苜蓿及根際土壤水浸提液對達烏里胡枝子種子的化感作用

劉秀艷，張智袁，趙 祥

(山西農(nóng)業(yè)大學 動物科技學院，山西 太谷 030801)

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苜蓿及根際土壤水浸提液對達烏里胡枝子種子的化感作用

劉秀艷，張智袁，趙 祥

(山西農(nóng)業(yè)大學 動物科技學院，山西 太谷 030801)

采用水浸提法制備了苜蓿根、莖葉及根際土壤的浸提液，在室內(nèi)測定了浸提液對達烏里胡枝子種子萌發(fā)的影響，研究了苜蓿對達烏里胡枝子種子發(fā)芽的化感作用。結(jié)果表明：2.5%濃度的苜蓿莖葉水浸提液對達烏里胡枝子種子萌發(fā)有促進作用，5%濃度及以上有明顯的抑制作用，且隨著濃度的增加抑制作用增強，濃度達到10%時達烏里胡枝子基本不能萌發(fā)。不同濃度的根浸提液和根際土壤浸提液對達烏里胡枝子種子萌發(fā)的影響與對照相比差異不顯著(P>0.05)。3種浸提液表現(xiàn)出不同程度的化感作用，其強弱順序為：莖葉浸提液>根浸提液>根際土壤浸提液。

苜蓿；達烏里胡枝子；化感作用；種子萌發(fā)

化感作用是指植物可以產(chǎn)生一些特殊的化學物質(zhì)并釋放到環(huán)境中，對其他植物或自身產(chǎn)生直接或間接的相生或相克的作用[1-2]。化感物質(zhì)存在于許多植物中，并通過殘體分解，揮發(fā)和根系分泌釋放到根際。在菊科(Compositae)、豆科(Legumnosae)、瑞香科(Thymelaeaceae)、玄參科(Scrophulariaceae)等多個科屬中發(fā)現(xiàn)具有化感物質(zhì)，鑒定出有萜類、酚類、皂苷類以及非蛋白氨基酸類等多種類化感物質(zhì)，這些化感物質(zhì)有明顯的作用濃度效應(yīng)和選擇性[3]?；凶饔每蓱?yīng)用于混播牧草的選擇，也可應(yīng)用于雜草防治[4]。

苜蓿(Medicagosativa)是重要的牧草，其體內(nèi)含有的化感物質(zhì)產(chǎn)生的化感作用引起學者的關(guān)注，有研究報道，苜蓿中含有的酚酸類的化感物質(zhì)影響蒙古冰草的發(fā)芽率、苗長、根長等[5]。對于苜蓿的化感效應(yīng)在禾本科、雜草和自毒作用方面的研究較多[6-8]，而苜蓿對豆科等其他牧草的化感影響研究卻較少。達烏里胡枝子也含有化感物質(zhì)，曾有研究表明達烏里胡枝子(Lespedezadavurica)對苜蓿的幼苗根干重有抑制效應(yīng)，且隨著質(zhì)量濃度的降低，抑制效應(yīng)呈現(xiàn)出增加趨勢[9]。試驗探討了苜蓿水浸提液對達烏里胡枝子種子發(fā)芽的化感作用，初步了解苜蓿對達烏里胡枝子的化感影響。

1 材料和方法

1.1 供試材料

2015年10月于山西農(nóng)業(yè)大學草業(yè)科學系試驗田采集生長第1年的苜蓿賽迪5莖葉、根系以及根系周圍0～15 cm深的土壤。達烏里胡枝子種子來自于山西農(nóng)業(yè)大學草學實驗室種子冷藏庫。

1.2 浸提液的制備

苜?；形镔|(zhì)的提取采用水浸提法[10]，分別取適量的苜蓿莖葉和根系，輕輕洗凈，以免破壞根部，將莖葉切成2 cm小段，根系切成<2 cm的小段，分別稱取20 g于三角瓶中，加入100 mL的蒸餾水，浸泡48 h，第1次用定性濾紙過濾，第2次用定量濾紙過濾。濾液保存在100 mL容量瓶中制備成20%的苜蓿莖葉和根系水浸提液。取適量苜蓿根際土壤，自然風干，過2 mm的篩，取50 g分裝于5個三角瓶中，每個三角瓶加入100 mL蒸餾水，置入振蕩機振蕩12 h，靜置12 h，取其上清液過濾2次，制備成苜蓿土壤水浸提液，于容量瓶中貯存，3種浸提液放入5℃的冰箱保存，以備稀釋后使用。

