紫莖澤蘭對7種牧草種子萌發(fā)及幼苗生長的化感作用

單貴蓮，張艾青，張 銀，周澤雅，李 榮，楊春勐，岳信龍，初曉輝

（1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院草業(yè)科學(xué)系，云南 昆明 650201；2.云南綠盛美地園林景觀有限公司，云南 昆明 650501）

外來入侵植物紫莖澤蘭（Eupatoriumadenophorum）原產(chǎn)美洲的墨西哥至哥斯達(dá)黎加一帶，由于其具有較強(qiáng)的入侵?jǐn)U張性，目前，已在云南、貴州、四川、廣西和西藏的亞熱帶地區(qū)廣泛分布，成為嚴(yán)重危害我國草地畜牧業(yè)的“三大毒草災(zāi)害”之一［1－4］。紫莖澤蘭對多種植物具有強(qiáng)烈的化感作用，能抑制一些對化感物質(zhì)敏感的植物種子的萌發(fā)和生長［5－7］，且這種抑制作用會隨化感物質(zhì)濃度的升高而增強(qiáng)［6，8］。

牧草替代種植是紫莖澤蘭嚴(yán)重危害地區(qū)草地生態(tài)恢復(fù)的有效措施［9］，選擇合適的草種是紫莖澤蘭替代種植成功的關(guān)鍵［10］。有關(guān)紫莖澤蘭替代種植適宜草種的篩選，陳永霞［10］研究報(bào)道，光葉紫花苕是紫莖澤蘭危害嚴(yán)重地區(qū)替代種植的理想牧草，而白三葉不適合作為替代種植牧草［10］。桂富榮等［11］研究了不同植物對紫莖澤蘭化感作用的敏感程度不同，魯梅克斯、鴨茅和苕子對紫莖澤蘭的化感作用較敏感；黑麥草、胡枝子和高丹紅最不敏感；紫花苜蓿、紅三葉和白三葉對低濃度紫莖澤蘭葉片水提液不敏感，對高濃度提取液較敏感。鄭麗等［12］研究指出，不同植物對紫莖澤蘭化感作用的敏感程度不同，無芒虎尾草、白三葉、細(xì)葉苦荬和莎草磚子苗對紫莖澤蘭化感作用較敏感，紫花苜蓿最不敏感。

為進(jìn)一步探討優(yōu)良牧草品種對紫莖澤蘭的化感適應(yīng)性，選取本地優(yōu)良牧草品種和引進(jìn)牧草品種為受體材料，通過檢測紫莖澤蘭葉片水浸提液對其種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，篩選出適宜的紫莖澤蘭替代種植牧草品種，為控制紫莖澤蘭的擴(kuò)張?zhí)峁﹨⒖肌?/p>

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 紫莖澤蘭葉片水提液的制備 紫莖澤蘭葉片水提液的制備參照文獻(xiàn)［12］的方法，將2012年9月采集于云南農(nóng)業(yè)大學(xué)后山實(shí)驗(yàn)農(nóng)場的紫莖澤蘭成熟葉片放置于室內(nèi)陰干，研磨成粉狀，按每100mL蒸餾水中15.0g干物質(zhì)的比例浸泡48h后，用雙層紗布過濾2次后即得15%的紫莖澤蘭葉片抽提母液，稀釋為10%和5%的水提液，置于冰箱4℃恒溫保存，備用。

1.1.2 受體植物 以本地7種優(yōu)良牧草品種光葉紫花苕（Viciavillosa）、鴨茅（Dactylisglomerata）和引進(jìn)優(yōu)良牧草品種紫花苜蓿（Medicagosativa）、白三葉（Trifoliumrepens）、紅三葉（Trifoliumpratense）、東非狼尾草（Pennisetumclandestinum）、非洲狗尾草（Setariasphacelata）為受體植物，該受體植物均為我國亞熱帶地區(qū)人工草地建植和草地生態(tài)建設(shè)常用的骨干草種。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 發(fā)芽試驗(yàn) 采用培養(yǎng)皿濾紙法進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)。選取籽粒飽滿、大小均一的供試牧草種子1 200粒，將其置于12個(gè)培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿100粒種子，之后，將清水和濃度分別為5%，10%和15%的紫莖澤蘭葉片水提液加入到培養(yǎng)皿（量以淹沒種子的1／3為準(zhǔn)，每處理3次重復(fù)），并將培養(yǎng)皿置于人工氣候箱，溫度為25℃、濕度為80%，光照為30μmol／（m2·S），12h進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，每天記錄發(fā)芽種子的數(shù)量，并按需要補(bǔ)充清水和不同濃度的紫莖澤蘭葉片水浸提液于培養(yǎng)皿。

