泡核桃葉水浸提液對4 種蔬菜種子萌發(fā)及幼苗生長的化感效應(yīng)

李 培，鄭崇蘭，龍 麗，黃 慶，劉永安*

（1涼山彝族自治州林業(yè)草原科學(xué)研究院，四川西昌 615000；2涼山彝族自治州張林國有林場，四川西昌 615000；3野生植物四川省科技資源共享服務(wù)平臺，四川成都 610041）

泡核桃（）廣泛分布于云、貴、川、藏?。▍^(qū)），是集果用、油料、材用和綠化于一身的經(jīng)濟林樹種，許多地區(qū)將核桃產(chǎn)業(yè)列入林業(yè)產(chǎn)業(yè)的支柱。植物化感作用是指植物通過向外界環(huán)境中釋放特定的代謝產(chǎn)物，對周圍其他植物或微生物產(chǎn)生的促進或抑制作用。合理利用植物之間的化感作用，對農(nóng)業(yè)以及農(nóng)林復(fù)合種植模式中具有重要作用及應(yīng)用前景?；鞋F(xiàn)象是植物之間廣泛存在的一種相互作用方式，化感物質(zhì)可促進或抑制不同物種種子的萌發(fā)過程，對于植物的生長發(fā)育、植物群落的組成與分布以及生態(tài)系統(tǒng)的平衡有著重要影響。核桃葉片內(nèi)所含的醌類、黃酮類、二芳基庚烷類、萜類、多酚類等化感物質(zhì)，對參試材料生長發(fā)育有明顯的化感作用。核桃林下種植一些短期作物，或見效快、收益早的作物，具有以短養(yǎng)長、以耕代撫，提高土地復(fù)種指數(shù)的作用，從而提高核桃種植的經(jīng)濟效益。種子萌發(fā)是植物生命周期的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，種子發(fā)芽情況和苗期生長對植物生長發(fā)育影響巨大，研究化感作用對種子萌發(fā)及幼苗生長的影響具有重要意義。本文采用泡核桃凋落葉的水浸提液對白菜、生菜、菜心和辣椒發(fā)芽和生長的影響，對核桃林下復(fù)合種植具有重要意義。

1 材料和方法

1.1 材料

泡核桃葉收集于木里縣15 年生泡核桃林下。選擇自然凋落到地表的干凈、未分解的葉片，取回后風(fēng)干，粉碎備用。參試材料分別為生菜，品種為“甜香脆”；白菜，品種為“優(yōu)美快芽203”；菜心，品種為“全年粗條菜心”；辣椒，品種為“海邁3000 斤F1 辣椒”，種子均為西昌市濱河市場購買。

1.2 方法

1.2.1 泡核桃凋落葉浸提液的制備

稱取泡核桃葉粉碎樣100g，量取蒸餾水1000 mL混合，將混合物置于25 ℃水浴鍋內(nèi)振蕩48 h，過濾殘渣后得到質(zhì)量體積比為100 g/L 的水浸提液母液，存放于4 ℃冰箱待用。試驗時將水浸提液母液用蒸餾水分別稀釋為重量體積比10 g/L、20 g/L 和40 g/L 的3 濃度梯度，以蒸餾水為對照CK。

1.2.2 試驗設(shè)計

分別選取籽粒飽滿、大小均勻的生菜、白菜、菜心和辣椒種子各50 粒放入鋪墊兩層濾紙的培養(yǎng)皿（直徑11 cm）內(nèi)，按試驗設(shè)計分別加入10 g/L、20 g/L和40 g/L 的3 個濃度泡核桃水浸提液和蒸餾水將濾紙濕潤，以不淹過種子為準。然后將培養(yǎng)皿放入人工智能培養(yǎng)箱中25 ℃光照4000 Lx（12 h）和15 ℃無光照（12 h）交替培養(yǎng)。試驗中適時補充浸提液或蒸餾水，以保證種子萌發(fā)及正常生長需要，試驗設(shè)3 次重復(fù)。種子發(fā)芽后，將萌發(fā)的種子揀出放在盛有清水的培養(yǎng)皿里繼續(xù)培養(yǎng)，觀察幼苗生長情況。

