王俐媛，王 堅(jiān)，李雪楓*, 趙元辰，許 超

(1.熱帶特色林木花卉遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/海南大學(xué)林學(xué)院，海南 ?？?570228；2.海南大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，海南 海口 570228)

柱花草(Stylosanthesspp.)又名筆花豆、巴西苜蓿，原產(chǎn)中南美洲及加勒比海地區(qū)[1]。柱花草作為放牧刈割兼用的優(yōu)質(zhì)牧草，選育出的多個(gè)品種現(xiàn)已在世界熱帶和亞熱帶地區(qū)推廣利用[2-3]。其中，‘熱研2號(hào)’柱花草(S.guianensisSw.‘Reyan No.2’)在海南、廣東、廣西、臺(tái)灣、福建、云南、四川等地區(qū)均可種植，是最適合我國(guó)熱帶、南亞熱帶種植的豆科牧草之一，適用于改良天然草地、刈割利用或曬制干草粉，供作豬、禽的配合飼料，現(xiàn)成為柱花草的當(dāng)家品種[3-4]。為建立高產(chǎn)刈割草地，‘熱研2號(hào)’柱花草通常采用種子繁殖，播種期2～5月，種子田播種量為6.0～7.5 kg·hm-2，條播，行距40～50 cm[5]。柱花草在幼苗期生長(zhǎng)緩慢，且條播時(shí)預(yù)留的生長(zhǎng)空間較大，而此時(shí)雜草卻因?yàn)樗疅釛l件適宜而生長(zhǎng)迅速，與柱花草幼苗爭(zhēng)肥、爭(zhēng)水、爭(zhēng)光，侵占幼苗生長(zhǎng)空間，危害柱花草幼苗，若管理不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致柱花草草產(chǎn)量顯著降低[6]。

菊科(Asteraceae)一年生雜草鬼針草(BidenspilosaL.)因具有靈活的交配特性，既可以異交授粉，又能自交結(jié)實(shí)，結(jié)實(shí)率高，單個(gè)花序的結(jié)實(shí)率就高達(dá)77.54%[7-8]，種子上的芒刺利于其附著其它物體廣泛傳播，萌發(fā)率也高達(dá)80%以上[7]，還能夠通過(guò)較強(qiáng)的化感作用增強(qiáng)其入侵為害能力[9]，是海南省旱生環(huán)境發(fā)生的優(yōu)勢(shì)雜草之一[10]，不但在海南各地的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中隨處可見，也是柱花草草地入侵為害的代表性雜草之一。目前，學(xué)者們已經(jīng)研究了用南方菟絲子寄生[11]、水稻秸稈-薄膜連續(xù)疊加覆蓋[12]等農(nóng)業(yè)生態(tài)方法和噴施廣譜性或滅生性除草劑的化學(xué)方法[8]來(lái)有效控制鬼針草的蔓延，但這些防控方法難以直接用于柱花草草地中鬼針草的防控，易危害柱花草的生長(zhǎng)。因此，需要摸清柱花草與鬼針草的種間相互作用機(jī)制，為探索柱花草草地新的、安全高效的鬼針草防控方法提供理論依據(jù)。

植物種間相互作用包括競(jìng)爭(zhēng)作用和化感作用[13]，而根系分泌物在植物與植物根系相互作用中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[14-15]。鄰近生長(zhǎng)的植物彼此的根系均會(huì)不斷地向根際環(huán)境釋放出多種化合物，包括氨基酸、糖類、有機(jī)酸、維生素、核苷酸以及各種其他次級(jí)代謝物和粘液、蛋白質(zhì)等許多其他高分子量物質(zhì)[14,16]。這些根系分泌物既可以改變土壤的化學(xué)和物理性質(zhì)、調(diào)節(jié)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)[17]，也可以作為信號(hào)物質(zhì)促使植物進(jìn)行相應(yīng)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)響應(yīng)[18]。已有的研究表明：在植株體無(wú)任何接觸情況下，柱花草根系分泌物對(duì)鬼針草幼苗的生長(zhǎng)有相對(duì)較弱的抑制效應(yīng)[19]，而鬼針草的根系分泌物在決定鬼針草與其他植物的相關(guān)關(guān)系中也起著重要的作用[8,20]，但鬼針草根系分泌物對(duì)柱花草的化感效應(yīng)尚未見報(bào)道，柱花草與鬼針草的種間相互作用情況也尚不明確。因此，本研究首先采用水培法來(lái)估測(cè)無(wú)任何株體接觸條件下，柱花草和鬼針草各自的根系分泌物對(duì)彼此幼苗生長(zhǎng)的化感效應(yīng)差異，然后用盆栽法分析二者在不同的伴生條件下，根系接觸和根系分泌物交流程度對(duì)柱花草與鬼針草的種間干擾的影響情況，以期揭示根系分泌物在二者種間關(guān)系中的作用，為人工草地開發(fā)科學(xué)合理的雜草農(nóng)業(yè)生態(tài)管理策略提供理論參考，為鬼針草入侵生境的生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

