陳茂光，郭連金，余諾祎，占學林，吳夏俊鵬，寧本松

(上饒師范學院，江西 上饒 334000)

香果樹(Emmenopteryshenryi)是茜草科Rubiaceae落葉大喬木，是第四紀冰川孑遺和中國特有的單種屬植物，被列為國家Ⅱ級重點保護對象[1,2]。香果樹個體壽命較長，但由于其自然更新能力差，種子壽命短，發(fā)芽率低，以及其種群間的基因很難交流，導致香果樹數(shù)量日益減少，瀕臨滅絕[3,4]。香果樹是茜草科發(fā)育、形態(tài)演化、群落演替以及我國南部、西南部植物區(qū)系等研究的重要材料，還具有極高的觀賞價值、藥用價值和生態(tài)價值[3-5]，因而保護恢復香果樹自然種群具有重要的科研意義和實踐意義。近年來，學者對香果樹的研究主要集中于種群數(shù)量結(jié)構(gòu)、生殖構(gòu)件、解剖學、生態(tài)學特征和種子萌發(fā)特性等方面[1,2,4-10]，有關化感作用方面尚無研究報道。

自1937年Molish提出化感作用(Allelopathy)以來[11]，該方向逐漸成為瀕危植物保護與恢復領域的研究熱點[12]。有研究認為化感作用對植物種子的萌發(fā)具有重要的抑制或促進作用，使其種子萌發(fā)率降低[11-13]。原生境中香果樹種子萌發(fā)率低，實生苗極少是香果樹處于瀕危狀態(tài)的主要原因之一[3,4]，這種現(xiàn)象可能是光照、溫度或植物內(nèi)源激素導致的[14,15]，也可能是其林下枯落物產(chǎn)生化感物質(zhì)所引起的。本研究利用原生境中香果樹林下枯落物的浸提液培養(yǎng)香果樹種子和實生苗，以研究林下枯落物對其種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，為香果樹種群自然更新提供理論依據(jù)。

1 實驗材料及研究方法

1.1 實驗材料

香果樹種子于2016年采自福建省武夷山國家級自然保護區(qū)內(nèi)生長良好的同一株樹，挑選大而飽滿的種子。已知香果樹種群有純林和竹林兩種，故挑選香果樹原生境林下4種枯落物：香果樹落葉、香果樹樹枝、香果樹果皮和竹葉為浸提液原料。將采集后的香果樹種子及枯落物置于牛皮紙袋中，帶回實驗室于4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 研究方法

將稱取的枯落物剪碎，然后置于375 ml水中配置枯落物浸提液[16]。林下枯落物的稱取量分別為：香果樹落葉6.00 g，香果樹樹枝1.84 g，香果樹果皮1.32 g，竹葉6.87 g。然后靜置24 h，再取其濾液作為浸提液母液，將母液稀釋成5組不同濃度的處理組用于實驗(根據(jù)野外環(huán)境中，香果樹林下單位面積枯落物下落量及降雨量的范圍，確定實驗室所用枯落物的質(zhì)量及浸提液的濃度范圍)，詳細濃度見表1。

表1 林下枯落物浸提液的濃度

1.3 種子萌發(fā)實驗

測定林下枯落物浸提液對種子萌發(fā)的化感效應。每種浸提液設5個濃度(處理)和1個對照(清水)，每個處理及對照3次重復(3個培養(yǎng)皿)。每個培養(yǎng)皿中隨機加入一百粒供試種子，每24 h記錄一次種子萌發(fā)數(shù)，直到不再有種子萌發(fā)結(jié)束實驗，一組共計15個培養(yǎng)皿，每組處理均設置3個重復。千粒種子重(0. 47±0.09)g，8個重復。

