石刁柏4種浸提液對幾種受體植物的化感作用

縱 熠， 黃喬喬， 李曉霞， 范志偉， 沈奕德， 黃東東， 程漢亭， 劉麗珍

(1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所/農(nóng)業(yè)部熱帶作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)部儋州農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)觀測試驗(yàn)站/海南省熱帶農(nóng)業(yè)有害生物監(jiān)測與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/海南省熱帶作物病蟲害生物防治工程技術(shù)研究中心，海南?？?571101；2.海南大學(xué)環(huán)境與植物保護(hù)學(xué)院，海南海口 570228)

石刁柏4種浸提液對幾種受體植物的化感作用

縱 熠1，2， 黃喬喬1， 李曉霞1， 范志偉1， 沈奕德1， 黃東東1， 程漢亭1， 劉麗珍1

(1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所/農(nóng)業(yè)部熱帶作物有害生物綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)部儋州農(nóng)業(yè)環(huán)境
科學(xué)觀測試驗(yàn)站/海南省熱帶農(nóng)業(yè)有害生物監(jiān)測與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/海南省熱帶作物病蟲害生物防治工程技術(shù)
研究中心，海南海口 571101；2.海南大學(xué)環(huán)境與植物保護(hù)學(xué)院，海南?？?570228)

用白菜、假臭草和紅毛草為受體植物，采用生物測定的方法研究了石刁柏新鮮莖葉4種浸提液的化感作用，結(jié)果表明：紅毛草受石刁柏莖葉浸提液的抑制作用最強(qiáng)；4種溶劑的浸提液對假臭草萌發(fā)率的作用效果表現(xiàn)出“低濃度促進(jìn)，高濃度抑制”的雙重效應(yīng)，而對其幼苗根莖生長具有明顯的抑制作用，且濃度越大抑制作用越強(qiáng)；4種溶劑的浸提液對白菜萌發(fā)率和根長的作用在總體上也表現(xiàn)出顯著的抑制作用，但對其莖長卻有明顯的促進(jìn)作用。說明4種浸提液對受體植物種子萌發(fā)率、幼苗的根長和莖長均有不同程度的化感作用，這為利用石刁柏的化感作用控制雜草提供了理論基礎(chǔ)。

石刁柏；浸提液；化感作用

石刁柏(AsparagusofficinalisLinn.)為百合科(Liliaceae)天門冬屬(Asparagus)多年生宿根性草本植物，別名蘆筍、蘆荀、龍須菜等，具有潤肺鎮(zhèn)咳、祛痰殺蟲等功效[1]，是一種常見的蔬菜。但石刁柏地雜草危害非常普遍，影響石刁柏的正常生長，降低石刁柏的品質(zhì)。

1984年Rice將化感作用較完整地定義為：植物或微生物的代謝分泌物對環(huán)境中其他植物或微生物有利或不利的作用[2]。利用作物的化感作用來抑雜草是利用其自身分泌的化感物質(zhì)來防治雜草，具有劑量小、選擇性強(qiáng)、無“3R”問題等優(yōu)點(diǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的雜草防治策略，大大減少除草劑的使用，在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中對于農(nóng)業(yè)穩(wěn)定性的建立具有重要作用[3]。目前，石刁柏地草害的防除研究還處在起步階段。王連平等對石刁柏地雜草及地膜覆蓋除草研究發(fā)現(xiàn)，地膜覆蓋對石刁柏地不同雜草的抑制作用與雜草的需光特性有關(guān)，地膜覆蓋對需光要求較高的雜草抑制作用較強(qiáng)，對需光要求較低的雜草抑制作用較弱[4]。孫胄軒等對石刁柏干燥莖的化學(xué)成分進(jìn)行了研究，從中分離得到10個化合物[5]。關(guān)于石刁柏化感作用的研究尚未開展。對海南地區(qū)石刁柏地雜草種類調(diào)查結(jié)果顯示：假臭草(Praxelisclematidea)為外來入侵植物，對生境的適應(yīng)能力強(qiáng)，能夠入侵石刁柏地，是石刁柏地常見伴生雜草，與石刁柏競爭水肥資源和生長空間，影響石刁柏的生長和產(chǎn)量[6]；紅毛草(Rhynchelytrumrepens)也是一種外來入侵植物，但在石刁柏地屬一般性雜草，對石刁柏生長和產(chǎn)量的影響較小。因此，本試驗(yàn)開展石刁柏化感作用的研究，以期進(jìn)一步了解石刁柏對不同受體植物的化感效應(yīng)，為熱帶地區(qū)石刁柏莖葉的綜合利用提供有價(jià)值的理論依據(jù)，也對保護(hù)農(nóng)業(yè)自然生態(tài)環(huán)境免受化學(xué)藥劑侵害具有積極意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供體植物：新鮮石刁柏的莖和葉于2013年9月14日采自中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所實(shí)驗(yàn)基地。

