馮巧娟， 李芳華2， 彭華貴2， 田 靜， 吳安琪， 許留興， 唐國(guó)建， 尹 祥， 張建國(guó)

(1.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)南方草業(yè)研究中心， 廣東 廣州 510642； 2.廣東省天井山林場(chǎng)， 廣東 韶關(guān) 512726)

近年來(lái)，自然資源消耗和環(huán)境惡化等問(wèn)題日漸突出，各國(guó)均已開(kāi)展對(duì)林草復(fù)合系統(tǒng)的研究和應(yīng)用。該系統(tǒng)是用多年生木本植物、草本植物或牲畜進(jìn)行長(zhǎng)期或短期有機(jī)結(jié)合而形成的復(fù)合型土地利用方式[1]。復(fù)合系統(tǒng)具有豐富林地產(chǎn)品、改善小氣候與土壤肥力、增加生物多樣性和促進(jìn)經(jīng)濟(jì)收益等一系列優(yōu)點(diǎn)。但在其建植過(guò)程中極易出現(xiàn)物種搭配不合理而導(dǎo)致建植失敗或效益降低等問(wèn)題。化感作用是影響物種搭配的一個(gè)重要因素，化感作用是植物或微生物之間相互影響生長(zhǎng)的現(xiàn)象，在林草復(fù)合系統(tǒng)中主要表現(xiàn)為：一種植物釋放自身分泌的化感物質(zhì)去促進(jìn)或抑制另一種植物的生長(zhǎng)?；形镔|(zhì)大多是植物或微生物的次生代謝物[2-3]。就植物而言，幾乎任何器官都可以分泌化感物質(zhì)，對(duì)受體植物的影響也潛在其生長(zhǎng)的各個(gè)階段[4-5]。我國(guó)對(duì)化感效應(yīng)的研究主要是針對(duì)農(nóng)作物與入侵植物，而研究牧草的相對(duì)較少[6]。基于在廣東省天井山林場(chǎng)林下種植牧草成活率低且長(zhǎng)勢(shì)差，本研究采集了該地牧草種植小區(qū)4種主要樹(shù)木的鮮葉和枯落葉，另以該地收集的寬葉雀稗種子為試驗(yàn)材料，研究了樹(shù)葉浸提液對(duì)種子萌發(fā)、浸提液澆灌幼苗及枯落葉覆蓋對(duì)幼苗生長(zhǎng)的影響，探討該地主要樹(shù)木與牧草間的化感效應(yīng)，為林草復(fù)合系統(tǒng)的建植提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

寬葉雀稗(Paspalumwettsteinii)種子于2017年12月在廣東省天井山林場(chǎng)采集。阿丁楓(Altingiachinensis)、鐘花櫻桃(Cerasuscampanulata)、楓香(Liquidambarformosana)、紅花油茶(Camelliachekiangoleosa)鮮葉和枯落葉于2018年11月在同地采集。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

種子萌發(fā)：用阿丁楓、鐘花櫻桃、楓香、紅花油茶鮮葉和枯落葉分別制作濃度為0.2、0.1、0.05 g·mL-1的浸提液，以蒸餾水為對(duì)照(ck)，進(jìn)行寬葉雀稗種子萌發(fā)試驗(yàn)。每個(gè)處理3次重復(fù)。

浸提液澆灌幼苗：選擇化感效應(yīng)較強(qiáng)的鐘花櫻桃鮮葉和阿丁楓枯落葉制作濃度為0.1 g·mL-1的浸提液，以蒸餾水作為對(duì)照，澆灌寬葉雀稗幼苗。每個(gè)處理3次重復(fù)。

枯落葉覆蓋幼苗：用這4種樹(shù)木枯落葉覆蓋寬葉雀稗幼苗進(jìn)行試驗(yàn)，以不覆蓋為對(duì)照。每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1種子萌發(fā)試驗(yàn)

