程宏 李孟娟 吳睿 周慧丹 李平平 張芮豪 呂俊恒 鄧明華

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院，云南 昆明 650201)

隨著科學(xué)研究的不斷推進(jìn)，植物的化感作用已成為學(xué)者重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象，現(xiàn)成為一個(gè)重要領(lǐng)域，化感作用是一種能夠影響植物與其周?chē)h(huán)境發(fā)生相互作用，從而影響植物與周?chē)h(huán)境之間關(guān)系的重要途徑，在生態(tài)學(xué)、植物學(xué)研究中都有著十分重要的作用。通過(guò)對(duì)幾種植物的化感作用進(jìn)行初步探討，說(shuō)明了化感物質(zhì)屬于植物的次生代謝物質(zhì)，這些物質(zhì)主要是從植物中產(chǎn)生并釋放出來(lái)的，其理論基礎(chǔ)是植物的次生代謝[1，2]。此外，化感作用是指某種植物生成的物質(zhì)對(duì)其它植物或同種植物的相互作用[3-7]。運(yùn)用植物這種化感作用的特點(diǎn)，對(duì)各種植物都可能產(chǎn)生有益或有害的影響。具體而言，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，化感物質(zhì)其濃度越高，抑制效果就越強(qiáng)；相反，當(dāng)化感物質(zhì)濃度較低時(shí)，抑制效果就會(huì)變?nèi)鮗8]。將植物的化感作用運(yùn)用到可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)中，在化感作用下，可以在一定程度上，通過(guò)植物的自身調(diào)節(jié)，使土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素重新分配，從而對(duì)四周環(huán)境中的有害物質(zhì)起到一定的抑制效果，在增加農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)方面、進(jìn)行病蟲(chóng)害生物防治開(kāi)發(fā)無(wú)公害農(nóng)藥以及注意作物的自毒作用[9-11]都有很大的幫助。此外，輪作技術(shù)的正確應(yīng)用也能夠有效促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

該試驗(yàn)于2022年在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料

意大利生菜種子，培養(yǎng)皿，吸水紙，研缽，研杵，剪刀，鑷子，紗布，燒杯，容量瓶，注射器等。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 涮涮辣水浸提液的制備

稱(chēng)取125g涮涮辣植株，用剪刀剪短，放入研缽中研磨成泥狀，將其放入到已消過(guò)毒且洗凈的容量瓶中定容到250mL，將其密封放置在室溫環(huán)境下24h，然后將涮涮辣研磨液用濾紙過(guò)濾，即得到0.5g·mL-1供試母液，放入冰箱中冷藏備用。

1.3.2 試驗(yàn)處理

將涮涮辣水浸提液按照不同濃度進(jìn)行稀釋?zhuān)瑢⑵湎♂尦?個(gè)濃度，依次為0.1g·mL-1、0.02g·mL-1、0.004g·mL-1、0.0008g·mL-1，然后準(zhǔn)備15個(gè)培養(yǎng)皿和吸水紙，將吸水紙放置到培養(yǎng)皿內(nèi)，吸取少量化感溶液到吸水紙上，然后將種子放到培養(yǎng)皿內(nèi)，每個(gè)培養(yǎng)皿放20粒種子，3次重復(fù)，用清水作為對(duì)照，在室溫下進(jìn)行培養(yǎng)，每日觀察種子的發(fā)芽情況，直到對(duì)照培養(yǎng)皿大部分種子已經(jīng)發(fā)芽，并將相關(guān)數(shù)據(jù)記錄下來(lái)以備分析。

1.3.3 出苗統(tǒng)計(jì)

重新準(zhǔn)備1個(gè)培養(yǎng)皿，放入吸水紙，再加入適量清水，把事先數(shù)好的200粒意大利生菜種子放入培養(yǎng)皿內(nèi)，待其發(fā)芽后繼續(xù)實(shí)驗(yàn)操作。

準(zhǔn)備15個(gè)潔凈的培養(yǎng)皿和吸水紙，將吸水紙放入到培養(yǎng)皿內(nèi)，用注射器吸取少量化感溶液到吸水紙上，觀察發(fā)芽狀態(tài)一致的5粒種子，并將其放到培養(yǎng)皿內(nèi)，每個(gè)濃度3次重復(fù)，再利用清水作為對(duì)照組，繼續(xù)培養(yǎng)。等到對(duì)照苗長(zhǎng)約3cm時(shí)，測(cè)量每個(gè)培養(yǎng)皿內(nèi)幼苗的平均根長(zhǎng)、平均苗長(zhǎng)、平均根重、平均苗重。