‘熱研2號(hào)’柱花草的種子由中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所國(guó)家熱帶牧草中期備份庫(kù)提供。鬼針草種子采集自海南大學(xué)海甸校區(qū)及其周邊地區(qū)的鬼針草成熟個(gè)體，自然風(fēng)干后，保存于陰涼干燥處備用。

營(yíng)養(yǎng)液購(gòu)自福州飛凈生物科技有限公司，霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液成分為：硝酸鉀607.00 mg·L-1，磷酸二氫鈉115.00 mg·L-1，硫酸鎂493.00 mg·L-1，EDTA鐵鈉鹽20.00 mg·L-1，硫酸亞鐵2.86 mg·L-1，硼砂4.50 mg·L-1，硫酸錳2.13 mg·L-1，硫酸銅0.05 mg·L-1，硫酸鋅0.22 mg·L-1，硫酸銨0.02 mg·L-1。取本品0.63 g，另取鈣鹽0.47 g，加熱溶解于1000 mL蒸餾水中，配制成1/2霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液備用。

盆栽試驗(yàn)所用土壤按V(磚紅壤)∶V(營(yíng)養(yǎng)土)=1∶1配制。磚紅壤采自海南大學(xué)儋州校區(qū)試驗(yàn)基地，土壤理化性質(zhì)為有機(jī)質(zhì)15.84 g·kg-1，堿解氮124.46 mg·kg-1，速效鉀59.93 mg·kg-1，有效磷87.65 mg·kg-1，鹽基飽和度17.82%，pH=5.90。營(yíng)養(yǎng)土購(gòu)自內(nèi)蒙古巴彥淖爾市躍羊生物科技有限責(zé)任公司海南東方市代理銷售處，原料選自內(nèi)蒙古天然草原羊糞，有機(jī)質(zhì)含量≥45%，氮、磷、鉀含量≥5%。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1種子催芽處理 柱花草的種子用75%的酒精表面消毒5 min，沖洗干凈后用80℃水浴處理3～5 min，自然晾干[21]，置于鋪有雙層濾紙、直徑9 cm的培養(yǎng)皿中催芽；鬼針草種子消毒處理、晾干后，直接選取均一飽滿的種子置于同樣規(guī)格的培養(yǎng)皿中。所有培養(yǎng)皿均上蓋置于25℃黑暗條件下培養(yǎng)至種子萌發(fā)，中途每天開蓋添加1 mL去離子水。

1.2.2水培生長(zhǎng)試驗(yàn) 參考魏嘉禾和陳斌[22]的研究方法，采用營(yíng)養(yǎng)液水培法分別收集柱花草和鬼針草的根系分泌物。挑選催芽處理后同期露白的柱花草和鬼針草的種子(胚根突破種皮0.5～1 cm)分別移植至盛有1/2 Hoagland營(yíng)養(yǎng)液(pH=5.80)、液面覆雙層脫脂紗布的15 mL玻璃管，每管1株植株；玻璃管放入上蓋有20個(gè)孔洞的培養(yǎng)箱中，每孔1個(gè)玻璃管，使浸入營(yíng)養(yǎng)液的根系避光生長(zhǎng)。培養(yǎng)箱置于25℃/14 h黑暗、30℃/10 h光照、相對(duì)濕度75%的人工氣候箱內(nèi)培養(yǎng)。每天定時(shí)向玻璃管內(nèi)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)液，使液面保持在恒定水平。共培養(yǎng)10 d，使每個(gè)玻璃管內(nèi)的液體中均含有所生長(zhǎng)植株分泌的根系分泌物。

