桉树与几种滨海植物水浸提液对纤细角毛藻生长的影响*

高霆炜　吴斌

(1.桂林理工大学环境科学与工程学院　广西桂林 541004；　2.广西红树林保护与利用重点实验室，广西红树林研究中心　广西北海 536000)



桉树与几种滨海植物水浸提液对纤细角毛藻生长的影响*

高霆炜1,2吴斌2

(1.桂林理工大学环境科学与工程学院广西桂林 541004；2.广西红树林保护与利用重点实验室，广西红树林研究中心广西北海 536000)

摘要为了研究桉树人工林是否会对海洋初级生产者产生影响，实验选取了桉树及4种滨海植物(木麻黄、台湾相思、秋茄和白骨壤)，对比5种植物叶片水浸提液对纤细角毛藻生长的影响。结果显示，桉树对纤细角毛藻生长的影响最大，低浓度的叶片水浸提液(5 mL/L)表现出很强的抑藻作用；木麻黄、台湾相思和秋茄对纤细角毛藻生长的影响次之，低浓度的叶片水浸提液(5 mL/L)表现出较弱的抑藻作用，15 mL/L时，对藻的抑制作用较强；白骨壤对纤细角毛藻生长的影响最弱，25 mL/L时，表现出对藻有较弱的抑制作用。实验结果表明，桉树比其他常见的滨海植物对海洋微藻具有更强的化感作用，在沿海地区大面积种植桉树人工林会对海洋初级生产者产生潜在的影响。

关键词桉树化感作用纤细角毛藻滨海植物

0引言

微藻是海洋生态系统中的主要初级生产者，其变化将直接或间接地影响整个海洋生态系统。由于桉树具有适应性强、生长周期短、产材量高等优点，在大力发展经济林的同时，也作为沿海防护林树种，在我国南方沿海地区大面积的种植。很多研究表明，桉树释放的化感物质对其他植物具有很强的抑制作用，这可能是造成桉树人工林群落结构简单、物种多样性减少的主要原因。现今桉树化感方面的研究多集中于陆生系统，对种植周边的海洋生态系统研究较少。试验选取桉树、木麻黄、台湾相思、秋茄、白骨壤5种植物，对比不同植物叶片的水浸提液对纤细角毛藻生长的影响，进一步分析桉树种植对海洋生态系统潜在的影响。

1试验材料与方法

1.1试验材料

试验使用的植物叶片均采自广西北海市周边，桉树叶片采自合浦山口林场，台湾相思、白骨壤、秋茄、木麻黄叶片采自高德草头村。纤细角毛藻由广西海洋研究所提供，使用f/2培养基[1]培养。试验前将纤细角毛藻预培养7 d，使其处于对数生长期。

1.2植物叶片水提液制备

将采集到的树叶清洗干净后，于60 ℃ 烘48 h粉碎过550 μm筛。称取20 g树叶粉加入200 mL超纯水避光浸提48 h。浸提结束过0.45 μm滤膜后于4 ℃冷藏保存备用。

1.3水提液对纤细角毛藻生长的影响

向100 mL三角瓶中加入50 mL 灭菌后的f/2培养基，接种处于对数生长期的纤细角毛藻，使藻细胞初始密度在5×104个/mL左右。按浸提液浓度梯度5，10，15，20，25 mL/L向接种后的培养液中分别加入不同种植物叶片水提液。每个浓度3个平行，以不加水浸提液组作为空白对照。

在光照培养箱中培养，温度为25±1 ℃，光照强度4 000 Lx，光暗比12 h∶12 h。每天摇瓶3次，并随机调换三角瓶位置。连续培养5 d，每24 h取样进行藻细胞密度计数(血球计数板法)。

1.4数据处理

藻类生长抑制率公式：RI=(1-N/N0)×100%。式中，RI表示抑制率，%；N表示加入浸提液组藻细胞密度，个/mL；N0表示对照组藻细胞密度，个/mL。EC50(ml/L)为半抑制浓度。

2结果与分析

2.1不同植物叶片水浸提液对纤细角毛藻密度的影响

桉树叶浸提液对纤细角毛藻生长影响见图1。5 mL/L第1天抑制率在86.1%，在第3天达到最大98.9%之后开始有所下降。10 mL/L的抑制率第1天为93.1%，第2天开始抑制率均为100%。体积浓度为15，20，25 mL/L时，培养第1天藻细胞完全死亡，培养的5 d中抑制率均为100%。

