張貴亮，肖 敏，雷應(yīng)雪，張 聰，鄭先晶，邱堉炘，廖柯翔，張 冬，楊禮通*

(1.四川省彭州市規(guī)劃和自然局,成都 611930；2.四川省彭州市國(guó)有林場(chǎng)，成都 611900；3.四川隆生林草科技有限公司,成都 610074)

化感作為植物界普遍存在的現(xiàn)象，其化感物質(zhì)主要是通過(guò)植物分解、根際分泌、雨水淋溶和揮發(fā)等方式釋放到環(huán)境中的水溶性物質(zhì)，其中植物枝和葉是植物化感物質(zhì)的重要來(lái)源之一，枝葉在分解的過(guò)程中，向周邊環(huán)境釋放了大量的化合物，這些化合物進(jìn)入土壤中，對(duì)土壤種子庫(kù)中種子的萌發(fā)和植株幼苗的生長(zhǎng)具有一定的影響，這些物質(zhì)對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的更新和演替將帶來(lái)重要影響[1]。凋落物浸提液化感效應(yīng)主要與其組成成分和濃度有關(guān)，研究表明，低濃度的凋落物浸提液對(duì)植物種子發(fā)芽和幼苗的生長(zhǎng)具有一定的促進(jìn)作用，而高濃度的浸提液對(duì)種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)出現(xiàn)一定的抑制效應(yīng)[2]，這些化感促進(jìn)或抑制效應(yīng)對(duì)天然林的更新具有重要意義[1]。同時(shí)，相關(guān)研究表明，植物枝、葉、皮和根等不同營(yíng)養(yǎng)器官具有不同的化感效應(yīng)，研究顯示，植物葉部的化感效應(yīng)高于其他部位，枝和皮的化感效應(yīng)較低[1]。同時(shí)，也有研究顯示，植物凋落物在不同的分解時(shí)間其化感作用也存在較大差異，這主要與浸提液中的化感物質(zhì)濃度有一定關(guān)系[1-2]。

牡丹(PaeoniasuffruticosaAndr.)，為芍藥科(Paeoniaceae)芍藥屬(Paeonia)多年生落葉灌木[3]，有些地區(qū)又稱其為白術(shù)和富貴花，為多年生落葉灌木[4]，牡丹花色艷麗，具有觀賞、藥用、食用等多種價(jià)值，在我國(guó)多個(gè)地區(qū)廣泛種植[5,6]，作為中國(guó)的國(guó)花，我國(guó)擁有豐富的牡丹資源，其品種甚多，種植面積也最大，尤其在山東的菏澤、河南洛陽(yáng)以及四川的彭州等地為牡丹集中發(fā)展的區(qū)域，這三個(gè)地區(qū)在歷史上就是牡丹種植的中心[5]。牡丹因其絢麗多彩的顏色和碩大的花型，而受到人們推崇[2]，但是，由于牡丹花期特別集中，而且花期短，其自然花期集中在每年的四月中旬和下旬，若不受極端氣候的影響，大多數(shù)品種單個(gè)花的花期為4～5d，整個(gè)牡丹花花期為20～30d。因此，可以看出，牡丹開(kāi)花的花期相對(duì)比較集中，同時(shí)其花期較短，嚴(yán)重影響牡丹花產(chǎn)業(yè)發(fā)展及其觀賞性[3]。目前，有關(guān)牡丹的研究主要集中在對(duì)其種子浸提液等方面，而很小關(guān)注牡丹凋落物的化感作用等相關(guān)研究。

牡丹大面積種植后，其凋落物(枝葉)所產(chǎn)生的化感作用是否會(huì)成為牡丹種植基地其他植物天然更新障礙的因素，而目前鮮見(jiàn)相關(guān)的研究，為此，本研究針對(duì)牡丹的枝和葉設(shè)置不同濃度的浸提液對(duì)水稻和玉米種子進(jìn)行萌發(fā)處理，以探究牡丹枝葉浸提液化感作用對(duì)水稻和玉米種子萌發(fā)與生長(zhǎng)的影響，為進(jìn)一步查明牡丹種植對(duì)植物多樣性的影響提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于彭州市天彭牡丹保育中心(103°10′E～103°40′E，30°54′N～31°26′N)，該研究區(qū)位于四川盆地亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū)，氣候溫潤(rùn)，季節(jié)性明顯。年均氣溫15.9℃，溫度最高月7月平均氣溫25.1℃，溫度最低月1月平均氣溫5.3℃，無(wú)霜期長(zhǎng)，雨量充沛，年均降水量為867mm，降水季節(jié)分配不均，多集中于7～9月份，雨熱同期，日照偏少，日照時(shí)數(shù)為1131.0h。

