栾树叶片水浸液对4种草坪草的化感作用

张霞，魏芳敏，李海云

山东省聊城大学农学院，山东聊城252059



栾树叶片水浸液对4种草坪草的化感作用

张霞，魏芳敏，李海云*

山东省聊城大学农学院，山东聊城252059

摘要：为探知栾树（Koelreuteria bipinnata Franch. var. Integrifoliola（Merr.）T. Chen）叶片水浸液对高羊茅（Festuca arundinaces）、白三叶（Trifolium repens）、黑麦草（Lolium perenne）和剪股颖（Agrostis tenuis）的化感作用，采用室内培养皿法，研究了4个不同浓度（12.50、25.00、50.00和100.00 mg/mL）栾树叶片水浸提液对4种草坪草种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：高羊茅、白三叶、黑麦草和翦股颖4种草坪草种子萌发率、发芽指数、活力指数、幼苗苗高、幼苗根长和幼苗鲜重基本随栾树叶片水浸提液浓度的升高而降低，高浓度（100.00 mg/mL）栾树叶片水浸提液对受体植物种子的萌发及幼苗生长均有显著的化感抑制作用。不同草坪草种类对栾树叶片水浸液的敏感程度不同，最敏感的是白三叶，最不敏感的是黑麦草。

关键词：水浸提液；栾树；草坪草；化感作用

植物化感作用是植物通过淋溶、挥发、残体分解和根系分泌等方式向环境释放化学物质，从而对周围植物产生有害或有利的作用［1］。化感作用能影响植物的萌芽、生长、繁殖和分布，在优势种形成、群落演替、植被恢复、杂草控制和病虫害防治等方面有重要作用［2］。化感作用强弱是通过化感效应指数来衡量的［3］，与化感物质的种类、浓度、受体植物种类和环境等条件有关［4］。雨水淋溶是植物活体和残体释放化感物质的主要途径，而且叶片浸提液比根的提取物对周围的植物和微生物有更强的化感作用［5］。近年来园林植物化感作用逐渐引起人们的关注并已成为研究热点，白三叶（Trifolium repens）［6］，火炬树（Rhus typhina）［7］，香樟（Cinnamomum camphora）［8］，天竺桂（Cinnamomum japonicum）［9］，孔雀草（Tagetes patula）［10］，琼花（Viburnum macrocephalum）［11］均具有较强化感作用。

全缘叶栾树（Koelreuteria bipinnata Franch. var. integrifoliola（Merr.）T. Chen）属于无患子科（Sapindoideae）栾树属（Koelreuteria）［12］。树形优美、花冠开展、花果艳丽、观赏价值高、适应性广，在园林绿化中普遍作为行道树和庭荫树广植，是一种具有多种经济价值和园林观赏价值的优良树种。本研究拟选取4种在北方地区草坪建植中经常使用的冷季型草坪草多年生黑麦草（Lolium perenne）、白三叶（T. repens）、高羊茅（Festuca arundinaces）和剪股颖（Agrostis tenuis）为受体，研究栾树叶片水浸液对草坪草的化感作用，为其在园林中的合理配置提供理论和实践依据。

1　材料与方法

1.1材料

供试全缘叶栾树叶片2014年10月采自聊城大学校园内，受体植物黑麦草金石（Keystoner）、高羊茅爱瑞3号（Arid 3）、剪股颖普特（Putter）和白三叶瑞文德（Rivendel），种子购自万源园林有限公司。

1.2方法

1.2.1栾树叶片水浸提液的制备将采集的栾树叶片用蒸馏水洗净，晾干。取栾树叶片100 g，用剪刀剪成长约2～3 cm、宽约0.5 cm左右的小段［13］，倒入三角瓶中，加入1000 mL蒸馏水，并置于BS-1E培养箱于25℃，100 r/min振荡48 h，然后过滤得到100.00 mg/mL的浸提液母液。将该母液用蒸馏水稀释，分别获得浓度为12.50、25.00和50.00 mg/mL的溶液，4℃保存，备用。