待各植株幼苗在1/2 Hoagland’s營(yíng)養(yǎng)液中生長(zhǎng)10 d后，選取長(zhǎng)勢(shì)一致的柱花草和鬼針草植株，將鬼針草幼苗與柱花草的幼苗對(duì)調(diào)后繼續(xù)培養(yǎng)，即鬼針草幼苗置換至原本生長(zhǎng)柱花草的玻璃管、而柱花草幼苗置換至鬼針草幼苗原本生長(zhǎng)的玻璃管，每株對(duì)應(yīng)一個(gè)試管；以柱花草幼苗和鬼針草幼苗分別移植到原本生長(zhǎng)同種植物的玻璃管中繼續(xù)培養(yǎng)為對(duì)照。每個(gè)處理設(shè)4個(gè)重復(fù)。生長(zhǎng)7天后，測(cè)量每株幼苗的苗高、根長(zhǎng)，計(jì)數(shù)其側(cè)根數(shù)，然后用吸水紙吸干各植株表面的水分，用感量0.1 mg天平測(cè)定其芽鮮重和根鮮重。

1.2.3盆栽生長(zhǎng)試驗(yàn) 參考汪雪等[23]的試驗(yàn)方法，將催芽處理后的柱花草幼苗與鬼針草幼苗等距離相鄰盆栽伴生，地上部枝條間可自然接觸，地上部根系間設(shè)置3種接觸方式，使植株間的生長(zhǎng)受不同程度的彼此間根系分泌物的影響。分別為：①根系自由接觸，花盆內(nèi)無(wú)分隔物，兩種植物根系分泌物可自由交換；②根系不完全接觸，花盆內(nèi)用30 μm尼龍網(wǎng)袋分隔，兩種植物根系間不能直接接觸，但根系分泌物可以進(jìn)行交換；③根系無(wú)接觸，花盆內(nèi)用塑料袋分隔，兩種植物根系完全不接觸，根系分泌物不能相互交換。以3種根系接觸方式下內(nèi)外圈均種植同一種植物為對(duì)照。在花盆左右兩側(cè)分別穴播2～3粒催芽露白的柱花草和鬼針草種子，出苗生長(zhǎng)至2～3葉間苗，每穴保留1株幼苗，每盆柱花草和鬼針草的株數(shù)比為1∶1。第30 d，計(jì)數(shù)每株植物分枝數(shù)，測(cè)量株高后，小心用蒸餾水清洗并分開2種植物的根系，用根系掃描儀測(cè)量測(cè)總根長(zhǎng)、根體積和側(cè)根數(shù)；再將每株植物根、莖、葉分開，分別置于105℃鼓風(fēng)干燥箱殺青30 min后70℃烘干至恒重，稱取各部分干重。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

水培生長(zhǎng)試驗(yàn)中，為便于分析柱花草與鬼針草的生長(zhǎng)情況，各指標(biāo)采用相對(duì)值(相對(duì)指標(biāo)值(%)=處理指標(biāo)/對(duì)照指標(biāo))表示，并利用化感效應(yīng)指數(shù)(Allelopathic response index,RI)、化感綜合效應(yīng)指數(shù)(Synthetical effect of allelopathy,SE)[24]分析柱花草與鬼針草根系分泌物對(duì)彼此幼苗生長(zhǎng)的化感作用；伴生生長(zhǎng)試驗(yàn)中，采用相對(duì)產(chǎn)量(Relative yield,RY)、相對(duì)產(chǎn)量總和(Relative yield total,RYT)以及競(jìng)爭(zhēng)平衡指數(shù)(Competitive balance index,CB)[4]分析柱花草和鬼針草在混種后的競(jìng)爭(zhēng)情況。計(jì)算公式如下：

化感效應(yīng)指數(shù)(RI)=

1-C/T(T≥C)或RI=T/C-1(T≥C)

(1)

化感綜合效應(yīng)指數(shù)(SE)=

(RIH+RIR+RIL+RIRW+RIHW+RITW)/6

(2)