1.2 浸提液制備方法

在試驗(yàn)地采集“丹景紅”品種的牡丹枝葉并帶回實(shí)驗(yàn)室，將采集到的枝葉凋落物烘干后，用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，根據(jù)1g樣品中加入5mL的蒸餾水(1∶5)，將凋落物與蒸餾水進(jìn)行混合后，在常溫下浸泡48h后，用真空泵將濾液進(jìn)行真空過(guò)濾，所得到的1∶5質(zhì)量濃度浸提液為原液，標(biāo)記為T1。在此基礎(chǔ)上，將原液(T1)按照2倍、6倍、10倍和20倍的比例進(jìn)行稀釋，形成濃度為1/10、1/30、1/50、1/100等4種浸提液濃度，分布標(biāo)記為T2、T3、T4、T5，為防止溶液變質(zhì)，將其放到冰箱進(jìn)行冷藏備用。

1.3 種子萌發(fā)試驗(yàn)

試驗(yàn)所需的水稻和玉米種子來(lái)自于農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)種子店，將購(gòu)買的種子進(jìn)行篩選，選取大小一致并且顆粒飽滿的種子。試驗(yàn)未對(duì)其進(jìn)行前期的浸泡等預(yù)處理，將水稻和玉米種子放在直徑為15cm、底層墊有雙層紗布的培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿中放置30顆種子，并排放整齊。以T1位對(duì)照(添加蒸餾水)，然后將上述不同濃度的浸提液(T2、T3、T4、T5)分別倒入培養(yǎng)皿中，倒入量以浸泡到種子的1/3為宜，每個(gè)處理重復(fù)3次，將各培養(yǎng)皿放入溫度為20℃的培養(yǎng)箱中，其中培養(yǎng)箱的白晝分別為12h，相對(duì)濕度為72%，并對(duì)各培養(yǎng)皿中的浸提液進(jìn)行補(bǔ)充。

1.4 發(fā)芽指標(biāo)和形態(tài)學(xué)指標(biāo)測(cè)定

將各培養(yǎng)皿放入培養(yǎng)箱時(shí)記為培養(yǎng)的第一天，之后每天對(duì)水稻和玉米種子的萌發(fā)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以胚根露出種皮即為發(fā)芽[1]，試驗(yàn)共進(jìn)行14d的統(tǒng)計(jì)觀察，直到無(wú)新種子發(fā)芽時(shí)，結(jié)束試驗(yàn)。

參照種子發(fā)芽的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，將本試驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)按照發(fā)芽速率(GS)、最終發(fā)芽率(FG)和化感效應(yīng)敏感指數(shù)(RI)等3個(gè)指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算[7]：

(1)發(fā)芽速率(GS)=∑(Gt/Nt)

該指數(shù)的計(jì)算用每天累計(jì)的發(fā)芽種子數(shù)除以相應(yīng)的天數(shù)，再進(jìn)行求和。其中，Gt為逐日發(fā)芽種子數(shù)之和，Nt為相應(yīng)發(fā)芽天數(shù)。

(2)最終發(fā)芽率(FG)=發(fā)芽種子總數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

(3)化感效應(yīng)敏感指數(shù)(RI)，RI的絕對(duì)值大小反應(yīng)化感作用的強(qiáng)弱。當(dāng)為化感抑制作用(RI<0)，為化感促進(jìn)作用(RI>0)。

RI=T/1-C(T

式中，T為處理值，C為對(duì)照值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

種子萌芽數(shù)據(jù)的處理采用Excel 2010進(jìn)行分析，不同濃度牡丹枝和葉浸提液對(duì)水稻和玉米種子萌芽的影響采用SPSS19.0軟件中的多重方差分析進(jìn)行，研究中的顯著性水平設(shè)置為P=0.05。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 牡丹枝和葉浸提液對(duì)種子發(fā)芽率的影響