浸提液制備：各稱取100 g樹(shù)葉用清水沖洗干凈，加500 mL蒸餾水打成汁，紗布過(guò)濾后將濾液在6 000 r·min-1的離心機(jī)(H 1850 R)上離心15 min，上清液即濃度為0.2 g·mL-1的浸提液；然后用蒸餾水分別稀釋至濃度為0.1、0.05 g·mL-1；同時(shí)備蒸餾水，所有試液盛于250 mL三角瓶滅菌30 min后待用。

發(fā)芽：采用培養(yǎng)皿(直徑9 cm)發(fā)芽，培養(yǎng)皿底部鋪2張濾紙，種子用75%的酒精浸泡消毒1 min，沖洗干凈用濾紙吸干，每皿挑選顆粒飽滿均勻的50粒，加入5 mL備好的試液。放置于26 ℃，光暗周期12 h的恒溫培養(yǎng)箱(RXZ-500 D)中發(fā)芽，每天定時(shí)統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)，并補(bǔ)充試液保持濾紙濕潤(rùn)，待種子發(fā)芽數(shù)恒定時(shí)停止試驗(yàn)，測(cè)量幼芽和幼根的長(zhǎng)度。

發(fā)芽率(%)=(最終發(fā)芽種子總數(shù)/50)×100%；

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑發(fā)芽試驗(yàn)終期內(nèi)每日發(fā)芽數(shù)/發(fā)芽日數(shù)。

1.3.2浸提液澆灌幼苗試驗(yàn)

2018年9月，每盆20株育苗，3個(gè)月后進(jìn)行澆灌處理。稱取鐘花櫻桃鮮葉和阿丁楓枯落葉各50 g清洗干凈加500 mL蒸餾水打成濃度為0.1 g·mL-1的汁，紗布過(guò)濾待用，對(duì)照為蒸餾水，每3盆作為1個(gè)處理的3個(gè)重復(fù)。每2 d澆灌1次，每次每盆澆灌150 mL。處理1個(gè)月后進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測(cè)定。

測(cè)定指標(biāo)：株高用直尺隨機(jī)每盆測(cè)量5株的自然高度；葉面積用葉面積儀(CL-203 Handheld Laser Leaf Area Meter)隨機(jī)每盆測(cè)量3片葉，測(cè)定葉片為新葉至下第3葉；分蘗率(%)=[(盆中最終株數(shù)-盆中處理前株數(shù))/盆中處理前株數(shù)]×100%；地上生物量剪取每盆10株稱重；地下生物量用清水沖洗干凈根系，風(fēng)干至根系表面無(wú)水滴時(shí)稱重，并計(jì)算每盆10株重量；丙二醛(MDA)含量參照高俊鳳[7]的方法測(cè)定。

1.3.3枯落葉覆蓋幼苗試驗(yàn)

2018年9月，每盆20株育苗，3個(gè)月后覆蓋處理。分別稱取4種枯落葉16 g剪碎，覆蓋于花盆中，對(duì)照為無(wú)覆蓋，每3盆作為1個(gè)處理的3次重復(fù)。處理1個(gè)月后進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)測(cè)定。

測(cè)定指標(biāo)同1.3.2。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 17.0軟件和WPS 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析和作圖，用單因素方差分析方法，并用Duncan法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 樹(shù)葉浸提液對(duì)種子萌發(fā)的影響

鮮葉對(duì)發(fā)芽率的影響如圖1，不同濃度鐘花櫻桃浸提液均抑制寬葉雀稗發(fā)芽，且隨浸提液濃度增大，抑制作用加強(qiáng)。楓香0.2 g·mL-1浸提液處理的發(fā)芽率顯著低于對(duì)照和其他處理(p<0.05)。紅花油茶浸提液不同濃度的發(fā)芽率均顯著低于對(duì)照(p<0.05)，且各濃度間無(wú)顯著差異(p>0.05)。阿丁楓浸提液各濃度與對(duì)照均無(wú)顯著差異(p>0.05)。