1.3 指標測定

參照龍春麗等的方法，播種次日開始每天定時觀察并記錄種子萌發(fā)情況，以胚根突破種皮露白作為種子萌發(fā)的標志。種子發(fā)芽第7 d 計算發(fā)芽勢（Germination energy，GE），以第11 d 發(fā)芽的種子數(shù)計算發(fā)芽率（Germination percentage，GP）和發(fā)芽指數(shù)（Germination index，G）I。

在第21 d，每個重復(fù)隨機取出7 株幼苗，分別測定主根長、苗高、莖粗，并烘干至恒重，測量其干重。發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)公式如下：

用化感指數(shù)（R）I 表示化感作用強弱，化感指數(shù)采用Williamson 等的方法計算：當(dāng)T≥C 時，RI=1-C/T；當(dāng)T＜C 時，RI=T/C-1。其中，C 為對照值；T 為處理值；RI 為化感指數(shù)，RI＞0 表示促進作用；RI＜0 表示抑制作用，絕對值的大小與作用強度一致。

由于試驗涉及4 種參試材料的種子萌發(fā)和幼苗生長2 個階段，各指標RI 值不同，很難全面和定量的評價化感作用，故將供體對4 種參試材料種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、苗高、根長、莖粗和干重的RI 求算術(shù)平均值，所得結(jié)果用SE 表示，SE＞0為促進作用，SE＜0 為抑制作用，絕對值的大小與化感作用強度一致，用于評價參試材料對化感作用敏感性或供體植物的化感效應(yīng)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 19.0（SPSS Inc.，USA）軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析（One-way ANOVA）。用Excel 2007 制表，SigmPlot 14.0 繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 對參試材料種子發(fā)芽率的影響

泡核桃葉水浸提液對4 種參試材料種子的發(fā)芽率的影響均表現(xiàn)為“低促高抑”，但在不同濃度浸提液中的發(fā)芽率不同（表1，圖1）。在3 個不同濃度浸提液處理下，白菜和菜心的種子發(fā)芽率與對照無顯著差異（＞0.05），RI 分別在0.01，-0.02，-0.08和0.01，-0.01，-0.07 間。高濃度浸提液處理的生菜種子的發(fā)芽率顯著低于對照和處理10 g/L（＜0.05），浸提液對生菜種子發(fā)芽率的RI 分別達到了0.02、-0.44 和-0.68。3 個浸提液濃度對辣椒種子發(fā)芽率的影響表現(xiàn)出隨濃度增加而增加，均顯著高于對照（＜0.05），RI 分別為0.26、0.27 和0.27，濃度為20 g/L 和40 g/L 的浸提液處理的種子發(fā)芽率相同。

圖1 不同濃度泡核桃葉水浸提液對參試材料種子RI 的影響

2.2 對參試材料種子發(fā)芽勢的影響

泡核桃葉水浸提液對4 種參試材料的發(fā)芽勢的化感效應(yīng)不同（表1，圖2）。隨浸提液濃度升高，辣椒和白菜種子的發(fā)芽勢先升高后下降，辣椒種子的發(fā)芽勢以20 g/L 為最高（89.33%），RI 達到0.34，3 個處理均顯著高于對照（＜0.05），但3 種濃度間無顯著差異（＞0.05），白菜種子的發(fā)芽勢以10 g/L 為最高，RI 分別為0.01、-0.03、-0.13，但各處理均無顯著差異（＞0.05）。生菜和菜心種子的發(fā)芽勢隨浸提液濃度的增加均呈下降趨勢，生菜種子的發(fā)芽勢下降幅度最大（74.67%），RI 達到了-0.9，且各處理均與對照差異顯著（＜0.05）。菜心種子發(fā)芽勢的變幅較小（25.33%），RI 達到了-0.3，且僅40 g/L 處理下的種子發(fā)芽勢與其它處理間有顯著差異（＜0.05）。

