重。 出苗率（%）=（種子破土出苗數(shù)/總種子數(shù)）×100；出苗勢（%）=（達(dá)到出苗高峰的出苗種子數(shù)/總種子數(shù)）×100；出苗速率＝∑（Gt/Dt）（Gt為逐日出苗數(shù)，Dt為相應(yīng)的出苗天數(shù)）。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析。本試驗采用Williamson提出的敏感指數(shù)作為衡量化感作用的參數(shù)：RI=1-C/T（T≥C）或 RI=T/C-1（T＜C），其中 C 為對照值，T 為實測值，RI為化感效應(yīng)，RI＞0 時表示促進(jìn)作用，RI＜0 為抑制作用，RI=0時表示無化感作用，RI的絕對值代表作用強度的大小，用t檢驗對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理[10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度三葉鬼針草葉水提液對玉米幼苗出土的化感作用

不同濃度三葉鬼針草葉水提液對玉米出苗率、出苗勢、出苗速率具有顯著的影響（P＜0.05）。由表1可知，對照濃度0 g/mL（CK）的出苗率、出苗勢、出苗速率分別為 97.5%、41.7%、11.49株/d。濃度為0.005 g/mL處理后，出苗率、出苗勢、出苗速率分別為93.3%、46.7%、12.77 株/d，與對照 0 g/mL（CK）相比出苗率下降了4.31%，而出苗勢和出苗速率分別提高了11.99%、11.14%。濃度為0.010g/mL處理后，出苗率、出苗勢、出苗速率分別為89.2%、41.7%、11.12株/d，與對照濃度0 g/mL（CK）相比分別下降了8.51%、0、3.22%。濃度為0.020 g/mL處理后，出苗率、出苗勢、出苗速率分別為85.0%、30.8%、10.40株/d，與對照濃度0 g/mL（CK）相比分別下降了 12.82%、26.14%、9.49%。濃度為0.040 g/mL處理后，出苗率、出苗勢、出苗速率分別為81.7%、25.8%、8.45株/d，與對照濃度0 g/mL（CK）相比分別下降了16.21%、38.13%、26.46%。 由此可見，除出苗率外，低濃度三葉鬼針草葉水提液對玉米幼苗出土起一定的促進(jìn)作用，高濃度三葉鬼針草葉水提液對玉米幼苗出土起抑制作用，且隨著濃度的增大，抑制作用增強。

表1 不同濃度三葉鬼針草葉水提液對玉米幼苗出土的影響

2.2 不同濃度三葉鬼針草葉水提液對玉米幼苗生長的化感作用

不同濃度三葉鬼針草葉水提液對根長、苗高、苗鮮重具有顯著的影響（P＜0.05）。由表2可知，對照濃度0 g/mL（CK）的根長、苗高、苗鮮重分別為10.5 cm、17.2 cm、48.78 g。濃度為 0.005 g/mL 處理后，根長、苗高、苗鮮重分別為 11.5 cm、17.5 cm、62.44 g，與對照濃度0 g/mL（CK）相比根長、苗高、苗鮮重分別升高了9.52%、1.74%、28.00%。濃度為0.010 g/mL處理后，根長、苗高、苗鮮重分別為 10.5 cm、16.8 cm、45.85 g，與對照濃度0 g/mL（CK）相比分別下降了0、2.33%、6.01%。濃度為0.020 g/mL處理后，根長、苗高、苗鮮重分別為8.1 cm、15.7 cm、42.83 g，與對照濃度0 g/mL（CK）相比分別下降了 22.86%、8.72%、12.20%。濃度為0.040 g/mL處理后，根長、苗高、苗鮮重分別為8.0 cm、15.7 cm、40.88 g，與對照濃度 0 g/mL（CK）相比分別下降了23.81%、8.72%、16.20%。由此可見，低濃度三葉鬼針草葉水提液對玉米幼苗生長起一定的促進(jìn)作用，高濃度三葉鬼針草葉水提液對玉米幼苗生長起抑制作用，隨著濃度的增大，抑制作用增強。

表2 不同濃度三葉鬼針草葉水提液對玉米幼苗生長的化感作用

3 結(jié)論與討論

植物種間化感作用是一種普遍的現(xiàn)象，化感物質(zhì)通過降水淋溶、揮發(fā)、殘體分解、根系分泌等途徑進(jìn)入環(huán)境[11]。三葉鬼針草葉片化感作用最強[7]，本研究用清水對葉片進(jìn)行浸提是降水淋溶的一種模擬。種子發(fā)芽試驗是評價植物化感作用經(jīng)常采用的一種方法[11]，但通常采用培養(yǎng)皿濾紙法，與植物生長在土壤中的環(huán)境有較大差別。本研究采用盆栽試驗，在土壤中測試了三葉鬼針草葉水提液對玉米幼苗出土及生長的化感作用。結(jié)果表明，不同濃度三葉鬼針草葉水提液對玉米幼苗出土及生長具有顯著影響，低濃度對幼苗出土及生長具有促進(jìn)作用，隨著濃度升高，促進(jìn)作用減弱，甚至轉(zhuǎn)變?yōu)橐种菩?yīng)，這種效應(yīng)隨濃度增大而增強，這與杜鳳移等[4]的研究結(jié)論一致。據(jù)研究，三葉鬼針草揮發(fā)性成分主要為炔類化合物、萜烯化合物及其衍生物等[12]。有些炔類化合物對種子萌發(fā)有抑制作用，如從一枝黃花（Solidago altissima）和Erigeron annus等植物中分離出的聚乙炔化合物母菊酯和脫氫母菊酯等能抑制水稻胚軸生長而影響萌發(fā)[13]。蒿類通過揮發(fā)釋放的萜類被周圍植物吸收、溶入露水中或通過雨水淋溶而進(jìn)入土壤[14]；檸檬桉（Eucalyptus citriodorhook）樹葉中揮發(fā)出蒎烯等，強烈抑制蘿卜種子萌發(fā)[15]。因此，可以推測三葉鬼針草對玉米幼苗出土和生長的化感作用與其產(chǎn)生的某些化學(xué)物質(zhì)有關(guān)。三葉鬼針草為一年生草本植物，莖直立，高30～100 cm[1]，除與玉米爭奪水分、養(yǎng)分及光資源外，對玉米幼苗出土和生長具有較強的化感作用。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)注意防除該植物。