1.4 幼苗生長實驗

試驗設計與種子萌發(fā)試驗相同，試驗時從種子萌發(fā)試驗中取已萌發(fā)的種子，培養(yǎng)20 d，待長出真葉后，移栽至經(jīng)高溫滅菌處理、約3 cm高的土壤中，開始實驗。先測一次幼苗的大小，而后每3 d測一次，每次測量3顆幼苗真葉的葉長和葉寬、莖的株高和直徑(死亡的幼苗由生長狀況相近的幼苗接替測量)，共計測量6次，測量數(shù)據(jù)取平均值。每組處理均設置3個重復。

1.5 數(shù)據(jù)處理

計算種子最終萌發(fā)率(Final Germination, FG)，公式如下：

FG=萌發(fā)種子總數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；

運用Excel 2010 進行成對二樣本T檢驗分析。

根據(jù)Williamson(1998)提出的化感效應指數(shù)(Response Index, RI)作為測量化感作用效果和強度的指標[17]。公式如下：

式中，C為對照值，T為處理值，化感效應指數(shù)RI表示化感物質(zhì)對受體植物的化感作用大小，當RI>0時表示促進作用，當RI<0時表示抑制作用，RI絕對值的大小表示化感作用的強度。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子萌發(fā)實驗結(jié)果

試驗結(jié)果為，經(jīng)香果樹落葉浸提液處理后的香果樹種子萌發(fā)受到顯著(P<0.05)抑制作用(圖1)，并隨濃度的升高抑制作用增強。經(jīng)香果樹樹枝浸提液和竹葉浸提葉處理后的香果樹種子萌發(fā)受到顯著(P<0.05)抑制作用，并隨濃度升高抑制作用呈增強—下降—增強變化趨勢。經(jīng)香果樹果皮浸提液處理后的香果樹種子萌發(fā)受到顯著(P<0.05)的促進作用，并隨濃度的升高促進作用增強。經(jīng)竹葉浸提液處理后的香果樹種子萌發(fā)基本受到顯著(P<0.05)抑制作用。

2.2 幼苗生長實驗結(jié)果

2.2.1 香果樹落葉浸提液對香果樹幼苗的影響 由圖2知，在各濃度香果樹落葉浸提液的處理下，香果樹幼苗均受到顯著(P<0.05)的促進作用，其促進效果基本隨濃度的升高而減弱。香果樹幼苗不同部位受到影響的強弱為：株高>葉長>葉寬>直徑。香果樹株高、葉長和葉寬均受到顯著性(P<0.05)影響，而直徑未受到顯著性(P>0.05)影響。林下香果樹落葉浸提液對幼苗葉長的促進作用，隨著濃度的升高而減弱，其中促進作用最強的是處理組N5，其次是處理組N2；幼苗葉寬均受到促進作用，隨著濃度的升高促進作用減弱，最顯著的是處理組N1，受到促進作用由強到弱依次為：處理組N1、N3、N2、N4、N5；幼苗株高均受到促進作用，最顯著的是處理組N1；莖直徑均受到促進作用，最顯著的是處理組N2。

圖1 不同枯落物浸提液對香果樹種子最終萌發(fā)率及其化感效應的影響

A:香果樹幼苗葉長；B：香果樹幼苗葉寬；C：香果樹幼苗株高；D：香果樹幼苗莖直徑圖2 香果樹落葉浸提液對香果樹幼苗的影響

2.2.2 香果樹樹枝浸提液對香果樹幼苗的影響 在不同濃度林下香果樹樹枝浸提液處理下，香果樹幼苗生長受到的影響也不同(圖3)。隨著香果樹樹枝浸提液濃度的升高，香果樹幼苗生長受到低濃度促進作用，高濃度抑制作用。香果樹幼苗不同部位受到影響的強弱為：葉長>株高>葉寬>直徑。香果樹各部位在香果樹樹枝浸提液的處理下均受到顯著(P<0.05)影響。在林下香果樹樹枝浸提液的處理下，幼苗葉長均受到促進作用，最顯著的是處理N4；幼苗葉寬基本受到促進作用，最顯著的也是處理N4，其次是處理N2；幼苗株高既受到促進作用，也受到抑制作用，其中受到抑制作用的是處理N1、N2、N5，而受到促進作用的是處理N3、N4；幼苗莖直徑受到的促進作用隨著濃度的升高而減弱，最顯著的是處理N2，其次是處理N4、N5，其中處理N1抑制作用不顯著。