圖2 不同濃度泡核桃葉水浸提液對參試材料種子RI 的影響

2.3 對參試材料種子萌發(fā)的影響

泡核桃葉水浸提液對參試材料的種子萌發(fā)的影響存在差異即有促進作用，也有抑制作用。由表1，圖3 可看出，參試材料在試驗濃度范圍內(nèi)，辣椒種子以對照的發(fā)芽指數(shù)最低（＜0.05），隨著濃度的增加辣椒的發(fā)芽指數(shù)呈降低的趨勢。與對照相比，水浸提液的化感效應(yīng)均表現(xiàn)出促進作用，以濃度10 g/L的發(fā)芽指數(shù)最高（14.14），浸提液對辣椒種子發(fā)芽指數(shù)的RI 達到0.44；在濃度為40 g/L 時，浸提液對辣椒種子的發(fā)芽指數(shù)為13.72，與對照相比仍增長了73.5%。對其余3 種參試材料的發(fā)芽指數(shù)均表現(xiàn)為下降，其中白菜種子發(fā)芽指數(shù)降幅最大，從45.82 下降到15.01，浸提液對白菜種子發(fā)芽指數(shù)的RI 為-0.67，且各處理與對照均有顯著差異（＜0.05）；對生菜種子的抑制作用最強，當(dāng)濃度為40 g/L 時，浸提液對生菜種子的發(fā)芽指數(shù)為1.94，抑制率達到93.1%，浸提液對生菜種子發(fā)芽指數(shù)的RI 為-0.93，且各處理與對照差異顯著（＜0.05）。

圖3 不同濃度泡核桃葉水浸提液對參試材料種子RI 的影響

表1 不同濃度泡核桃葉水浸提液對參試材料種子GR、GE 及GI 的影響

2.4 不同濃度泡核桃葉水浸提液對參試材料幼苗苗高的影響

不同濃度浸提液對參試材料的苗高的化感效應(yīng)呈先升高后降低趨勢（表2，圖4），生菜和白菜幼苗在濃度為10 g/L 時對苗高促進作用最強，分別為1.25 cm 和1.67 cm，較對照增長了2.46% 和42.74%，浸提液對生菜和白菜幼苗苗高的RI 分別為0.02 和0.30，各處理無顯著差異（＞0.05）。菜心和辣椒幼苗在濃度為20 g/L 時對苗高促進作用最強，分別為2.65 cm 和2.26 cm，較對照增長了28.02%和76.56%，浸提液對菜心和辣椒幼苗苗高的RI 分別為0.22 和0.43，且與對照有顯著差異（＜0.05）。當(dāng)濃度為20 g/L 和40 g/L 時對生菜幼苗的苗高有抑制作用，不同水浸提液濃度對白菜、菜心、辣椒幼苗苗高較對照均有促進作用。

圖4 不同濃度泡核桃葉水浸提液對參試材料幼苗苗高RI 的影響

2.5 不同濃度泡核桃葉水浸提液對參試材料幼苗根長的影響

不同濃度泡核桃葉水浸提液對辣椒、白菜和菜心幼苗最大根長的影響表現(xiàn)為“低促高抑”，對生菜幼苗表現(xiàn)為持續(xù)抑制（表2，圖5）。對生菜幼苗的最大根長抑制作用最強，其次菜心和白菜幼苗，辣椒最弱。具體表現(xiàn)為辣椒幼苗的最大根長出現(xiàn)在泡核桃凋落葉濃度為20 g/L，達到1.85 cm，最小根長為泡核桃凋落葉濃度40 g/L，達1.37 cm，且與各處理均存在顯著差異（＜0.05），浸提液對辣椒幼苗根長的RI 達到-0.2。白菜和菜心幼苗在濃度為10 g/L的主根長達到最大，分別為6.37cm 和4.11cm，濃度為40 g/L 的主根長最短，浸提液對白菜和菜心幼苗根長的RI 分別達到-0.48 和-0.63，且與其它處理無顯著差異（＞0.05）。而生菜幼苗的最大根長隨著泡核桃水浸提液濃度的升高表現(xiàn)出持續(xù)抑制（＞0.05）。

