(1.黔東南民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 貴州 凱里 556000； 2.貴州省山地資源研究所， 貴陽 550001；3.貴州百里杜鵑瑞偉生態(tài)產(chǎn)業(yè)開發(fā)有限公司， 貴州 畢節(jié) 551700)

油茶(CamelliaoleiferaAbel.)是世界主要的木本油料樹種之一，種子含有豐富的油脂[1]。我國有非常悠久的油茶栽培歷史，現(xiàn)有栽培面積約4.0×106hm2，年產(chǎn)茶油量約1.2×109kg[2]。其中包含有相當(dāng)大面積的老油茶林，由于連作障礙等原因?qū)е驴剐越档?、種群衰退，產(chǎn)果量和產(chǎn)油量不穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)效益衰退，嚴(yán)重降低了林農(nóng)的種植積極性。近年來，植物化感作用已成為農(nóng)林科研工作者的研究熱點，并且多種植物被證實具有顯著的化感作用[3-8]。植物通過根系分泌和落葉淋溶、分解等方式[9]，向環(huán)境中釋放的起化感作用的次生代謝產(chǎn)物被稱為化感物質(zhì)。種子萌發(fā)和幼苗生長是種群建立和更新的重要階段[10]，測定化感物質(zhì)對植物種子發(fā)芽及幼苗生長的影響，是目前植物化感作用研究中較為常用的生物測定方法。對植物種子發(fā)芽的影響一般采用發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)等表示，對幼苗生長的影響常采用根長、苗高和植株鮮重等表示[11]?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)許多植物的連作障礙和人工林的衰退是植物釋放的化感物質(zhì)對其自身毒害的結(jié)果[3]。目前，對于種間化感作用的研究較多，且取得了一定進(jìn)展[3-6]，其中油茶種間化感作用的研究相對較少[12,13]，而關(guān)于油茶種內(nèi)化感作用的研究鮮見報道。本試驗以老油茶林根際土壤為化感供體材料，以老油茶林采集的種子為受試材料，探討不同濃度的老油茶林根際土壤水浸提液對其種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，以期為解決油茶林連作障礙和人工林衰退的問題提供科學(xué)參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試土壤采自約30年樹齡的老油茶林，林分密度約1 430株·hm-2，面積達(dá)4.7 hm2，采用五點取樣法取樣。根際土壤取樣采用抖落法，即采集直徑小于0.5 cm的油茶細(xì)根并裝袋，室內(nèi)自然風(fēng)干，抖落根際土壤并混勻研碎，過0.25 mm篩(60目)去除雜物備用。采集老油茶樹果實置于室內(nèi)通風(fēng)干燥處，收集脫落的種子，去除雜質(zhì)，晾干，4 ℃冷藏備用。

1.2 試驗方法

1.2.1油茶根際土壤水浸提液制備

參照陳艷芳等[14]的方法進(jìn)行油茶根際土壤水浸提液制備，并用0.22 μm微孔濾膜過濾滅菌，放入冰箱中冷藏備用。試驗時采用無菌水稀釋成0.25、0.5、1.0 g·mL-1等3種濃度梯度。

1.2.2油茶種子萌發(fā)化感試驗

選取大小均勻一致、顆粒飽滿的油茶種子，采用5%的NaClO溶液消毒預(yù)處理8 min，無菌水沖洗3～5次后，均勻放置于鋪有2層濕潤濾紙的培養(yǎng)皿(D=10 cm)內(nèi)，各皿分別加入濃度為0.25、0.5、1.0 g·mL-1的水浸提液5 mL。將培養(yǎng)皿放在(25 ± 0.5)℃、光照6 000 lx、8 h/16 h(光/暗)的人工氣候箱中培養(yǎng)，期間每隔2 d更換相應(yīng)浸提液，以保證其濃度的準(zhǔn)確性。以無菌水為對照(ck)，每處理25粒，3次重復(fù)。