牡丹枝和葉浸提液對(duì)水稻和玉米種子發(fā)芽率的影響見(jiàn)圖1，可以看出，與對(duì)照相比，牡丹枝和葉對(duì)水稻種子發(fā)芽率具有一定的影響，水稻種子發(fā)芽率隨著牡丹枝和葉浸提液濃度的升高而逐漸降低，其中，牡丹葉浸提液對(duì)水稻種子發(fā)芽率的影響較牡丹枝浸提液高，枝浸提液影響下，水稻種子最低發(fā)芽率出現(xiàn)在T5處理，發(fā)芽率為40%，葉浸提液下，水稻種子發(fā)芽率在T3-T5顯著降低(P<0.05)，其發(fā)芽率在10.0%～13.3%。

圖1 牡丹枝浸提液對(duì)水稻和玉米種子萌芽的影響

同時(shí)可以看出，與水稻相比，玉米種子在牡丹枝和葉浸提液的影響下，其種子發(fā)芽率顯著降低(P<0.05)。與對(duì)照相比，低濃度的枝葉浸提液在一定程度上促進(jìn)了玉米種子的發(fā)芽率。其中，牡丹枝浸提液中玉米發(fā)芽率在10.0%～56.7%，牡丹葉浸提液中玉米發(fā)芽率在3.0%～40.0%，顯示出牡丹葉浸提液對(duì)玉米種子發(fā)芽的抑制高于牡丹枝。

圖2 牡丹枝浸提液對(duì)水稻和玉米種子萌芽的影響

2.2 牡丹枝和葉浸提液對(duì)種子發(fā)芽速率的影響

測(cè)定種子活力通常以種子的發(fā)芽速率GS來(lái)表示[7]，該指數(shù)是反應(yīng)植物種子發(fā)芽速度快慢的重要指標(biāo)[1]。牡丹枝和葉浸提液對(duì)種子發(fā)芽速率的影響見(jiàn)圖2，可以看出，無(wú)論牡丹枝和葉，水稻和玉米種子發(fā)芽速率均隨著浸提液濃度的升高而降低，同時(shí)可以看出，玉米種子發(fā)芽速率整體上較水稻慢，水稻種子發(fā)芽速率在T5濃度下最低。

2.3 牡丹枝和葉浸提液化感效應(yīng)敏感指數(shù)特征

化感效應(yīng)敏感指數(shù)能有效展示植物化感作用強(qiáng)弱，通常將指數(shù)值RI大于0表示為促進(jìn)作用，當(dāng)RI小于0時(shí)為抑制作用。本試驗(yàn)對(duì)牡丹枝葉浸提液下，水稻和玉米種子受兩種浸提液化感作用的影響進(jìn)行研究。

從圖3可以看出牡丹枝和葉浸提液化感效應(yīng)敏感指數(shù)特征，總體表現(xiàn)出對(duì)水稻和玉米發(fā)芽的抑制效果，部分濃度出現(xiàn)促進(jìn)作用，部分顯示出無(wú)明顯的促進(jìn)/抑制作用。整體上來(lái)看，水稻種子發(fā)芽過(guò)程中，其受牡丹葉浸提液的化感抑制總用較強(qiáng)(P<0.05)，主要表現(xiàn)在高濃度(T3-T5)水平，化感指數(shù)RI為-86.7～-90.0，牡丹枝浸提液對(duì)水稻的化感作用表現(xiàn)為T5處理下的抑制作用較強(qiáng)，其化感指數(shù)RI為-60.0。總體上來(lái)看，牡丹枝浸提液的化感作用較葉浸提液弱，同時(shí)，牡丹枝葉對(duì)玉米種子發(fā)芽的化感作用較水稻弱(P<0.05)。本次試驗(yàn)中，牡丹枝葉浸提液對(duì)種子發(fā)芽的促進(jìn)效應(yīng)主要表現(xiàn)在玉米種子發(fā)芽中，其中，牡丹枝浸提液T1和T3濃度，牡丹葉浸提液T3濃度均促進(jìn)了玉米種子的萌發(fā)。