1.3 發(fā)芽試驗

采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計[11]，用培養(yǎng)皿濾紙法進行發(fā)芽試驗[12]，試驗設(shè)對照(CK)、2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%、15% 7個處理，3個重復(fù)，以蒸餾水為對照。培養(yǎng)皿中鋪上2層濾紙，并分別加入已稀釋的苜蓿莖葉、根系和土壤的水浸提液，且保持濾紙濕潤，用75%酒精消毒后達烏里胡枝子種子放入培養(yǎng)皿中，每皿放入50粒，蓋上培養(yǎng)皿蓋，放入25℃±1℃人工氣候箱中培養(yǎng)，每隔24 h記錄發(fā)芽數(shù)(以胚根突破種皮為準)，分別加入等量適量的不同濃度的水浸提液，對照加入等量蒸餾水。培養(yǎng)7 d后，結(jié)束種子萌發(fā)試驗，并測量根長和苗長[13]。計算發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)(G)、化感指數(shù)(RI)、植物化感綜合效應(yīng)指數(shù)(M)?；兄笖?shù)(RI)按Willamson等[14]的方法計算。

發(fā)芽率(%)=(總發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù))×100%

發(fā)芽勢(%)=(兩天總發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù))×100%

式中：G為時間T日的發(fā)芽數(shù),Dt為相應(yīng)的發(fā)芽日數(shù)

化感系數(shù)(RI)RI=1-C/T(當T≥C時)，RI=T/C-1(當T

式中：C為對照值，T為處理值，化感指數(shù)(RI)數(shù)值為負時，起抑制作用，當數(shù)值為正時，起促進作用，絕對值大小與作用強度一致。

式中：a代表同一濃度處理下的各個指標的數(shù)據(jù)項RI；n:測定指標的總個數(shù)。當M>0為促進，M<0為抑制，絕對值大小與作用強度一致。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Excel2010做基礎(chǔ)處理，采用SPSS22.0軟件進行顯著性檢驗，并用LSD法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 苜蓿莖葉水浸提液對達烏里胡枝子種子萌發(fā)的影響

隨著苜蓿莖葉浸提液濃度的增加，達烏里胡枝子種子萌發(fā)的各項指標均呈降低趨勢(表1)。在苜蓿2.5%濃度的莖葉浸提液處理下，達烏里胡枝子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)，苗長，根長與對照差異不顯著(P>0.05)；濃度5%和7.5%處理達烏里胡枝子種子發(fā)芽率顯著低于對照(P<0.05)，并表現(xiàn)出明顯的濃度效應(yīng)。濃度大于10%時,達烏里胡枝子種子發(fā)芽表現(xiàn)出顯著的抑制作用，基本不發(fā)芽。除2.5%濃度外，隨苜蓿莖葉浸提液濃度的增加達烏里胡枝子種子發(fā)芽后的根長和苗長的抑制作用增強，且與對照差異顯著(P<0.05)。

表1 苜蓿莖葉水浸提液處理下達烏里胡枝子種子萌發(fā)情況Table 1 Influence of aqueous extracts of stem and leaf of alfalfa on seed germination of Lespedeza davurica

注：同列不同小寫字母表示不同濃度同一測定指標差異顯著(P<0.05)，下同

2.2 苜蓿根水浸提液對種子萌發(fā)的影響

2.5%濃度的根水浸提液處理下達烏里胡枝子種子發(fā)芽勢，發(fā)芽指數(shù)與對照差異顯著，10%濃度根水浸提液處理下達烏里胡枝子發(fā)芽勢，發(fā)芽指數(shù)與對照差異顯著(P<0.05)，其他處理下達烏里胡枝子的發(fā)芽率，發(fā)芽勢，發(fā)芽指數(shù)，根長，苗長與對照差異不顯著(P>0.05)(表2)。

2.3 苜蓿根際土壤水浸提液對種子萌發(fā)的影響

10%濃度的根際土浸提液處理下達烏里胡枝子的發(fā)芽指數(shù)與對照差異顯著，其他處理對于各項指標與對照差異不顯著(P>0.05)(表3)。

2.4 苜蓿水浸提液對達烏里胡枝子種子的化感效應(yīng)

隨著莖葉浸提液濃度的增加，化感綜合效應(yīng)指數(shù)減小，抑制作用增強，10%及以上濃度處理表現(xiàn)出完全抑制作用。不同處理的根水浸提液濃度和根際土壤浸提液的化感綜合效應(yīng)指數(shù)的數(shù)值接近，且數(shù)值的絕對值小。同一濃度處理下，莖葉浸提液的化感綜合效應(yīng)指數(shù)最大，根浸提液與根際土壤浸提液對于各項指標的化感系數(shù)的絕對值接近，但總體上表現(xiàn)出根浸提液的化感綜合效應(yīng)指數(shù)大于根際土壤的化感綜合效應(yīng)指數(shù)。

