董芳瑾 金鑫麟 李華清 歐留妹 趙娟 李踐踐 李榮花

摘要 分析火炬樹不同器官水浸液對其他植物的化感效應有助于了解火炬樹化感作用物質(zhì)合成的部位。利用火炬樹果穗、樹皮和根不同濃度的水浸液對蘇丹草和狗尾草2種植物的種子進行處理，結果表明：火炬樹果穗水浸液對蘇丹草和狗尾草的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和化感效應指數(shù)均表現(xiàn)為抑制作用，對狗尾草的抑制作用強于蘇丹草;火炬樹樹皮水浸液在0.002 g/mL時對蘇丹草有促進作用，其余濃度均表現(xiàn)為抑制作用，樹皮水浸液3個濃度對狗尾草均表現(xiàn)為抑制作用;火炬樹根水浸液3個濃度對蘇丹草都表現(xiàn)為促進作用，在0.002 g/mL 時對狗尾草表現(xiàn)為促進作用，其余濃度表現(xiàn)為抑制作用;火炬樹化感效應表現(xiàn)抑制作用的強度是果穗>樹皮>根。

關鍵詞 火炬樹;水浸液;化感作用;蘇丹草;狗尾草

中圖分類號 S451? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2021）04-0119-02

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.04.032

Allelopathy of Rhus typhina Aqueous Extract on Sorghum sudanense and Setaria viridis

DONG Fang-jin， JIN Xin-lin，LI Hua-qing et al （Colloge of Environmental Science and Safety Engineering， Tianjin University of Technology， Tianjin 300384）

Abstract Analyzing the allelopathy of aqueous extract of different organs of R.typhina on other plants is helpful to know about which organ can produce allelopathic compound. The aqueous of R.typhina fruits， barks and roots were used to treat the seeds of Sorghum sudanense and Setaria viridis.The results showed that the germination rate， germination index and response index of? R.typhina? aqueous on S.sudanense and S.viridis.The allelopathic effect indexes were both negative， and the negative effect on S.sudanense was stronger than that of S.viridis. Aqueous of barks of T.typhina was a positive effect on S.sudanense at 0.002 g/mL， and the other concentrations were negative. The three concentrations of bark showed negative effects on S. viridis.The three concentrations of roots showed positive effects on S.sudanense.At 0.002 g/mL， it showed positive effects on S.viridis，the rest of the concentration showed negative; the intensity of the allelopathic effect of R.typhina showed negative was fruits>barks>roots.

Key words Rhus typhina;Aqueous extract; Allelopathy;Sorghum sudanense;Setaria viridis

基金項目 大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃項目（201910060148）;國家自然科學基金青年基金項目（41907329）。

作者簡介 董芳瑾（1998—），女，四川射洪人，從事自然地理與資源環(huán)境研究。通信作者，講師，從事植物生態(tài)化學研究。

收稿日期 2020-07-06

植物可以產(chǎn)生調(diào)控其周圍鄰近植物生長的次生代謝物質(zhì)，即植物化感作用（allelopathy）。植物化感物質(zhì)可引起種子劣變和活性降低而導致萌發(fā)率降低和萌發(fā)推遲，且表現(xiàn)出明顯的濃度效應和不同器官浸提液間化感作用的差異[1-4]。火炬樹（Rhus typhina）作為一種拓荒植物從北美被引種到國內(nèi)后，能夠快速建立群落，排擠其他植物生長[5]，其產(chǎn)生化感物質(zhì)抑制其他植物種子萌發(fā)是重要的原因之一。吳長虹等[6]研究了火炬樹水浸提液對側柏、紫穗槐種子萌發(fā)的化感效應，結果表明葉片和根水浸液對2種受體植物種子萌發(fā)具有抑制作用;孫天旭等[7]以鹽膚木和黃櫨為參照樹種，研究火炬樹樹葉和林下土壤水浸提液對側柏、油松、小麥、小白菜種子萌發(fā)的影響，表現(xiàn)出高濃度抑制、低濃度促進的化感效應;白麗榮等[8]以火炬樹葉的浸提液處理谷子、綠豆、玉米、小麥種子，表現(xiàn)出不同的濃度效應。