圖3 牡丹枝浸提液對(duì)水稻和玉米種子萌芽的影響

2.4 牡丹枝和葉浸提液對(duì)種子發(fā)霉率的影響

牡丹枝和葉浸提液對(duì)水稻和玉米種子發(fā)霉的影響見(jiàn)圖4，可以看出，牡丹枝葉浸提液對(duì)水稻和玉米種子發(fā)霉具有一定的影響。從圖4可以看出，水稻種子的發(fā)霉情況總體較好，而玉米種子的發(fā)霉情況則較嚴(yán)重，這可能與玉米種子的種皮較厚，而發(fā)芽試驗(yàn)前，沒(méi)有對(duì)種子進(jìn)行浸泡等預(yù)處理有關(guān)。其中，玉米種子發(fā)霉率基本隨著枝葉浸提液濃度的增加而上升，與對(duì)照相比，試驗(yàn)處理中，除了枝T1和葉T3濃度下的種子發(fā)霉率低于對(duì)照處理外，其余處理下的玉米種子發(fā)霉率均高于對(duì)照。另一方面，可以看出，水稻種子的發(fā)霉情況主要出現(xiàn)在對(duì)照處理中，其次為葉浸提液的T2濃度下。

圖4 牡丹枝浸提液對(duì)水稻和玉米種子萌芽的影響

3 討論

植物在枝、葉、皮和根等不同營(yíng)養(yǎng)器官具有不同的化感效應(yīng)，研究顯示，植物葉部的化感效應(yīng)高于其他部位，枝和皮的化感效應(yīng)較低[7]。同時(shí)，也有研究顯示，植物凋落物在不同的分解時(shí)間其化感作用也存在較大差異，這主要與浸提液中的化感物質(zhì)濃度有一定關(guān)系[8]。

本研究采用化感效應(yīng)敏感指數(shù)來(lái)分析牡丹枝葉浸提液對(duì)水稻和玉米種子萌發(fā)的影響。一些研究認(rèn)為，植物浸提液對(duì)種子萌芽表現(xiàn)出促進(jìn)和抑制作用[9]，而在本研究中，牡丹枝葉浸提液對(duì)所研究的水稻和玉米種子萌芽總體上是抑制作用，并且水稻和玉米在低濃度時(shí)受到的抑制作用較小，隨著濃度的增加其抑制作用增高，表明牡丹枝葉浸提液對(duì)水稻和玉米種子發(fā)芽均表現(xiàn)為抑制[10]。

本研究中所選取的兩種農(nóng)作物種子，水稻其發(fā)芽速率、發(fā)芽率和發(fā)霉率及受到浸提液的化感抑制作用均較弱，這主要與玉米種皮較厚，在試驗(yàn)前沒(méi)有進(jìn)行浸泡等預(yù)處理，從而導(dǎo)致玉米發(fā)芽速率和發(fā)霉等較高。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)牡丹枝葉浸提液不同濃度處理下，水稻和玉米發(fā)芽率、發(fā)芽速率、化感效應(yīng)敏感指數(shù)及種子發(fā)霉率等指標(biāo)的測(cè)定，試驗(yàn)得出以下4點(diǎn)結(jié)論：

(1)牡丹枝葉浸提液對(duì)水稻和玉米種子發(fā)芽率主要表現(xiàn)為高濃度抑制種子的發(fā)芽；同時(shí)，在牡丹葉浸提液下，水稻和玉米種子的發(fā)芽率均低于枝浸提液；在枝葉浸提液各濃度處理中，玉米種子的發(fā)芽率總體低于水稻種子。

(2)水稻和玉米的發(fā)芽速率均隨著牡丹枝葉浸提液濃度的增加而降低，牡丹葉浸提液處理下，種子的發(fā)芽速率較枝浸提液處理下低；同時(shí)，無(wú)論在枝葉浸提中，玉米種子的發(fā)芽速率均較水稻低。

(3)牡丹枝葉浸提液對(duì)水稻和玉米種子發(fā)芽總體表現(xiàn)出抑制作用，其中，以玉米種子在牡丹葉浸提液中受到的抑制作用最強(qiáng)，牡丹葉較枝的化感作用更強(qiáng)；同時(shí)，部分枝葉浸提液處理濃度促進(jìn)了玉米種子的發(fā)芽。

(4)牡丹枝葉浸提液對(duì)玉米種子的發(fā)霉具有較強(qiáng)的作用，玉米種子發(fā)霉率隨著枝葉浸提液濃度的增加而增加；水稻種子發(fā)霉率則基本不受其影響。