式中T為處理值，CK為對(duì)照值，RI>0表示存在促進(jìn)作用，RI<0表示存在抑制作用。RIH，RIR，RIL，RIRW，RIHW，RITW分別為同一處理下的苗高、根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)、根鮮重、苗鮮重、總鮮重的化感效應(yīng)指數(shù)。SE>0表示化感綜合效應(yīng)為促進(jìn)，SE<0表示化感綜合效應(yīng)為抑制，SE的絕對(duì)值越大表示化感綜合效應(yīng)越強(qiáng)。

柱花草相對(duì)產(chǎn)量(RYS)=YSB/YS

鬼針草相對(duì)產(chǎn)量(RYB)=YBS/YB

(3)

式中YSB為柱花草與鬼針草混種時(shí)柱花草的單株產(chǎn)量，YBS為柱花草與鬼針草混種時(shí)鬼針草的單株產(chǎn)量，YS，YB分別為柱花草、鬼針草在單種時(shí)的單株產(chǎn)量，RY<1，說(shuō)明植株種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)小于種間競(jìng)爭(zhēng)，RY=1，說(shuō)明種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)等于種間競(jìng)爭(zhēng)，RY>1，說(shuō)明種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)大于種間競(jìng)爭(zhēng)。

相對(duì)產(chǎn)量總和(RYT)=(RYS+RYB)/2

(4)

其中：RYT<1，說(shuō)明柱花草與鬼針草間具有競(jìng)爭(zhēng)作用，RYT=1，說(shuō)明柱花草與鬼針草需要相同資源，可以通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)將一種排除出去，RYT>1，說(shuō)明柱花草與鬼針草間無(wú)競(jìng)爭(zhēng)作用。

競(jìng)爭(zhēng)平衡指數(shù)(CB)=ln(RYS/RYB)

(5)

其中：CB<0，說(shuō)明柱花草的競(jìng)爭(zhēng)能力比鬼針草弱，CB=0，說(shuō)明柱花草與鬼針草的競(jìng)爭(zhēng)能力相等，CB>0，說(shuō)明柱花草的競(jìng)爭(zhēng)能力比鬼針草強(qiáng)，CB值越大，競(jìng)爭(zhēng)能力越強(qiáng)。

采用SPSS 21.0(SPSS Inc.,Chicago,IL,USA)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。柱花草和鬼針草幼苗在彼此根系分泌物處理下的各生長(zhǎng)指標(biāo)與對(duì)照(自身根系分泌物處理)間的差異均采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)(Independent-Samples T，Test)進(jìn)行顯著性分析(P=0.05)。3種根系接觸方式下柱花草和鬼針草各生長(zhǎng)指標(biāo)、競(jìng)爭(zhēng)指標(biāo)間的差異均采用單因素方差分析(One-Way ANOVA)和Duncan法多重比較(P=0.05)。所有數(shù)值均表示為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”。用GraphPad Prism 8(GraphPad Software Inc.,San Diego,CA,USA)進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 水培條件下柱花草和鬼針草的根系分泌物對(duì)彼此幼苗生長(zhǎng)的影響

鬼針草根系分泌物處理下，柱花草幼苗的根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)均比在自我根系分泌物處理中增加(表1)，其中，柱花草幼苗的根長(zhǎng)增加了23.82%(P<0.05)，側(cè)根數(shù)增加了166.67%(P<0.05)；柱花草根系分泌物處理下，鬼針草幼苗的苗高、根長(zhǎng)比在自我根系分泌物處理中降低，其中根長(zhǎng)降低了28.14%(P<0.05)，而鬼針草幼苗的側(cè)根數(shù)比在自我根系分泌物處理中增加。兩兩比較顯示，在彼此根系分泌物影響下，柱花草的根長(zhǎng)、側(cè)根數(shù)均顯著高于鬼針草(P<0.05，表1)。鬼針草根系分泌物處理下，柱花草幼苗的根鮮重、苗鮮重、總鮮重均降低，根冠比增加，但與自我根系分泌物處理均無(wú)顯著差異；柱花草根系分泌物處理下，鬼針草幼苗的根鮮重和根冠比分別比自我根系分泌物處理增加了24.36%，65.71%(P<0.05)，而鬼針草幼苗的苗鮮重、總鮮重均受到抑制，但差異不顯著。兩兩比較顯示，彼此根系分泌物影響下，各生物量指標(biāo)(根鮮重、苗鮮重、總鮮重)在柱花草與鬼針草間均無(wú)顯著差異(表1)。