圖5 不同濃度泡核桃葉水浸提液對參試材料幼苗根長RI 的影響

2.6 不同濃度泡核桃葉水浸提液對參試材料幼苗莖粗的影響

不同濃度泡核桃葉水浸提液對參試材料的莖粗的化感效應(yīng)除了對生菜幼苗呈現(xiàn)促進作用外，其余均呈先升高后降低趨勢（表2，圖6）。其中生菜幼苗的莖粗在40 g/L 達到最大值，較對照增長了235.71%，浸提液對生菜幼苗莖粗的RI 為0.70，白菜和辣椒幼苗在10 g/L 處理的莖粗最大，達到1.26 cm和0.83 cm，較對照增長了72.60%和13.70%，浸提液對白菜和辣椒幼苗莖粗的RI 分別為0.42 和0.12，菜心幼苗在20 g/L 處理的莖粗最大，達到0.74 cm，較對照增長了4.23%，浸提液對菜心幼苗莖粗的RI為0.04。4 種參試材料幼苗各處理與對照差異均不顯著（＞0.05）。

圖6 不同濃度泡核桃葉水浸提液對參試材料幼苗莖粗RI 的影響

2.7 不同濃度泡核桃葉水浸提液對參試材料幼苗干重的影響

不同濃度泡核桃葉水浸提液對生菜的干重呈現(xiàn)抑制作用，且泡核桃水浸提液濃度越大抑制作用越強，對辣椒幼苗的干重呈現(xiàn)促進作用，且泡核桃水浸提液濃度越大促進作用越強，對白菜和菜心幼苗的干重隨著泡核桃水浸提液濃度的增加呈先升高后降低（表2，圖7）。其中泡核桃葉水浸提液對生菜幼苗的干重起到持續(xù)抑制的作用，在40 g/L 的浸提液對生菜幼苗干重的RI 達到-0.34，各處理與對照差異顯著（＜0.05）；辣椒幼苗在40 g/L 處理達到最大值3.28 mg/ 株，較對照增長了33.88%，浸提液對辣椒幼苗干重的RI 為0.25，在濃度為20 g/L和40 g/L 時與對照差異顯著（＜0.05）；白菜和菜心幼苗均在20 g/L 處理的干重達到最大，為2.62mg/ 株和2.76mg/ 株，較對照增長了36.46%和11.29%，浸提液對白菜和菜心幼苗干重的RI 分別為0.27 和0.10，白菜幼苗在濃度為20 g/L 時與對照差異顯著（＜0.05），菜心幼苗各處理無顯著差異（＞0.05）。

圖7 不同濃度泡核桃葉水浸提液對參試材料幼苗干重RI 的影響

表2 不同濃度泡核桃葉水浸提液對參試材料種子幼苗苗高、最大根長、莖粗及干重的影響

2.8 泡核桃葉水浸提液對4 種參試材料種子萌發(fā)和幼苗生長綜合化感效應(yīng)的影響

由圖8 可見，不同濃度泡核桃葉對辣椒和白菜種子的綜合化感效應(yīng)指數(shù)為促進作用，對生菜和菜心種子為抑制作用，對生菜種子的抑制作用最強（SE=-0.30），對辣椒種子的抑制作用最弱（SE=0.22）。結(jié)果表明，4 種蔬菜參試材料對泡核桃葉化感作用的敏感性從強到弱依次為生菜＞菜心＞白菜＞辣椒，辣椒種子對泡核桃葉水浸提液的化感效應(yīng)具有較好的適應(yīng)性。