鐘花櫻桃、楓香和紅花油茶枯落葉各濃度浸提液對(duì)寬葉雀稗發(fā)芽抑制不顯著(p>0.05)，但楓香0.1 g·mL-1處理的發(fā)芽率顯著低于原液和0.05 g·mL-1處理(p<0.05)。阿丁楓枯落葉0.2、0.1 g·mL-1處理的發(fā)芽率顯著低于對(duì)照(p<0.05)，而0.05 g·mL-1處理顯著高于對(duì)照(p<0.05)，發(fā)芽率達(dá)63.00%(詳見(jiàn)圖2)。

注：圖中不同字母表示在p<0.05水平上同一樹(shù)種不同處理間差異顯著，誤差線表示平均數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)誤。0.2、0.1 和0.05 g·mL-1表示不同濃度的浸提液，ck為蒸餾水(下同)。圖1 不同樹(shù)木鮮葉浸提液對(duì)寬葉雀稗發(fā)芽率的影響

圖2 不同樹(shù)木枯落葉浸提液對(duì)寬葉雀稗發(fā)芽率的影響

如圖3，鐘花櫻桃鮮葉各處理的發(fā)芽指數(shù)顯著低于對(duì)照(p<0.05)，且0.2、0.1 g·mL-1處理的發(fā)芽指數(shù)顯著低于0.05 g·mL-1處理(p<0.05)。楓香鮮葉0.2 g·mL-1浸提液處理的發(fā)芽指數(shù)顯著低于對(duì)照和其他處理(p<0.05)。紅花油茶鮮葉各處理顯著降低發(fā)芽指數(shù)(p<0.05)。阿丁楓鮮葉浸提液濃度越大，寬葉雀稗的發(fā)芽指數(shù)越小，且0.2、0.1 g·mL-1處理的發(fā)芽指數(shù)顯著低于對(duì)照(p<0.05)。

如圖4，鐘花櫻桃枯落葉僅0.2 g·mL-1處理顯著降低了寬葉雀稗的發(fā)芽指數(shù)(p<0.05)。楓香枯落葉0.2、0.1 g·mL-1處理顯著降低寬葉雀稗的發(fā)芽指數(shù)(p<0.05)，而0.05 g·mL-1處理顯著提高了發(fā)芽指數(shù)(p<0.05)，其數(shù)值高達(dá)19.79。紅花油茶枯落葉各處理對(duì)寬葉雀稗的發(fā)芽指數(shù)無(wú)顯著影響(p>0.05)。阿丁楓枯落葉0.2、0.1 g·mL-1處理顯著降低寬葉雀稗的發(fā)芽指數(shù)(p<0.05)，且濃度越大發(fā)芽指數(shù)越小，而0.05 g·mL-1處理顯著提高了發(fā)芽指數(shù)(p<0.05)，其發(fā)芽指數(shù)高達(dá)20.91。

圖3 不同樹(shù)木鮮葉浸提液對(duì)寬葉雀稗發(fā)芽指數(shù)的影響

圖4 不同樹(shù)木枯落葉浸提液對(duì)寬葉雀稗發(fā)芽指數(shù)的影響

鐘花櫻桃鮮葉各處理均顯著減少寬葉雀稗幼芽和幼根長(zhǎng)度(p<0.05)，且對(duì)照的幼根長(zhǎng)度是0.05 g·mL-1處理的29倍。楓香和紅花油茶鮮葉0.1、0.05 g·mL-1處理顯著增加了幼芽長(zhǎng)度(p<0.05)；2種樹(shù)鮮葉的各處理液均顯著抑制幼根生長(zhǎng)(p<0.05)，其中楓香的抑制程度隨浸提液濃度增加而增大，而紅花油茶各處理液中寬葉雀稗的幼根差異不顯著(p>0.05)。阿丁楓鮮葉0.2 g·mL-1浸提液顯著減少寬葉雀稗的幼芽長(zhǎng)度(p<0.05)，但0.1、0.05 g·mL-1顯著增加(p<0.05)；各浸提液均顯著抑制幼根(p<0.05)，且抑制隨浸提液濃度的增加而減弱(詳見(jiàn)圖5)。

