羅勒浸提液對(duì)小麥種子萌發(fā)及幼苗根系生長(zhǎng)的影響

唐明明，張?zhí)旌＃?軻，董 楠，李淑梅*

（1.信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院農(nóng)學(xué)院/信陽(yáng)市小麥栽培與生理生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 信陽(yáng) 464000；2.信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院林學(xué)院，河南 信陽(yáng) 464000）

植物的化感作用是指某種活的植株或已死亡的植株，經(jīng)由適當(dāng)?shù)那老蛑車h(huán)境排放一定的化學(xué)物質(zhì)，直接或間接地影響鄰近同一植株或不同植株萌發(fā)和繁殖的作用，這些作用一般是抑制的［1］。早在公元77 年，羅馬科學(xué)家普林尼·埃爾德就發(fā)現(xiàn)了黑胡桃具有這種效應(yīng)，德國(guó)物理學(xué)家Molish 首先將這種作用表述為化感效應(yīng)。隨后，Rice 將化感作用定義為植物釋放化學(xué)物質(zhì)到外部環(huán)境，影響鄰近植物的生長(zhǎng)和發(fā)育［2］。早期研究植物的化感作用，主要是研究雜草所釋放的物質(zhì)及其對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)的影響。隨著科學(xué)研究的不斷深入，相關(guān)研究人員發(fā)現(xiàn)一些作物可以通過(guò)合成并釋放物質(zhì)來(lái)控制雜草的生長(zhǎng)與繁殖［3］。也就是說(shuō)，此類作物的化感品種本身就可以生成除草劑來(lái)控制雜草生長(zhǎng)，從而減少對(duì)化學(xué)除草劑的依賴性。揭示并充分發(fā)揮作物中化感品種的固有抑草機(jī)制，不但能拓寬認(rèn)識(shí)作物和雜草間相互作用關(guān)系的視野，還能開發(fā)農(nóng)田雜草抑制的新方法。某些芳香族植物可通過(guò)空氣揮發(fā)、雨水淋溶等途徑釋放體內(nèi)含有的次生代謝產(chǎn)物，以此來(lái)改變周邊的生長(zhǎng)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊植物生長(zhǎng)的抑制。因此，芳香族植物多用于農(nóng)田雜草控制［4］。羅勒為唇形科羅勒屬一年生草本芳香植物，是一種既具有較高欣賞價(jià)值又具有藥用價(jià)值的芳香植物。FANAEI M（2013）［5］研究了羅勒浸提液對(duì)雜草的生長(zhǎng)具有抑制作用。但是，目前尚不了解芳香植物羅勒所釋放的化學(xué)物質(zhì)對(duì)小麥生長(zhǎng)的影響。本試驗(yàn)探討了羅勒浸提液對(duì)小麥種子萌發(fā)及幼苗根系生長(zhǎng)的影響，以期為芳香族植物在農(nóng)田雜草抑制方面的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

羅勒：清除干凈羅勒表面的泥土和雜物后，放置于陰涼處陰干備用。

小麥：白麥207。

1.2 試驗(yàn)方法

采用水浸提取法提取羅勒浸提液，設(shè)置5、10、15、20 和25 g/L 5 個(gè)質(zhì)量濃度梯度的羅勒浸提液，分別記為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%。用不同濃度的羅勒浸提液處理小麥種子，每種濃度的處理進(jìn)行3 次重復(fù)，每次重復(fù)50 粒種子。以蒸餾水（羅勒浸提液濃度為0%）為對(duì)照（CK）。將被處理過(guò)的種子置于25 ℃培養(yǎng)箱中進(jìn)行12 h 光照、12 h黑暗交替培養(yǎng)，發(fā)芽過(guò)程中適當(dāng)補(bǔ)充對(duì)應(yīng)處理液，以保持相對(duì)濕度適宜，每天定時(shí)、定量加入適量相應(yīng)濃度的浸提液，保障種子的生長(zhǎng)需求。

培養(yǎng)7 d 后，每個(gè)重復(fù)各隨機(jī)選擇10 株幼苗進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定。

1.3 測(cè)定指標(biāo)

培養(yǎng)14 d 后，各濃度羅勒浸提液處理下的每個(gè)重復(fù)隨機(jī)挑選10 株幼苗進(jìn)行以下指標(biāo)的測(cè)量與評(píng)定。

