劉秀艷，張智袁，趙 祥

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院，山西 太谷 030801)

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苜蓿及根際土壤水浸提液對(duì)達(dá)烏里胡枝子種子的化感作用

劉秀艷，張智袁，趙 祥

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院，山西 太谷 030801)

采用水浸提法制備了苜蓿根、莖葉及根際土壤的浸提液，在室內(nèi)測(cè)定了浸提液對(duì)達(dá)烏里胡枝子種子萌發(fā)的影響，研究了苜蓿對(duì)達(dá)烏里胡枝子種子發(fā)芽的化感作用。結(jié)果表明：2.5%濃度的苜蓿莖葉水浸提液對(duì)達(dá)烏里胡枝子種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，5%濃度及以上有明顯的抑制作用，且隨著濃度的增加抑制作用增強(qiáng)，濃度達(dá)到10%時(shí)達(dá)烏里胡枝子基本不能萌發(fā)。不同濃度的根浸提液和根際土壤浸提液對(duì)達(dá)烏里胡枝子種子萌發(fā)的影響與對(duì)照相比差異不顯著(P>0.05)。3種浸提液表現(xiàn)出不同程度的化感作用，其強(qiáng)弱順序?yàn)椋呵o葉浸提液>根浸提液>根際土壤浸提液。

苜蓿；達(dá)烏里胡枝子；化感作用；種子萌發(fā)

化感作用是指植物可以產(chǎn)生一些特殊的化學(xué)物質(zhì)并釋放到環(huán)境中，對(duì)其他植物或自身產(chǎn)生直接或間接的相生或相克的作用[1-2]?；形镔|(zhì)存在于許多植物中，并通過(guò)殘?bào)w分解，揮發(fā)和根系分泌釋放到根際。在菊科(Compositae)、豆科(Legumnosae)、瑞香科(Thymelaeaceae)、玄參科(Scrophulariaceae)等多個(gè)科屬中發(fā)現(xiàn)具有化感物質(zhì)，鑒定出有萜類、酚類、皂苷類以及非蛋白氨基酸類等多種類化感物質(zhì)，這些化感物質(zhì)有明顯的作用濃度效應(yīng)和選擇性[3]?；凶饔每蓱?yīng)用于混播牧草的選擇，也可應(yīng)用于雜草防治[4]。

苜蓿(Medicagosativa)是重要的牧草，其體內(nèi)含有的化感物質(zhì)產(chǎn)生的化感作用引起學(xué)者的關(guān)注，有研究報(bào)道，苜蓿中含有的酚酸類的化感物質(zhì)影響蒙古冰草的發(fā)芽率、苗長(zhǎng)、根長(zhǎng)等[5]。對(duì)于苜蓿的化感效應(yīng)在禾本科、雜草和自毒作用方面的研究較多[6-8]，而苜蓿對(duì)豆科等其他牧草的化感影響研究卻較少。達(dá)烏里胡枝子也含有化感物質(zhì)，曾有研究表明達(dá)烏里胡枝子(Lespedezadavurica)對(duì)苜蓿的幼苗根干重有抑制效應(yīng)，且隨著質(zhì)量濃度的降低，抑制效應(yīng)呈現(xiàn)出增加趨勢(shì)[9]。試驗(yàn)探討了苜蓿水浸提液對(duì)達(dá)烏里胡枝子種子發(fā)芽的化感作用，初步了解苜蓿對(duì)達(dá)烏里胡枝子的化感影響。

1 材料和方法

1.1 供試材料

2015年10月于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)系試驗(yàn)田采集生長(zhǎng)第1年的苜蓿賽迪5莖葉、根系以及根系周圍0～15 cm深的土壤。達(dá)烏里胡枝子種子來(lái)自于山西農(nóng)業(yè)大學(xué)草學(xué)實(shí)驗(yàn)室種子冷藏庫(kù)。

