假臭草水浸提液对4种作物的化感作用

马永林， 马跃峰， 郭成林， 王彦辉， 覃建林

广西农业科学院植物保护研究所/广西作物病虫害生物学重点实验室，广西 南宁 530007



假臭草水浸提液对4种作物的化感作用

马永林， 马跃峰， 郭成林， 王彦辉， 覃建林*

广西农业科学院植物保护研究所/广西作物病虫害生物学重点实验室，广西 南宁 530007

【背景】假臭草是近几年来入侵我国南方的外来杂草，目前已成功侵占海南、福建、广东等省沿海的大部分果园、草地、农田等农业生态系统，给当地农业生产造成极大的危害。【方法】采用室内生物测定方法研究不同浓度的假臭草水浸提液(0.010、0.025、0.050 g·mL-1)对4种作物(西瓜、水稻、萝卜和辣椒)种子萌发和幼苗生长的化感作用。【结果】各浓度的假臭草水浸提液对4种作物种子萌发和幼苗生长都有较强的化感作用，并且随着浸提液浓度的增大，化感效应显著增强。当浓度为0.050 g·mL-1时，4种受体作物的化感综合效应顺序为西瓜>萝卜>水稻>辣椒。【结论与意义】明确假臭草对不同供试作物的化感作用，能够为该入侵杂草的科学防治提供理论依据。

假臭草； 入侵植物； 浸提液； 化感作用

植物的化感作用是指一个活体植物向环境中释放化学物质，从而影响周围植物生长和发育的现象，它包括促进和抑制2个方面的作用(孔垂华和胡飞,2001； Anetal.，2003)。植物能通过淋溶、挥发、残体分解和根系分泌等途径向环境释放次生代谢物质(关亚丽等，2011; 胡飞和孔垂华，1997)。其中，有些次生代谢物具有化感作用，可以间接或直接地影响周围植物 (包括微生物 )的生长，从而影响植物群落组成和演替变化(韩利红和冯玉龙,2007; 孔垂华和胡飞，2001)。目前，植物化感作用是化学生态学中最活跃的研究领域之一，其中化感物质在杂草防控和农业可持续发展中的应用已成为一个新的研究热点(周凯等，2004)。

假臭草EupatoriumcatariumVeldkamp为菊科泽兰属一年生草本植物，又名猫腥菊(吴世捷和高力行,2002； Corlett & Shaw，1995)，原产于南美洲。20世纪80年代假臭草在我国香港首次被发现，但一直被误认为熊耳草AgeratumhoustonianumMiller (Corlett & Shaw，1995)，20世纪90年代才被重新鉴定。近10年假臭草在海南、台湾、广东、广西等地先后有分布记录(秦新生等，2004； 王真辉等，2006)，被列入《海南岛外来入侵危险性动植物名录(一)》(王伟等，2007)。假臭草在华南地带能迅速覆盖整个果园的地面，对土壤水分和肥力的吸收力强，能够破坏土壤可耕性，严重影响果树的生长。当其入侵牧场后，能分泌一种有毒的恶臭味，影响家畜的觅食(陈伟等，2007； 李振宇和解焱，2002)，对入侵地区生物的生存构成威胁。近年来，假臭草在我国南方地区迅速生长并扩张蔓延，特别是对人类活动频繁的农田、墓地、非根地、果园等生境危害严重，应当引起重视。目前，有关假臭草的化感作用(李光义等，2007； 李勤奋等，2010； 林成俊等，2008； 王真辉等，2011)、化学成分(邓世明等，2009)、化学防控(阚丽艳等，2008； 马永林等，2013)等均有报道。本研究试图探明假臭草水浸提液对几种测试植物种子萌发和幼苗生长是否有化感作用，以期为该入侵植物的科学防控提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供体植物：假臭草(开花期生长健壮的植株)于2014年10月30日采于广西武鸣县大帽岭村(北纬23°9′8″，东经108°11′56″，海拔高度51 m)。受体植物：西瓜种子为黑美人，由广西农业科学院园艺研究所提供；水稻种子为TN1，由广西农业科学院植物保护研究所提供，萝卜、辣椒(线椒)种子由广西农业科学院蔬菜研究所提供。

1.2 试验方法

1.2.1 假臭草水浸提液的制备 割取营养生长期健壮的假臭草新鲜植株，用封口袋封好并带回实验室，迅速刷干净灰土，剔除枯黄叶和干枝(花和茎叶分开)。将茎叶剪切为5 mm左右的小段，按照质量比1∶10(新鲜材料∶蒸馏水)加入蒸馏水，20～25 ℃室温下浸泡48 h，每隔12 h摇动5 min，然后过滤得到浓度为0.1 g·mL-1的浸提液母液。将母液用无菌蒸馏水配制成0.010、0.025、0.050 g·mL-1后保存于4 ℃冰箱中备用。