圖8 不同濃度泡核桃葉水浸提液對4 種參試材料種子萌發(fā)和幼苗生長綜合化感效應(yīng)指數(shù)

3 討論

化感物質(zhì)具有選擇性和專一性，且化感作用與化感物質(zhì)的濃度有關(guān)，不同參試材料的化感作用敏感程度不同。植物的化感作用主要表現(xiàn)在對受試植物種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，化感物質(zhì)可誘導(dǎo)細胞膜的過氧化反應(yīng)，破壞細胞膜結(jié)構(gòu)，改變細胞膜透性，最終導(dǎo)致了細胞的崩潰死亡。化感物質(zhì)廣泛存在于植物的各組織器官、根際土壤及林下凋落物中，并通過根系分泌、淋洗、揮發(fā)和植物殘體分解4 種途徑進入環(huán)境。

本試驗中，泡核桃葉水浸提液對4 種參試材料種子萌發(fā)的發(fā)芽率化感作用最弱，不同濃度的泡核桃葉浸提液對4 種蔬菜種子的發(fā)芽率均表現(xiàn)為“低促高抑”，但不同植物對相同化感物質(zhì)的耐受不同。辣椒的發(fā)芽率在30 g/L 和40 g/L 時達到最大值，未能表現(xiàn)出抑制作用，可能是辣椒的種皮相對較大且堅硬，在萌芽期受到的化感效應(yīng)相對較小，這與王一峰等人研究中提到籽粒較小且種皮較薄，容易受到浸提液的損傷相一致。

泡核桃葉水浸提液對4 種蔬菜幼苗形態(tài)特征影響各不相同，浸提液對白菜和菜心的苗高、最大根長、莖粗和生物量的影響均表現(xiàn)為“低促高抑”，但最大值出現(xiàn)的浸提液濃度不同，這與前人研究的化感效應(yīng)存在劑量效應(yīng)相一致。生菜對泡核桃葉水浸提液最為敏感，最大根長、干重的影響表現(xiàn)為隨浸提液濃度的升高而持續(xù)下降，未能呈現(xiàn)出“低促高抑”的現(xiàn)象，可能與設(shè)置的試驗濃度跨過了促進的濃度梯度有關(guān)。對辣椒的苗高、莖粗和干重均表現(xiàn)出促進作用，但苗高和莖粗隨著濃度的增加促進作用減弱，辣椒干重隨濃度的升高而持續(xù)增加，未能出現(xiàn)“低促高抑”的現(xiàn)象，可能與試驗的濃度未能達到對辣椒生物量起抑制作用的濃度，浸提液中還是存在有益于植物生長的物質(zhì)。辣椒植株體內(nèi)也存在化感物質(zhì)，對泡核桃葉水浸提液具有較好的適應(yīng)性，其體內(nèi)可能存在一套“以毒攻毒”的快速反應(yīng)機制，使得根系能快速獲得養(yǎng)分以適應(yīng)環(huán)境。浸提液對幼苗根長的化感作用最強，可能與其根系直接接觸水浸提液中的化感物質(zhì)，直接受到傷害，只有當(dāng)根系受害達到一定程度時，影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和傳遞，進而影響參試材料細胞分裂増殖和伸長，地上部才表現(xiàn)出受害癥狀，這與前人研究結(jié)果相一致。

綜上所述，泡核桃葉水浸提液對種子萌發(fā)和幼苗生長均具有不同程度的化感作用，泡核桃葉水浸提液的化感效應(yīng)因參試材料種類的不同而表現(xiàn)出差異性。本研究未考慮到根系分泌、淋洗、植物殘體分解等環(huán)境因素的影響，對化感作用的內(nèi)在反應(yīng)機制都還有待進行大田試驗進一步研究。