1.2 浸提液的制備

苜?；形镔|(zhì)的提取采用水浸提法[10]，分別取適量的苜蓿莖葉和根系，輕輕洗凈，以免破壞根部，將莖葉切成2 cm小段，根系切成<2 cm的小段，分別稱取20 g于三角瓶中，加入100 mL的蒸餾水，浸泡48 h，第1次用定性濾紙過(guò)濾，第2次用定量濾紙過(guò)濾。濾液保存在100 mL容量瓶中制備成20%的苜蓿莖葉和根系水浸提液。取適量苜蓿根際土壤，自然風(fēng)干，過(guò)2 mm的篩，取50 g分裝于5個(gè)三角瓶中，每個(gè)三角瓶加入100 mL蒸餾水，置入振蕩機(jī)振蕩12 h，靜置12 h，取其上清液過(guò)濾2次，制備成苜蓿土壤水浸提液，于容量瓶中貯存，3種浸提液放入5℃的冰箱保存，以備稀釋后使用。

1.3 發(fā)芽試驗(yàn)

采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)[11]，用培養(yǎng)皿濾紙法進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)[12]，試驗(yàn)設(shè)對(duì)照(CK)、2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%、15% 7個(gè)處理，3個(gè)重復(fù)，以蒸餾水為對(duì)照。培養(yǎng)皿中鋪上2層濾紙，并分別加入已稀釋的苜蓿莖葉、根系和土壤的水浸提液，且保持濾紙濕潤(rùn)，用75%酒精消毒后達(dá)烏里胡枝子種子放入培養(yǎng)皿中，每皿放入50粒，蓋上培養(yǎng)皿蓋，放入25℃±1℃人工氣候箱中培養(yǎng)，每隔24 h記錄發(fā)芽數(shù)(以胚根突破種皮為準(zhǔn))，分別加入等量適量的不同濃度的水浸提液，對(duì)照加入等量蒸餾水。培養(yǎng)7 d后，結(jié)束種子萌發(fā)試驗(yàn)，并測(cè)量根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)[13]。計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)(G)、化感指數(shù)(RI)、植物化感綜合效應(yīng)指數(shù)(M)?；兄笖?shù)(RI)按Willamson等[14]的方法計(jì)算。

發(fā)芽率(%)=(總發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù))×100%

發(fā)芽勢(shì)(%)=(兩天總發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù))×100%

式中：G為時(shí)間T日的發(fā)芽數(shù),Dt為相應(yīng)的發(fā)芽日數(shù)

化感系數(shù)(RI)RI=1-C/T(當(dāng)T≥C時(shí))，RI=T/C-1(當(dāng)T

式中：C為對(duì)照值，T為處理值，化感指數(shù)(RI)數(shù)值為負(fù)時(shí)，起抑制作用，當(dāng)數(shù)值為正時(shí)，起促進(jìn)作用，絕對(duì)值大小與作用強(qiáng)度一致。

式中：a代表同一濃度處理下的各個(gè)指標(biāo)的數(shù)據(jù)項(xiàng)RI；n:測(cè)定指標(biāo)的總個(gè)數(shù)。當(dāng)M>0為促進(jìn)，M<0為抑制，絕對(duì)值大小與作用強(qiáng)度一致。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel2010做基礎(chǔ)處理，采用SPSS22.0軟件進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，并用LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 苜蓿莖葉水浸提液對(duì)達(dá)烏里胡枝子種子萌發(fā)的影響

隨著苜蓿莖葉浸提液濃度的增加，達(dá)烏里胡枝子種子萌發(fā)的各項(xiàng)指標(biāo)均呈降低趨勢(shì)(表1)。在苜蓿2.5%濃度的莖葉浸提液處理下，達(dá)烏里胡枝子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)，苗長(zhǎng)，根長(zhǎng)與對(duì)照差異不顯著(P>0.05)；濃度5%和7.5%處理達(dá)烏里胡枝子種子發(fā)芽率顯著低于對(duì)照(P<0.05)，并表現(xiàn)出明顯的濃度效應(yīng)。濃度大于10%時(shí),達(dá)烏里胡枝子種子發(fā)芽表現(xiàn)出顯著的抑制作用，基本不發(fā)芽。除2.5%濃度外，隨苜蓿莖葉浸提液濃度的增加達(dá)烏里胡枝子種子發(fā)芽后的根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)的抑制作用增強(qiáng)，且與對(duì)照差異顯著(P<0.05)。