表1 老油茶林土壤浸提液對其種子萌發(fā)的影響

表2 老油茶林土壤浸提液對其幼苗生長的影響

1.2.3油茶幼苗生長化感試驗

選取生長健壯、大小一致的油茶幼苗定植于花盆(D=13 cm，H=18 cm)中，基質(zhì)為園土∶河沙∶草炭∶蛭石=1∶1∶1∶1，每盆1株，緩苗20 d后進(jìn)行化感試驗。分別澆灌3種濃度的油茶根際土壤水浸提液，每周60 mL，以無菌水為對照(ck)，每處理20株，3次重復(fù)。試驗期間正常水肥管理。處理60 d后，進(jìn)行各處理形態(tài)指標(biāo)的測定。

1.3 生物檢測方法

當(dāng)胚根長約2 mm 時即視為種子發(fā)芽，連續(xù)4 d不再有種子萌發(fā)視為發(fā)芽結(jié)束，于播種后每天統(tǒng)計發(fā)芽數(shù)，計算發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)[15]。幼苗化感試驗形態(tài)指標(biāo)主要測定植株的根長、苗高和鮮重，分別使用游標(biāo)卡尺和萬分之一天平進(jìn)行測定。

發(fā)芽率(%)=(發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%；

發(fā)芽勢(%)=(第9天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt；

式中：Gt為第t天的發(fā)芽數(shù)；Dt為相應(yīng)的發(fā)芽時間(d)。

化感效應(yīng)指數(shù)(RI)=(1-C/T)×100%；

式中：C為對照值，T為處理值。RI>0為促進(jìn)作用，RI<0為抑制作用，絕對值表示化感作用強(qiáng)度的大小[16]。化感綜合效應(yīng)指數(shù)(SE)為同一處理下對同一植物個體的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、根長、苗高和鮮重等所有測定指標(biāo)RI的算術(shù)平均值[17]，更能體現(xiàn)化感效應(yīng)的強(qiáng)弱。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

使用Excel 2013軟件統(tǒng)計整理數(shù)據(jù)，SPSS 22.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(one-way ANOVA)和多重比較(Duncan法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 老油茶林土壤浸提液對其種子萌發(fā)的影響

不同濃度的老油茶林土壤水浸提液對其種子萌發(fā)影響顯著，化感作用強(qiáng)度差異明顯(表1)。其中，0.25 g·mL-1土壤浸提液處理下，油茶種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢顯著高于ck和其他處理(p<0.05)，說明低濃度的土壤浸提液顯著促進(jìn)種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢；0.5 g·mL-1和1.0 g·mL-1浸提液處理下，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢顯著低于ck，且處理間差異顯著(p<0.05)，說明高濃度的浸提液顯著抑制種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢。隨著土壤浸提液濃度的增加，發(fā)芽指數(shù)逐漸降低，且各處理間差異顯著，說明浸提液顯著抑制種子的發(fā)芽指數(shù)。此外，隨著土壤浸提液濃度的增加，發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)的化感效應(yīng)指數(shù)絕對值逐漸增加，說明化感作用強(qiáng)度逐漸增加。0.25 g·mL-1土壤浸提液處理下，發(fā)芽率和發(fā)芽勢的化感效應(yīng)指數(shù)RI>0，也說明低濃度的土壤浸提液能夠促進(jìn)種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢。

2.2 老油茶林土壤浸提液對其幼苗生長的影響

由表2可知，不同濃度的老油茶林土壤浸提液對其幼苗生長影響顯著，化感作用強(qiáng)度差異明顯。其中，0.25 g·mL-1土壤浸提液處理下，根長顯著高于ck和其他處理(p<0.05)，說明低濃度的土壤浸提液顯著促進(jìn)油茶幼苗根的生長；0.5 g·mL-1和1.0 g·mL-1土壤浸提液處理下，根長顯著低于ck，且處理間差異顯著(p<0.05)，說明高濃度的土壤浸提液顯著抑制幼苗根的生長。隨著土壤浸提液濃度的增加，苗高和鮮重逐漸降低，且各處理間差異顯著，說明浸提液顯著抑制幼苗地上部分的生長和生物量的積累。苗高和鮮重的化感效應(yīng)指數(shù)絕對值逐漸增加，說明化感作用強(qiáng)度逐漸增加。0.25 g·mL-1土壤浸提液處理下，根長的化感效應(yīng)指數(shù)RI>0，也說明低濃度的土壤浸提液能夠促進(jìn)幼苗根的生長。