受體植物：白菜(BrassicapekinensisR.)種子購于海南大學(xué)物資公司，假臭草和紅毛草種子采自中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所實(shí)驗(yàn)基地。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 浸提液制備 用天平分別稱取新鮮石刁柏莖葉各4份，每份100 g，剪碎，分別放入200 mL甲醇、乙酸乙酯、三氯甲烷、蒸餾水中，室溫條件下密封浸提48h，期間振蕩5次，使其充分浸提，然后過濾，分別用這4種溶劑定容至200 mL，濾液濃度為 0.5 g/mL，4 ℃低溫保存。試驗(yàn)時分別稀釋浸提原液至0.125、0.25、0.5 g/mL 3個濃度進(jìn)行測定。

1.2.2 生物測定 化感活性測定采用培養(yǎng)皿濾紙法[7]。在洗凈、烘干的直徑為9 cm的培養(yǎng)皿中鋪2層定性濾紙，加入5 mL不同濃度不同溶劑的浸提液，以加蒸餾水為對照。紅毛草播種前用濃硫酸滅菌5 min，用水沖洗干凈后，與假臭草和白菜分別在超純水中浸泡3～4 h，隨后將受試植物種子擺放于培養(yǎng)皿中，每皿20粒，3次重復(fù)。在光照(28 ℃)-黑暗(23 ℃)周期為14 h-10 h、濕度75%人工氣候箱內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)。7 d后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)，測定根長和莖長，計(jì)算種子萌發(fā)率。萌發(fā)率=(規(guī)定時間內(nèi)種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù))×100%。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析方法 采用DPS軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，運(yùn)用Duncan’s方法對各指標(biāo)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 石刁柏莖葉浸提液對供試植物種子萌發(fā)率的影響

采用不同溶劑萃取的石刁柏莖葉浸提液對3種受體植物萌發(fā)率的生物測定結(jié)果如表1所示，多數(shù)受體種子的萌發(fā)率均表現(xiàn)為抑制作用，但也有個別受體種子表現(xiàn)為高抑制低促進(jìn)的作用，但是對各指標(biāo)的促進(jìn)濃度和抑制濃度各不相同。其中，紅毛草受石刁柏莖葉浸提液的抑制作用最強(qiáng)，在 0.125 g/mL 濃度下，甲醇浸提液對紅毛草的抑制率就達(dá)到了100%；在0.5 g/mL高濃度下，4種溶劑的浸提液對紅毛草的抑制率都達(dá)到了100%。假臭草種子在0.125 g/mL低濃度下萌發(fā)率比對照略有增加；濃度大于0.125 g/mL時，萌發(fā)率比對照開始降低，但二者均不顯著。甲醇和乙酸乙酯浸提液對白菜種子萌發(fā)的作用效果均達(dá)顯著水平(P<0.05)，其中甲醇浸提液的作用效果隨處理濃度的增加而增加，而乙酸乙酯浸提液的作用效果表現(xiàn)出低濃度促進(jìn)、高濃度抑制的雙重效應(yīng)；三氯甲烷浸提液對白菜的種子萌發(fā)影響不顯著；而水浸提液對白菜種子的萌發(fā)作用效果達(dá)到了極顯著水平(P<0.01)。

表1 石刁柏莖葉浸提液對3種供試植物種子萌發(fā)率的影響Table 1 Effects of extracts from A. officinalis leaves and stems on the germination rate of three receptor plants

