高霆煒　吳斌

(1.桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院　廣西桂林 541004；　2.廣西紅樹林保護與利用重點實驗室，廣西紅樹林研究中心　廣西北海 536000)

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桉樹與幾種濱海植物水浸提液對纖細(xì)角毛藻生長的影響*

高霆煒1,2吳斌2

(1.桂林理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院廣西桂林 541004；2.廣西紅樹林保護與利用重點實驗室，廣西紅樹林研究中心廣西北海 536000)

摘要為了研究桉樹人工林是否會對海洋初級生產(chǎn)者產(chǎn)生影響，實驗選取了桉樹及4種濱海植物(木麻黃、臺灣相思、秋茄和白骨壤)，對比5種植物葉片水浸提液對纖細(xì)角毛藻生長的影響。結(jié)果顯示，桉樹對纖細(xì)角毛藻生長的影響最大，低濃度的葉片水浸提液(5 mL/L)表現(xiàn)出很強的抑藻作用；木麻黃、臺灣相思和秋茄對纖細(xì)角毛藻生長的影響次之，低濃度的葉片水浸提液(5 mL/L)表現(xiàn)出較弱的抑藻作用，15 mL/L時，對藻的抑制作用較強；白骨壤對纖細(xì)角毛藻生長的影響最弱，25 mL/L時，表現(xiàn)出對藻有較弱的抑制作用。實驗結(jié)果表明，桉樹比其他常見的濱海植物對海洋微藻具有更強的化感作用，在沿海地區(qū)大面積種植桉樹人工林會對海洋初級生產(chǎn)者產(chǎn)生潛在的影響。

關(guān)鍵詞桉樹化感作用纖細(xì)角毛藻濱海植物

0引言

微藻是海洋生態(tài)系統(tǒng)中的主要初級生產(chǎn)者，其變化將直接或間接地影響整個海洋生態(tài)系統(tǒng)。由于桉樹具有適應(yīng)性強、生長周期短、產(chǎn)材量高等優(yōu)點，在大力發(fā)展經(jīng)濟林的同時，也作為沿海防護林樹種，在我國南方沿海地區(qū)大面積的種植。很多研究表明，桉樹釋放的化感物質(zhì)對其他植物具有很強的抑制作用，這可能是造成桉樹人工林群落結(jié)構(gòu)簡單、物種多樣性減少的主要原因?，F(xiàn)今桉樹化感方面的研究多集中于陸生系統(tǒng)，對種植周邊的海洋生態(tài)系統(tǒng)研究較少。試驗選取桉樹、木麻黃、臺灣相思、秋茄、白骨壤5種植物，對比不同植物葉片的水浸提液對纖細(xì)角毛藻生長的影響，進一步分析桉樹種植對海洋生態(tài)系統(tǒng)潛在的影響。

1試驗材料與方法

1.1試驗材料

試驗使用的植物葉片均采自廣西北海市周邊，桉樹葉片采自合浦山口林場，臺灣相思、白骨壤、秋茄、木麻黃葉片采自高德草頭村。纖細(xì)角毛藻由廣西海洋研究所提供，使用f/2培養(yǎng)基[1]培養(yǎng)。試驗前將纖細(xì)角毛藻預(yù)培養(yǎng)7 d，使其處于對數(shù)生長期。

1.2植物葉片水提液制備

將采集到的樹葉清洗干凈后，于60 ℃ 烘48 h粉碎過550 μm篩。稱取20 g樹葉粉加入200 mL超純水避光浸提48 h。浸提結(jié)束過0.45 μm濾膜后于4 ℃冷藏保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3水提液對纖細(xì)角毛藻生長的影響

向100 mL三角瓶中加入50 mL 滅菌后的f/2培養(yǎng)基，接種處于對數(shù)生長期的纖細(xì)角毛藻，使藻細(xì)胞初始密度在5×104個/mL左右。按浸提液濃度梯度5，10，15，20，25 mL/L向接種后的培養(yǎng)液中分別加入不同種植物葉片水提液。每個濃度3個平行，以不加水浸提液組作為空白對照。

在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，溫度為25±1 ℃，光照強度4 000 Lx，光暗比12 h∶12 h。每天搖瓶3次，并隨機調(diào)換三角瓶位置。連續(xù)培養(yǎng)5 d，每24 h取樣進行藻細(xì)胞密度計數(shù)(血球計數(shù)板法)。

1.4數(shù)據(jù)處理

藻類生長抑制率公式：RI=(1-N/N0)×100%。式中，RI表示抑制率，%；N表示加入浸提液組藻細(xì)胞密度，個/mL；N0表示對照組藻細(xì)胞密度，個/mL。EC50(ml/L)為半抑制濃度。

2結(jié)果與分析

2.1不同植物葉片水浸提液對纖細(xì)角毛藻密度的影響

桉樹葉浸提液對纖細(xì)角毛藻生長影響見圖1。5 mL/L第1天抑制率在86.1%，在第3天達(dá)到最大98.9%之后開始有所下降。10 mL/L的抑制率第1天為93.1%，第2天開始抑制率均為100%。體積濃度為15，20，25 mL/L時，培養(yǎng)第1天藻細(xì)胞完全死亡，培養(yǎng)的5 d中抑制率均為100%。

