唐明明，張?zhí)旌＃?軻，董 楠，李淑梅*

（1.信陽農(nóng)林學(xué)院農(nóng)學(xué)院/信陽市小麥栽培與生理生態(tài)重點實驗室，河南 信陽 464000；2.信陽農(nóng)林學(xué)院林學(xué)院，河南 信陽 464000）

植物的化感作用是指某種活的植株或已死亡的植株，經(jīng)由適當(dāng)?shù)那老蛑車h(huán)境排放一定的化學(xué)物質(zhì)，直接或間接地影響鄰近同一植株或不同植株萌發(fā)和繁殖的作用，這些作用一般是抑制的［1］。早在公元77 年，羅馬科學(xué)家普林尼·埃爾德就發(fā)現(xiàn)了黑胡桃具有這種效應(yīng)，德國物理學(xué)家Molish 首先將這種作用表述為化感效應(yīng)。隨后，Rice 將化感作用定義為植物釋放化學(xué)物質(zhì)到外部環(huán)境，影響鄰近植物的生長和發(fā)育［2］。早期研究植物的化感作用，主要是研究雜草所釋放的物質(zhì)及其對農(nóng)作物生長的影響。隨著科學(xué)研究的不斷深入，相關(guān)研究人員發(fā)現(xiàn)一些作物可以通過合成并釋放物質(zhì)來控制雜草的生長與繁殖［3］。也就是說，此類作物的化感品種本身就可以生成除草劑來控制雜草生長，從而減少對化學(xué)除草劑的依賴性。揭示并充分發(fā)揮作物中化感品種的固有抑草機(jī)制，不但能拓寬認(rèn)識作物和雜草間相互作用關(guān)系的視野，還能開發(fā)農(nóng)田雜草抑制的新方法。某些芳香族植物可通過空氣揮發(fā)、雨水淋溶等途徑釋放體內(nèi)含有的次生代謝產(chǎn)物，以此來改變周邊的生長環(huán)境，實現(xiàn)對周邊植物生長的抑制。因此，芳香族植物多用于農(nóng)田雜草控制［4］。羅勒為唇形科羅勒屬一年生草本芳香植物，是一種既具有較高欣賞價值又具有藥用價值的芳香植物。FANAEI M（2013）［5］研究了羅勒浸提液對雜草的生長具有抑制作用。但是，目前尚不了解芳香植物羅勒所釋放的化學(xué)物質(zhì)對小麥生長的影響。本試驗探討了羅勒浸提液對小麥種子萌發(fā)及幼苗根系生長的影響，以期為芳香族植物在農(nóng)田雜草抑制方面的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

羅勒：清除干凈羅勒表面的泥土和雜物后，放置于陰涼處陰干備用。

小麥：白麥207。

1.2 試驗方法

采用水浸提取法提取羅勒浸提液，設(shè)置5、10、15、20 和25 g/L 5 個質(zhì)量濃度梯度的羅勒浸提液，分別記為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%。用不同濃度的羅勒浸提液處理小麥種子，每種濃度的處理進(jìn)行3 次重復(fù)，每次重復(fù)50 粒種子。以蒸餾水（羅勒浸提液濃度為0%）為對照（CK）。將被處理過的種子置于25 ℃培養(yǎng)箱中進(jìn)行12 h 光照、12 h黑暗交替培養(yǎng)，發(fā)芽過程中適當(dāng)補(bǔ)充對應(yīng)處理液，以保持相對濕度適宜，每天定時、定量加入適量相應(yīng)濃度的浸提液，保障種子的生長需求。

培養(yǎng)7 d 后，每個重復(fù)各隨機(jī)選擇10 株幼苗進(jìn)行指標(biāo)測定。

1.3 測定指標(biāo)