鬼針草根系分泌物對(duì)柱花草的苗高、根鮮重、苗鮮重和總鮮重均有化感抑制效應(yīng)，而根長(zhǎng)和側(cè)根數(shù)表現(xiàn)出化感促進(jìn)作用，且鬼針草根系分泌物對(duì)柱花草的化感綜合效應(yīng)為促進(jìn)；柱花草根系分泌物影響下，除側(cè)根數(shù)和根鮮重外，鬼針草的各生長(zhǎng)指標(biāo)均表現(xiàn)為化感抑制效應(yīng)，其化感綜合效應(yīng)指數(shù)值為-0.08(表1)。

表1 對(duì)方根系分泌物影響下柱花草和鬼針草幼苗生長(zhǎng)的變化

2.2 土培條件下根系分泌物對(duì)柱花草和鬼針草相互作用的影響

2.2.1不同根系接觸方式下柱花草與鬼針草伸長(zhǎng)生長(zhǎng)差異 與根系自由接觸相比，根系不完全接觸和無(wú)接觸方式下柱花草和鬼針草的根長(zhǎng)顯著增加(P<0.05)，且根系無(wú)接觸時(shí)的根長(zhǎng)均最大，分別為14.29 cm，28.51 cm(圖1A)。柱花草在根系無(wú)接觸下的苗高比自由接觸和不完全接觸顯著增加(P<0.05)，而鬼針草的苗高在3種接觸方式間無(wú)顯著差異(圖1B)。柱花草和鬼針草的根體積均在不完全接觸下達(dá)到最大值，分別比自由接觸和無(wú)接觸增加了190.00%，117.50%和271.43%，85.71%(P<0.05，圖1C)。與根系自由接觸相比，不完全接觸和無(wú)接觸方式下柱花草和鬼針草的分枝數(shù)均增加，且在根系無(wú)接觸下柱花草的分枝數(shù)增加了59.26%(P<0.05)，在不完全接觸和無(wú)接觸下鬼針草的分枝數(shù)增加了193.33%，186.67%(P<0.05，圖1D)。

圖1 不同根系接觸方式下柱花草和鬼針草的根長(zhǎng)(A)、苗高(B)、根體積(C)和分枝數(shù)(D)的變化

2.2.2不同根系接觸方式下柱花草與鬼針草生物量積累與分配的差異 與根系自由接觸相比，柱花草的根生物量、莖生物量、葉生物量在不完全接觸下分別顯著增加了109.38%，97.56%，97.32%，在根系無(wú)接觸下分別顯著增加了275.00%，287.80%，177.68%，3種處理間差異顯著(P<0.05，圖2A，圖2B，圖2C)。與根系自由接觸相比，鬼針草的根生物量、莖生物量、葉生物量在不完全接觸方式下分別增加了647.50%，764.91%，744.33%(P<0.05)，在無(wú)接觸方式下分別增加了615.38%，785.95%，646.39%(P<0.05，圖2A，圖2B，圖2C)。但柱花草和鬼針草的根冠比在3種根系接觸方式間均無(wú)顯著差異(圖2D)。

圖2 不同根系接觸方式下柱花草和鬼針草的根生物量(A)、莖生物量(B)、葉生物量(C)、根冠比(D)的變化

2.2.3不同根系接觸方式下柱花草與鬼針草競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)的差異 柱花草相對(duì)產(chǎn)量(RYS)、鬼針草相對(duì)產(chǎn)量(RYB)以及競(jìng)爭(zhēng)平衡指數(shù)(CB)在不同根系接觸方式下具有顯著差異(P<0.05，表2)。根系不完全接觸和無(wú)接觸的RYS均顯著大于1(P<0.05)，而自由接觸的RYS顯著小于1(P<0.05)，且三者間的差異顯著(P<0.05)。根系自由接觸的RYB顯著小于1，與RYB均大于1的根系無(wú)接觸和不完全接觸方式相比差異顯著(P<0.05)。RYT在3種根系接觸方式下均無(wú)顯著差異，但僅根系無(wú)接觸下柱花草與鬼針草間無(wú)競(jìng)爭(zhēng)作用(RYT>1)。柱花草的CB在不完全接觸中顯著大于0，在自由接觸中CB顯著小于0，3種處理間差異顯著(P<0.05)。