1.2.2草坪草种子萌发实验采用培养皿滤纸法进行种子萌发实验。4种草坪草种子用0.5%H202溶液消毒5 min，蒸馏水冲洗3次。将受体种子置于铺有两层滤纸直径9 cm的培养皿中（50粒/皿），分别加入不同浓度（12.50、25.00、50.00和100.00 mg/mL）栾树叶片水浸液6 mL，以蒸馏水为对照，每处理重复3次。将加有受体种子的培养皿放入人工气候室中（25℃/18℃，16 h/8 h），每隔24 h观察并记录种子萌发数（胚根或胚轴突破种皮1～2 mm时为萌发）。试验期内每皿适量补充等量蒸馏水保持培养皿内湿润。7 d后计算萌发率、发芽势、发芽指数和活力指数，从每个培养皿随机挑选10株幼苗，用吸水纸吸干水分，用分析天平称量鲜重，用直尺测量苗高和根长，并计算相应化感效应指数。

计算方法［4］：萌发率（GR，%）=（7 d内正常发芽的种子数/供试种子总数）×100%；发芽势（GE，%）=（前3 d内正常发芽的种子数/供试种子总数）×100%；发芽指数（GI）=∑（Gt/Dt），Gt为不同时间发芽数，Dt为相应发芽天数；活力指数（VI）=GI×S，S为第7 d测得的整株鲜重（g）。化感效应指数（RI）= 1-C/T（T≥C）或者（RI）=C/T-1（T＜C），式中式中C为对照值，T为处理值。

1.3数据处理

用Microsoft Excel 2007软件对数据进行处理，采用SPSS 17.0统计软件中的Duncan法（α=0.05）对数据进行统计分析。

2　结果与分析

2.1栾树叶片水浸液对四种草坪草种子萌发的影响

表1　栾树叶片水浸液对4种草坪草种子萌发率和发芽势的影响Table 1 Effects of aquatic extracts from leaves of Koelreuteria bipinnata Franch. var. integrifoliola（Merr.）T. Chen on seed germination and germination energy of four turf grasses

由表1可看出，高羊茅、白三叶、黑麦草和翦股颖4种草坪草种子萌发率基本随栾树叶片水浸提液浓度的升高而降低。与对照相比，低浓度栾树叶片水浸提液（12.50 mg/mL）对4种草坪草萌发率都无显著影响。随着水浸提液浓度的升高，最先受到显著抑制的是白三叶，25.00 mg/mL处理比对照降低了25.19%；高羊茅和翦股颖在浓度为50.0 mg/mL开始受到显著抑制；当浸提液浓度高达100.00 mg/mL时，才显著抑制黑麦草的萌发，但其萌发率仍高达57.33%，而此浓度下白三叶和剪股颖的萌发率均降为0%。

不同浓度的栾树叶片水浸提液对4种草坪草的发芽势整体上表现出抑制趋势。随着栾树叶片水浸提液浓度增加，4种草坪草的发芽势呈下降趋势（表1）。与对照相比，栾树叶片水浸提液对高羊茅和剪股颖的发芽势均有显著抑制作用。25.00～100.00 mg/mL栾树叶片水浸提液对白三叶的发芽势有明显抑制作用；当水浸液浓度≥50.00 mg/mL时，对黑麦草的发芽势有显著抑制作用。

栾树叶片水浸液对4种草坪草发芽指数影响不同（表2）。不同浓度的栾树叶片水浸液对高羊茅、白三叶和翦股颖的发芽指数均表现出抑制作用，并随着水浸液浓度的增加，三种草坪草发芽指数呈现降低趋势。当栾树叶片水浸液浓度≥25.00 mg/mL时，高羊茅的发芽指数显著下降。当浓度≥12.50 mg/mL时，白三叶和翦股颖的发芽指数显著下降。50.00～100.00 mg/mL的栾树叶片水浸液处理对黑麦草发芽指数均表现出显著抑制作用。

表2　栾树叶片水浸液对4种草坪草的发芽指数和活力指数的影响Table 2 Effects of aquatic extracts from leaves of Koelreuteria bipinnata Franch. var. integrifoliola（Merr.）T. Chen on seed germination index and vigor index of four turf grasses

