大叶桉树对几种农作物和杂草的化感作用

2014-02-05田雪晨陈贤兴

浙江农业科学 2014年4期

关键词：化感蒸馏水提取液

田雪晨，陈贤兴

（温州大学生命与环境科学学院,浙江温州 325025）

大叶桉树对几种农作物和杂草的化感作用

田雪晨，陈贤兴

（温州大学生命与环境科学学院,浙江温州 325025）

通过培养皿法和盆栽法对大叶桉树（Eucalyptus robusta Smith）叶子的浸提液的化感作用进行了研究,结果表明,对玉米、小麦,萝卜、绿豆4种农作物的发芽指数和发芽率都有不同程度的抑制作用,但对幼苗生长的抑制作用不明显；同时,还对土壤种子库中杂草种子的萌发有明显的抑制作用,大叶桉树林下很少有其他植物,易造成水土流失,化感作用是其中原因之一。

桉树；农作物；杂草种子；化感作用

大叶桉树（Eucalyptus robusta Smith）是桃金娘科桉树属植物,原产澳大利亚［1］,为新南威尔士与昆士兰南部树种。原产地地理位置为南纬23°～36°的平坦台地,属降水均匀型；1890年桉树引入中国,从只作为庭院观赏树木栽种发展到作为经济树种种植。大叶桉树是一类重要的速生优质树种,其木材桃红色,结构粗,材质硬重,是世界著名的硬木资源。近年来,人们对桉树的优良特性有了新认识,引种面积大大增加,人工林的产量逐渐提升,大叶桉树已成为人工林栽种树种之一。大叶桉树在江浙一代引种频繁,经济效益显著,尤其在温州等地大叶桉树种植面积较大。然而研究发现,大叶桉树在带来显著的经济效益的同时,也带来了一系列的生态环境问题,如水土流失、人工林生态系统养分循环失衡、生物多样性减弱以及人为活动的干扰等,对于这些现象,以往通常将其归结为桉树对水、肥竞争的结果,但越来越多的研究结果表明,大叶桉树除了具有较强的水、肥竞争力外,更重要的因素是其所具有的较强的化感作用。大叶桉树会释放某些化学物质以抑制林内其他植物的生长,从而导致林内群落结构简单,林下灌木和草本植物稀少,进而引起较为严重的水土流失［2-3］。本文以大叶桉树作为研究材料,通过对几种农作物和杂草种子的化感作用进行试验,旨在为合理利用大叶桉树的化感作用规律和相关化感物质研究提供参考依据。现将有关结果报道如下。

1 材料与方法

l.l 试验材料

大叶桉枝叶采于温州茶山。玉米（Zea mays L.）、小麦（Triticum aestiυum L.）,萝卜（Raphanus satiυus L）、绿豆（Vigna radiata（L.）R.Wilczak）购于农贸市场。

l.2 桉叶化感物质的提取

取新鲜大叶桉叶片洗净,剪成1～2 cm的片状,称取700 g分成3组,第1组400 g,第2组200 g,第3组100 g；第1组的桉树叶片和蒸馏水按1∶5的比例配比,即400 g新鲜大叶桉叶片用2 000 m L的蒸馏水于恒温28℃下浸泡24 h；第2组的桉树叶片与蒸馏水按1∶10的比例配比,即200 g新鲜大叶桉叶片用2 000 m L的蒸馏水于28℃下浸泡24 h；第3组的桉树叶片与蒸馏水按1∶20的比例配比,即100 g新鲜大叶桉叶片用2 000 m L的蒸馏水于28℃下浸泡24 h；浸泡过程中不断搅动,过滤后得大叶桉树叶片水浸提取液,再将各组提取液贮存于冰箱（0～4℃）冷藏,用于试验。

l.3 土壤收集和处理

从田间取回足量土壤,将过筛后的细土装入大小一致的盆钵中,每盆装土量一致,共16盆；将已装好的盆钵进行消毒灭菌处理,取出装有土壤的盆钵,用于接下来的试验。

l.4 试验方法

1.4.1 桉叶浸提液对种子萌发的影响

采用培养皿滤纸法［4］。处理组分为5倍、10倍和20倍浓度组,蒸馏水为对照组,每处理重复5次。在上述培养皿中分别加入不同浓度的浸提液和蒸馏水50 m L,种子预先用0.1%的升汞消毒5 min,然后用蒸馏水冲洗干净,每皿摆放50粒种子,于26℃恒温箱内培养,每天记录1次,连续5 d记录发芽数,所得数据采用最终萌发率和发芽速度指数（I）［5-6］来定量,发芽速度指数按如下公式进行计算：I=（5×X1+4×X2+3×X3+2× X4+1×X5）,式中X为每隔24 h发芽的种子数。

