開花期醉馬草對伴生種種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

靳瑰麗，朱習雯，賽米拉克孜·臺外庫力，魏秀紅，古麗夏依爾·阿克

(新疆農(nóng)業(yè)大學草業(yè)與環(huán)境科學學院/新疆草地資源與生態(tài)重點實驗室，烏魯木齊 830052)

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開花期醉馬草對伴生種種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

靳瑰麗，朱習雯，賽米拉克孜·臺外庫力，魏秀紅，古麗夏依爾·阿克

(新疆農(nóng)業(yè)大學草業(yè)與環(huán)境科學學院/新疆草地資源與生態(tài)重點實驗室，烏魯木齊 830052)

【目的】研究醉馬草對伴生種的化感作用，探討其對伊犁絹蒿和針茅種子萌發(fā)特性和幼苗生長的影響?！痉椒ā恳远静葑眈R草為供體植物，伴生種伊犁絹蒿和針茅為受體植物，采用培養(yǎng)皿濾紙法做種子萌發(fā)實驗，探討其化感作用?！窘Y(jié)果】開花期醉馬草水浸液處理伴生種種子后，對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響總體均表現(xiàn)為抑制作用；不同部位的化感作用強度為葉>莖>根，且均為濃度越大抑制作用越顯著?！窘Y(jié)論】醉馬草水浸液對伊犁絹蒿和針茅種子具有一定的抑制效應，這可能是造成伴生種大面積退化的原因之一。

醉馬草；伊犁絹蒿；針茅；種子萌發(fā)；幼苗生長

0 引 言

【研究意義】醉馬草(Achnatheruminebrians)作為一種烈性毒草，在我國新疆、甘肅和內(nèi)蒙古等地區(qū)分布廣泛[1]。在新疆主要分布于天山山脈海拔1 000～2 400 m，在荒漠草地、荒漠草原草地、草原草地、草甸草原草地、草甸草地均有分布[2]；主要在退化嚴重的草地地段爆發(fā)，一般沿轉(zhuǎn)場牧道、居民點、棚圈、飲水點等處由點及面向外輻射蔓延。醉馬草侵占性極強，一旦發(fā)生，可迅速成為群落的優(yōu)勢種，嚴重威脅到原群落穩(wěn)定性。【前人研究進展】迄今，大多學者從毒性成分[3，4]、防除[5-7]和利用[8]等方面進行研究，也有少數(shù)學者對化感作用[9]和種子萌發(fā)[10]進行了相關(guān)研究，但多從補播牧草方面入手，對其伴生種的化感作用上尚未見報道?！颈狙芯壳腥朦c】伊犁絹蒿(Seriphidiumtransiliense)和針茅(Stipacapillata)是新疆荒漠草地和草原草地的重要物種，是我國野生牧草資源遺傳育種和生物技術(shù)研究的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是生物多樣性的重要組成部分[11]，以其為建群種的草地類型在新疆草地中占有重要地位，是主要的放牧場之一；然而該類草地由于利用強度大，退化嚴重，部分區(qū)域醉馬草成為優(yōu)勢種，伊犁絹蒿和針茅退化為群落伴生種，甚至消失，草地群落生產(chǎn)性能急劇下降。研究開花期醉馬草對伴生種種子萌發(fā)和幼苗生長的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】選擇伊犁絹蒿和針茅為受體植物，研究不同部位的醉馬草水浸液對其種子萌發(fā)特性的影響，分析其化感作用機理，為闡明原生群落優(yōu)勢種退化原因和恢復更新提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材 料

1.1.1 供體植物的采集

2014年于醉馬草開花期，在其爆發(fā)區(qū)烏魯木齊市達坂城區(qū)阿克蘇鄉(xiāng)春秋草地(43.70° N，87.68° E)內(nèi)選擇5個10 m×10 m典型樣地，從各樣地中挖取中等株型、生長健康的植株5株，共計25株，分根、莖和葉3個部位進行備用。

1.1.2 受體植物

伴生種：伊犁絹蒿和針茅種子。

1.2 方 法

1.2.1 發(fā)芽處理

采用培養(yǎng)皿濾紙法。參照國家標準[12]，文獻報道[13]和預備試驗，確定醉馬草水浸液質(zhì)量濃度為0.2、0.1、0.05和0.025 g/mL。每處理3個重復，每個重復50粒種子，發(fā)芽期為20 d。

1.2.2 水浸液處理

在直徑12 cm的培養(yǎng)皿中鋪入2層濾紙，每皿放飽滿的供試種子50粒，并分別向培養(yǎng)皿中加入質(zhì)量濃度為0.2、0.1、0.05和0.025 g/mL醉馬草根、莖、葉水浸液，且保持濾紙濕潤；對照CK加蒸餾水。每24 h記錄受體種子萌發(fā)數(shù)(以胚根突破種皮為準[14])情況，參照國家標準[12]結(jié)束種子萌發(fā)實驗，并測量根長和苗長。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