A:香果樹幼苗葉長；B：香果樹幼苗葉寬；C：香果樹幼苗株高；D：香果樹幼苗莖直徑圖3 香果樹樹枝浸提液對香果樹幼苗的影響

2.2.3 香果樹果皮浸提液對香果樹幼苗的影響 在不同濃度林下香果樹果皮浸提液的處理下，香果樹幼苗生長大多受到促進作用。香果樹幼苗不同部位受到影響的強弱為：葉寬>株高>直徑>葉長。香果樹幼苗的葉寬、株高和直徑均受到顯著性影響，而葉長受到的影響不顯著。不同濃度果皮浸提液對幼苗葉長的促進作用由強到弱依次為：處理N4、N5、N2、N1，僅在處理N3中受到抑制作用；幼苗葉寬、株高均受到促進作用，最顯著的都是處理N5；幼苗莖直徑受到雙濃度效應，既受到抑制作用又受到促進作用(圖4)。

2.2.4 竹葉浸提液對香果樹幼苗的影響 試驗最終只有對照組和N3、N4處理過的香果樹幼苗存活，其余三組存活率均為0%。香果樹幼苗不同部位受到影響的強弱為：株高>直徑>葉寬>葉長。林下竹葉浸提液處理對香果樹幼苗株高的影響極顯著(P<0.01)，對幼苗直徑和葉寬的影響顯著(P<0.05)，對幼苗葉長影響不顯著(P>0.05)。此外，隨著竹葉浸提液濃度的升高，香果樹幼苗真葉的葉長、葉寬受到的促進作用越低，直至轉(zhuǎn)變成抑制作用，而幼苗的株高、直徑受到的促進作用越強(圖5)。

2.2.5 化感效應指數(shù) 從表2可知，在4種林下枯落物浸提液的處理下，香果樹幼苗葉基本受到抑制作用，且隨著濃度的升高抑制作用增強；莖基本受到促進作用，隨著濃度升高促進作用減弱。香果樹幼苗葉長、葉寬受到抑制作用最顯著的均是處理組EB-N2，化感效應指數(shù)分別為-0.402和-0.356；香果樹幼苗株高受到促進作用最顯著的是處理EL-N3，化感效應指數(shù)為0.283；香果樹幼苗莖直徑受到促進作用最顯著的是處理EL-N2，化感效應指數(shù)為0.133。

A:香果樹幼苗葉長；B：香果樹幼苗葉寬；C：香果樹幼苗株高；D：香果樹幼苗莖直徑圖4 香果樹果皮浸提液對香果樹幼苗的影響

A:香果樹幼苗葉長；B：香果樹幼苗葉寬；C：香果樹幼苗株高；D：香果樹幼苗莖直徑圖5 竹葉浸提液對香果樹幼苗的影響

化感效應指數(shù)RI葉片葉長葉寬莖株高直徑ELN1-0.178-0.2140.2670.002N20.009-0.1730.1490.133N3-0.0450.0030.2830.083N4-0.170-0.2070.246-0.070N5-0.215-0.2400.1240.103EBN10.013-0.0290.099-0.009N2-0.402-0.356-0.253-0.127N3-0.141-0.2190.239-0.144N4-0.001-0.1940.135-0.095N5-0.207-0.256-0.1460.002ESN1-0.091-0.293-0.0610.107N20.040-0.0180.096-0.118N3-0.174-0.1590.190-0.177N4-0.168-0.222-0.011-0.105N5-0.061-0.1260.098-0.026BLN1////N2////N3-0.049-0.2220.031-0.105N4-0.104-0.0900.2320.050N5////