1.4.2 桉叶浸提液对种子萌发和幼苗生长的影响

采用盆栽法研究桉树化感物质对植物种子萌发的影响和对植物幼苗生长的影响［7-8］；考虑到自然条件下土壤因子的作用,因而采用盆栽法。将盆钵试验分为玉米组、小麦组、萝卜组、绿豆组4组,每组4个,其中2个用于蒸馏水组对照,2个用于桉叶水浸提取液组,分组标号。在上述每组盆钵中种下相应的种子20粒,再盖上1 cm过筛灭菌后的细土,对各组进行浇水。蒸馏水组用蒸馏水浇,大叶桉桉叶水浸提取液组用提取液浇,保证浇水的量相同。把所有盆钵放入人工气养箱中培养。每天记录发芽种子数量,直到种子在盆钵中生长为幼苗,再测幼苗长度,记录幼苗的生长状况。

1.4.3 桉叶浸提液对土壤种子库种子萌发的影响

采用盆栽法研究桉叶浸提液对土壤种子库种子萌发影响。将盆钵分成蒸馏水和桉叶浸提液2组,每组重复5个,分别对各组浇蒸馏水、浸提液,浇量保持一样,保持土壤湿润,置于26℃人工气养箱中培养,记录杂草出苗时间。发芽速度指数按如下公式进行计算：I=（5×X1+4×X2+3×X3+ 2×X4+1×X5）,式中X为每隔24 h发芽的种子数。

2 结果与分析

2.l 桉叶浸提液对种子萌发的影响

采用培养皿滤纸法。蒸馏水作为对照组；处理组分为5倍,10倍和20倍浓度组。每处理5个重复。每皿摆放50粒种子。算出5个培养皿每天萌发的种子数平均数,然后按指数公式计算（表1）。

种子萌发率的计算是采用最终萌发数量,统计其平均萌发率,其结果为表2。

从表1,2可见,桉叶浸提液对玉米种子的萌发表现出抑制作用。随着提取液浓度的增大,玉米种子的萌发率降低。在对照组蒸馏水组中玉米种子的萌发率为98.4%,在20倍浓度组中玉米种子的萌发率为93.6%,在10倍浓度组中玉米种子的萌发率为80%,在5倍浓度组中玉米种子的萌发率为37.6%。并且5,10倍浓度组中都有露白而未长根的,说明抑制作用较大。

表1 不同浓度浸提液对玉米种子萌发指数的影响

表2 不同浓度浸提液对种子发芽率的影响 %

从表1和表2中可见,大叶桉水浸提取液对小麦种子的萌发表现出抑制作用。随着提取液浓度的增大,小麦种子的萌发率降低。在对照组蒸馏水组中小麦种子的萌发率为80.4%,在20倍浓度组中小麦种子的萌发率为37.6%,在10倍浓度组中小麦种子的萌发率为24.8%,在5倍浓度组中小麦种子的萌发率为9.6%。另外发现5,10,20倍浓度组中都有露白而根却未生长的,说明对小麦种子萌发的抑制作用较大。相比对照组,试验组露白的和未萌发的种子数要高,说明小麦种子对大叶桉树水浸提取液很敏感；即大叶桉树水浸提取液对小麦种子的萌发有抑制作用。

从表1,2表可见,大叶桉水浸提取液对萝卜种子的萌发表现出抑制作用。随着提取液浓度的增大,萝卜种子的萌发率降低。在对照组蒸馏水组中萝卜种子的萌发率为90.8%,在20倍浓度组中萝卜种子的萌发率为56.8%,在10倍浓度组中萝卜种子的萌发率为18.8%,在5倍浓度组中萝卜种子的萌发率仅为6.4%。同时发现,5,10,20倍浓度组中未萌发的种子数,试验组要高于对照组,说明萝卜种子对大叶桉树水浸提取液很敏感,即桉叶浸提液对萝卜种子的萌发有抑制作用。

从表1,2可见,桉叶浸提液对绿豆种子萌发也有抑制作用,在对照组蒸馏水组中绿豆种子的萌发率为98.8%,在20倍浓度组中绿豆种子的萌发率为91.2%,在10倍浓度组中绿豆种子的萌发率为80.4%,在5倍浓度组中绿豆种子的萌发率为62.0%。同时发现,萌发种子的根部都有萎焉,说明提取液对绿豆种子根的生长有抑制作用。相比对照组,试验组中5,10,20倍浓度组中未萌发的种子数要高,说明绿豆种子对桉叶浸提液高浓度液较敏感,即大叶桉树水浸提取液对绿豆种子的萌发有一定抑制作用。