1.3.4 數(shù)據(jù)處理

測(cè)定項(xiàng)目參照《國(guó)際種子檢驗(yàn)規(guī)程》[11]計(jì)算種子萌發(fā)的各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3.4.1 發(fā)芽率

發(fā)芽率計(jì)算公式：

發(fā)芽率(c/k)=發(fā)芽種子總數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

1.3.4.2 發(fā)芽勢(shì)

發(fā)芽勢(shì)計(jì)算公式：

發(fā)芽勢(shì)=自發(fā)芽至發(fā)芽最高峰時(shí)的發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

1.3.4.3 發(fā)芽指數(shù)

發(fā)芽指數(shù)越高，其生命力就越強(qiáng)，可以更好地抵御外界環(huán)境，公式：

發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt)

式中，Gt表示為第t天的發(fā)芽數(shù)；Dt表示為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

1.3.4.4 化感作用效應(yīng)指數(shù)(RI)

以WilliamsonGB的化感作用效應(yīng)指數(shù)(RI)為依據(jù)，對(duì)其進(jìn)行計(jì)算。

當(dāng)T≥C時(shí)：

RI=1-C/T

當(dāng)T

RI=T/C-1

式中，C表示對(duì)照值；T表示處理值；RI表示化感效應(yīng)指數(shù)。RI>0代表促進(jìn)作用，RI<0代表抑制作用；絕對(duì)值大小與作用強(qiáng)度一致。

1.3.5 測(cè)定與分析

將意大利生菜的根莖用小刀片切下，使用直尺測(cè)量根長(zhǎng)(cm)、苗長(zhǎng)(cm)，電子天平秤根重(g)、苗重(g)，并將測(cè)量結(jié)果記錄下來(lái)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度涮涮辣水浸提液對(duì)意大利生菜種子萌發(fā)的影響

從表1、表2可以看出，在涮涮辣水浸提液濃度不同的情況下，所表現(xiàn)出來(lái)的化感效應(yīng)也不盡相同，具體呈現(xiàn)出了低濃度促進(jìn)種子萌發(fā)、高濃度抑制種子萌發(fā)的雙重作用。在低濃度條件下，涮涮辣水浸提液的化感效應(yīng)會(huì)明顯增加，而在高濃度條件下，這種化感效應(yīng)則會(huì)有所降低，當(dāng)溶液濃度為0.0008g·mL-1時(shí)，意大利生菜種子的發(fā)芽率表現(xiàn)出促進(jìn)作用，提高了4%；濃度為0.1g·mL-1、0.02g·mL-1、0.004g·mL-1均為抑制作用，分別降低了85%、18%、2%。

表1 不同濃度涮涮辣水浸提液對(duì)意大利生菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)及發(fā)芽指數(shù)的影響

表2 不同濃度涮涮辣水浸提液對(duì)意大利生菜種子發(fā)芽的化感效應(yīng)指數(shù)

由表1、表2可以看出，當(dāng)溶液濃度為0.0008g·mL-1時(shí)意大利生菜種子的發(fā)芽勢(shì)高于對(duì)照組，其呈現(xiàn)出了促進(jìn)作用，提高了8%，其化感效應(yīng)為0.08。當(dāng)溶液濃度從0.1g·mL-1到0.02g·mL-1再到0.004g·mL-1時(shí)，意大利生菜種子的發(fā)芽勢(shì)都表現(xiàn)為抑制作用，分別降低了83%、31%、6%，其中濃度為0.004g·mL-1時(shí)無(wú)明顯變化。

由表1、表2可以看出，意大利生菜發(fā)芽指數(shù)為0.07時(shí)濃度為0.0008g·mL-1，表現(xiàn)為促進(jìn)作用；化感效應(yīng)指數(shù)為-0.04時(shí)濃度為0.004g·mL-1，呈現(xiàn)出了促進(jìn)作用，但效果不明顯；而當(dāng)化感指數(shù)為-0.84、-0.23時(shí)所對(duì)應(yīng)的濃度為0.1g·mL-1、0.02g·mL-1，表現(xiàn)為抑制作用。發(fā)芽指數(shù)隨著濃度的增加而不斷減少，推斷出只有濃度在0.0008g·mL-1時(shí)為促進(jìn)作用，而當(dāng)濃度超過(guò)這一范圍時(shí)，其他濃度均顯示出抑制作用，而在濃度繼續(xù)增加時(shí)，抑制作用會(huì)更加顯著。

