木荷和鵝掌楸萃取物及其活性鋁溶液對(duì)馬尾松種子發(fā)芽的影響

仝雅娜，丁貴杰

（貴州大學(xué)造林生態(tài)研究所，貴州 貴陽 550025）

木荷和鵝掌楸萃取物及其活性鋁溶液對(duì)馬尾松種子發(fā)芽的影響

仝雅娜，丁貴杰*

（貴州大學(xué)造林生態(tài)研究所，貴州 貴陽 550025）

為了研究生化物質(zhì)對(duì)馬尾松種子發(fā)芽的影響，選擇木荷和鵝掌楸的葉和枝作為試驗(yàn)材料，采取CO2萃取法，研究4種不同濃度萃取物等試驗(yàn)條件對(duì)馬尾松發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、芽苗的胚根長、胚軸長、鮮重、干重的影響，結(jié)果表明：用萃取的4種生化物質(zhì)的純?nèi)芤汉图尤肷倭炕钚凿X溶液（濃度分別為：100、300、500 mg/kg）處理馬尾松種子時(shí)，馬尾松種子的發(fā)芽指標(biāo)均表現(xiàn)低促高抑的現(xiàn)象，其中100 mg/kg的溶液有明顯的促進(jìn)作用，而500 mg/kg的溶液有明顯的抑制作用。萃取物溶液中含有低濃度的鋁離子能在一定程度上緩和純生化物質(zhì)的毒性作用，使生化物質(zhì)表現(xiàn)出積極的一面。單純鋁離子對(duì)于馬尾松種子發(fā)芽有一定的抑制作用。

馬尾松；生化物質(zhì)；活性鋁；發(fā)芽

隨著全球范圍內(nèi)酸沉降問題的日趨嚴(yán)重和工業(yè)酸性廢水排放量的增大，沉積物釋放的和土壤淋失的可溶態(tài)鋁大量增加[1]。我國南方以富鐵鋁化酸性土壤為主，這為南方森林Al毒害創(chuàng)造了先天條件。有數(shù)據(jù)表明，木荷與一些針葉樹種混交時(shí)，對(duì)針葉樹種的生長有明顯的促進(jìn)作用，鵝掌楸也表現(xiàn)一定的促進(jìn)作用，這些促進(jìn)作用間接表現(xiàn)為提高土壤pH值，從而減少鋁離子的析出。而馬尾松作為南方主要針葉樹種之一，比較容易發(fā)生鋁毒害現(xiàn)象。為了解決馬尾松鋁毒害問題，有研究者做了一些實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)木荷和鵝掌楸兩樹種對(duì)馬尾松生長有一定的促進(jìn)作用[2]。本實(shí)驗(yàn)擬從種子發(fā)芽方面驗(yàn)證這兩種樹種的枝和葉是否對(duì)馬尾松起到降解鋁毒的作用。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用馬尾松種子，來自貴州省黃平縣種子園。試驗(yàn)選用飽滿、種皮無破損的種子。主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備：LRH-250-G型光照培養(yǎng)箱、發(fā)芽盒、廣口瓶、容量瓶、滴管、量筒等。主要實(shí)驗(yàn)藥品：Al2(SO4)3、N,N-二甲基酰胺、NaH2PO4和Na2HPO4。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)前處理 每個(gè)處理選取種子300粒，浸在0.15%的福爾馬林液中消毒20 min，絞干后放入加蓋的玻璃器皿中悶30 min，再用水多次清洗，然后放入始溫45℃的水中浸泡24 h[3]。將浸后的種子，均勻排列在以石英砂為基底的發(fā)芽盒內(nèi)，置于25℃恒溫箱中，濕度保持在70%，觀察其發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率。不同處理，作3次重復(fù)。1.2.2 生化物質(zhì)的萃取及最佳萃取條件篩選 按表1試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)木荷葉片進(jìn)行生化物質(zhì)的萃取，得到4種膏狀萃取物，再把這4種萃取物分別配制成100、300、500 mg/kg濃度的溶液，然后將定量0.2 mmol的活性鋁Al2(SO4)3（用磷酸緩沖液，pH6.5配制而成），分別與上述各溶液相溶，并以蒸餾水、0.2 mmol的活性鋁2個(gè)對(duì)照做發(fā)芽溶液，做種子發(fā)芽試驗(yàn)（參照發(fā)芽影響實(shí)驗(yàn)）。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取最優(yōu)的萃取條件，作為下步發(fā)芽影響實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)一萃取標(biāo)準(zhǔn)。