图1　桉树叶水浸提液对纤细角毛藻细胞密度的影响和抑制率

图2、图3分别为秋茄、白骨壤叶水浸提液对纤细角毛藻密度及抑制率的影响情况。由图中可以看出2种红树植物对藻的抑制率存在较大的差异。秋茄叶水浸提液在低浓度(5，10 mL/L)时，可以看出藻细胞随时间的变化。浓度为5 mL/L时藻细胞有一定增长，随着时间变化增速逐渐增加。浓度为10 mL/L时藻细胞培养5 d也只有微弱的增长，抑制率由第1天81.2%逐渐增加到第3天的93.0%，后期则有微弱的下降。在高浓度(15,20,25 mL/L)时，培养的第1天藻细胞全部死亡。白骨壤叶水浸提液对纤细角毛藻的影响相对较小。低浓度(5 mL/L)时对藻细胞密度变化影响较弱，第4天后抑制作用消失。浓度为10,15 mL/L时，对纤细角毛藻生长有一定抑制作用，抑制率先升后降。浓度在20,25 mL/L时对纤细角毛藻的生长有较显著影响，抑制率也逐渐增加到并维持在90%左右。

图2　秋茄叶水浸提液对纤细角毛藻细胞密度的影响和抑制率

图3　白骨壤叶水浸提液对纤细角毛藻细胞密度的影响和抑制率

台湾相思叶水浸提液低浓度(5 mL/L)时第2天抑制率在41.2%，而后出现下降。10 mL/L时抑制率第3天之后开始出现微弱的下降。高浓度(15，20，25 mL/L)时第1天就出现完全抑制纤细角毛藻的生长。木麻黄叶水浸提液浓度在5 mL/L时对纤细角毛藻生长影响较弱，抑制率在第2天出现最大值54.9%之后开始下降，第5天对纤细角毛藻生长只有微弱的抑制作用。浓度在10 mL/L时早期(1～3 d)对纤细角毛藻的生长抑制作用较明显，只在第4、第5天藻细胞数才出现增加。高浓度(15，20，25 mL/L)时第1天就出现完全抑制纤细角毛藻的生长，见图4、图5。

图4　台湾相思叶水浸提液对纤细角毛藻细胞密度的影响和抑制率

图5　木麻黄叶水浸提液对纤细角毛藻细胞密度的影响和抑制率

2.2不同植物叶片水浸提液的纤细角毛藻藻细胞密度的EC50

表1为不同植物叶片水浸提液在1，2，3，4，5 d的藻细胞密度EC50浓度。

表1　不同植物叶水浸提液处理纤细角毛藻细胞密度的EC50浓度　mL/L

表1可以看出在不同植物叶片水浸提液对纤细角毛藻的EC50存在差异，对纤细角毛藻毒性由大到小的顺序为桉树叶、秋茄叶、木麻黄叶、台湾相思叶、白骨壤叶。不同植物叶片的EC50表现出相同的变化趋势，EC50先降后升，除木麻黄在第二天EC50达到最低外，其余均在第三天达到最低。除了白骨壤明显第三天最低外，其余组第2和第3天EC50较接近。

3讨论

桉树的化感作用研究的比较多，但主要是集中于对陆生植物的。很多研究表明桉树枝叶等凋落物中的提取物能抑制其他植物的种子萌发、生长、甚至造成植株的死亡。BOLTE等[2]研究发现，艮叶山桉(Eucalyptuspilverulenta)分离得到的巨桉酚，能够强烈抑制独行菜(Lepidiumlatifolium)种子的萌发。MORAL等[3]发现，从赤桉(Eucalyptuscamafaldensis)叶片滴落的雨雾滴使树下草本植物硬雀麦(Bromusrigidus)生长困难。桉树对藻类尤其是海洋微藻的影响研究较少，只见于杨维东等[4]发现桉木粉可显著抑制赤潮藻的生长。随着研究的不断深入，桉树对海洋生态系统的影响逐渐受到重视。然而，桉树对海洋微藻的化感作用，与原有的常见滨海植物对海洋微藻化感作用进行比较研究还未见报道。本试验的结果，揭示了桉树比其他常见的几种滨海植物具有更强烈的抑藻作用，这表明沿海地区大量种植桉树后，原生滨海植被被桉树取代，势必对海洋生态系统的初级生产力产生巨大的影响，这种影响的机理有必要进行更深入的研究。

几种常见的滨海植物化感作用也有诸多报道。秋茄化感作用多表现为对其它植物及藻类生长的抑制。孙志伟等[5]研究发现，秋茄新鲜叶片水提物对两种赤潮藻球形棕囊藻和赤潮异弯藻均具有显著的化感抑制作用，这与本试验结果相似。段罕慧等[6]发现，未分解秋茄凋落叶水提液的抑藻作用存在浓度效应，随着水提液浓度的增加，抑制作用增强；半分解秋茄凋落叶(半分解期t50=42 d)水提液对新月菱形藻的生长则无明显影响。红树植物凋落物含有的酚酸类物质对微藻的繁殖起到了一定的调控作用。其他滨海植物对海洋微藻的化感作用还未见报道，既往的研究只是针对陆生植物的。木麻黄作为我国华南沿海地区重要的防护林树种，具有抗风沙，耐干旱、贫瘠、盐碱和速生等优良特性。木麻黄化感作用多表现在对自身物种的毒害，而对其他物种化感伤害不大。林武星[7]研究表明，造成木麻黄连栽障碍原因除了由于土壤肥力下降外，其产生的化感物质对自身的毒害也是一个重要的原因。邓兰桂等[8]从木麻黄小枝提取的3种化感物显著地抑制木麻黄幼苗生长，尤其是抑制根生长。陈旭阳[9]研究表明，木麻黄的根和小枝的水浸液能促进潺槁苗的生长，对潺槁具有正向化感作用。SURESH等[10]研究发现，用木麻黄小枝水提取物浇灌土壤对高粱、虹豆和向日葵的发芽和生长均有化感作用。