不同浓度的栾树叶片水浸液对高羊茅的活力指数均呈抑制作用，其中25.00～100.00 mg/mL处理与对照相比差异显著。4个浓度栾树叶片水浸液对白三叶的活力指数均表现为显著抑制作用（表2）。栾树叶片水浸液对多年生黑麦草的活力指数表现出“低促高抑”的双重效应，12.50～50.00 mg/mL处理对黑麦草的活力指数表现出促进作用，但与对照相比差异不显著，100.00 mg/mL处理则产生显著抑制作用。栾树叶片水浸液对多年生剪股颖的活力指数也表现出“低促高抑”的效应，12.50～25.00 mg/mL处理提高翦股颖的活力指数，但与对照相比差异不显著，50.00～100.00 mg/mL处理产生显著抑制作用。

2.2栾树叶片水浸液对4种草坪草幼苗生长的影响

由表3可知，随着栾树叶片水浸液浓度的提高，4种草坪草的苗高都发生不同程度发的变化。不同浓度的栾树叶片水浸提液均降低高羊茅的苗高，当水浸液浓度≥50.00 mg/mL时，高羊茅苗高显著低于对照。12.50 mg/mL处理对白三叶的苗高有显著促进作用，水浸液浓度≥25.00 mg/mL时，则显著抑制。不同浓度的栾树叶片水浸液对黑麦草的苗高呈现促进作用，其中12.50、50.00和100.00 mg/mL3个浓度处理与对照相比差异显著。栾树叶片水浸液对剪股颖的苗高呈“低促高抑”的双重效应，12.50～25.00 mg/mL处理显著提高剪股颖的苗高，50.00～100.00 mg/mL处理则显著抑制。

栾树叶片水浸提液对4种草坪草幼苗根长的影响不同（表3）。不同浓度的栾树叶片水浸提液处理对高羊茅和白三叶的根长均呈抑制作用。栾树叶片水浸提液≥25.00 mg/mL时对高羊茅的根长产生显著抑制作用。水浸提液≥50.00 mg/mL时显著抑制白三叶的根长。栾树叶片水浸液对黑麦草的根长呈低浓度促进高浓度抑制的效应，12.50～25.00 mg/mL处理对黑麦草的根长产生促进作用，但与对照相比差异不显著，50.00～100.00 mg/mL处理对黑麦草的根长呈抑制作用，其中100.00 mg/mL处理与对照相比差异显著。栾树叶片水浸液显著抑制剪股颖的根长，浓度越高，抑制作用越大。

表3　栾树叶片水浸液对4种草坪草苗高和根长的影响Table 3 Effects of aquatic extracts from leaves of Koelreuteria bipinnata Franch. var. integrifoliola（Merr.）T. Chen on seedling height and root length of four turf grasses

栾树叶片水浸液对4种草坪草幼苗的鲜重影响不同（表4）。不同浓度栾树叶水浸液对高羊茅，黑麦草和剪股颖的鲜重呈低浓度促进，高浓度抑制的作用趋势。12.50～25.00 mg/mL栾树叶片水浸液处理的高羊茅，剪股颖和黑麦草幼苗鲜重高于对照，但差异不显著。50.00 mg/mL水浸液处理显著增加黑麦草的幼苗鲜重，100.00 mg/mL显著降低高羊茅和黑麦草幼苗的鲜重。栾树叶片水浸液对白三叶幼苗鲜重的影响与其他3种草坪草不同，对白三叶幼苗鲜重有显著化感抑制作用。

表4　栾树叶片水浸液对4种草坪草幼苗鲜重的影响Table 4 Effects of aquatic extracts from leaves of Koelreuteria bipinnata Franch. var. integrifoliola（Merr.）T. Chen on seedling fresh weight of four turf grasses

3　讨论与结论

化感物质首先通过影响种子发芽决定种子是否萌发，或决定幼苗的健壮与否，从而影响受体植物的生长［14］。因此，供体对受体种子萌发和幼苗生长的影响是植物化感作用的最重要的生物测定法之一。这也是该试验选取草坪草的种子作为受体，以发芽率，发芽势，发芽指数，幼苗长度，胚根长度为测定指标，来研究栾树叶片水浸液对四种草坪草的化感作用的原因。本研究以栾树叶片为试验材料，利用培养皿滤纸法研究不同浓度的栾树叶片水浸液对高羊茅、白三叶、黑麦草和翦股颖4种草坪草种子萌发和幼苗生长的影响，发现栾树叶片水浸液对4种草坪草的种子萌发和幼苗生长均产生不同程度的影响，证实栾树叶片对草坪草的化感抑制作用。