圖1　桉樹葉水浸提液對纖細(xì)角毛藻細(xì)胞密度的影響和抑制率

圖2、圖3分別為秋茄、白骨壤葉水浸提液對纖細(xì)角毛藻密度及抑制率的影響情況。由圖中可以看出2種紅樹植物對藻的抑制率存在較大的差異。秋茄葉水浸提液在低濃度(5，10 mL/L)時，可以看出藻細(xì)胞隨時間的變化。濃度為5 mL/L時藻細(xì)胞有一定增長，隨著時間變化增速逐漸增加。濃度為10 mL/L時藻細(xì)胞培養(yǎng)5 d也只有微弱的增長，抑制率由第1天81.2%逐漸增加到第3天的93.0%，后期則有微弱的下降。在高濃度(15,20,25 mL/L)時，培養(yǎng)的第1天藻細(xì)胞全部死亡。白骨壤葉水浸提液對纖細(xì)角毛藻的影響相對較小。低濃度(5 mL/L)時對藻細(xì)胞密度變化影響較弱，第4天后抑制作用消失。濃度為10,15 mL/L時，對纖細(xì)角毛藻生長有一定抑制作用，抑制率先升后降。濃度在20,25 mL/L時對纖細(xì)角毛藻的生長有較顯著影響，抑制率也逐漸增加到并維持在90%左右。

圖2　秋茄葉水浸提液對纖細(xì)角毛藻細(xì)胞密度的影響和抑制率

圖3　白骨壤葉水浸提液對纖細(xì)角毛藻細(xì)胞密度的影響和抑制率

臺灣相思葉水浸提液低濃度(5 mL/L)時第2天抑制率在41.2%，而后出現(xiàn)下降。10 mL/L時抑制率第3天之后開始出現(xiàn)微弱的下降。高濃度(15，20，25 mL/L)時第1天就出現(xiàn)完全抑制纖細(xì)角毛藻的生長。木麻黃葉水浸提液濃度在5 mL/L時對纖細(xì)角毛藻生長影響較弱，抑制率在第2天出現(xiàn)最大值54.9%之后開始下降，第5天對纖細(xì)角毛藻生長只有微弱的抑制作用。濃度在10 mL/L時早期(1～3 d)對纖細(xì)角毛藻的生長抑制作用較明顯，只在第4、第5天藻細(xì)胞數(shù)才出現(xiàn)增加。高濃度(15，20，25 mL/L)時第1天就出現(xiàn)完全抑制纖細(xì)角毛藻的生長，見圖4、圖5。

圖4　臺灣相思葉水浸提液對纖細(xì)角毛藻細(xì)胞密度的影響和抑制率

圖5　木麻黃葉水浸提液對纖細(xì)角毛藻細(xì)胞密度的影響和抑制率

2.2不同植物葉片水浸提液的纖細(xì)角毛藻藻細(xì)胞密度的EC50

表1為不同植物葉片水浸提液在1，2，3，4，5 d的藻細(xì)胞密度EC50濃度。

表1　不同植物葉水浸提液處理纖細(xì)角毛藻細(xì)胞密度的EC50濃度　mL/L

表1可以看出在不同植物葉片水浸提液對纖細(xì)角毛藻的EC50存在差異，對纖細(xì)角毛藻毒性由大到小的順序為桉樹葉、秋茄葉、木麻黃葉、臺灣相思葉、白骨壤葉。不同植物葉片的EC50表現(xiàn)出相同的變化趨勢，EC50先降后升，除木麻黃在第二天EC50達(dá)到最低外，其余均在第三天達(dá)到最低。除了白骨壤明顯第三天最低外，其余組第2和第3天EC50較接近。

3討論

桉樹的化感作用研究的比較多，但主要是集中于對陸生植物的。很多研究表明桉樹枝葉等凋落物中的提取物能抑制其他植物的種子萌發(fā)、生長、甚至造成植株的死亡。BOLTE等[2]研究發(fā)現(xiàn)，艮葉山桉(Eucalyptuspilverulenta)分離得到的巨桉酚，能夠強烈抑制獨行菜(Lepidiumlatifolium)種子的萌發(fā)。MORAL等[3]發(fā)現(xiàn)，從赤桉(Eucalyptuscamafaldensis)葉片滴落的雨霧滴使樹下草本植物硬雀麥(Bromusrigidus)生長困難。桉樹對藻類尤其是海洋微藻的影響研究較少，只見于楊維東等[4]發(fā)現(xiàn)桉木粉可顯著抑制赤潮藻的生長。隨著研究的不斷深入，桉樹對海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響逐漸受到重視。然而，桉樹對海洋微藻的化感作用，與原有的常見濱海植物對海洋微藻化感作用進行比較研究還未見報道。本試驗的結(jié)果，揭示了桉樹比其他常見的幾種濱海植物具有更強烈的抑藻作用，這表明沿海地區(qū)大量種植桉樹后，原生濱海植被被桉樹取代，勢必對海洋生態(tài)系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力產(chǎn)生巨大的影響，這種影響的機理有必要進行更深入的研究。