火炬樹能產(chǎn)生化感物質(zhì)調(diào)控鄰近植物的生長和群落建立已經(jīng)沒有爭議，但是火炬樹化感物質(zhì)的合成部位還需要研究。另外化感作用具有種間差異，選擇能夠與火炬樹相容的草本植物能夠提高火炬樹群落的林下植物豐富度和蓋度。

筆者擬研究火炬樹果穗、樹皮、根的水浸液對禾本科植物蘇丹草（Sorghum sudanense）和狗尾草（Setaria viridis）種子萌發(fā)的化感作用，探索火炬樹化感物質(zhì)產(chǎn)生的主要器官以及化感作用的種間差異。

1 材料與方法

1.1 材料 于9月采集生長良好的火炬樹直徑為2～3 mm的細根，主干上的樹皮（韌皮部及周皮），顏色鮮艷飽滿的果穗，120 ℃殺青30 min，60 ℃烘干至恒重。受體植物蘇丹草種子和狗尾草種子購自江蘇沭陽縣種子公司。

1.2 試驗方法

將烘干后的果穗、樹皮和根剪碎成大約3 cm 的小段，分別稱取200 g，放入燒杯中，加入1 000? mL蒸餾水，浸泡24 h后，用3層紗布過濾2次，得到濃度為0.200 g/mL的火炬樹水浸液母液，再配制成0.020、0.002 g/mL的水浸液。

選取籽粒飽滿、顏色鮮艷的蘇丹草和狗尾草種子50粒，放入底部裝有濾紙的培養(yǎng)皿中，蓋上濾紙，分別加入4 mL濃度為0.200、0.020、0.002 g/mL的火炬樹果穗、樹皮、根水浸液，每個處理3個重復，對照組加入等量蒸餾水，25 ℃培養(yǎng)箱黑暗培養(yǎng)，每12 h觀察并加入對應濃度水浸液2 mL，以種子胚根長2 mm作為種子萌發(fā)依據(jù)，連續(xù)2 d沒有新的種子發(fā)芽作為發(fā)芽結束的依據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)處理 發(fā)芽率GR=發(fā)芽種子總數(shù)/試驗種子數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)GI=Gt/Dt

其中，Gt表示種子在第t日的發(fā)芽數(shù);Dt表示相應的發(fā)芽天數(shù)。

化感效應指數(shù)RI=1-C/T（T≥C），RI=T/C-1（T

其中，C為對照組發(fā)芽率;T為處理組發(fā)芽率。RI>0表示化感作用為促進，RI<0表示化感作用為抑制。

2 結果與分析

2.1 火炬樹果穗水浸液對蘇丹草和狗尾草種子萌發(fā)的化感作用 由表1可知，火炬樹果穗水浸液隨濃度升高抑制蘇丹草和狗尾草種子發(fā)芽的作用增強，在水浸液濃度為0.200 g/mL時狗尾草的發(fā)芽率為0，對狗尾草的抑制作用強于蘇丹草。果穗水浸液處理2種植物種子的發(fā)芽指數(shù)均有降低，且在0.200 g/mL 時，狗尾草的發(fā)芽指數(shù)為0，發(fā)芽指數(shù)反映了植物種子萌發(fā)出苗的整齊度，后發(fā)芽的植物在種內(nèi)競爭中處于劣勢，成活率降低?；鹁鏄涔胨簩μK丹草和狗尾草的化感效應為抑制作用，RI<0，在水浸液濃度為0.200 g/mL時對狗尾草的RI=-1，對蘇丹草的RI=-0.875 0，果穗水浸液對狗尾草的抑制作用在GR、GI和RI這3個方面要強于蘇丹草。

2.2 火炬樹樹皮水浸液對蘇丹草和狗尾草種子萌發(fā)的化感作用

由表2可知，火炬樹樹皮水浸液處理蘇丹草種子，在0.002 g/mL時GR為72%，GI為11.253 3，RI為0.111 1，與對照相比，表現(xiàn)出促進作用，其余2個濃度對蘇丹草種子的萌發(fā)表現(xiàn)為抑制作用。設置3個濃度火炬樹樹皮水浸液處理狗尾草種子，GR、GI和RI與對照相比表現(xiàn)出抑制作用，隨著濃度升高抑制作用增強。樹皮水浸液對狗尾草的抑制作用要強于蘇丹草。