表1 木荷葉提取物超臨界萃取正交表（L8(27)）Table 1 Orthogonal design of SCDE from Schima superba leaves

1.2.3 發(fā)芽影響實(shí)驗(yàn) 按照標(biāo)準(zhǔn)萃取條件，對(duì)木荷葉片（A）、枝條（B）、鵝掌楸葉片（C）、鵝掌楸枝條（D）進(jìn)行萃取。將萃取得到的4種生化物質(zhì)均分別配成100、300和500 mg/kg濃度的溶液。再取等體積上述溶液，加定量0.2 mmol的活性鋁，配成含鋁溶液。另配2種對(duì)照溶液，分別為蒸餾水、等濃度活性鋁溶液。

1.2.4 發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)的測(cè)定方法 每天檢查濕度是否合適（不能有明水），以防種子發(fā)霉。第3天后，每天10：00定時(shí)觀察、統(tǒng)計(jì)發(fā)芽粒數(shù)，并記錄登記。觀察統(tǒng)計(jì)時(shí)，視種子濕潤狀況加入相應(yīng)的溶液，以保持發(fā)芽所需條件。種子發(fā)芽勢(shì)的測(cè)定與發(fā)芽率同時(shí)進(jìn)行。

發(fā)芽率（%）=（發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總粒數(shù)）×100%

發(fā)芽勢(shì)（%）=（發(fā)芽達(dá)到高峰值時(shí)發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù)）×100%

數(shù)據(jù)用Excel和SPSS軟件進(jìn)行分析，用方差分析法進(jìn)行差異顯著性測(cè)驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 最佳萃取條件選擇

不同萃取條件及萃取物濃度對(duì)馬尾松種子發(fā)芽的影響見表2。

表2 萃取條件及萃取物溶液對(duì)種子發(fā)芽的影響Table 2 Effect Extraction conditions and extract solutions on the seed germination

從表2可以看出，蒸餾水處理下的種子比萃取物溶液處理的種子的發(fā)芽率高，效果顯著。馬尾松種子發(fā)芽的檢測(cè)指標(biāo)對(duì)不同萃取條件的木荷葉片萃取物的敏感性反應(yīng)不一，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽起始期、發(fā)芽高峰期都有很大的區(qū)別，其中萃取條件b的發(fā)芽率最高，其他3項(xiàng)指標(biāo)的結(jié)果沒有顯著區(qū)別。從中可以發(fā)現(xiàn)萃取條件：溫度60℃，壓力35 MPa，萃取時(shí)間2 h，CO2流量為25h/L的發(fā)芽率最高。對(duì)于同種萃取物不同濃度處理下的馬尾松種子各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)也有很大不同，以萃取條件b種子發(fā)芽情況為例，種子的發(fā)芽率隨著萃取物濃度的升高而降低。故以此萃取條件作為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)木荷和鵝掌楸的葉、枝分別進(jìn)行萃取，以進(jìn)行下步實(shí)驗(yàn)。