所有數(shù)據(jù)均用Excel統(tǒng)計并作圖，運用SPSS 13.0軟件對不同處理下的發(fā)芽率、萌發(fā)指數(shù)和發(fā)芽勢等指標進行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 水浸液對伴生種種子發(fā)芽率的影響

研究表明，不同部位的醉馬草水浸液對伴生種種子的發(fā)芽率具有一定的抑制作用，并隨著水浸液濃度的增加，抑制作用越顯著，但不同植物對其化感作用的響應不同。醉馬草根水浸液在濃度為0～0.05 g/mL時對伊犁絹蒿和針茅種子的發(fā)芽率影響不大，之后隨著水浸液濃度的增加，發(fā)芽率逐漸降低，但其發(fā)芽率始終高于莖和葉水浸液；伊犁絹蒿種子在葉水浸液的作用下，其發(fā)芽率呈現(xiàn)出顯著(P<0.05)下降趨勢，而針茅則在0～0.05 g/mL無顯著差異；葉水浸液對兩種伴生種種子的抑制作用最為明顯，在0.2 g/mL時，伊犁絹蒿和針茅種子的發(fā)芽率為0，可見葉水浸液對伴生種的抑制作用最強。圖1，圖2

2.2 醉馬草水浸液對伴生種種子萌發(fā)指數(shù)的影響

研究表明，不同部位、不同濃度的水浸液嚴重影響著伊犁絹蒿種子的萌發(fā)，各處理間都表現(xiàn)出顯著性差異(P<0.05)，且濃度越大抑制作用越明顯；而水浸液對針茅種子萌發(fā)指數(shù)的抑制作用不大，僅0.05和0.2 g/mL的葉水浸液對針茅種子的萌發(fā)指數(shù)有顯著(P<0.05)的抑制作用，根和莖水浸液對萌發(fā)指數(shù)還有一定的促進作用，但作用不顯著。圖3，圖4

圖1 不同濃度醉馬草水浸液下伊犁絹蒿種子發(fā)芽率變化Fig.1 Effect of aqueous extracts fromAchnatherum inebrians on germination rate ofSeriphidium transiliense

圖2 不同濃度醉馬草水浸液下針茅種子發(fā)芽率變化Fig.2 Effect of aqueous extracts fromAchnatherum inebrians on germination rate ofStipa capillata

圖3 不同濃度醉馬草水浸液下伊犁絹蒿種子萌發(fā)指數(shù)變化Fig.3 Effect of aqueous extracts fromAchnatherum inebrians on germination index ofSeriphidium transiliense

2.3 水浸液對伴生種種子發(fā)芽勢的影響

研究表明，不同濃度的水浸液對伊犁絹蒿種子發(fā)芽勢的影響存在顯著性差異，且隨著處理濃度的下降，發(fā)芽勢逐步遞增，與對照的數(shù)值差異越來越小，但始終低于對照；與伊犁絹蒿發(fā)芽勢相似，較低濃度的水浸液對針茅種子發(fā)芽勢的影響越來越小，但仍具有顯著性差異(P<0.05)。且根水浸液的抑制作用均小于莖葉水浸液的抑制作用。醉馬草水浸液對伴生種的發(fā)芽勢具有一定的抑制效應。圖5，圖6

圖4 不同濃度醉馬草水浸液下針茅子萌發(fā)指數(shù)變化Fig.4 Effect of aqueous extracts fromAchnatherum inebrians on germination index ofStipa capillata

圖5 不同濃度醉馬草水浸液下伊犁絹蒿種子發(fā)芽勢變化Fig.5 Effect of aqueous extracts fromAchnatherum inebrians on germination energy ofSeriphidium transiliense

圖6 醉馬草水浸液下針茅種子發(fā)芽勢變化Fig.6 Effect of aqueous extracts fromAchnatherum inebrians on germination energy ofStipa capillata

2.4 水浸液對伴生種種子幼苗生長的影響

研究表明，不同部位的醉馬草水浸液對伊犁絹蒿和針茅幼苗生長的影響存在著明顯差異，但大體上呈現(xiàn)出一定的抑制作用。與對照相比，除了根水浸液對伊犁絹蒿種子的根長表現(xiàn)出促進作用外，其余部位水浸液對伊犁絹蒿種子的根長和苗長均顯著性(P<0.05)抑制；針茅為0.025 g/mL表現(xiàn)出不顯著促進作用，其余則均具有不同程度的抑制性。伊犁絹蒿和針茅種子的根長和苗長隨著濃度的增加，水浸液的抑制效應越來越強。且不同部位水浸液對伴生種種子幼苗的抑制性由強到弱依次為葉水浸液>莖水浸液>根水浸液。表1，表2

表1 不同濃度醉馬草水浸液下伊犁絹蒿種子幼苗生長情況Table 1 Effects of Achnatherum inebrians on seedling grow on of Seriphidium transiliense

注：表中不同小寫字母代表同一指標不同處理在P<0.05水平上差異顯著，下同

Nole：Different small letters mean significant difference in different treatment of the same indicators at 0.05 level, the same sa below