3 討論

3.1 枯落物對香果樹種子萌發(fā)的影響

有研究發(fā)現(xiàn)化感效應具有濃度梯度效應，低濃度促進，高濃度抑制，即雙濃度效應，濃度越高抑制作用越顯著[18-20]。在自然生態(tài)系統(tǒng)中，化感物質(zhì)主要依靠雨水淋溶出來。因此，本研究采用水浸提法提取4種林下枯落物中的化感物質(zhì)。香果樹種子萌發(fā)在香果樹落葉和樹枝浸提液的處理下，總體趨勢是受到顯著(P<0.05)抑制作用，隨濃度的升高受到的化感抑制作用增強，與鮑根生等[20]和張衛(wèi)紅等[21]研究結(jié)果相似。香果樹種子萌發(fā)也受到竹葉浸提液顯著(P<0.05)抑制作用。這可能是由于葉片是植物進行光合作用和呼吸作用的主要器官，而其光合作用產(chǎn)生的有機化合物首先儲存在葉片中，所以落葉中的化感物質(zhì)含量較高，表現(xiàn)的化感作用也更強。本試驗經(jīng)香果樹樹枝N3和竹葉N3處理的香果樹種子萌發(fā)率極低，也可能與某些昆蟲的為害有關。香果樹種子在香果樹果皮浸提液處理下，表現(xiàn)出低濃度抑制種子萌發(fā)，高濃度促進種子萌發(fā)，這與眾多學者[18-20]研究的“低促高抑”化感效應不同。由于植物不同器官向環(huán)境釋放化感物質(zhì)的種類和數(shù)量不同[22]，所以這可能是因為香果樹結(jié)果少，果皮被淋溶的化感物質(zhì)相對較少；可能是化感抑制作用較緩慢，本實驗周期并未將其化感作用完全表現(xiàn)出來；也可能是由于果皮是種子的保護層，果皮中具有某種抗氧化能力的物質(zhì)，減少氧化性化感物質(zhì)對種子萌發(fā)起毒害作用[23]所引起的，有待進一步探究。

3.2 枯落物對香果樹幼苗生長的影響

李欣欣等[24]研究表明毛竹根際土浸提液對杉木種子在整個萌發(fā)過程中的萌發(fā)均具有促進作用。本研究顯示在香果樹落葉浸提液處理下，香果樹幼苗生長均受到顯著(P<0.05)抑制作用，隨著濃度的升高抑制作用增強。香果樹樹枝浸提液處理結(jié)果與周澤建等[25]杉木落葉浸提液對走馬胎(Ardisiagigantifolia)幼苗生長呈現(xiàn)低濃度促進、高濃度抑制的雙濃度效應研究結(jié)果相似，表明了香果樹也存在化感自毒效應[26]。本研究中香果樹果皮浸提液普遍產(chǎn)生抑制作用，僅在較低濃度時有促進作用。竹葉浸提液的總體趨勢隨濃度升高具有“促莖抑葉”的化感效應，表明化感作用對同一受體植物不同部位的影響存在差異。

4 結(jié)論

(1)香果樹落葉、樹枝浸提液對香果樹種子萌發(fā)都具有抑制作用，且隨著濃度的升高抑制作用增強；香果樹果皮浸提液低濃度具有一定抑制作用，較高濃度時促進作用不顯著；竹葉浸提液對香果樹種子萌發(fā)具有顯著抑制作用。

(2)香果樹落葉和果皮浸提液對香果樹幼苗生長化感效應均為顯著抑制，隨濃度升高抑制作用增強；香果樹樹枝浸提液對香果樹幼苗生長化感效應為“低促高抑”的雙濃度效應；竹葉浸提液對香果樹幼苗不同部位的化感效應不同，總體表現(xiàn)為“促莖抑葉”。