2.2 萃取物濃度及其活性鋁溶液對(duì)發(fā)芽的影響

2.2.1 4種萃取物配制的溶液對(duì)馬尾松種子發(fā)芽的影響 由圖1、圖2可以看出，濃度為100 mg/kg的4種萃取物溶液處理過的種子，測(cè)得的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、胚根長、胚軸長、鮮重、干重六項(xiàng)指標(biāo)的最高值分別是84%、160%、1.76 cm、3.44 cm、0.042 g、0.014 g，而木荷葉片萃取物配制的溶液占了其中除發(fā)芽勢(shì)項(xiàng)外的5項(xiàng)。由此可見，木荷葉片萃取物促進(jìn)馬尾松種子發(fā)芽的效果最好。4種萃取物對(duì)發(fā)芽結(jié)果的影響由高到低順序?yàn)椋耗竞扇~片萃取液＞鵝掌楸葉片萃取液＞木荷枝條萃取液＞鵝掌楸枝條萃取液。方差分析（見表3）表明，4種萃取物溶液對(duì)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、胚根長3項(xiàng)指標(biāo)影響不大（P＞0.05），對(duì)胚根長，鮮重、干重3項(xiàng)指標(biāo)有極顯著影響（P < 0.01）。由于木荷葉萃取物中成分繁多，有些成分對(duì)馬尾松種子某些檢測(cè)指標(biāo)會(huì)產(chǎn)生正面效應(yīng)，有些成分會(huì)產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)，所以當(dāng)萃取物溶液的濃度達(dá)到500 mg/kg時(shí)，4種萃取物處理的馬尾松苗測(cè)得的各種指標(biāo)均表現(xiàn)出不同程度的抑制。

圖1 萃取物溶液對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)的影響Figure 1 Effect of four extracts solution on germination rate and energy

圖2 萃取物溶液對(duì)胚根長、胚軸長、鮮重、干重的影響Figure 2 Effect of four extracts solution on radicle, embryo axis length, the fresh, dry weight

表3 4種萃取物溶液對(duì)發(fā)芽影響方差分析Table3 ANOVA on four extracts solution effect on the germi

2.2.2 不同濃度萃取物對(duì)種子發(fā)芽的影響 由表4可以看出，外界條件相同的情況下，就同一萃取物而言，隨萃取物溶液濃度的增加，發(fā)芽指標(biāo)數(shù)值呈遞減趨勢(shì)，出現(xiàn)低促高抑的現(xiàn)象。木荷葉片萃取濃度為100 mg/kg時(shí)，6項(xiàng)測(cè)定指標(biāo)值分別為84%、141%、1.76 cm、3.44 cm、0.042 g、0.016 g，當(dāng)濃度達(dá)到500 mg/kg時(shí)，6項(xiàng)指標(biāo)分別為43%、65%、1.25 cm、2.53 cm、0.036 g、0.014 g，與最高值差異明顯。和對(duì)照相比，4種萃取物溶液在低濃度時(shí)有利于芽苗的生物量增長，單株芽苗干重與蒸餾水培養(yǎng)的芽苗干重比差異明顯，蒸餾水處理的芽苗干重明顯低于濃度為100 mg/kg的。由方差分析（見表5）表明，100、300、500 mg/kg處理的種子，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、胚根長、胚軸長、鮮重、干重處理間均有極顯著差異（P < 0.01）。由此可推斷，低濃度溶液萃取物對(duì)胚根長、胚軸長和地上部分鮮重有促進(jìn)作用，說明低濃度能促進(jìn)種子體內(nèi)某些生理生化過程的進(jìn)行和一些酶活性的增加，刺激馬尾松幼苗的生長[4～6]。

表4 不同濃度萃取物對(duì)發(fā)芽的影響Table 4 Effect of different concentrations of extracts on the germination

表5 不同濃度萃取物對(duì)發(fā)芽影響方差分析Table 5 ANOVA of effect of different concentrations of extracts on the germination

2.2.3 4種萃取物的活性鋁溶液對(duì)馬尾松種子發(fā)芽的影響 由表6可以看出，4種萃取物中，葉片萃取物配制的活性鋁溶液對(duì)馬尾松種子發(fā)芽的影響不同，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、胚根長、胚軸長、鮮重、干重6項(xiàng)指標(biāo)，木荷葉片萃取物活性鋁溶液促進(jìn)馬尾松種子發(fā)芽的效果最好。4種萃取物活性鋁溶液處理的發(fā)芽結(jié)果由高到低的順序?yàn)椋耗竞扇~片萃取液＞鵝掌楸葉片萃取液＞木荷枝條萃取液＞鵝掌楸枝條萃取液。蒸餾水和活性鋁溶液處理的種子測(cè)定結(jié)果表明，蒸餾水對(duì)發(fā)芽初期的種子有非常顯著的促進(jìn)作用。方差分析（見表7）表明，4種萃取物配制的活性鋁溶液對(duì)馬尾松種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)影響不大（P > 0.05），對(duì)胚根長影響差異顯著（P < 0.05），對(duì)胚軸長、鮮重、干重產(chǎn)生極顯著影響（P < 0.01）。