表2 不同濃度醉馬草水浸液下針茅種子幼苗生長情況Table 2 Effects of Achnatherum inebrians on seedling grow on of Stipa capillata

3 討 論

3.1 在自然生境中，植物萌發(fā)勢降低，會延緩萌發(fā)，推遲幼苗出土，嚴重影響植物對光照、水、肥等地上、地下資源的利用[15]。發(fā)芽勢、發(fā)芽率和萌發(fā)指數(shù)分別反應了醉馬草水浸液對伴生種植物種子萌發(fā)的化感作用。發(fā)芽率高、發(fā)芽勢強，表示出苗生長又快又整齊，苗壯；發(fā)芽率高、而發(fā)芽勢弱，表現(xiàn)出苗不齊、弱苗多。發(fā)芽勢反應的是受試植物種子萌發(fā)的發(fā)芽速度及整齊度，發(fā)芽率反應的是種子發(fā)芽數(shù)占測試種子總數(shù)的百分比。種子萌發(fā)指數(shù)反映受體植物種子的萌發(fā)過程[16]。不同部位醉馬草水浸液對伊犁絹蒿和針茅種子發(fā)芽率、萌發(fā)指數(shù)、發(fā)芽勢表現(xiàn)為一定的抑制，且不同濃度的水浸液對植物種子萌發(fā)也表現(xiàn)抑制作用，大體為濃度越高抑制效應越顯著。由于受醉馬草化感作用的影響，伴生種伊犁絹蒿和針茅種子發(fā)芽延后，影響了其繁殖，加速了草地退化。

3.2 種子恢復后，其活力是決定能否建植成功的因素之一[17]。因此，初生根和胚芽生命力的強弱也比較重要。研究表明，莖和葉水浸液對伴生種種子的根長和苗長具有顯著的抑制效應，但根水浸液對伊犁絹蒿的根長反而表現(xiàn)為促進作用，對針茅種子則為低濃度促進高濃度抑制的現(xiàn)象。說明不同植物對醉馬草化感作用的敏感性不同，李雪楓等[18]的研究也與此結(jié)論相似，這反映出植物間互作的復雜性，在研究化感效應時應多考慮幾個受體。此外，不同部位的醉馬草對伴生種種子大致表現(xiàn)為葉水浸液的抑制作用略高于莖，遠遠強于根，這可能和不同種植物構(gòu)件差異所導致。

4 結(jié) 論

開花期醉馬草水浸液處理伴生種種子后，其發(fā)芽率和發(fā)芽勢表現(xiàn)為不同程度的抑制作用，萌發(fā)指數(shù)則呈現(xiàn)對伊犁絹蒿為抑制作用，對針茅則具有一定波動性；且當濃度為0.2 g/mL時，伴生種種子萌發(fā)的各項指標均為0；不同部位的化感作用強度大致表現(xiàn)為葉>莖>根，且均為濃度越大，抑制作用越顯著；不同部位的醉馬草水浸液對伴生種幼苗生長的影響存在著明顯差異，但大體上呈現(xiàn)出一定的抑制作用?？傮w看來，醉馬草水浸液對伊犁絹蒿和針茅種子具有一定的抑制效應，這可能是伴生種大面積退化的原因之一。

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Fund project:Supported by Special funds for nonprofit industry (agriculture) research "the occurrence rule and control technology for poisonous weeds in grassland" (201203062).

Seed Germination and Seedling Growth of Accompanying Species

JIN Gui-li, ZHU Xi-wen, Saimilakezi Taiwaikuli, WEI Xiu-hong, Gulixiayier Ake

(College of Pratacultural and Environmental Sciences / Xinjiang Key Laboratory of Grassland ResourcesandEcology,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China)

【Objective】 To studyAchnatheruminebriansallelopathic effect on accompanying species and discuss germination and seedling growth characteristics ofSeriphidiumtransilienseandStipacapillataseed.【Method】Poisonous weedsAchnatheruminebriansas donor plants, associated speciesS.transilienseandS.capillataas receptor plants, using Petri dish with filter paper method for seed germination experiments to explore the allelopathic effect.【Result】AfterA.inebriansat the flowering stage treatment seed, on seed germination and seedling growth of the overall performance of inhibition; Allelopathy intensity in different parts of the performance substantially leaf > stem > root, and the higher the concentration, the more significant of inhibition would be.【Conclusion】Overall,A.inebriansaqueous extractsS.transilienseandS.capillataseeds have a certain inhibitory effect, which may be one of the reasons for the degradation of a large area of associated species.

Achnatheruminebrians;Seriphidiumtransiliense;Stipacapillata; germination; seedling growth

10.6048/j.issn.1001-4330.2016.08.018

2016-03-25

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項“草原主要毒害草發(fā)生規(guī)律及防控技術(shù)研究”(201203062)

靳瑰麗(1979-)，女，河南蘭考人，副教授，博士，研究方向為草地資源與生態(tài)，(E-mail)jguili@126.com

S812

A

1001-4330(2016)08-1494-06