培養(yǎng)14 d 后，各濃度羅勒浸提液處理下的每個重復(fù)隨機(jī)挑選10 株幼苗進(jìn)行以下指標(biāo)的測量與評定。

發(fā)芽率：每天查看小麥種子發(fā)芽狀況并按時記錄出芽情況，14 d 后計算小麥種子的發(fā)芽率。

幼苗根系形態(tài)參數(shù)的測定：用根系掃描儀對挑選的小麥幼苗根系進(jìn)行掃描，獲取小麥的根部圖片，對圖片進(jìn)行分析測定，測出其根系形態(tài)參數(shù)（總根長、根表面積、根體積及平均直徑）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗數(shù)據(jù)使用Excel 2010 畫圖和做表，用SPSS 23.0 軟件對不同濃度羅勒浸提液處理下的幼苗根系生長指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度羅勒浸提液對小麥種子發(fā)芽率的影響

如圖1 所示，隨著羅勒浸提液濃度升高，小麥種子的發(fā)芽率表現(xiàn)出先升后降的狀態(tài)。與對照相比，0.5%和1.0%羅勒浸提液處理小麥種子萌發(fā)分別增加1.4%、2.7%，無明顯差異；1.5%、2.0%、2.5%羅勒浸提液處理下小麥種子發(fā)芽率分別降低了0.64%、0.64%、4.08%，無明顯差異。

圖1 不同濃度羅勒浸提液下小麥種子發(fā)芽率的變化

2.2 不同濃度羅勒浸提液對小麥幼苗根系干重的影響

如圖2 所示，隨著羅勒浸提液濃度升高，小麥幼苗根系干重呈先增加后降低的趨勢。與對照相比，0.5%、1.0%羅勒浸提液處理小麥幼苗根系干重分別增加2.07%、3.11%。與對照相比，1.5%、2.0%、2.5%羅勒浸提液處理下小麥根系干重分別減少了51.90%、69.90%、74.74%，達(dá)到了顯著性差異水平。

圖2 不同濃度羅勒浸提液對小麥根系干重的影響

2.3 不同濃度羅勒浸提液對小麥幼苗根系鮮重的影響

如圖3 所示，隨著羅勒浸提液濃度的升高，小麥幼苗根系鮮重呈先增加后降低的趨勢。與對照相比，0.5%和1.0%羅勒浸提液處理小麥幼苗根系鮮重分別增加11.77%、24.48%，達(dá)到顯著性差異水平。與對照相比，2.0%、2.5%羅勒浸提液處理小麥幼苗根系鮮重分別降低了47.36%、56.13%，達(dá)到顯著性差異水平；1.5%羅勒浸提液處理小麥幼苗根鮮重降低了32.35%，無明顯差異。

圖3 不同濃度羅勒浸提液對小麥根系鮮重的影響

2.4 不同濃度羅勒浸提液對小麥幼苗最長根長的影響

如圖4 所示，隨著羅勒浸提液濃度升高，小麥幼苗最長根長呈先增加后降低的趨勢。與對照相比，0.5%和1.0%羅勒浸提液處理小麥最長根長分別增加0.84%、7.1%，無明顯差異。當(dāng)羅勒浸提液的濃度高于1.0%時，隨著濃度升高，小麥幼苗最長根長開始降低。與對照組相比，1.5%、2.0%、2.5%羅勒浸提液處理小麥最長根長分別降低了63.4%、67.4%、73.6%，達(dá)到顯著性差異水平。

2.5 不同濃度羅勒浸提液對小麥根系形態(tài)參數(shù)的影響

如表1 所示，與對照組相比，0.5%羅勒浸提液處理下小麥根系總根長、根表面積、根體積、根系平均直徑分別增加了2.85%、1.01%、18.36%、0.477%；1.0%羅勒浸提液處理下小麥根系總根長、根表面積、根體積、根系平均直徑分別增加了2.8%、3.7%、26.5%、4.7%，無明顯差異。與對照相比，1.5%羅勒浸提液處理下小麥根系總根長、根表面積、根體積、根系平均直徑分別降低了71.66%、54.71%、38.77%、3.10%；2.0%羅勒浸提液處理下小麥根系總根長、根表面積、根體積、根系平均直徑分別降低了80.38%、68.53%、48.97%、4.53%；2.5%羅勒浸提液處理下小麥根系總根長、根表面積、根體積、根系平均直徑分別降低了85.86%、80.13%、71.42%、4.53%，達(dá)到顯著性水平差異。