表2 苜蓿根水浸提液處理下達烏里胡枝子種子發(fā)芽情況Table 2 Influence of aqueous extracts of alfalfa roots on seed germination of Lespedeza davurica

表3 苜蓿根際土水浸提液處理下達烏里胡枝子種子發(fā)芽情況Table 3 Influence of aqueous extracts of rhizosphere soil on seed germination of Lespedeza davurica

表4 苜蓿水浸提液對達烏里胡枝子種子發(fā)芽的化感效應(yīng)Table 4 Allelopathic effct of aqueous extracts of alfalfa on seed germination of Lespedeza davurica

3 討論

當兩種牧草混播時，化感作用是由一種牧草向環(huán)境釋放其產(chǎn)生的某些化學物質(zhì)[16]，從而影響另一種牧草的生長發(fā)育，這種作用表現(xiàn)為促進和抑制兩個方面[17]。試驗表明苜蓿莖葉水浸提液對達烏里胡枝子種子萌發(fā)先促進后抑制，與Tang C S等[18]的研究結(jié)果一致。 苜蓿莖葉浸提液對達烏里胡枝子種子萌發(fā)在濃度2.5%～10%時，化感效應(yīng)呈現(xiàn)出低濃度促進，高濃度抑制，與高丹[19]研究的居桉(Eucalyptusgrandis)主要器官水浸提液對牧草化感研究的結(jié)果相似。

Blum等[20]報道土壤中的微生物的分布與酚酸類化感物質(zhì)的濃度有關(guān)，而酚酸類物質(zhì)與微生物活性變化有關(guān)[21]，在某些情況下酚酸類物質(zhì)在微生物作用下的降解產(chǎn)物化感活性可能會更強[22]，試驗中2.5%、10%濃度的苜蓿根浸提液中酚酸類物質(zhì)可能是微生物存在的比較適宜濃度，該濃度處理下的化感物質(zhì)被微生物降解后發(fā)揮的化感作用，還有待進一步研究。

苜蓿莖、葉、根系和根際土壤的化感作用強度表現(xiàn)為莖葉浸提液>根浸提液>根際土浸提液，有研究表明，同一品種苜蓿的地上部和根部浸提液的酚酸類化感物質(zhì)的含量有差異[23]，苜蓿地上部分的化感作用強于地下的化感作用，與程曉月等[24]研究的黃帚橐吾(Ligulariavirgaurea)根部化感效應(yīng)強于葉部不一致，可能與植物中化感物質(zhì)的轉(zhuǎn)移或者分解有關(guān)。酚酸類化感物質(zhì)的釋放有植物根系分泌，植物殘體和凋落物降解，植物向體外釋放，雨霧從植物表面淋溶，土壤的微生物作用等途徑[22]。

4 結(jié)論

(1)苜蓿2.5%濃度根浸提液處理下達烏里胡枝子的發(fā)芽勢、10%濃度根浸提液處理達烏里胡枝子的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)、10%濃度根際土浸提液對達烏里胡枝子的發(fā)芽指數(shù)與對照差異顯著(P<0.05)，出現(xiàn)這樣的結(jié)果可能與微生物有關(guān)。

(2)苜蓿根浸提液化感作用小于莖、葉浸提液化感作用可能是根浸提液產(chǎn)生的化感物質(zhì)由根系分泌經(jīng)雨霧淋溶而進入土壤中，然后被土壤微生物降解，至于苜?；形镔|(zhì)的分解和轉(zhuǎn)移方式及過程有待進一步研究。

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LIU Xiu-yan，ZHANG Zhi-yuan,ZHAO Xiang

(CollegeofAnimalScienceandTechnology,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China)

The alfalfa allelopathy effect on the seed germination ofLespedezadavuricawas studied by using the extracts from alfalfa root,stem,leaf and rhizosphere soil.The results showed that the allelopathy effects of 2.5% extract had the acceleration effect on seed germination.Strong inhibitory effect occurred when the concentration was over 5% and it was strengthened with the increase of extract concentrations.The seed ofLespedezadavuricacould not germinate while the concentration was more than 10%.The extracts from root or soil had no significant influence.The allelopathy order of 3 extracts was stem and leaf > root > soil.

alfalfa;Lespedezadavurica;allelopathy;seed germination

2015-12-17；

2016-05-16

國家農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項目(2014GB2A 300002)；山西省科技攻關(guān)(20140311013-3)項目資助

劉秀艷(1993-)，女，河北唐山人。

E-mail：sxauliuxiuyan@163.com

S 332

A

1009-5500(2016)05-0008-05

趙祥為通訊作者。