南果梨营养器官对农作物种子的他感作用试验

吴楠，吴祥云，王冬琪，张延松，张永强，赵凯

(辽宁工程技术大学水土保持生态修复研究院，辽宁 阜新123000)

随着人口的迅速增长和土地资源的减少，林农复合经营成为农、林生产的重要发展方向[1-3]，实行林农复合经营可以实现一地两用，在一定程度上缓解了这种矛盾，但这对选择搭配物种提出了较高要求[4]。林农复合经营选择间作植物应考虑的诸因素中，他感作用则是一个不容忽视的重要方面。他感作用这一概念首先由德国科学家H.Molisch于1937年提出[5]。目前针对物种间他感作用多数学者已开展较系统的研究[6-10]，并取得了一些成果，但针对某一树种各营养器官对共生农作物的他感作用研究则为鲜见。因此，本研究针对南果梨林农复合生态系统，探究南果梨营养器官对系统内不同农作物品种的他感作用，旨在为辽西地区农林复合生态系统的合理构建与经营提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于阜新市阜新蒙古族自治县阜新镇公官村南果梨(9年)农林复合生态系统试验示范区内，地理位置为121°42′20″E，42°15′45″N，气候为大陆性干旱半干旱季风气候，地貌属辽西低山丘陵，海拔大都在260～350m，年平均降水量为519.3 mm，多集中在6—8月，年平均气温7.8℃，无霜期150d，土壤为褐土。

1.2 试验材料

供体材料：南果梨的根、茎、叶；

受体材料：花生、玉米、大豆种子，且均为新种。

1.3 试验方法

1.3.1 浸提液制备方法 将在试验研究区内采集的新鲜南果梨根、茎、叶试验样品带回实验室，用蒸馏水洗净晾干后，将根、茎、叶剪成1～2cm的小段，按1∶5(相当于200g植物材料浸于1000mL蒸馏水中)比例配成植物浸提液，静置24h后经3层滤纸过滤即可得到浸提液母液，浓度为0.2g·mL-1。将配好的浸提液母液用蒸馏水稀释成0.1g·mL-1、0.05g·mL-1和0.025g·mL-13种处理浓度，设蒸馏水为对照。浸提液放置于4℃冷藏箱中待用。

1.3.2 浸提液对受体种子发芽影响的试验 将大豆、玉米和花生种子先用0.5%的高锰酸钾溶液进行消毒处理，用蒸馏水冲洗干净后置于铺有滤纸的培养皿(9cm)中。每皿放置大豆种子30粒、花生种子15粒、玉米种子20粒；每个培养皿各加入5mL 5种浓度(含对照)根、茎、叶的浸提液，每个处理做3次重复，共计做135次种子发芽试验。将培养皿放置于培养箱内恒温(10℃)培养。之后每隔24h向培养皿中补充相应浓度的浸提液，以保证种子萌发有充足的水分供应。每天记录各皿种子的萌发数量，萌发标准为胚根或胚轴突破种皮达1～2mm。

1.3.3 数据统计分析 采用发芽势和发芽率作为衡量南果梨营养器官对农作物种子发芽情况的影响指标，其中发芽势时间3～5d，发芽率时间7～10d。

发芽势(%)＝规定时间内发芽种子粒数／供试验种子粒数×100%；

发芽率(%)＝发芽种子数／供试种子数×100%；

采用 Williamson和Richardson[5]提出的他感作用效应指数(RI)方法评价他感效应：

RI＝1-C／T(当T≥C时)RI＝T／C-1(当T＜C时)

式中，C为对照值，T为处理值，RI示他感作用强度大小，其为正值时表示促进效应，负值表示抑制效应，其绝对值大小反映他感作用的强弱。

2 结果与分析

2.1 南果梨根对农作物种子的他感作用

通过不同浓度南果梨根浸提液对农作物种子发芽试验研究，发现南果梨根对玉米种子发芽势呈现抑制效应，对花生种子仅在浓度＞0.1g·mL-1时起抑制效应，南果梨根对大豆种子的发芽起到促进效应(表1)。随着根浸提液浓度的逐渐提高，玉米种子发芽势逐渐降低，当根浸提液浓度为0.2g·mL-1时，他感指数RI值为-0.50；而根浸提液对花生种子发芽势的抑制效应较弱，同样是根浸提液浓度为0.2g·mL-1时，他感指数RI值仅为-0.13。南果梨根浸提液对大豆种子发芽起到促进效应，在各浓度下，他感指数均为正值。