2.2 不同濃度涮涮辣水浸提液對(duì)意大利生菜根長(zhǎng)、根重的影響

2.2.1 不同濃度涮涮辣水浸提液對(duì)意大利生菜根長(zhǎng)的影響

由表3、表4可以看出，在較高的濃度下，生菜的種子發(fā)芽和幼苗的生長(zhǎng)受到了一定的影響，均產(chǎn)生了抑制作用，而低濃度下促進(jìn)作用較明顯。高濃度下其抑制作用隨濃度的增大而顯著增強(qiáng)，而低濃度下隨著濃度不斷增加其抑制效果不太明顯。意大利生菜的根長(zhǎng)在低濃度為0.0008g·mL-1時(shí)，其呈現(xiàn)出了促進(jìn)作用，且根長(zhǎng)提高了16%，當(dāng)濃度變更為0.004g·mL-1時(shí)，根長(zhǎng)化感效應(yīng)為-0.02，其抑制效果不太明顯，隨著濃度的不斷增大，抑制作用逐漸加強(qiáng)，特別是在濃度達(dá)到0.1g·mL-1時(shí)，抑制作用更加顯著，降低了88%，甚至出現(xiàn)根枯萎的現(xiàn)象。

表3 不同濃度涮涮辣水浸提液對(duì)意大利生菜根長(zhǎng)、根重、苗長(zhǎng)、苗重的影響

表4 不同濃度涮涮辣水浸提液對(duì)意大利生菜根長(zhǎng)、根重、苗長(zhǎng)、苗重的化感作用效應(yīng)

2.2.2 不同濃度涮涮辣水浸提液對(duì)意大利生菜根重的影響

由表3、表4可知，在各種不同的濃度、不同的根重條件下，化感物質(zhì)對(duì)根重的作用是不一樣的。在0.1g·mL-1、0.02g·mL-1、0.004g·mL-1的濃度下，根重的化感效應(yīng)分別為-0.72、-0.34、-0.13時(shí)，出現(xiàn)了抑制現(xiàn)象，根重分別降低了72%、34%、13%，且根系的重量隨著濃度的升高而減小，只有在濃度為0.0008g·mL-1時(shí)表現(xiàn)出促進(jìn)作用，提高了53%，化感效應(yīng)為0.35。

2.3 不同濃度涮涮辣水浸提液對(duì)意大利生菜苗長(zhǎng)、苗重的影響

2.3.1 不同濃度涮涮辣水浸提液對(duì)意大利生菜苗長(zhǎng)的影響

由表3、表4可知，不同濃度對(duì)苗長(zhǎng)的影響是不同的，當(dāng)濃度增大時(shí)，開(kāi)始出現(xiàn)抑制效應(yīng)，在濃度為0.004g·mL-1時(shí)出現(xiàn)促進(jìn)作用，但促進(jìn)效果不太明顯，最后均表現(xiàn)出抑制作用，且抑制作用加強(qiáng)。

2.3.2 不同濃度涮涮辣水浸提液對(duì)意大利生菜苗重的影響

由表3、表4可知，當(dāng)濃度>0.02g·mL-1的情況下，苗的重量不斷受到抑制，呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，當(dāng)濃度<0.02g·mL-1的情況下，苗重均受到促進(jìn)作用，化感效應(yīng)大不相同，濃度0.004g·mL-1、0.0008g·mL-1對(duì)應(yīng)的化感效應(yīng)指數(shù)為0.17、0.14。

3 討論

3.1 涮涮辣植株化感作用的濃度效應(yīng)

植物化感作用這一概念最早由德國(guó)科學(xué)家H.Molish于1937年提出，Molish把化感作用界定為各種植物(含微生物)間生物化學(xué)物質(zhì)間的相互作用。這種相互作用分為有害與有利之分，有人還稱(chēng)化感作用是植物相生相克的作用[13-15]。大量試驗(yàn)證明，植物化感作用表現(xiàn)為促進(jìn)與抑制作用；該試驗(yàn)結(jié)果表明，低濃度為促進(jìn)、高濃度為抑制雙重作用，而且在意大利生菜的種子萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)過(guò)程中，呈現(xiàn)出了強(qiáng)烈的濃度作用。當(dāng)植物的化感溶液的濃度越高時(shí)，抑制作用就會(huì)隨之增強(qiáng)，從而也可以更好地說(shuō)明自然界中存在著化感作用。