表6 4種萃取物活性鋁溶液對(duì)發(fā)芽的影響Table 6 Effect of four extracts solution with activated aluminum on the germination

表7 4種萃取物活性鋁溶液對(duì)發(fā)芽影響方差分析Table 7 ANOVA of effect of four extracts solution withactivated aluminum on the germination

2.2.4 不同濃度萃取物活性鋁溶液對(duì)馬尾松種子發(fā)芽的影響 發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)是衡量種子發(fā)芽快慢的一個(gè)指標(biāo)，發(fā)芽勢(shì)還可以測(cè)定種子發(fā)芽的整齊度。外界條件相同的情況下，同一萃取物，隨濃度增加，發(fā)芽指標(biāo)數(shù)值呈遞減趨勢(shì)，出現(xiàn)低促高抑的現(xiàn)象。和活性鋁溶液比，萃取物中加入Al2(SO4)3配制的溶液在萃取物低濃度的情況下，發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)2項(xiàng)指標(biāo)值均低于活性鋁溶液處理的馬尾松芽苗，可見，在芽苗生長初期，培養(yǎng)溶液中物質(zhì)含量越少越促進(jìn)種子發(fā)芽速度，胚根長、胚軸長、鮮重、干重4項(xiàng)指標(biāo)均比活性鋁溶液培養(yǎng)的芽苗測(cè)定的指標(biāo)值高很多。表明種子在發(fā)芽階段，由萃取物配制成的較低濃度活性鋁溶液，與活性鋁、蒸餾水溶液相比，前者能促進(jìn)馬尾松種子生物量的增長，而單一鋁離子對(duì)芽苗增長有抑制作用。方差分析（表8）表明，100、300、500mg/kg 3個(gè)濃度處理的馬尾松種子，其發(fā)芽勢(shì)有顯著性差異（P < 0.05），發(fā)芽率、胚根長、胚軸長、鮮重、干重有極顯著差異（P < 0.01）。

表8 不同濃度萃取物活性鋁溶液對(duì)馬尾松種子發(fā)芽影響方差分析Table 8 ANOVA of different concentrations extracts with activated aluminum solution and activated aluminum solution on the germination

2.2.5 4種萃取物溶液含鋁離子和不含鋁離子處理對(duì)馬尾松種子發(fā)芽的影響 由表9可以看出，同一萃取物在同一濃度時(shí)，加入活性鋁和不加活性鋁溶液對(duì)馬尾松種子的發(fā)芽有不同程度影響。由A1處理的兩個(gè)溶液對(duì)比可知，低濃度時(shí)，發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)兩項(xiàng)指標(biāo)在沒有鋁離子的處理下，發(fā)芽速度和整齊度略高些，但是胚根長、胚軸長、鮮重和干重4項(xiàng)生長指標(biāo)測(cè)量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，加入鋁離子的溶液比不加鋁離子的溶液處理的芽苗測(cè)量值高，對(duì)馬尾松種子的發(fā)芽效應(yīng)表現(xiàn)出一定程度的促進(jìn)作用。表明低濃度的活性鋁溶液能在一定程度上緩和純生化物質(zhì)的毒性作用，使生化物質(zhì)表現(xiàn)出積極的一面。這與陳超君等[7]得出的低鋁濃度（Al3＋< 0.3 mM）下，對(duì)植物的生長具有促進(jìn)作用的結(jié)論一致。

表9 4種萃取物的活性鋁溶液對(duì)發(fā)芽的影響Table 9 Effect of four extracts with activated aluminum and the activated aluminum solution on the germination