表1 苜蓿莖葉水浸提液處理下達(dá)烏里胡枝子種子萌發(fā)情況Table 1 Influence of aqueous extracts of stem and leaf of alfalfa on seed germination of Lespedeza davurica

注：同列不同小寫(xiě)字母表示不同濃度同一測(cè)定指標(biāo)差異顯著(P<0.05)，下同

2.2 苜蓿根水浸提液對(duì)種子萌發(fā)的影響

2.5%濃度的根水浸提液處理下達(dá)烏里胡枝子種子發(fā)芽勢(shì)，發(fā)芽指數(shù)與對(duì)照差異顯著，10%濃度根水浸提液處理下達(dá)烏里胡枝子發(fā)芽勢(shì)，發(fā)芽指數(shù)與對(duì)照差異顯著(P<0.05)，其他處理下達(dá)烏里胡枝子的發(fā)芽率，發(fā)芽勢(shì)，發(fā)芽指數(shù)，根長(zhǎng)，苗長(zhǎng)與對(duì)照差異不顯著(P>0.05)(表2)。

2.3 苜蓿根際土壤水浸提液對(duì)種子萌發(fā)的影響

10%濃度的根際土浸提液處理下達(dá)烏里胡枝子的發(fā)芽指數(shù)與對(duì)照差異顯著，其他處理對(duì)于各項(xiàng)指標(biāo)與對(duì)照差異不顯著(P>0.05)(表3)。

2.4 苜蓿水浸提液對(duì)達(dá)烏里胡枝子種子的化感效應(yīng)

隨著莖葉浸提液濃度的增加，化感綜合效應(yīng)指數(shù)減小，抑制作用增強(qiáng)，10%及以上濃度處理表現(xiàn)出完全抑制作用。不同處理的根水浸提液濃度和根際土壤浸提液的化感綜合效應(yīng)指數(shù)的數(shù)值接近，且數(shù)值的絕對(duì)值小。同一濃度處理下，莖葉浸提液的化感綜合效應(yīng)指數(shù)最大，根浸提液與根際土壤浸提液對(duì)于各項(xiàng)指標(biāo)的化感系數(shù)的絕對(duì)值接近，但總體上表現(xiàn)出根浸提液的化感綜合效應(yīng)指數(shù)大于根際土壤的化感綜合效應(yīng)指數(shù)。

表2 苜蓿根水浸提液處理下達(dá)烏里胡枝子種子發(fā)芽情況Table 2 Influence of aqueous extracts of alfalfa roots on seed germination of Lespedeza davurica

表3 苜蓿根際土水浸提液處理下達(dá)烏里胡枝子種子發(fā)芽情況Table 3 Influence of aqueous extracts of rhizosphere soil on seed germination of Lespedeza davurica

表4 苜蓿水浸提液對(duì)達(dá)烏里胡枝子種子發(fā)芽的化感效應(yīng)Table 4 Allelopathic effct of aqueous extracts of alfalfa on seed germination of Lespedeza davurica