4结语

试验结果表明，与其他常见的滨海植物比较，桉树叶水浸提液对纤细角毛藻生长抑制作用最强。沿海地区大面积的桉树人工林，其产生的凋落物或收获后的遗弃物中存在的具有抑藻作用化感物质将有可能通过地表径流进入附近海域，对林区周围海洋生态系统造成潜在的影响。由于桉树人工林群落结构简单，林下植被较少，对降雨截载能力低于其他一些人工林，地表径流偏大，进一步造成林内化感物质的迁移进入海洋生态系统中，从而影响海洋微藻正常生长的可能性大大增加。此种化感物质入海的迁移、扩散过程，也有待于进一步的研究。

参考文献

[1]GUILLARD R R，RYTHER J H. Studies of marine planktonic diatoms：I. Cyclotella nana Hustedt, and Detonula confervacea (cleve) Gran[J]. Canadian Journal of Microbiology, 1962,8:229-39.

[2]BOLTE M L,BOWERS J,CROW W D，et al. Germination inhibitor from Eucalyptus pulverulenta[J]. Agricultural and Biological Chemistry, 1984,48(2):373-376.

[3]MORAL R D,WILLIS R J,ASHTON D H. Suppression of coastal heath vegetation by Eucalyptus baxteri[J]. Australian Journal of Botany, 1978,26(2):203-219.

[4]杨维东，刘玉荣，刘洁生，等. 桉木粉对塔玛亚历山大藻(Alexandriumtamarense)的抑制作用及其化学基础研究[J]. 环境科学, 2008,29(8):2296-2301.

[5]孙志伟，田斐，安民，等. 红树植物秋茄叶片水提物的抑藻效应[J]. 生态学杂志, 2012,31(9):2241-2246.

[6]段罕慧，张琼，刘景春，等. 秋茄凋落叶酚酸动态变化及其对新月菱形藻的化感效应[J]. 厦门大学学报(自然科学版), 2014,(6):860-866.

[7]林武星. 木麻黄(Casuarinaequisetifolia)自身他感作用响应规律的研究[D]. 福州：福建农林大学,2005.

[8]邓兰桂，孔垂华，骆世明. 木麻黄小枝提取物的分离鉴定及其对幼苗的化感作用[J]. 应用生态学报,1996(2):145-149.

[9]陈旭阳. 木麻黄对滨海沙地乡土树种潺槁化感作用规律的研究[D]. 南宁：广西大学,2013.

[10]SURESH K K,WINAYA RAI R S. Studies on the allelopathic effects of some agroforestry tree crops[J]. International Tree Crops Journal, 1987,4(2/3):109-115.

Effects of Aqueous Extract of Eucalyptus and Several Coastal Plants on the Growth ofChaetocerosgracilis

GAO Tingwei1,2WU Bin2

(1.SchoolofEnvironmentalScienceandEngineering.GuilinUniversityofScienceandTechnologyGuilin,Guangxi541004)

AbstractWith the increase of acreage of eucalyptus planting, Large-scale cultivation of eucalyptus have been seen along the coastal zone in Southern China in recent years. In the present study, the impact of eucalyptus on marine primary producer(Chaetoceros gracilis) is investigated, by comparing with 4 species(Casuarina eguisetifolia, Confusa Merr, Kandelia candel and Avicennia marina) of common plant in south coastal zone. The results show that eucalyptus has a maximum impact on the growth of Chaetoceros gracilis and low concentration(5 ml/L)of the aqueous extract of eucalyptus leaves appears significant inhibiting effect on microalgae. High concentrations(15 ml/L)of the aqueous extract of Casuarina eguisetifolia, Confusa Merr and Kandelia candel leaves have stronger inhibiting effect on microalgae than that of low concentration(5 ml/L). Avicennia marina has a minimum impact on the growth of Chaetoceros gracilis and high concentration(25 ml/L)of the aqueous extract of Avicennia marina leaves also has little inhibiting effect on microalgae. These results indicate that the eucalyptus has stronger allelopathic effect on marine microalgae and thus large-scale cultivation of eucalyptus along the coastal zone will have profound impact on marine primary producers.

Key WordseucalyptusallelopathyChaetoceros graciliscoastal plant

(收稿日期：2015-02-03)

通讯作者吴斌，男，1965年生，博士，研究员，主要从事海洋生物、环境生态研究。

作者简介高霆炜，男，1988年生，硕士研究生，研究方向为海洋生态。

*基金项目：广西红树林保护与利用重点实验室系统性研究课题(GKLMC-201308)。