表1 不同濃度羅勒浸提液對小麥幼苗根系形態(tài)參數(shù)的變化

3 結(jié)論與討論

通過巨尾桉精油對黑麥草、小麥種子的化感作用研究發(fā)現(xiàn)，使用不同濃度巨尾桉精油浸提液對小麥種子進(jìn)行培養(yǎng)，小麥種子的發(fā)芽率整體上呈下降的狀態(tài)，并且小麥種子的發(fā)芽率會隨著巨尾桉精油濃度的增加而持續(xù)下降［6］。在本試驗中，使用低濃度（≤1%）的羅勒浸提液對小麥進(jìn)行處理，小麥種子的發(fā)芽率呈上升趨勢，與對照組相比差異不明顯；在高濃度（＞1%）的羅勒浸提液處理下，隨著浸提液濃度升高，小麥發(fā)芽率逐漸降低，這與前人研究結(jié)果一致。

何軍等（2004）［7］探究了化感作用對小麥幼苗根系生長的作用效果，研究表明，低濃度的青蒿浸提物對小麥根系的根鮮重、根干重具有微弱的促進(jìn)作用，而高濃度的青蒿浸提物對小麥根系的根鮮重、根干重具有很明顯的抑制作用。黃洪武等（2009）［8］研究加拿大一枝花的化感作用對小麥的影響發(fā)現(xiàn)，低濃度浸提液處理會促進(jìn)根系生長，高濃度則會抑制根系生長，當(dāng)浸提液的濃度達(dá)到0.010 mg/L 時，小麥根系的最長根長達(dá)到最大，超過這一濃度，繼續(xù)提高浸提液的濃度，小麥幼苗的最長根長呈降低趨勢。在本試驗中，0.5%、1.0%羅勒浸提液處理小麥促進(jìn)了小麥根系干物質(zhì)的積累和最長根長的生長，但當(dāng)浸提液濃度高于1.0%時，會抑制小麥生長，從整體來看，小麥根系生物量和最長根長隨著羅勒浸提液濃度的不斷升高呈先升后降的狀態(tài)，與前人研究一致。

小麥幼苗根系形態(tài)是決定小麥幼苗根量大小的重要指標(biāo)，而根量大小影響著作物的生長。李同等（2015）［9］研究表明，高濃度的鐵桿蒿浸提液能抑制小麥幼苗生長，而低濃度的鐵桿蒿浸提液能促進(jìn)小麥幼苗根系各形態(tài)參數(shù)的生長。本試驗中，低濃度羅勒浸提液處理小麥各根系形態(tài)參數(shù)與對照組相比均高于對照組，濃度為1.0%時，根系各形態(tài)參數(shù)達(dá)到最大，超過這一濃度，隨著羅勒浸提液濃度的不斷增加，小麥根系各形態(tài)參數(shù)將不斷降低，表明低濃度的羅勒浸提液處理小麥促進(jìn)了小麥幼苗根系的生長，而高濃度的羅勒浸提液處理小麥則抑制了小麥幼苗根系生長，這一結(jié)論與李同所得結(jié)論基本一致。

芳香植物通過化感作用對雜草具有抑制作用，同時會對小麥產(chǎn)生不同程度的影響。本研究結(jié)果表明，低濃度（≤1.0%）的羅勒浸提液對小麥種子萌發(fā)及幼苗根系生長起到了一定程度的促進(jìn)作用，濃度越接近1.0%，化感作用對小麥各生理指標(biāo)的促進(jìn)效果越明顯，超過這一濃度，小麥種子的萌發(fā)及幼苗根系生長會隨著濃度的不斷上升受到不同程度的抑制作用，濃度越高，小麥各生理指標(biāo)受到的抑制效果越顯著。本試驗對芳香植物的化感作用在麥田雜草防治方面具有參考意義。芳香植物化感作用應(yīng)用于麥田雜草防治的機(jī)理還需要進(jìn)一步研究。