鐘花櫻桃枯落葉0.1 g·mL-1和0.05 g·mL-1浸提液顯著增加了幼芽長(zhǎng)度(p<0.05)，而0.2 g·mL-1處理與對(duì)照差異不顯著(p>0.05)；各浸提液均顯著減少了幼根長(zhǎng)度(p<0.05)。楓香和紅花油茶枯落葉各濃度浸提液均顯著增加幼芽長(zhǎng)度(p<0.05)；除紅花油茶0.05 g·mL-1處理外，其他處理顯著減少幼根長(zhǎng)度(p<0.05)，且減少幅度隨浸提液濃度的增大而增大。阿丁楓枯落葉0.2 g·mL-1浸提液顯著減少寬葉雀稗的幼芽長(zhǎng)(p<0.05)，但0.1 g·mL-1和0.05 g·mL-1處理顯著增加了幼芽長(zhǎng)(p<0.05)，分別比對(duì)照增加了31.40%和67.77%；各濃度浸提液均顯著抑制幼根生長(zhǎng)(p<0.05)，且抑制作用隨浸提液濃度的增大而加強(qiáng)(詳見(jiàn)圖6)。

表1 不同樹(shù)葉浸提液對(duì)寬葉雀稗農(nóng)藝性狀的影響

處理株高/cm葉面積/cm2分蘗率/%地上生物量/g地下生物量/g 對(duì)照16.57±0.81a16.23±0.30b94.17±10.84a9.64±1.44a2.70±0.51a鐘花櫻桃鮮葉13.30±1.15a16.45±0.06b17.15±2.86b4.66±0.56b1.46±0.32a阿丁楓枯落葉16.03±2.11a17.90±0.34a13.06±1.95b6.13±0.27b2.64±0.56a

注：不同字母表示同一列不同處理間差異顯著(p<0.05)，對(duì)照為蒸餾水。

圖5 不同樹(shù)木鮮葉浸提液對(duì)寬葉雀稗幼芽和 幼根長(zhǎng)度的影響

圖6 不同樹(shù)木枯落葉浸提液對(duì)寬葉雀稗幼芽和 幼根長(zhǎng)度的影響

2.2 澆灌浸提液對(duì)寬葉雀稗幼苗農(nóng)藝性狀和丙二醛含量的影響

如表1所示，鐘花櫻桃鮮葉和阿丁楓枯落葉浸提液顯著降低寬葉雀稗的分蘗數(shù)和地上生物量(p<0.05)，其中分蘗率分別降低了81.79%和86.13%。阿丁楓枯落葉浸提液顯著增大其葉面積(p<0.05)。2種樹(shù)葉浸提液對(duì)寬葉雀稗的株高和地下生物量影響不顯著(p>0.05)。

鐘花櫻桃鮮葉和阿丁楓枯落葉浸提液澆灌寬葉雀稗幼苗其丙二醛含量比對(duì)照稍有增加，但差異不顯著(p>0.05)(見(jiàn)圖7)。

2.3 覆蓋枯落葉對(duì)寬葉雀稗幼苗農(nóng)藝性狀和丙二醛含量的影響

如表2所示，4種樹(shù)木枯落葉覆蓋均抑制寬葉雀稗的株高，且阿丁楓、楓香和鐘花櫻桃有顯著抑制作用(p<0.05)。對(duì)葉面積均表現(xiàn)出促進(jìn)作用，但都不顯著(p>0.05)。阿丁楓和鐘花櫻桃枯落葉覆蓋顯著降低分蘗率(p<0.05)，分別降低了47.59%和43.78%，其他2個(gè)處理的分蘗率與對(duì)照差異不顯著(p>0.05)。鐘花櫻桃枯落葉覆蓋顯著減少寬葉雀稗的地上生物量(p<0.05)，減少了25.45%，其他處理均與對(duì)照無(wú)顯著差異(p>0.05)。