發(fā)芽率（%）＝（發(fā)芽種子總數(shù)／供試種子總數(shù)）×100%。

1.2.2 盆栽試驗(yàn) 盆栽試驗(yàn)于2012年10月在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)草坪基地進(jìn)行，將草坪基地采集的酸性紅壤裝入口徑為22cm，深為20cm的花盆，將20粒飽滿勻稱的供試牧草種子播種于花盆，浮土0.5cm，用清水和配置好的濃度分別為5%，10%和15%的紫莖澤蘭葉片水提液對供試材料進(jìn)行均勻澆灌至底部有水珠滲出，之后每4d澆灌1次，4周后測定并計(jì)算不同處理?xiàng)l件下供試材料的株高、單株鮮重和根長，每處理3次重復(fù)。

1.3 化感效應(yīng)敏感指數(shù)的計(jì)算

化感效應(yīng)敏感指數(shù)（RI）反映化感作用是促進(jìn)還是抑制作用?；行?yīng)指數(shù)按照文獻(xiàn)［13］的方法計(jì)算，當(dāng)T≥C時(shí)，RI＝1－C／T；當(dāng)T＜C時(shí)，RI＝T／C－1。

式中：C是對照值（清水處理），T是處理值。RI＞0表示促進(jìn)作用，RI＜0表示抑制作用，絕對值大小表示作用強(qiáng)弱，試驗(yàn)中RI＝0表示種子發(fā)芽率為0。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Spss 11.7進(jìn)行方差分析及差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 紫莖澤蘭地上部水浸提液對種子萌發(fā)的影響

不同濃度紫莖澤蘭地上部水浸提液對7種牧草種子的萌發(fā)均有一定的影響，除5%的水浸提液對非洲狗尾草種子的萌發(fā)有一定的促進(jìn)作用外，其余濃度紫莖澤蘭水浸提液對7種牧草種子萌發(fā)均表現(xiàn)抑制作用，且隨著水浸提液濃度的增加，抑制作用顯著增強(qiáng)（P＜0.05）。當(dāng)浸提液濃度增加為15%時(shí)，除光葉紫花苕的種子有38.67%萌發(fā)外，其他牧草種子僅有個(gè)別種子發(fā)芽（表1）。

表1 不同濃度紫莖澤蘭水浸提液下7種牧草種子的發(fā)芽率Table1 Effect of Eupatorium adenophorumextract on the germination of 7forages seeds %

5%的紫莖澤蘭地上部水浸提液對非洲狗尾草種子萌發(fā)表現(xiàn)出一定的促進(jìn)作用（表2），對其他6種牧草種子的萌發(fā)均表現(xiàn)為抑制作用，且對鴨茅、白三葉和紫花苜蓿種子萌發(fā)的抑制作用顯著高于東非狼尾草、紅三葉和光葉紫花苕（P＜0.05）；10%和15%水浸提液對7種供試牧草種子的萌發(fā)均強(qiáng)烈抑制，對光葉紫花苕的抑制作用顯著小于其他6種牧草（P＜0.05）。

表2 不同濃度紫莖澤蘭水浸提液對7種牧草種子萌發(fā)的化感作用Table2 Allelopathy of Eupatorium Adenophorumextract on the germination of 7forages seeds

2.2 紫莖澤蘭地上部水浸提液對幼苗生長的影響

2.2.1 對株高的影響 與對照相比較，5%的紫莖澤蘭地上部水浸提液對光葉紫花苕和紫花苜蓿的株高表現(xiàn)為顯著的促進(jìn)作用（P＜0.05），對鴨茅和非洲狗尾草表現(xiàn)為明顯的抑制作用（P＜0.05），對白三葉、紅三葉和東非狼尾草無顯著影響；10%的水浸提液對紅三葉和紫花苜蓿株高有顯著的促進(jìn)作用（P＜0.05），對其余5種表現(xiàn)為顯著的抑制作用（P＜0.05）；15%水浸提液對所有供試牧草的株高均有抑制作用（表3，4）。

2.2.2 對鮮重的影響 與對照相比，5%的紫莖澤蘭地上部水浸提液對光葉紫花苕、紅三葉、紫花苜蓿、鴨茅和東非狼尾草的單株鮮重?zé)o顯著影響，但對白三葉和非洲狗尾草的單株鮮重表現(xiàn)為明顯的抑制作用（P＜0.05）；10%的水浸提液對紅三葉和紫花苜蓿單株鮮重?zé)o顯著影響，對其余5種表現(xiàn)為顯著的抑制作用（P＜0.05）；15%水浸提液對所有供試牧草的鮮重均有顯著的抑制作用（P＜0.05）（表5，6）。