發(fā)芽率：每天查看小麥種子發(fā)芽狀況并按時(shí)記錄出芽情況，14 d 后計(jì)算小麥種子的發(fā)芽率。

幼苗根系形態(tài)參數(shù)的測(cè)定：用根系掃描儀對(duì)挑選的小麥幼苗根系進(jìn)行掃描，獲取小麥的根部圖片，對(duì)圖片進(jìn)行分析測(cè)定，測(cè)出其根系形態(tài)參數(shù)（總根長(zhǎng)、根表面積、根體積及平均直徑）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Excel 2010 畫圖和做表，用SPSS 23.0 軟件對(duì)不同濃度羅勒浸提液處理下的幼苗根系生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度羅勒浸提液對(duì)小麥種子發(fā)芽率的影響

如圖1 所示，隨著羅勒浸提液濃度升高，小麥種子的發(fā)芽率表現(xiàn)出先升后降的狀態(tài)。與對(duì)照相比，0.5%和1.0%羅勒浸提液處理小麥種子萌發(fā)分別增加1.4%、2.7%，無(wú)明顯差異；1.5%、2.0%、2.5%羅勒浸提液處理下小麥種子發(fā)芽率分別降低了0.64%、0.64%、4.08%，無(wú)明顯差異。

圖1 不同濃度羅勒浸提液下小麥種子發(fā)芽率的變化

2.2 不同濃度羅勒浸提液對(duì)小麥幼苗根系干重的影響

如圖2 所示，隨著羅勒浸提液濃度升高，小麥幼苗根系干重呈先增加后降低的趨勢(shì)。與對(duì)照相比，0.5%、1.0%羅勒浸提液處理小麥幼苗根系干重分別增加2.07%、3.11%。與對(duì)照相比，1.5%、2.0%、2.5%羅勒浸提液處理下小麥根系干重分別減少了51.90%、69.90%、74.74%，達(dá)到了顯著性差異水平。

圖2 不同濃度羅勒浸提液對(duì)小麥根系干重的影響

2.3 不同濃度羅勒浸提液對(duì)小麥幼苗根系鮮重的影響

如圖3 所示，隨著羅勒浸提液濃度的升高，小麥幼苗根系鮮重呈先增加后降低的趨勢(shì)。與對(duì)照相比，0.5%和1.0%羅勒浸提液處理小麥幼苗根系鮮重分別增加11.77%、24.48%，達(dá)到顯著性差異水平。與對(duì)照相比，2.0%、2.5%羅勒浸提液處理小麥幼苗根系鮮重分別降低了47.36%、56.13%，達(dá)到顯著性差異水平；1.5%羅勒浸提液處理小麥幼苗根鮮重降低了32.35%，無(wú)明顯差異。

圖3 不同濃度羅勒浸提液對(duì)小麥根系鮮重的影響

2.4 不同濃度羅勒浸提液對(duì)小麥幼苗最長(zhǎng)根長(zhǎng)的影響

如圖4 所示，隨著羅勒浸提液濃度升高，小麥幼苗最長(zhǎng)根長(zhǎng)呈先增加后降低的趨勢(shì)。與對(duì)照相比，0.5%和1.0%羅勒浸提液處理小麥最長(zhǎng)根長(zhǎng)分別增加0.84%、7.1%，無(wú)明顯差異。當(dāng)羅勒浸提液的濃度高于1.0%時(shí)，隨著濃度升高，小麥幼苗最長(zhǎng)根長(zhǎng)開始降低。與對(duì)照組相比，1.5%、2.0%、2.5%羅勒浸提液處理小麥最長(zhǎng)根長(zhǎng)分別降低了63.4%、67.4%、73.6%，達(dá)到顯著性差異水平。

2.5 不同濃度羅勒浸提液對(duì)小麥根系形態(tài)參數(shù)的影響

如表1 所示，與對(duì)照組相比，0.5%羅勒浸提液處理下小麥根系總根長(zhǎng)、根表面積、根體積、根系平均直徑分別增加了2.85%、1.01%、18.36%、0.477%；1.0%羅勒浸提液處理下小麥根系總根長(zhǎng)、根表面積、根體積、根系平均直徑分別增加了2.8%、3.7%、26.5%、4.7%，無(wú)明顯差異。與對(duì)照相比，1.5%羅勒浸提液處理下小麥根系總根長(zhǎng)、根表面積、根體積、根系平均直徑分別降低了71.66%、54.71%、38.77%、3.10%；2.0%羅勒浸提液處理下小麥根系總根長(zhǎng)、根表面積、根體積、根系平均直徑分別降低了80.38%、68.53%、48.97%、4.53%；2.5%羅勒浸提液處理下小麥根系總根長(zhǎng)、根表面積、根體積、根系平均直徑分別降低了85.86%、80.13%、71.42%、4.53%，達(dá)到顯著性水平差異。