注：圖中不同字母表示在p<0.05水平上不同處理間差異 顯著，誤差線表示平均數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)誤，對(duì)照為蒸餾水。圖7 不同樹(shù)葉浸提液對(duì)寬葉雀丙二醛 含量的影響

阿丁楓枯落葉處理的丙二醛含量顯著增加(p<0.05)，而其他處理均與對(duì)照差異不顯著(p>0.05)(見(jiàn)圖8)。

注：圖中不同字母表示在p<0.05水平上不同處理間差異顯著，誤差線表示平均數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)誤，對(duì)照為無(wú)覆蓋物。圖8 不同樹(shù)木枯落葉覆蓋對(duì)寬葉雀丙二醛含量的影響

3 討 論

化感物質(zhì)一般都會(huì)影響種子萌發(fā)[6]。本試驗(yàn)中，鐘花櫻桃、紅花油茶鮮葉和阿丁楓枯落葉濃度大于0.1 g·mL-1的浸提液都能明顯抑制寬葉雀稗發(fā)芽，與趙勇等[8]研究泡桐、楊樹(shù)葉浸提液抑制大豆發(fā)芽率的結(jié)果一致。但阿丁楓枯落葉濃度為0.05 g·mL-1的浸提液促進(jìn)寬葉雀稗種子萌發(fā)，一是因?yàn)榛杏写龠M(jìn)生長(zhǎng)和抑制生長(zhǎng)兩方面的作用，存在臨界濃度值，當(dāng)達(dá)到該值時(shí)，便不再抑制生長(zhǎng)；二是與浸提液濃度、化感物質(zhì)種類(lèi)和受體植物本身有關(guān)[6,9-10]。除鐘花櫻桃外，3種樹(shù)木鮮葉和枯落葉濃度小于0.1 g·mL-1的浸提液都能明顯促進(jìn)寬葉雀稗幼芽生長(zhǎng)，這與田楠等[11]研究的結(jié)果一致。可能是因?yàn)橛赘L(zhǎng)度變短而加粗，更有利于水分吸收，使上部幼芽生長(zhǎng)加快[12]。但鐘花櫻桃鮮葉不同濃度浸提液和阿丁楓鮮葉、枯落葉0.2 g·mL-1浸提液都抑制其幼芽生長(zhǎng)。蔣紅云等[13]研究石蒜浸提液對(duì)4種植物的化感效應(yīng)結(jié)果也是如此?？赡苡捎诨形镔|(zhì)對(duì)幼根的抑制導(dǎo)致幼根部分矮小而不能充分供應(yīng)幼芽生長(zhǎng)[14]。研究表明，供體植物浸提液會(huì)減少受體植物幼根長(zhǎng)度，且減少幅度隨浸提液濃度增加而增大[13-15]，本試驗(yàn)也得到類(lèi)似的結(jié)果。另外還發(fā)現(xiàn)，浸提液對(duì)幼根的抑制作用大于對(duì)幼芽的抑制，主要是因?yàn)橛赘^先觸及浸提液，且直接接觸面積大于幼芽[16]?；形镔|(zhì)抑制幼根導(dǎo)致植株吸收營(yíng)養(yǎng)的能力減弱，進(jìn)而影響其生長(zhǎng)發(fā)育和在群落中的競(jìng)爭(zhēng)力。因此，在鐘花櫻桃和阿丁楓林地種植寬葉雀稗要注意這種化感作用。

表2 不同樹(shù)木枯落葉覆蓋對(duì)寬葉雀稗農(nóng)藝性狀的影響

處理株高/cm葉面積/cm2分蘗率/%地上生物量/g 對(duì)照17.77±0.74a20.27±1.49a48.54±4.10a8.92±0.19a阿丁楓13.47±0.54c20.52±2.41a25.44±1.66b8.05±0.55ab楓香15.20±0.78bc23.98±0.99a43.95±13.95ab7.77±0.68ab紅花油茶16.33±0.39ab20.41±0.84a43.46±2.41ab7.70±0.36ab鐘花櫻桃13.87±0.59c20.77±2.96a27.29±6.43b6.65±0.35b