綜上所述，紫莖澤蘭地上部水浸提液對光葉紫花苕、紫花苜蓿和紅三葉株高和單株鮮重的影響表現(xiàn)為“低促高抑”，對白三葉、鴨茅、非洲狗尾草和東非狼尾草株高和單株鮮重的影響表現(xiàn)為抑制作用。

表3 不同濃度紫莖澤蘭地上部水浸提液下7種牧草株高Table3 Effect of Eupatorium adenophorumextract on the plant height of 7forages seeds cm

表4 不同濃度紫莖澤蘭地上部水浸提液對7種牧草株高的化感作用Table4 Allelopathy of Eupatorium Adenophorumextract on the plant height of 7forages seeds

表5 不同濃度紫莖澤蘭地上部水浸提液下7種牧草單株鮮重Table5 Effect of Eupatorium adenophorumextract on the fresh weight of 7forages seeds

表6 不同濃度紫莖澤蘭地上部水浸提液對7種牧草單株鮮重的化感作用Table6 Allelopathy of Eupatorium Adenophorumextract on the fresh weight of 7forages seeds

2.2.3 對根長的影響 不同濃度紫莖澤蘭地上部水浸提液對供試草種根系的生長均有一定的影響，除15%的浸提液對紅三葉根系生長有微弱的促進(jìn)作用外，5%和10%水浸提液對供試草種根系的生長均表現(xiàn)為抑制作用，且隨浸提液濃度的增加而增強(qiáng)（表7）。

同一濃度紫莖澤蘭地上部水浸提液對東非狼尾草、非洲狗尾草和光葉紫花苕根系生長的抑制作用強(qiáng)于紅三葉、紫花苜蓿、白三葉和鴨茅（表8）。

表7 紫莖澤蘭不同濃度地上部水浸提液下7種牧草根長Table7 Effect of Eupatorium adenophorumextract on the root length of 7forages seeds

表8 紫莖澤蘭不同濃度地上部水浸提液對牧草根長的化感作用Table8 Allelopathy of Eupatorium Adenophorumextract on the root length of 7forages seeds

3 討論與結(jié)論

（1）化感作用是導(dǎo)致紫莖澤蘭成功入侵的重要因素。研究表明，紫莖澤蘭對其他植物多產(chǎn)生明顯的抑制作用，少數(shù)表現(xiàn)促進(jìn)作用。和愛軍等［6］發(fā)現(xiàn)，紫莖澤蘭水浸提液能顯著促進(jìn)云南松（Pinusyunnansis）種子的萌發(fā)；于興軍等［14］研究顯示，常綠闊葉林下紫莖澤蘭10%莖提取液對蕪青（Brassicarapa）地上部分生物量的積累表現(xiàn)出一定程度的促進(jìn)作用。研究表明，紫莖澤蘭地上部水浸提液對7種供試牧草種子的萌發(fā)均表現(xiàn)強(qiáng)烈的抑制作用，且隨濃度的增加，其對供試牧草種子萌發(fā)的抑制作用顯著增強(qiáng)。紫莖澤蘭地上部水浸提液對供試牧草幼苗生長的影響因草種不同而存在明顯的差異，對光葉紫花苕、紫花苜蓿和紅三葉幼苗的生長表現(xiàn)為“低促高抑”，對白三葉、鴨茅、非洲狗尾草和東非狼尾草幼苗的生長表現(xiàn)為抑制作用，說明不同物種對紫莖澤蘭化感作用的敏感性和適應(yīng)能力不同［12－15］。