1.2.2 生物测定 (1)种子萌发。选择颗粒饱满、大小均匀的受体种子, 用10% H2O2消毒5 min，再用无菌蒸馏水冲洗干净，均匀排列于培养皿(φ=9 cm，铺2层滤纸)内，每皿30粒，加5 mL水浸提液，上盖，用封口膜封住边缘，置于25 ℃恒温箱中(李雪枫等，2010)。以无菌蒸馏水为对照。每天补充2 mL水浸提液或无菌蒸馏水1次,并检测发芽数, 胚根突破种皮2 mm即视为萌发。每个处理3次重复，当连续2 d检测无种子发芽时，定为发芽结束。

(2)幼苗生长。选择颗粒饱满、大小均匀的受体种子做催芽处理，选取同期发芽(胚根突破种皮2 mm)的种子，均匀排列于准备好的培养皿(φ=9 cm，铺2层滤纸)中，每皿30粒，加5 mL浸提液，上盖，用封口膜封住边缘，置于20～25 ℃(20 ℃时黑暗16 h， 25 ℃时光照8 h)光照培养箱中。以无菌蒸馏水为对照。每天补充2 mL水浸提液或蒸馏水1次,每个处理3次重复，第7天测量幼苗根长、苗高和鲜重(李睿玉等，2014； 李雪枫等，2010)。

1.2.3 数据处理 根据测定结果计算萌发率、根长、苗高和鲜重的化感指数(response index,RI)(李雪枫等，2010)。

RI=1-C/T(T≥C)或RI=T/C-1(T<0)

式中:C指对照值；T指处理值;RI>0表示促进作用，RI<0表示抑制作用，RI绝对值的大小与化感作用强度相对应。

综合化感效应指数(synthesis effect index,SE)=(萌发率RI+苗高RI+根长RI+鲜重RI)/4

式中：SE>0表示促进作用，SE<0表示抑制作用，其绝对值大小与作用强度相对应(罗杨等，2011； 陶文琴等，20014； Hierro & Callaway，2003)。

采用Excel 2010和Dps 14.5软件对数据进行处理分析并作图(用Duncan′s法比较处理组间的差异性，显著水平p=0.05)。

2 结果与分析

2.1 假臭草水浸提液对作物种子萌发率的影响

由图1可知，假臭草水浸提液对水稻、西瓜、萝卜和辣椒种子萌发率有一定影响。其中，0.010 g·mL-1水浸提液对萝卜种子萌发具有轻微的促进作用；浓度升高后对其种子萌发表现出了轻微的抑制作用，但无显著差异(p>0.05)。不同浓度的水浸提液对水稻、西瓜和辣椒均表现出了一定的抑制作用。其中，对西瓜种子萌发的抑制作用最显著，随着浓度的升高作用增强，0.025与0.010 g·mL-1处理之间存在显著差异(p<0.05)；对水稻种子萌发的抑制作用随着供试浓度的升高而降低；随着水浸提液浓度的升高，辣椒种子的萌发率降低，但差异不显著(p>0.05)。

图1 假臭草水浸提液浓度对受试作物种子萌发率化感指数(RI)的影响

2.2 假臭草水浸提液对作物苗高的影响

假臭草水浸提液对萝卜和辣椒苗的生长有促进作用(图2)，且该作用随着浓度的增大而增强，但差异不显著(p>0.05)。不同浓度的水浸提液对水稻和西瓜苗的生长均有一定的抑制作用，且随着浓度的升高，抑制作用增强；但对西瓜苗生长的抑制作用不显著(p>0.05)；水浸提液浓度为0.010和0.050 g·mL-1时，水稻苗高差异显著(p<0.05)。

2.3 假臭草水浸提液对作物根长的影响

由图3可知，假臭草水浸提液在供试浓度下对西瓜、萝卜和辣椒根长的影响表现为抑制作用。其中，对西瓜和辣椒根生长的抑制作用随着浓度升高而增强，但西瓜根长差异显著(p<0.05)；对萝卜根生长的抑制作用随着浓度升高而减弱，但差异不显著(p>0.05)。0.010 g·mL-1水浸提液对水稻根生长有轻微的抑制作用，浓度升高后表现出轻微的促进作用，但差异不显著(p>0.05)。