高羊茅、白三叶、黑麦草和翦股颖4种草坪草种子萌发率、种子发芽指数、种子活力指数、幼苗苗高、幼苗根长和幼苗鲜重基本随栾树叶片水浸提液浓度的升高而降低，高浓度（100.00 mg/mL）栾树叶片水浸提液对4种受体植物种子的萌发及幼苗生长均有显著的化感抑制作用。在同一处理水平下，受体植物种子发芽势比发芽率更容易受到抑制，表明发芽势可能是衡量化感作用更敏感的指标。发芽势弱，预示着出苗不齐、弱苗多。用栾树水浸液处理后的草坪草种子，其萌发后幼苗的根系不仅在伸长量上受到抑制，而且在根系形态上也发生了较大的变化。黑麦草幼根表现为胚根根毛不发达、幼根数量增多；白三叶表现为幼根的颜色呈黄褐色，扭曲，出现烂根；剪股颖幼苗根系长度明显短于对照。前人已经从栾树叶中分离出了10多种化合物，主要是黄酮类化合物、木质素类化合物、没食子酸衍生物和谷甾醇化合物［15，16］。导致这种现象的原因可能是由于水浸液中的酚类中的黄酮类化合物不仅抑制根系生长，而且具有畸变的作用［17］。

同一栾树叶片水浸液浓度对同一受体根长的抑制率基本高于对苗高的抑制率。当处理液的浓度较大时，白三叶，高羊茅和剪股颖根长受到显著抑制，这种现象可能是因为根直接接触浸提液中起作用的化感物质，更容易受到伤害。该试验只是对不同浓度的栾树叶片水浸液对4种草坪草种子的萌芽和幼苗的生长状况做了初步比较，关于不同浓度的水浸液处理对4种草坪草幼苗生理生化特性及以及其影响机理如何，都还有待于进一步研究。

白玉兰水浸液对4种草坪植物的化感作用强弱不同［18］，鸡眼草对不同草坪草也存在不同的化感效应［19］。本试验结果也表明，栾树叶片水浸提液对4种草坪草种子的萌发随着水浸液浓度增加呈现明显的抑制效应，且抑制效应的强弱因不同草种而异，这也表明化感作用具有专一性和选择性［20］。综上所述，不同草坪草种类对栾树叶片水浸液的敏感程度不同，最敏感的是白三叶，最不敏感的是黑麦草。因此，在园林绿化过程中可尽量避免白三叶在栾树下的种植而选用其他草种。

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Allelopathy of Koelreuteria bipinnata Franch. var. integrifoliola T. Chen Leaf Aqueous Extracts on 4 Kinds of Turf Grasses

ZHANG Xia，WEI Fang-min，LI Hai-yun*

College of Agriculture/Shandong Liaocheng University，Liaocheng 252059，China

Abstract：To explore the allelopathic effects of Koelreuteria bipinnata Franch. Var. integrifoliola（Merr.）T. Chen leaf aqueous extracts on the four turf grasses（Festuca arundinaces，Trifolium repens，Lolium perenne and Agrostis tenuis），the indoor petri dish method was used to study the effects of water extracts from K. bipinnata leaves with different concentrations（12.50，25.00，50.00，100.00 mg/mL）on seed germination rate and seedling growth of the 4 turf grasses. The results showed that the leaf aqueous extracts with the increasing concentrations exhibited inhibitory effects on the seed germination rate，germination index，vigor index，seedling height，root length and fresh weight of four kinds of turf grasses. High concentration（100.00 mg/mL）of leaf aqueous extracts significantly inhibited seed germination and seedling growth of receptor plants. Sensitivities of different turf grass species on K. Bipinnata leaf aqueous extracts were different，T. repens is the most sensitive，but L. perenne is the most insensitive.

Keywords：Aqueous extracts；Koelreuteria bipinnata Franch. var. Integrifoliola（Merr.）T. Chen；turf grass；allelopathy

中图法分类号：S688.4

文献标识码：A

文章编号：1000-2324（2016）03-0327-05

收稿日期：2015-09-11修回日期：2016-01-16

作者简介：张霞（1982-），女，硕士，研究方向为园林植物种质资源研究及应用. E-mail：zhangxiahnml@163.com

*通讯作者：Author for correspondence. E-mail：lhy@lcu.edu.cn