（2）化感作用在優(yōu)勢種的形成、群落演替、植被恢復(fù)中有著重要的作用［16］。紫莖澤蘭極強(qiáng)的入侵性和競爭性對本土植物的生存構(gòu)成了威脅，它通過自身的化感物質(zhì)和改變土壤的成分來抑制其他植物的生長和種子萌發(fā)［17，18］，使其在競爭中處于優(yōu)勢地位。紫莖澤蘭化感物質(zhì)對胚根生長的抑制往往導(dǎo)致植株根系變短，吸水、吸肥能力降低，對胚軸生長的抑制導(dǎo)致植株矮小、瘦弱，影響其對光的競爭，這些均會直接影響植株的生長發(fā)育及其在群落中的地位和作用［19，20］。研究結(jié)果顯示，紫莖澤蘭化感作用可降低牧草種子的發(fā)芽率，影響其幼苗生長，但并非所用的草種都對紫莖澤蘭的化感作用反應(yīng)敏感，光葉紫花苕種子的萌發(fā)對紫莖澤蘭化感作用的敏感性低于其他6種草種，紅三葉和紫花苜蓿幼苗的生長對紫莖澤蘭化感作用的敏感性低于其他5種草種。綜合考慮牧草種子的萌發(fā)率和幼苗的生長狀況，初步認(rèn)為光葉紫花苕、紅三葉和紫花苜?？勺鳛槲覈鴣啛釒У貐^(qū)紫莖澤蘭替代種植的適宜草種。

［1］ 吳志紅，覃貴亮，鄧鐵軍.廣西局部地區(qū)紫莖澤蘭的入侵定植及風(fēng)險(xiǎn)評估［J］.西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2004，17（4）：469－471.

［2］ 陳艷.涼山州在西部大開發(fā)中的生物入侵風(fēng)險(xiǎn)——紫莖澤蘭的啟示［J］.西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，29（3）：352－355.

［3］ 吳志紅.惡性雜草——紫莖澤蘭的危害及控制對策［J］.中國植保導(dǎo)刊，2004，24（7）：8－10.

［4］ 李振宇，解焱.中國外來入侵種［M］.北京：中國林業(yè)出版社，1999.

［5］ 王大力，祝心如.三裂葉豚草的化感作用研究［J］.植物生態(tài)學(xué)報(bào)，1996，20（4）：330－337.

［6］ 和愛軍，劉倫輝.紫莖澤蘭浸提液對幾種植物發(fā)芽的影響［J］.雜草學(xué)報(bào)，1990，4（4）：35－38.

［7］ Angiras N N，Singh D S，Singh M C.Allelopathic effects of some weeds on germination and seedling growth of chickpea maize and soybean［J］.Indian Journal Weed Science，1989，21（1）：85－87.

［8］ Tripathi R S，Singh R S，Rai J P N.Allelopathic potential of Eupatorium adenophorum，a dominant ruderal weed of Meghalaya［J］.Proceedings of Indian Academy of Sciences，1981，47（3）：458－465.

［9］ 鐘聲，段新慧，奎嘉詳.紫莖澤蘭對16種牧草發(fā)芽及幼苗生長的化感作用［J］.草業(yè)學(xué)報(bào)，2007，16（6）：81－86.

［10］ 陳永霞.紫莖澤蘭不同組織水提液對牧草種子萌發(fā)的影響［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（19）：10142－14146.

［11］ 桂富榮，蔣智林，金吉斌，等.紫莖澤蘭化感作用對9種草本植物種子萌發(fā)的影響［J］.生物安全學(xué)報(bào)，2011，20（4）：331－336.

［12］ 鄭麗，馮玉龍.紫莖澤蘭葉片化感作用對10種草本植物種子萌發(fā)和幼苗生長的影響［J］.生物學(xué)報(bào)，2005，25（10）：2782－2787.

［13］ Willamson G B，Richardson D.Bioassays for allelopathy：measuring treatment responsewith independent controls［J］.Journal of Chemical Ecology，1988，14（1）：181－187.

［14］ 于興軍，于丹，馬克平.不同生境條件下紫莖澤蘭化感作用的變化與入侵力關(guān)系的研究［J］.植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2004，28（6）：773－780.

［15］ 王紫娟，劉萬學(xué)，萬方浩.不同環(huán)境因子對紫莖澤蘭根系分泌物化感作用的影響［J］.中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2007，23（8）：351－357.

［16］ 彭惠蘭.植物他感作用探討［J］.四川師范學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1997，18（3）：224－227.

［17］ Tripathi R S，Yadav A S.Population regulation of Eupa－torium adenophorum spreng.and E.ripariumregel：effect of population density，soil nitrogen and light intensity［J］.Plant Soil，1982，65：35－50.

［18］ 王林，秦瑞豪.外來惡性雜草紫莖澤蘭研究進(jìn)展［J］.西南林學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，9（3）：72－75.

［19］ Weiner J，Wright D B，Castro S.Symmetry of below－ground competition between Kochia scopariaindividuals［J］.Oikos，1997，79：85－91.

［20］ Turk M A，Tawaha A M.Allelopathic effect of black mustard（Brassicanigra）on germination and growth of wild oat（AvennfatuaL.）［J］.Crop Protection，2003，22：673－677.