3 討論

當(dāng)兩種牧草混播時(shí)，化感作用是由一種牧草向環(huán)境釋放其產(chǎn)生的某些化學(xué)物質(zhì)[16]，從而影響另一種牧草的生長(zhǎng)發(fā)育，這種作用表現(xiàn)為促進(jìn)和抑制兩個(gè)方面[17]。試驗(yàn)表明苜蓿莖葉水浸提液對(duì)達(dá)烏里胡枝子種子萌發(fā)先促進(jìn)后抑制，與Tang C S等[18]的研究結(jié)果一致。 苜蓿莖葉浸提液對(duì)達(dá)烏里胡枝子種子萌發(fā)在濃度2.5%～10%時(shí)，化感效應(yīng)呈現(xiàn)出低濃度促進(jìn)，高濃度抑制，與高丹[19]研究的居桉(Eucalyptusgrandis)主要器官水浸提液對(duì)牧草化感研究的結(jié)果相似。

Blum等[20]報(bào)道土壤中的微生物的分布與酚酸類化感物質(zhì)的濃度有關(guān)，而酚酸類物質(zhì)與微生物活性變化有關(guān)[21]，在某些情況下酚酸類物質(zhì)在微生物作用下的降解產(chǎn)物化感活性可能會(huì)更強(qiáng)[22]，試驗(yàn)中2.5%、10%濃度的苜蓿根浸提液中酚酸類物質(zhì)可能是微生物存在的比較適宜濃度，該濃度處理下的化感物質(zhì)被微生物降解后發(fā)揮的化感作用，還有待進(jìn)一步研究。

苜蓿莖、葉、根系和根際土壤的化感作用強(qiáng)度表現(xiàn)為莖葉浸提液>根浸提液>根際土浸提液，有研究表明，同一品種苜蓿的地上部和根部浸提液的酚酸類化感物質(zhì)的含量有差異[23]，苜蓿地上部分的化感作用強(qiáng)于地下的化感作用，與程曉月等[24]研究的黃帚橐吾(Ligulariavirgaurea)根部化感效應(yīng)強(qiáng)于葉部不一致，可能與植物中化感物質(zhì)的轉(zhuǎn)移或者分解有關(guān)。酚酸類化感物質(zhì)的釋放有植物根系分泌，植物殘?bào)w和凋落物降解，植物向體外釋放，雨霧從植物表面淋溶，土壤的微生物作用等途徑[22]。

4 結(jié)論

(1)苜蓿2.5%濃度根浸提液處理下達(dá)烏里胡枝子的發(fā)芽勢(shì)、10%濃度根浸提液處理達(dá)烏里胡枝子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)、10%濃度根際土浸提液對(duì)達(dá)烏里胡枝子的發(fā)芽指數(shù)與對(duì)照差異顯著(P<0.05)，出現(xiàn)這樣的結(jié)果可能與微生物有關(guān)。

(2)苜蓿根浸提液化感作用小于莖、葉浸提液化感作用可能是根浸提液產(chǎn)生的化感物質(zhì)由根系分泌經(jīng)雨霧淋溶而進(jìn)入土壤中，然后被土壤微生物降解，至于苜?；形镔|(zhì)的分解和轉(zhuǎn)移方式及過(guò)程有待進(jìn)一步研究。

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LIU Xiu-yan，ZHANG Zhi-yuan,ZHAO Xiang

(CollegeofAnimalScienceandTechnology,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China)

The alfalfa allelopathy effect on the seed germination ofLespedezadavuricawas studied by using the extracts from alfalfa root,stem,leaf and rhizosphere soil.The results showed that the allelopathy effects of 2.5% extract had the acceleration effect on seed germination.Strong inhibitory effect occurred when the concentration was over 5% and it was strengthened with the increase of extract concentrations.The seed ofLespedezadavuricacould not germinate while the concentration was more than 10%.The extracts from root or soil had no significant influence.The allelopathy order of 3 extracts was stem and leaf > root > soil.

alfalfa;Lespedezadavurica;allelopathy;seed germination

2015-12-17；

2016-05-16

國(guó)家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)目(2014GB2A 300002)；山西省科技攻關(guān)(20140311013-3)項(xiàng)目資助

劉秀艷(1993-)，女，河北唐山人。

E-mail：sxauliuxiuyan@163.com

S 332

A

1009-5500(2016)05-0008-05

趙祥為通訊作者。