3 結(jié)論與討論

從以上結(jié)果可以得出，木荷和鵝掌楸的葉片、枝條的萃取物配成的溶液對(duì)降解馬尾松種子發(fā)芽的鋁毒害有一定的正效應(yīng)，但是只是在低濃度的情況下才會(huì)出現(xiàn)，而當(dāng)濃度逐漸增加時(shí)，則表現(xiàn)為抑制作用，鋁離子對(duì)于馬尾松種子發(fā)芽起到一定的抑制作用。陳堆全[8]的實(shí)驗(yàn)表明：木荷凋落物量較高，在維持地力和緩解土壤酸化方面具有更高的潛力。土壤酸化程度越深，土壤的鹽基流失越重；木荷凋落物經(jīng)過模擬酸雨淋溶之后，有更多的鹽基進(jìn)入土壤和下滲液當(dāng)中，下滲液pH值也有一定提高；同時(shí)提高了土壤pH值，降低了土壤水解性總酸度。說明木荷凋落物對(duì)土壤酸化有一定的緩沖作用。土壤覆蓋木荷凋落物后，其有機(jī)質(zhì)含量顯著增加，提高了土壤對(duì)酸化的緩沖能力。說明木荷凋落物能夠通過增加土壤有機(jī)質(zhì)含量提高土壤的緩沖性能。杜國堅(jiān)[9]等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與鵝掌揪混交，林地土壤微生物數(shù)量明顯高于純林，有機(jī)物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化較快，有利于土壤肥力提高?；旖涣帜艽龠M(jìn)土壤有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，加速營養(yǎng)元素的循環(huán)速率，為林木生長提供更多的營養(yǎng)物質(zhì)。由于混交林增加了闊葉樹種凋落物的數(shù)量，促進(jìn)凋落物的分解，混交林地土壤有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量普遍比純林高，具較強(qiáng)的自肥能力。有實(shí)驗(yàn)表明，混交樹種化感物質(zhì)不僅能促進(jìn)幼苗的生長發(fā)育，而且能改善幼苗的生理生化過程，并且木荷水浸液處理的幼苗各器官Al含量比同一濃度其他樹種水浸液處理的Al含量均有不同程度下降，在一定程度上能減輕Al毒害，從而有利于苗木的生長和發(fā)育[10～13]。

由此可見，木荷和鵝掌楸對(duì)降解馬尾松芽苗的鋁毒害有一定的作用。但是，對(duì)于這兩種樹種對(duì)馬尾松苗木起得作用如何還有待證明。驗(yàn)證其作用有助于改善馬尾松的生長現(xiàn)狀，同樣有助于馬尾松與其他闊葉樹中混交的選擇性和混交比例的獲得。

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Effect of Extracts from Schima superba and Liriodendron chinense and their Activated Aluminum Solution on Seed Germination of Pinus massoniana

TONG Ya-na，DING Gui-jie
（Institute of Forestation and Ecology, Guizhou University, Guiyang 550025, China）

Extracts were from Schima superba and Liriodendron chinense leaves and branches by CO2extraction method. Experiment was conducted to study effect of 4 concentrations of extracts on germination rate and energy, radicle and embryo axis length, fresh weight, dry weight. The results showed that Pinus massoniana seeds treated by different concentration (100, 300, 500 mg/kg) of extracts with 0.2 mmol of activated aluminum solution had different effect. Treatment of 100 mg/kg solution could promote germination while that of 500 mg/kg significantly inhibited germination.

Pinus massoniana; extract; activated aluminum; germination

S722.1

1001-3776（2010）02-0040-05

2009-11-02；

2010-01-20

基金項(xiàng)目：國家“十一五”科技支撐課題“馬尾松大徑材與高產(chǎn)脂林培育關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”（2006BAD24B0301）和國家農(nóng)業(yè)科技成果資金項(xiàng)目“馬尾松工業(yè)用材林良種選用及高產(chǎn)高效栽培技術(shù)中試與示范”（2007GB2F200286）

仝雅娜（1981－），女，天津人，博士研究生，從事人工林系統(tǒng)培育研究；*通訊作者。