表1 不同濃度羅勒浸提液對(duì)小麥幼苗根系形態(tài)參數(shù)的變化

3 結(jié)論與討論

通過(guò)巨尾桉精油對(duì)黑麥草、小麥種子的化感作用研究發(fā)現(xiàn)，使用不同濃度巨尾桉精油浸提液對(duì)小麥種子進(jìn)行培養(yǎng)，小麥種子的發(fā)芽率整體上呈下降的狀態(tài)，并且小麥種子的發(fā)芽率會(huì)隨著巨尾桉精油濃度的增加而持續(xù)下降［6］。在本試驗(yàn)中，使用低濃度（≤1%）的羅勒浸提液對(duì)小麥進(jìn)行處理，小麥種子的發(fā)芽率呈上升趨勢(shì)，與對(duì)照組相比差異不明顯；在高濃度（＞1%）的羅勒浸提液處理下，隨著浸提液濃度升高，小麥發(fā)芽率逐漸降低，這與前人研究結(jié)果一致。

何軍等（2004）［7］探究了化感作用對(duì)小麥幼苗根系生長(zhǎng)的作用效果，研究表明，低濃度的青蒿浸提物對(duì)小麥根系的根鮮重、根干重具有微弱的促進(jìn)作用，而高濃度的青蒿浸提物對(duì)小麥根系的根鮮重、根干重具有很明顯的抑制作用。黃洪武等（2009）［8］研究加拿大一枝花的化感作用對(duì)小麥的影響發(fā)現(xiàn)，低濃度浸提液處理會(huì)促進(jìn)根系生長(zhǎng)，高濃度則會(huì)抑制根系生長(zhǎng)，當(dāng)浸提液的濃度達(dá)到0.010 mg/L 時(shí)，小麥根系的最長(zhǎng)根長(zhǎng)達(dá)到最大，超過(guò)這一濃度，繼續(xù)提高浸提液的濃度，小麥幼苗的最長(zhǎng)根長(zhǎng)呈降低趨勢(shì)。在本試驗(yàn)中，0.5%、1.0%羅勒浸提液處理小麥促進(jìn)了小麥根系干物質(zhì)的積累和最長(zhǎng)根長(zhǎng)的生長(zhǎng)，但當(dāng)浸提液濃度高于1.0%時(shí)，會(huì)抑制小麥生長(zhǎng)，從整體來(lái)看，小麥根系生物量和最長(zhǎng)根長(zhǎng)隨著羅勒浸提液濃度的不斷升高呈先升后降的狀態(tài)，與前人研究一致。

小麥幼苗根系形態(tài)是決定小麥幼苗根量大小的重要指標(biāo)，而根量大小影響著作物的生長(zhǎng)。李同等（2015）［9］研究表明，高濃度的鐵桿蒿浸提液能抑制小麥幼苗生長(zhǎng)，而低濃度的鐵桿蒿浸提液能促進(jìn)小麥幼苗根系各形態(tài)參數(shù)的生長(zhǎng)。本試驗(yàn)中，低濃度羅勒浸提液處理小麥各根系形態(tài)參數(shù)與對(duì)照組相比均高于對(duì)照組，濃度為1.0%時(shí)，根系各形態(tài)參數(shù)達(dá)到最大，超過(guò)這一濃度，隨著羅勒浸提液濃度的不斷增加，小麥根系各形態(tài)參數(shù)將不斷降低，表明低濃度的羅勒浸提液處理小麥促進(jìn)了小麥幼苗根系的生長(zhǎng)，而高濃度的羅勒浸提液處理小麥則抑制了小麥幼苗根系生長(zhǎng)，這一結(jié)論與李同所得結(jié)論基本一致。

芳香植物通過(guò)化感作用對(duì)雜草具有抑制作用，同時(shí)會(huì)對(duì)小麥產(chǎn)生不同程度的影響。本研究結(jié)果表明，低濃度（≤1.0%）的羅勒浸提液對(duì)小麥種子萌發(fā)及幼苗根系生長(zhǎng)起到了一定程度的促進(jìn)作用，濃度越接近1.0%，化感作用對(duì)小麥各生理指標(biāo)的促進(jìn)效果越明顯，超過(guò)這一濃度，小麥種子的萌發(fā)及幼苗根系生長(zhǎng)會(huì)隨著濃度的不斷上升受到不同程度的抑制作用，濃度越高，小麥各生理指標(biāo)受到的抑制效果越顯著。本試驗(yàn)對(duì)芳香植物的化感作用在麥田雜草防治方面具有參考意義。芳香植物化感作用應(yīng)用于麥田雜草防治的機(jī)理還需要進(jìn)一步研究。