2.3 火炬樹根水浸液對蘇丹草和狗尾草種子萌發(fā)的化感作用 由表3可知，火炬樹樹根水浸液對蘇丹草和狗尾草種子萌發(fā)的化感作用表現(xiàn)出差異，對蘇丹草的GR、GI和RI均有促進作用，并且隨水浸液濃度的提高促進作用增強;對狗尾草的GR、GI和RI均表現(xiàn)出抑制作用，隨水浸液濃度的提高抑制作用增強。

2.4 火炬樹不同器官水浸液對蘇丹草和狗尾草種子萌發(fā)的化感指數(shù)

火炬樹不同器官水浸液對蘇丹草和狗尾草種子萌發(fā)的化感效應表現(xiàn)出差異，不同器官的水浸液對同一種植物的化感效應也存在差異。火炬樹的果穗水浸液對蘇丹草和狗尾草種子萌發(fā)的RI<0，表現(xiàn)為抑制作用，每個濃度的水浸液對蘇丹草的化感抑制效應都小于狗尾草的?；鹁鏄錁淦に簼舛仍?.002 g/mL時對于蘇丹草的RI為0.111 1，為促進作用，隨濃度升高化感效應表現(xiàn)為抑制作用;樹皮水浸液對狗尾草的化感效應表現(xiàn)為抑制，隨濃度的升高抑制作用增強。樹根的水浸液在3個處理濃度下對蘇丹草的RI>0，對狗尾草的RI<0，表現(xiàn)出對蘇丹草的促進作用，對狗尾草的抑制作用。從火炬樹不同器官水浸液的化感效應變化來看，火炬樹化感作用物質(zhì)的合成部位可能存在于果穗和樹皮，火炬樹對鄰近植物的化感抑制作用的物質(zhì)主要來源不是根系分泌而是地上器官物質(zhì)的淋溶?；鹁鏄鋵︵徑参锏幕行嬖诜N間差異。

3 結論與討論

該研究發(fā)現(xiàn)火炬樹的果穗、樹皮和根對2種禾本科植物的化感作用存在差異，有的表現(xiàn)為抑制，有的表現(xiàn)為促進，這與已有的報道具有一致性[6-10]，并且地上部分的化感作用強于地下部分，這種現(xiàn)象在其他具有化感作用的植物中也存在[3，11-12]。該研究中火炬樹果穗的水浸液在較低濃度0.002 g/mL 時就對蘇丹草和狗尾草產(chǎn)生化感抑制作用，且隨濃度的升高抑制作用增強;樹皮水浸液在0.002 g/mL時對蘇丹草種子的萌發(fā)產(chǎn)生促進作用，其余2個濃度均表現(xiàn)為抑制作用，樹皮水浸液3個濃度對狗尾草均表現(xiàn)為抑制作用，抑制作用均小于果穗水浸液;火炬樹根水浸液對蘇丹草表現(xiàn)出促進作用，在0.002 g/mL時對狗尾草表現(xiàn)出促進作用，其余2個濃度表現(xiàn)為抑制作用，總體來看，火炬樹不同器官水浸液的化感抑制作用為果穗>樹皮>根，對狗尾草的化感作用大于蘇丹草。

?火炬樹化感抑制作用為果穗>樹皮>根，表現(xiàn)為濃度越高抑制作用越強或者低濃度促進高濃度抑制，說明火炬樹化感物質(zhì)合成主要集中于地上部分，且果穗是重要的合成器官。由此推斷火炬樹的化感物質(zhì)通過淋溶作用進入土壤并在土壤中積累，影響鄰近植物種子的萌發(fā)?；鹁鏄湓?年樹齡時進入開花結果期，并且結果可以持續(xù)30年左右[13]，為減少火炬樹對周圍植物群落建立的影響可以通過剪除果穗實現(xiàn)減輕火炬樹化感抑制作用的目的。

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