2.3 老油茶林土壤浸提液對其種子萌發(fā)和幼苗生長的化感綜合效應(yīng)

由不同濃度土壤浸提液對其種子萌發(fā)和幼苗生長的綜合效應(yīng)指數(shù)分析可知(表3)，在0.25～1.0 g·mL-1的濃度處理下，綜合效應(yīng)指數(shù)均為負(fù)值，說明土壤浸提液抑制油茶種子萌發(fā)和幼苗生長；且隨著浸提液濃度的增加，綜合效應(yīng)指數(shù)絕對值逐漸增大，說明抑制作用與浸提液濃度呈正相關(guān)。另外，除幼苗根長外，其余各指標(biāo)的化感效應(yīng)指數(shù)絕對值均隨著浸提液濃度提高而逐漸增大，說明化感作用強(qiáng)度逐漸增加，且與浸提液濃度呈正相關(guān)。

表3 老油茶林土壤浸提液對其種子萌發(fā)和幼苗生長的綜合效應(yīng)指數(shù)

2.4 油茶化感作用敏感指標(biāo)的篩選

油茶種子萌發(fā)和幼苗生長的各指標(biāo)化感效應(yīng)指數(shù)均值差異顯著(p<0.05)(表4)，土壤浸提液對其發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、根長、苗高和鮮重的化感效應(yīng)指數(shù)均值分別為-36.40%、-16.79%、-44.77%、-10.81%、-46.40%和-20.78%，各指標(biāo)的化感效應(yīng)指數(shù)均值大小依次為：苗高>發(fā)芽指數(shù)>發(fā)芽率>鮮重>發(fā)芽勢>根長，可見，苗高和發(fā)芽指數(shù)對土壤浸提液較為敏感，根長最不敏感。表明，苗高和發(fā)芽指數(shù)可作為老油茶林土壤浸提液對其種子萌發(fā)和幼苗生長抑制效果的首先鑒定指標(biāo)，其它可以作為參考指標(biāo)。

表4 老油茶林土壤浸提液對其種子萌發(fā)和幼苗生長的化感效應(yīng)指數(shù)

3 結(jié)論與討論

植物界中化感作用普遍存在，顯著地影響著植物種子萌發(fā)、幼苗生長以及群落更替等，種子萌發(fā)是植物生長發(fā)育過程中至關(guān)重要的時期[10,11]，種子萌發(fā)能力下降必將影響植物的早期競爭力以及建群能力和生產(chǎn)性能[12]。試驗結(jié)果表明，老油茶林根際土壤水浸提液對其種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢表現(xiàn)出“低促高抑”的濃度效應(yīng)，這可能是低濃度(0.25 g·mL-1)水浸提液能夠為種子萌發(fā)提供一定的營養(yǎng)，而隨著濃度的升高，化感作用逐漸增強(qiáng)并發(fā)揮作用[13]，同時，種子只有吸水膨脹后其內(nèi)部各種酶才開始發(fā)揮作用，但高濃度的化感物質(zhì)抑制了酶的活化[14]。

從幼苗生長方面分析，低濃度(0.25 g·mL-1)浸提液促進(jìn)根系生長，這可能是浸提液中含有某些能夠促進(jìn)其地下部分生長的物質(zhì)，且化感作用強(qiáng)度還未達(dá)到呈現(xiàn)的閾值[15]。高濃度(0.5，1.0 g·mL-1)土壤浸提液顯著抑制幼苗根系和株高的生長以及生物量的積累。原因可能是幼苗期對外界逆境最為敏感，而化感物質(zhì)作為一種脅迫因子，會抑制幼苗根系和株高的生長，加之發(fā)芽勢的顯著降低，必將導(dǎo)致幼苗生物積累物質(zhì)的減少。

老油茶林根際土壤水浸提液能夠顯著抑制其種子萌發(fā)和幼苗生長，其化感作用強(qiáng)度與濃度呈正相關(guān)，苗高和發(fā)芽指數(shù)對土壤浸提液最為敏感，可作為衡量老油茶林化感作用的首先鑒定指標(biāo)。