注：同列相同萃取方式不同濃度(含對照)相比，不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)。

2.2 石刁柏莖葉浸提液對供試植物幼苗根長的影響

不同溶劑浸提液對3種受體植物根長測定結(jié)果如表2所示。4種浸提液對假臭草和紅毛草幼苗根的生長均表現(xiàn)為抑制作用，且濃度越高抑制強(qiáng)度越大。在4種溶劑濃度為0.125 g/mL低濃度下，假臭草幼苗的根長受到的作用效果均達(dá)極顯著水平(P<0.01)，而乙酸乙酯浸提液、三氯甲烷浸提液和水浸提液對紅毛草的作用效果沒有達(dá)到顯著水平，在三氯甲烷浸提液0.125 g/mL低濃度下，對白菜幼苗的根長有明顯的促進(jìn)作用，而當(dāng)濃度達(dá) 0.25 g/mL 時就開始呈抑制作用。其余3種溶劑對白菜幼苗根的生長均表現(xiàn)為抑制作用，且均達(dá)極顯著水平(P<0.01)。

表2 石刁柏莖葉浸提液對3種供試植物幼苗根長的影響Table 2 Effects of extracts from Asparagus officinalis leaves and stems on the root length of three receptor plants

注同表1。

2.3 石刁柏莖葉浸提液對供試植物幼苗莖長的影響

不同溶劑浸提液對3種受體植物莖長測定結(jié)果如表3所示。4種浸提液對于假臭草和紅毛草幼苗莖的生長均表現(xiàn)為抑制作用，乙酸乙酯浸提液和三氯甲烷浸提液對假臭草幼苗莖長的影響達(dá)到極顯著水平(P<0.01)，而甲醇浸提液和水浸液對假臭草的作用效果不顯著。在4種溶劑濃度為 0.125 g/mL 低濃度下，紅毛草幼苗的莖長受到的作用效果均達(dá)極顯著水平(P<0.01)。4種浸提液對白菜的幼苗莖的生長均表現(xiàn)為促進(jìn)作用，乙酸乙酯浸提液對其作用效果達(dá)顯著水平(P<0.05)，其余3種浸提液對其作用效果均達(dá)極顯著水平(P<0.01)；而甲醇浸提液和水浸液在0.125、0.25 g/mL濃度下的莖長雖然比對照呈明顯的增大趨勢，但是 0.5 g/mL 濃度下的莖長卻有顯著的減小趨勢。

表3 石刁柏莖葉浸提液對3種供試植物幼苗莖長的影響Table 3 Effects of extracts from Asparagus officinalis leaves and stems on the grass height of three receptor plants

注同表1。

3 討論與結(jié)論

本試驗(yàn)用4種溶劑石刁柏莖葉浸提液對3種受體植物(白菜、假臭草、紅毛草)進(jìn)行室內(nèi)生物測定結(jié)果發(fā)現(xiàn)，石刁柏莖葉浸提液對3種受體植物種子萌發(fā)、根長和莖長的生長發(fā)育均有明顯的化感作用。其中紅毛草受石刁柏莖葉浸提液的抑制作用最強(qiáng)，其種子根本不能萌發(fā)；即使是可以萌發(fā)的種子，其根和莖的生長發(fā)育也受到了嚴(yán)重的抑制作用。這可能部分解釋了紅毛草在石刁柏地里數(shù)量較少、危害較小這一現(xiàn)象。

化感物質(zhì)的濃度效應(yīng)是化感作用研究的重要內(nèi)容之一。研究表明，植物化感作用具有濃度效應(yīng)[9-10]，即化感作用的強(qiáng)度會隨化感物質(zhì)濃度的增加而變大。本研究結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)，在種子萌發(fā)試驗(yàn)中，甲醇浸提液、三氯甲烷浸提液和水浸液處理的白菜種子的萌發(fā)率都隨著浸提液濃度的增大而降低；4種浸提液對于假臭草和紅毛草幼苗根的生長均表現(xiàn)為抑制作用，且濃度越高抑制強(qiáng)度越大。