表2 不同根系接觸方式下柱花草與鬼針草的競(jìng)爭(zhēng)指標(biāo)

3 討論

自然環(huán)境條件下多種因素共同作用，影響植物之間的相互關(guān)系，不但使作物和雜草間的種間關(guān)系更加復(fù)雜、不可預(yù)測(cè)和高度可變[25]，也使根系分泌物在植物生長(zhǎng)中的作用難以明確[26]。本文通過(guò)營(yíng)養(yǎng)液水培試驗(yàn)，分別將柱花草和鬼針草幼苗的根系暴露在之前生長(zhǎng)過(guò)對(duì)方植株的液體介質(zhì)中，使幼苗彼此之間植株體不直接接觸，但其生長(zhǎng)受原先植株的根系分泌物的影響，探究根系分泌物對(duì)彼此的相互作用。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與在自我根系分泌物中生長(zhǎng)相比，鬼針草根系分泌物影響下柱花草幼苗的根長(zhǎng)和側(cè)根數(shù)顯著增加，柱花草根系分泌物影響下鬼針草幼苗的根鮮重和根冠比顯著增加，而兩者的苗高、苗鮮重和總鮮重均減少，說(shuō)明即使在土壤生物和非生物因子受到控制、養(yǎng)分資源充足、植物根系間的物理作用被消除的情況下，植株生長(zhǎng)也會(huì)受到根系分泌物的影響。這與Biedrzycki等[27]、Yang等[28]將擬南芥(Arabidopsisthaliana(L.)Heynh)和水稻(OryzasativaL.)暴露在不同根系分泌物中生長(zhǎng)獲得的結(jié)果一致。前人研究指出，植物通過(guò)根系分泌物識(shí)別鄰居的存在后能促進(jìn)自身根系的生長(zhǎng)，從而使其獲得較高的競(jìng)爭(zhēng)能力[29]。因此本研究中柱花草和鬼針草的地下部形態(tài)均顯著變化的原因可能是識(shí)別到異種植物根系分泌物后受體植物為提高競(jìng)爭(zhēng)力作出的響應(yīng)。鬼針草根系分泌物對(duì)柱花草幼苗的化感綜合效應(yīng)為促進(jìn)，而柱花草根系分泌物對(duì)鬼針草幼苗的化感綜合效應(yīng)為抑制，說(shuō)明無(wú)其他因素影響下柱花草能利用根系分泌物抑制鬼針草的生長(zhǎng)，在檢測(cè)到鬼針草根系分泌物時(shí)自身生長(zhǎng)特別是根系生長(zhǎng)增強(qiáng)。