图2 假臭草水浸提液浓度对受试作物苗高化感指数(RI)的影响

图3 假臭草水浸提液浓度对受试作物根长化感指数(RI)的影响

2.4 假臭草水浸提液对作物鲜重的影响

假臭草水浸提液对4种受体作物鲜重的影响见图4。其中，对水稻、萝卜和辣椒鲜重表现为促进作用，且随浓度的升高对萝卜和辣椒鲜重的促进作用增强，但差异不显著(p>0.05)；随着浓度的升高对水稻鲜重的促进作用有轻微减弱；对西瓜鲜重表现出明显的抑制作用，且随着浓度的升高抑制作用显著增强(p<0.05)。

图4 假臭草水浸提液浓度对受试作物鲜重化感指数(RI)的影响

2.5 综合化感效应

从表1可以看出，3种浓度的假臭草水浸提液对不同作物表现出了不同的化感作用。其中，0.010 g·mL-1水浸提液对萝卜有轻微的抑制作用，随着浓度的升高表现出了一定的促进作用；低浓度水浸提液对水稻有轻微的促进作用，当浓度升高为0.050 g·mL-1时，对水稻表现出轻微的抑制作用，但各个处理之间差异不显著(p>0.05)；各浓度水浸提液对西瓜和辣椒均有抑制作用，且随着浓度的升高，抑制作用有不同程度的增强，其中不同浓度水浸提液对西瓜的抑制作用差异显著(p<0.05)，对辣椒的抑制作用无显著差异(p>0.05)。0.050 g·mL-1假臭草水浸提液对4种受体作物的综合化感效应顺序为西瓜>萝卜>水稻>辣椒。

表1 假臭草水浸提液对供试作物的综合化感效应指数(SE)

3 讨论

综上所述，假臭草水浸提液对不同受体作物的种子萌发和幼苗生长发育均有一定的影响。植物的化感作用受多种因素的影响， 表现出来的化感强度与受体植物有关(黄高宝等，2005)。相关研究已经证实假臭草存在化感效应(李光义等,2007； 李勤奋等,2010； 林希昊等，2010)， 本研究也证明假臭草具有比较强的化感作用。

本试验对假臭草的化感作用进行了初步探讨，假臭草水浸提液对不同作物具有不同的化感效应，同时对同一作物的不同部位也表现出了不同程度的抑制或促进作用。整个试验过程是在光照培养箱中完成，与自然环境条件下的化感效应有一定的差异，有待进一步探究。

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(责任编辑:杨郁霞)

Allelopathic inhibitory effect of theEupatoriumcatariumextract on four crops

Yong-lin MA, Yue-feng MA, Cheng-lin GUO, Yan-hui WANG， Jian-lin Qin*

PlantProtectionInstitute,GuangxiAcademyofAgriculturalSciences/GuangxiKeyLaboratoryofBiologyforCropDiseasesandInsectPests,Nanning,Guangxi530007，China

【Background】EupatoriumcatariumVeldkamp is an invasive exotic weed in south China, registered from the coast of Hainan, Fujian, Guangdong, and other coastal provinces. Its presence in most orchards, grassland, and farmland caused great harm to the local agricultural production. 【Method】 Allelopathic effect of watery extract (0.010 g·mL-1, 0.025 g·mL-1, 0.050 g·mL-1) fromE.catariumwas tested on four crops, watermelonCitrulluslanatus, riceOryzasativa, radishRaphanussativusand bell pepperCapsicumannuumunder laboratory conditions. 【Result】 The results showed that increasing concentrations ofE.catariumhad significant increasing allelopathic inhibition on seed germination and seedling growth of the four plants. At the extract concentration of 0.050 g·mL-1, the sensitivity rank of the four crops was:C.lanatus>R.sativus>O.sativa>C.annuum. 【Conclusion and significance】 Understanding the allelopathic effect ofE.catariumon different crops can provide scientific basis for prevention and control of this weed.

Eupatoriumcatarium; alien invasive plant; extract; allelopathy

2016-06-03 接受日期(Accepted)： 2016-07-13

国家国际科技合作项目(2011DFB30040)； 广西自然科学基金项目(2015GXNSFAA139058)； 广西作物病虫害生物学重点实验室项目(14-045-50-ST-05)； 广西农业科学院基本科研业务专项(2015YT41)

马永林， 男, 助理研究员。 研究方向: 外来入侵生物与农田杂草防控。 E-mail: mayonglin_208@163.com

*通讯作者(Author for correspondence), E-mail: qinjianlin948@163.com

10. 3969/j.issn.2095-1787.2016.04.007