植物的化感作用具有低促高抑現(xiàn)象[11-12]。周志紅等對番茄化感研究表明，番茄浸提液對供試受體表現(xiàn)為明顯的高濃度抑制和低濃度促進(jìn)的雙重效應(yīng)[13]；曾東強(qiáng)等對銀膠菊水浸液化感作用的研究中也有同樣的發(fā)現(xiàn)[14]。在本研究中，石刁柏莖葉浸提液對部分受試供體也表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)、高濃度抑制的雙重效應(yīng)：在0.125 g/mL低濃度下，假臭草種子萌發(fā)率比對照略有增加；濃度大于0.125 g/mL時，萌發(fā)率隨著浸提液濃度的增加而降低，且都低于對照。另外4種浸提液對白菜的幼苗莖的生長均表現(xiàn)為促進(jìn)作用，隨著三氯甲烷浸提液濃度的升高，其對白菜幼苗莖生長的促進(jìn)作用緩慢增大，而其余3種浸提液都呈隨著濃度的增大，其促進(jìn)作用呈先增強(qiáng)后減弱的趨勢，這與郭振清等對牛膝菊的化感作用研究結(jié)果一致[15]?？梢娡恢参锊煌瑵舛鹊慕嵋禾幚怼⑼粷舛冉嵋旱牟煌参锾幚?，對種子的萌發(fā)和幼苗的生長的影響都是有差異的，說明化感作用的確有選擇性[16]。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，我們可以合理利用石刁柏的化感作用，適時、適量地將石刁柏地前茬作物的殘茬留在田里或用石刁柏莖葉及石刁柏收獲后的農(nóng)業(yè)廢棄物覆蓋地表，對石刁柏地草害的發(fā)生可以起到一定的控制作用。

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AllelopathicEffectofFourExtractsfromAsparagusofficinalisonSelectedReceptorPlants

ZONG Yi1，2，HUANG Qiao-qiao1，F(xiàn)AN Zhi-wei1，LI Xiao-xia1，SHEN Yi-de1，HUANG Dong-dong1，CHENG Han-ting1， LIU Li-zhen1

(1. Environment and Plant Protection Institute，CATAS/Key Laboratory of Pests Comprehensive Governance for Tropical Crops，Ministry of Agriculture/Danzhou Scientific Observing and Experimental Station of Agro-Environment，Ministry of Agriculture/Hainan Key Laboratory for Monitoring and Control of Tropical Agricultural Pests/Hainan Engineering Research Center for Biological Control of Tropical Crops Diseases and Insect Pests，Haikou571101，China；2.College of Environment and Plant Protection，Hainan University，Haikou570228，China)

UsingBrassicapekinensis，EupatoriumcatariumandRhynchelytrumrepensas receptor plants，the allelopathic effects of four extracts from fresh leaves and stems ofA.officinaliswere studied by bioassay methods. Leaf and stem extracts fromA.officinalisstrongly inhibitedR.repensgrowth. The four solvent extracts promoted seed germination ofE.catariumat low concentration，but had the opposite effect at high concentrations. The four extracts increasingly inhibited root and shoot length ofE.catarium，as their concentration increased. The four extracts also inhibited seed germination and root length ofB.pekinensisbut stimulated its stem length. This study documents different allelopathic effects of the four extracts on seed germination，root length and stem length of the receptor plants，and provides a theoretical foundation for controlling weeds with allelochemicals fromA.officinalis.

Asparagusofficinalis；extracts；allelopathic effectf采用不同溶劑萃取的石刁柏莖

S451.1

A

1003-935X(2013)04-0017-04

縱 熠，黃喬喬，李曉霞，等. 石刁柏4種浸提液對幾種受體植物的化感作用[J]. 雜草科學(xué)，2013，31(4)：17-20.

2013-10-24

國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(編號：201003074)。

縱 熠(1990—)，女，江蘇鎮(zhèn)江人，碩士研究生，主要從事植物入侵生態(tài)學(xué)研究。E-mail：zongyi1990@126.com。

沈奕德，副研究員，主要從事雜草生態(tài)與綜合治理，E-mail：hndccs@163.com；范志偉，博士，研究員，主要從事雜草生態(tài)與綜合治理研究，E-mail：fanweed@163.com。