注：不同字母表示同一列不同處理間差異顯著(p<0.05)，對(duì)照為無(wú)覆蓋物。

在種子萌發(fā)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選擇化感效應(yīng)較強(qiáng)的鐘花櫻桃鮮葉和阿丁楓枯落葉浸提液澆灌幼苗，發(fā)現(xiàn)主要抑制寬葉雀稗分蘗和減少地上生物量，使植株葉片干枯卷曲、長(zhǎng)勢(shì)不良。曹慕嵐等[17]發(fā)現(xiàn)，化感會(huì)減少地上生物量，但會(huì)通過(guò)增加地下生物量的補(bǔ)償性生長(zhǎng)來(lái)緩解所受到的脅迫。而本研究中2個(gè)處理的地下生物量與對(duì)照差異不明顯，可能因?yàn)榈厣喜糠值墓夂袭a(chǎn)物積累較少，不足以再向地下轉(zhuǎn)移。通過(guò)萌發(fā)和澆灌試驗(yàn)說(shuō)明鐘花櫻桃鮮葉和阿丁楓枯落葉中存在活性很強(qiáng)的化感物質(zhì)，而這些化感物質(zhì)有待進(jìn)一步探究。

自然條件下，化感物質(zhì)自供體植物上分泌后，進(jìn)入土壤中反應(yīng)和轉(zhuǎn)化后發(fā)揮作用[18]。因此，為使試驗(yàn)更接近自然狀態(tài)，同時(shí)對(duì)前面闡述的浸提液試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，本研究用4種樹(shù)木枯落葉覆蓋盆栽的寬葉雀稗幼苗。結(jié)果表明，阿丁楓、楓香和鐘花櫻桃枯落葉對(duì)寬葉雀稗株高有明顯抑制作用，同時(shí)阿丁楓和鐘花櫻桃枯落葉還降低了分蘗能力；另外地上生物量比對(duì)照都有減少，但僅鐘花櫻桃枯落葉覆蓋與對(duì)照差異顯著。該結(jié)果基本與浸提液澆灌試驗(yàn)一致，侯平玉等[19]研究發(fā)現(xiàn)，覆蓋會(huì)減少受體植物的地上生物量。澆灌和覆蓋試驗(yàn)說(shuō)明，鐘花櫻桃和阿丁楓產(chǎn)生的化感物質(zhì)主要減弱牧草的分蘗能力和減少生物量。

4 結(jié) 論

4種樹(shù)葉對(duì)寬葉雀稗的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)有不同程度的降低作用，并限制幼根生長(zhǎng)，且限制程度隨濃度增大而增強(qiáng)，低濃度時(shí)促進(jìn)幼芽生長(zhǎng)。枯落葉覆蓋抑制株高和分蘗。澆灌鐘花櫻桃鮮葉和阿丁楓枯落葉浸提液主要抑制分蘗和減少地上生物量?？傊?，4種樹(shù)葉對(duì)寬葉雀稗幼根生長(zhǎng)、幼苗分蘗、株高都有抑制作用且減少生物量。鐘花櫻桃對(duì)寬葉雀稗種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)都起抑制作用，而楓香和紅花油茶除對(duì)其幼芽生長(zhǎng)有促進(jìn)作用外，對(duì)其他指標(biāo)均抑制。因此，在林草復(fù)合系統(tǒng)建植時(shí)，應(yīng)考慮這4種樹(shù)木的化感效應(yīng)，其中鐘花櫻桃鮮葉和阿丁楓枯落葉對(duì)寬葉雀稗的化感效應(yīng)更為強(qiáng)烈。相對(duì)而言寬葉雀稗較為適宜與紅花油茶進(jìn)行復(fù)合種植。