利用水浸提法研究農(nóng)作物的化感作用是一個(gè)非常重要的研究方向，近些年來(lái)，有很多相關(guān)報(bào)道，其中大部分會(huì)呈現(xiàn)出低濃度的促進(jìn)生長(zhǎng)和高濃度的抑制生長(zhǎng)效果。在本試驗(yàn)中，使用了不同濃度的涮涮辣水浸提液處理意大利生菜種子，并比較了不同濃度下涮涮辣水浸提液對(duì)意大利生菜種子的化感作用，得出結(jié)論：涮涮辣水浸提液對(duì)部分受體意大利生菜種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)表現(xiàn)出低促高抑的雙重濃度效應(yīng)，這一結(jié)論與王廣印等[16]相關(guān)研究中的結(jié)果基本相符。

3.2 不同濃度涮涮辣水浸提液對(duì)意大利生菜種子幼苗根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)的影響

在農(nóng)業(yè)用途中，植物的早期生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程是極其重要的，涉及到種子的萌發(fā)、幼苗的生長(zhǎng)、葉片的形成，直接影響著植物的生長(zhǎng)狀況。因此，判斷植物是否能健康、良好的生長(zhǎng)，最關(guān)鍵的是看其根和苗的長(zhǎng)度、走勢(shì)是否良好。只有當(dāng)根和苗長(zhǎng)度、走勢(shì)良好時(shí)，植物才能健康成長(zhǎng)。根系是植物最重要的器官，可以從土壤中吸收水分、汲取養(yǎng)分；根系也不能太發(fā)達(dá)，否則會(huì)阻礙其他器官生長(zhǎng)，影響植物的正常發(fā)育。通過(guò)本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在低濃度的涮涮辣水浸提液條件下，意大利生菜種子幼苗的根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)都受到了促進(jìn)作用，這一點(diǎn)被應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，可以大大提高植物根系的活力，提高幼苗的生長(zhǎng)速度。此外，低濃度涮涮辣水浸提液能夠有效解決植物根系不發(fā)達(dá)、苗長(zhǎng)不健全等問(wèn)題，為植物提供足夠的營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)根系發(fā)育，讓植株長(zhǎng)勢(shì)更加健康。

由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，不同濃度涮涮辣水浸提液對(duì)意大利生菜的根長(zhǎng)和苗長(zhǎng)均有影響，都會(huì)出現(xiàn)雙重效應(yīng)現(xiàn)象，但對(duì)于意大利生菜根的影響要比苗的影響要大，這一結(jié)果與蔡明等[17]研究結(jié)果一致，出現(xiàn)這種結(jié)果的原因可能是根直接接觸到涮涮辣水浸提液，且接觸的面積較大，釋放的物質(zhì)對(duì)根的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用，而莖則是通過(guò)根間接吸收，因此，受到影響的范圍相對(duì)較小。

3.3 不同濃度涮涮辣水浸提液對(duì)意大利生菜種子幼苗根重和苗重的影響

在日常生活中，經(jīng)常會(huì)遇到可食用植物的根和莖干發(fā)育不健全，所含的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較少的問(wèn)題，無(wú)法滿(mǎn)足人們對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的需求。為了解決這一問(wèn)題，可以采用化感作用的優(yōu)勢(shì)?；凶饔每梢酝ㄟ^(guò)促進(jìn)植物根部和莖干的發(fā)育，增加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量，提高可食用植物的生長(zhǎng)發(fā)育狀況。從本試驗(yàn)的結(jié)果可以看出，在低濃度0.0008g·mL-1時(shí)，根重表現(xiàn)促進(jìn)作用，后期將出現(xiàn)根系肥大的趨勢(shì)，在濃度在<0.02g·mL-1的條件下，意大利生菜的苗重表現(xiàn)促進(jìn)作用，使得后期植株的莖干變得更加健壯，從而大大改善了生菜的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，能夠滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的消費(fèi)者需求，使得生活更加便利。將化感作用運(yùn)用到國(guó)際貿(mào)易當(dāng)中，能夠產(chǎn)生更大的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，獲得更多的收益。

從本試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，在低濃度下0.0008g·mL-1根重具有一定的促進(jìn)作用，而苗重在低濃度條件下，都表現(xiàn)出了促進(jìn)作用，但促進(jìn)作用先增后減，在濃度0.004g·mL-1時(shí)出現(xiàn)峰值，這一結(jié)論和范適等[18]研究結(jié)果不盡一致，出現(xiàn)這種可能的因素是不同水浸提液對(duì)意大利生菜苗重的化感效應(yīng)敏感程度有所差異。具體來(lái)說(shuō)，由于植株本身的生長(zhǎng)特性和外界濃度的感染量有一定的關(guān)聯(lián)，因此，不同水浸提液對(duì)意大利生菜苗重的化感效應(yīng)敏感程度也有所不同，進(jìn)而影響到最終結(jié)果。