幾種常見的濱海植物化感作用也有諸多報道。秋茄化感作用多表現(xiàn)為對其它植物及藻類生長的抑制。孫志偉等[5]研究發(fā)現(xiàn)，秋茄新鮮葉片水提物對兩種赤潮藻球形棕囊藻和赤潮異彎藻均具有顯著的化感抑制作用，這與本試驗結(jié)果相似。段罕慧等[6]發(fā)現(xiàn)，未分解秋茄凋落葉水提液的抑藻作用存在濃度效應(yīng)，隨著水提液濃度的增加，抑制作用增強；半分解秋茄凋落葉(半分解期t50=42 d)水提液對新月菱形藻的生長則無明顯影響。紅樹植物凋落物含有的酚酸類物質(zhì)對微藻的繁殖起到了一定的調(diào)控作用。其他濱海植物對海洋微藻的化感作用還未見報道，既往的研究只是針對陸生植物的。木麻黃作為我國華南沿海地區(qū)重要的防護林樹種，具有抗風(fēng)沙，耐干旱、貧瘠、鹽堿和速生等優(yōu)良特性。木麻黃化感作用多表現(xiàn)在對自身物種的毒害，而對其他物種化感傷害不大。林武星[7]研究表明，造成木麻黃連栽障礙原因除了由于土壤肥力下降外，其產(chǎn)生的化感物質(zhì)對自身的毒害也是一個重要的原因。鄧蘭桂等[8]從木麻黃小枝提取的3種化感物顯著地抑制木麻黃幼苗生長，尤其是抑制根生長。陳旭陽[9]研究表明，木麻黃的根和小枝的水浸液能促進潺槁苗的生長，對潺槁具有正向化感作用。SURESH等[10]研究發(fā)現(xiàn)，用木麻黃小枝水提取物澆灌土壤對高粱、虹豆和向日葵的發(fā)芽和生長均有化感作用。

4結(jié)語

試驗結(jié)果表明，與其他常見的濱海植物比較，桉樹葉水浸提液對纖細(xì)角毛藻生長抑制作用最強。沿海地區(qū)大面積的桉樹人工林，其產(chǎn)生的凋落物或收獲后的遺棄物中存在的具有抑藻作用化感物質(zhì)將有可能通過地表徑流進入附近海域，對林區(qū)周圍海洋生態(tài)系統(tǒng)造成潛在的影響。由于桉樹人工林群落結(jié)構(gòu)簡單，林下植被較少，對降雨截載能力低于其他一些人工林，地表徑流偏大，進一步造成林內(nèi)化感物質(zhì)的遷移進入海洋生態(tài)系統(tǒng)中，從而影響海洋微藻正常生長的可能性大大增加。此種化感物質(zhì)入海的遷移、擴散過程，也有待于進一步的研究。

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Effects of Aqueous Extract of Eucalyptus and Several Coastal Plants on the Growth ofChaetocerosgracilis

GAO Tingwei1,2WU Bin2

(1.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering.GuilinUniversityofScienceandTechnologyGuilin,Guangxi541004)

AbstractWith the increase of acreage of eucalyptus planting, Large-scale cultivation of eucalyptus have been seen along the coastal zone in Southern China in recent years. In the present study, the impact of eucalyptus on marine primary producer(Chaetoceros gracilis) is investigated, by comparing with 4 species(Casuarina eguisetifolia, Confusa Merr, Kandelia candel and Avicennia marina) of common plant in south coastal zone. The results show that eucalyptus has a maximum impact on the growth of Chaetoceros gracilis and low concentration(5 ml/L)of the aqueous extract of eucalyptus leaves appears significant inhibiting effect on microalgae. High concentrations(15 ml/L)of the aqueous extract of Casuarina eguisetifolia, Confusa Merr and Kandelia candel leaves have stronger inhibiting effect on microalgae than that of low concentration(5 ml/L). Avicennia marina has a minimum impact on the growth of Chaetoceros gracilis and high concentration(25 ml/L)of the aqueous extract of Avicennia marina leaves also has little inhibiting effect on microalgae. These results indicate that the eucalyptus has stronger allelopathic effect on marine microalgae and thus large-scale cultivation of eucalyptus along the coastal zone will have profound impact on marine primary producers.

Key WordseucalyptusallelopathyChaetoceros graciliscoastal plant

(收稿日期：2015-02-03)

通訊作者吳斌，男，1965年生，博士，研究員，主要從事海洋生物、環(huán)境生態(tài)研究。

作者簡介高霆煒，男，1988年生，碩士研究生，研究方向為海洋生態(tài)。

*基金項目：廣西紅樹林保護與利用重點實驗室系統(tǒng)性研究課題(GKLMC-201308)。