面臨資源競(jìng)爭(zhēng)、雜草危害等生存壓力時(shí)，栽培植物能夠通過(guò)根系分泌物識(shí)別鄰居植物的身份，調(diào)整自身的根系生長(zhǎng)模式及表型可塑性，在與相鄰植物的競(jìng)爭(zhēng)中獲得生存優(yōu)勢(shì)[17,30]。為探究根系分泌物對(duì)栽培牧草與雜草在實(shí)際生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)中種間關(guān)系的具體作用，本研究在考慮環(huán)境、化感作用等因素的基礎(chǔ)上利用3種根系接觸方式探究了不同根系接觸和根系分泌物交流程度對(duì)柱花草與鬼針草的早期種間相互作用的影響。根系間完全無(wú)接觸后，柱花草和鬼針草的根長(zhǎng)、分枝數(shù)、各部分生物量均顯著高于根系自由接觸，且二者的相對(duì)產(chǎn)量總和為1.10，說(shuō)明柱花草與鬼針草間的相互干擾主要取決于根系接觸和根系分泌物交流，與地上部的交流和接觸程度并無(wú)緊密關(guān)聯(lián)。根系間僅根系分泌物可以自由交流時(shí)，柱花草和鬼針草的根長(zhǎng)、根體積、各部分生物量均顯著高于根系自由接觸，這一試驗(yàn)結(jié)果不但從側(cè)面佐證了張淞著[31]關(guān)于植物根系對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程主要通過(guò)根系空間的重疊達(dá)到這一結(jié)論，也說(shuō)明此時(shí)柱花草和鬼針草的種間相互作用主要是根系分泌物介導(dǎo)的化感作用；此時(shí)柱花草的競(jìng)爭(zhēng)平衡指數(shù)顯著大于0，說(shuō)明柱花草的生長(zhǎng)占優(yōu)勢(shì)，這與水培試驗(yàn)結(jié)果相一致，也再次佐證了根系分泌物在植物相互作用中發(fā)揮關(guān)鍵作用[32]。Yang等[30]研究發(fā)現(xiàn)，水稻和雜草的根系間僅根系分泌物可以自由交流時(shí)，水稻根系分泌的化感物質(zhì)含量比直接接觸時(shí)顯著增加，對(duì)稗(Echinochloacrusgalli(Linn.)Beauv.)、鱧腸(Ecliptaprostrata(Linn.)L.)和千金子(Leptochloachinesis(Linn.)Nees)等雜草的化感抑制作用顯著增強(qiáng)；Khanh等[33]已經(jīng)證明柱花草是具有強(qiáng)烈化感作用的植物之一，其根系中水楊酸、總酚、類黃酮等次生代謝產(chǎn)物豐富[33-34]，據(jù)此我們推測(cè)，根系間僅根系分泌物自由交流時(shí)柱花草根系分泌的抑制鬼針草生長(zhǎng)的化感物質(zhì)也可能增多，需要進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)證。

根系間自由接觸時(shí)，柱花草的競(jìng)爭(zhēng)平衡指數(shù)顯著小于0，柱花草的生物量分配策略無(wú)顯著變化，而鬼針草的生長(zhǎng)占優(yōu)勢(shì)，向地下部的生物量分配增大，結(jié)合水培試驗(yàn)鬼針草根系分泌物對(duì)柱花草的化感作用相對(duì)較弱的結(jié)果，說(shuō)明此時(shí)牧草與雜草的種間關(guān)系是資源競(jìng)爭(zhēng)和化感作用共同作用的結(jié)果[35-36]，但柱花草與鬼針草種間關(guān)系中起主要作用的是種間競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)地下空間和養(yǎng)分的競(jìng)爭(zhēng)能力增強(qiáng)使鬼針草在種間干擾中占優(yōu)勢(shì)，根系間不能自由接觸打破了二者間的化學(xué)適應(yīng)和根系相互作用的平衡，柱花草通過(guò)合成和釋放根系分泌物的方式調(diào)節(jié)其與鬼針草的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，以響應(yīng)根系間相互作用的改變。因此根系間通過(guò)根系分泌物發(fā)生的化學(xué)作用在柱花草與鬼針草種間關(guān)系中發(fā)揮著重要作用。

4 結(jié)論

通過(guò)水培和3種根系接觸方式的盆栽生長(zhǎng)試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)‘熱研2號(hào)’柱花草與鬼針草的種間關(guān)系是競(jìng)爭(zhēng)作用和化感作用共同作用的結(jié)果，種間相互作用主要發(fā)生在根系，根系分泌物在二者種間關(guān)系中起關(guān)鍵調(diào)控作用。其中，柱花草的種間干擾主要體現(xiàn)在通過(guò)根系釋放的分泌物對(duì)鬼針草的化感抑制方面，且這種干擾作用在根系不直接接觸狀態(tài)下能夠增強(qiáng)，而鬼針草通過(guò)加大地下生物量分配這一策略來(lái)抵御柱花草對(duì)其的化感干擾，從而增強(qiáng)其對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)能力。柱花草種植與管理過(guò)程中，在密切關(guān)注柱花草與雜草的土壤養(yǎng)分和水分競(jìng)爭(zhēng)情況的同時(shí)，還要關(guān)注根系分泌物介導(dǎo)的化感作用，通過(guò)科學(xué)利用化感抑制作用來(lái)提高牧草產(chǎn)量和質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)雜草可持續(xù)防控。