表1 南果梨根浸提液对农作物种子发芽势的影响

与发芽势相类似，南果梨根浸提液对玉米发芽率也呈现出抑制效应，根浸提液对花生种子、大豆种子的萌发几乎无影响(表2)。南果梨根浸提液浓度越大，抑制效应越突出，当根浸提液浓度为0.2g·mL-1时，玉米种子发芽率为55%，他感指数RI值为-0.42；而相比之下，相同浓度的根浸提液对花生种子发芽率的他感指数RI值仅为-0.07，且只有当根浸提液浓度≥0.2g·mL-1时，花生种子发芽率为93.33%，他感指数才为负值(-0.07)，呈现抑制效应；对大豆种子发芽也亦然，仅在根浸提液浓度≥0.2g·mL-1时，他感指数才为负值，呈现抑制效应：这表明南果梨根与花生、大豆之间呈协同共生关系。

表2 南果梨根浸提液对农作物种子发芽率的影响

2.2 南果梨茎对农作物种子的他感作用

表3表明，南果梨茎浸提液除在高浓度时对花生、玉米种子的发芽势有抑制效应外，茎浸提液在低浓度下对3种作物种子的发芽势非但不抑制，反而起到促进效应。其中南果梨茎浸提液对花生种子的发芽影响效果最弱，最高浓度(0.2g·mL-1)下的他感指数值仅为-0.13；对大豆种子的抑制效应次之；对玉米发芽的影响效果最为明显，在浓度≥0.1 g·mL-1时，他感指数为负值(-0.42)，表现为抑制作用。值得一提的是，茎浸提液在低浓度(≤0.05g·mL-1)下对玉米、大豆种子萌发他感指数值均为正值，表现出不同程度的促进作用，表明在低浓度下南果梨营养器官茎与花生、玉米、大豆之间有协同共生关系。

表3 南果梨茎浸提液对农作物种子发芽势的影响

研究表明(表4)，南果梨茎浸提液对玉米种子发芽率抑制效应明显，在浓度≥0.1g·mL-1时，他感作用指数均为负值；南果梨茎浸提液对大豆种子发芽率作用不明显，他感指数RI值仅为-0.07，如果考虑种子的自身因素，可认为茎浸提液对大豆种子的发芽率影响不显著；不同浓度茎浸提液对花生种子发芽率无影响，种子发芽率与对照处理相同均为100%，他感指数RI值均为0，表明茎与花生种子之间表现为协同共生关系。

表4 南果梨茎浸提液对农作物种子发芽率的影响

2.3 南果梨叶对农作物种子的他感作用

研究表明(表5)，南果梨叶浸提液对花生、玉米、大豆种子的发芽势均有抑制效应。浸提液浓度越大，供试种子发芽势越低。叶浸提液对玉米种子发芽势的抑制作用最强，当叶浸提液浓度为0.2g·mL-1时，大豆种子发芽势仅为5%，他感指数RI为-0.92，接近绝对值为1的显著水平。叶浸提液对花生种子发芽势的抑制效应最弱，最高浓度0.2g·mL-1时，花生种子发芽势为80%，他感指数RI为-0.20。

表5 南果梨叶浸提液对农作物种子发芽势的影响

与根、茎两种器官浸提液表现有所不同，南果梨叶浸提液对花生种子的发芽率无影响，而对玉米、大豆种子的发芽率均表现为抑制效应(表6)，且浸提液浓度越大，作物种子发芽率越低。其中叶浸提液抑制玉米种子发芽率的效应最强，当叶浸提液浓度为0.20g·mL-1时，他感作用指数RI为-0.79：表明南果梨营养器官叶与花生之间为协同共生关系。

表6 南果梨叶浸提液对农作物种子发芽率的影响

3 结论与讨论

3.1 南果梨根浸提液对玉米种子萌发抑制效应最强，且浓度越高，抑制作用越明显；根浸提液对花生种子、大豆种子的萌发影响效果不明显。

3.2 南果梨茎浸提液在高浓度下(≥0.1g·mL-1)对玉米、大豆种子发育有抑制效应，而在低浓度下(≤0.05g·mL-1)则对玉米、大豆种子萌发无影响；茎对花生种子的萌发几乎无影响。

3.3 在任何浓度下，南果梨叶浸提液对玉米、大豆种子萌发均表现为抑制效应，且浓度越高，抑制作用越强。叶浸提液对玉米种子萌发抑制效应最显著，对大豆抑制效应次之，对花生种子萌发无任何影响。

3.4 南果梨根对农作物生长初期为直接影响，茎、叶对农作物生长初期为间接影响，因此，构建南果梨农林复合系统应首选南果梨—花生模式，不宜构建南果梨—玉米模式。

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