总的来说,大叶桉树水浸提取液对玉米、小麦、萝卜、绿豆种子的萌发有抑制作用,浓度越高,抑制作用越明显。

2.2 桉叶浸提液对种子萌发和幼苗生长的影响

采用盆栽法研究桉树化感物质农作物种子萌发和幼苗生长的影响；将盆钵分成4个处理组,分别为玉米、小麦、萝卜、绿豆组,每处理分4个组,每组2个重复。

从表3可见,大叶桉树叶水浸提液对玉米、小麦、萝卜、绿豆4种受体植物幼苗生长的抑制效应随着处理浓度增大呈增强的变化趋势。在大叶桉叶水浸提取液中,玉米、小麦、萝卜、绿豆4种受体植物苗高比对照组（蒸馏水）要小,最长芽的长度和平均芽长都要小于对照组,且被提取液处理过的幼苗长势都不均匀。

表3 桉叶浸提液对种子萌发及幼苗生长的影响

从表4中可见,桉叶浸提液对玉米、小麦、萝卜、绿豆4种受体植物种子的发芽率也有抑制作用。

表4 桉叶浸提液对不同种子发芽率的影响

2.3 桉叶浸提液对土壤种子库种子萌发的影响

采用盆栽法研究桉叶浸提液对土壤种子库种子萌发影响。将盆钵分成2组,每组5个重复,共10盆。每盆装土1 kg,分别浇灌等量的蒸馏水和浸出液,每天记录各盆的出苗情况,连续记录22 d。结果至第6天,盆钵开始有小苗出现,至第10天出苗结束,没有再长出新苗。从刚开始出苗到出苗结束,统计每天的出苗情况,然后算出土壤出苗指数（出苗指数按种子指数的算法）。

从表5可见,桉叶浸提液对土壤中的种子萌发有显著的抑制作用。

表5 桉叶浸提液对种子萌发的影响

试验结果显示,尖叶和圆叶的发生比例,对照为14∶13,桉叶为4∶2。由此认为,尖叶一般为单子叶植物,圆叶为双子叶植物。由试验可知,大叶桉树对单、双子叶植物种子的萌发抑制作用存在差异,但由于数量有限,还有待进一步研究。

3 小结与讨论

3.l 桉叶浸提液对种子萌发的抑制作用

绿豆种子萌发所受影响不显著,这与郑丽等［8］、赵绍文等［9］的研究结果一致。小麦、玉米和萝卜种子萌发则受桉叶浸提液的化感抑制作用明显,并随处理液浓度的提高抑制现象更明显,这可能是高浓度处理会抑制种子内贮藏淀粉和蛋白质的分解,从而影响种子萌发所需要的物质和能量,致使种子萌发受抑制。与对照组相比,受体植物种子萌发过程中根系受到不同程度的影响。试验观察可知,桉树叶水浸提液对4种不同受体植物种子萌发具有明显抑制作用。

3.2 桉叶浸提液对幼苗生长的抑制作用

可能是受体植物种子萌发和幼苗的生长状况受化感物质的影响,在种子萌发过程中,一些促使种子萌发和幼苗生长的因子被抑制。试验观察可知,对照组的幼苗生长正常,试验组的幼苗生长不均,原因可能与种子结构、浸出液的化感作用特点有关。所以在试验中表现出幼苗的正常生长受阻,说明桉叶浸提液对玉米、小麦、萝卜、绿豆幼苗生长有抑制作用。这与郭晓光等［10］的研究结果一致。

3.3 桉叶浸提液对土壤中杂草种子有抑制作用

可能是因为浸提液中的化感物质对土壤中杂草种子的萌发因子有抑制作用,破坏了杂草种子正常萌发的因子,从而抑制了萌发。本研究证实,大叶桉树的水溶性物质具有化感作用,且影响了种子萌发,从而使物种更新产生障碍,直接影响到植物在群落中的多度。有研究发现,种子发芽率越低,发芽时间延长,致使出苗延后,甚至影响幼苗生长,并严重影响植物对地上和地下资源的竞争能力。本研究证实了大叶桉树的水溶性物质具有强烈的化感作用,导致其林下植物稀少,林木分布不均衡,易造成水土流失。

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（责任编辑：张瑞麟）

S451

：A

：0528-9017（2014）04-0530-03

文献著录格式：田雪晨,陈贤兴.大叶桉树对几种农作物和杂草的化感作用［J］.浙江农业科学,2014（4）：530-532,534.

2013-11-16