米槁-绿壳砂林药间作系统可行性

童炳丽,刘济明,熊 雪,陈敬忠,黄小龙,李丽霞

贵州大学林学院,贵阳 550025

米槁(Cinnamomummigao)是贵州近年来重点发展的民族特色药材之一,为樟科(Lauraceae)樟属的常绿植物[1- 2],属多年生高大乔木,其干燥成熟的果实又名大果木姜子,主要分布于滇、黔、桂三省交界地,为贵州省十大苗药之一,主治胃痛腹痛、胸闷呕吐及风湿关节疼痛等[3]。近年来,米槁作为药用植物、香料等被大量使用,造成米槁资源的过度开发利用,野生资源日益匮乏。已有研究表明米槁种子、果皮与叶片中含有大量的萜类、酚酸类等具化感潜力的物质,且对某些林下植物生长有明显的抑制作用[4- 6],导致了一定程度的资源浪费。

本文选用的间作植物为绿壳砂(Amomumvillosum),属姜科多年生常绿草本植物,名贵中药材,其果实、果皮及叶又具有行气调中、消食、温脾、健胃、安胎等功效[7],具有较高药用价值。贵州南北盘江、红水河流域一带绿壳砂主要是作为香料专用型植物种植[8],其生长发育期内需要一定蔽荫,喜高温多湿气候环境[9]。按其生物学、生态学特性在高大乔木之间间作绿壳砂,即可充分利用光能、热能、又可充分利用土地资源与空间,是进行林药间作的又一尝试。目前,米槁与绿壳砂间作及林内生态效益国内还尚未见报道。

林药间作种植模式不仅能提高林地土壤肥力、改善土壤理化结构、改善林内光照强度和促进植物的生长,而且还能有效地利用空间资源,提高单位面积的生态和经济效益[10- 12]。如何选择间作植物是实现林药间作的重要因素[13]。然而,影响林药间作因素中,除间作物种需要在占据不同生态位实现对光温水肥气热充分利用外,物种间是否存在化感作用也是影响间作系统成功与否的关键因素。例如,潘丹等[14]发现核桃叶片水浸提液对黄芩的生长具有一定促进作用,适合于高密度间作套栽在核桃林下。经课题组调查发现,在罗甸地区自然条件下存在米槁-绿壳砂的自然群落,并且绿壳砂生长良好,说明米槁与绿壳砂复合种植存在可能性。若能合理利用人工米槁林下空间,不仅能提高土地利用率,更能推进药用植物种植结构多元化。本试验主要从米槁土壤浸提液对受体植物绿壳砂的发芽率、渗透物质及抗氧化物酶活性等几个方面的影响,以此探讨米槁土壤浸提液对绿壳砂种子萌发及幼苗生长的化感效应,为探索米槁野外生境及人工林下套种绿壳砂提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 供试材料

绿壳砂种子和幼苗于2017年6月购买于云南省鹤庆县香砂仁育苗基地,幼苗苗龄3个月,米槁根际土壤(以下简称根土)和林间土壤(以下简称林土)采自贵州省罗甸县罗书乡6年生米槁人工林,以上物种均由贵州大学林学院刘济明教授鉴定。

1.2 土壤样品采集

沿所选植株树干根部挖取沟面,去除土壤表层的腐殖质,在距主干20—30 cm处,用内径10 cm的土钻分层挖取距地表0—20 cm、20—40 cm、40—60 cm的根系土样,采集各层直径0.1—0.5 cm 的细根,用抖落法获取其上粘附的土壤作为根际土壤。林间土壤采集于米槁林间未被枝叶遮蔽范围处挖取土壤剖面,用内径10 cm的土钻分层挖取距地表0—20 cm、20—40 cm、40—60 cm的土壤。分别将3个不同点相应层次的根际土壤样和林间土壤分别充分混匀,去掉大石粒、须根及可见的土壤动物(如蚯蚓)等,装袋带回。将带回米槁根土及林土自然风干后,分别等量充分混合待用。

1.3 供试液制备

取过2 mm筛的根土、林土各50 g,蒸馏水按照料液比体积为1∶10拌匀浸泡,常温下置于摇床振荡24 h,分别用10层纱布过滤浸提液,4000 r/min离心20 min后取上清液,即为0.1 g/mL母液。将母液进行以下2种配置：(1)将母液分别配制0.5、1、5、10、50 mg/mL浓度梯度5个,用蒸馏水作为对照(CK)用于生物检测,置于4℃冰箱中备用。(2)另取母液用甲醇浸提液反复浸提3次,混合上清液,分别过0.45 μm孔径滤膜抽滤并旋转蒸发,并用乙酸乙酯洗脱,4℃保存,用于GC-MS成分分析。根土—甲醇浸提—乙酸乙酯洗脱相记为RSME；林土—甲醇浸提—乙酸乙酯洗脱相记为WSME。

1.4 实验设计

1.4.1种子萌发试验

采用培养皿滤纸法,培养皿置于高压灭菌锅中120℃消毒,在培养皿中铺2层定量滤纸,每个培养皿选择100粒大小均匀一致的种子,分别加入5 mL不同浓度的供试液,浓度梯度配置是0、0.5、1、5、10、50 mg/mL,每个处理3个重复,置于25℃人工气候培养箱中,每天补充等量相应的各处理供试液保持培养皿湿润,从种子着床后第14天统计绿壳砂种子发芽数,计算发芽率,发芽势。

1.4.2幼苗生长试验

育苗采用盆栽法并置于温室内,栽培土源于贵州大学林学院苗圃,经晒干、碾碎、消毒灭菌过筛后分别装入花盆中(25 cm×20 cm),于当年6月底将购买的苗龄3个月的绿壳砂幼苗挑选长势良好,且较为一致的幼苗移栽至花盆中,按照1.4.1中的6个浓度梯度处理绿壳砂幼苗,每个处理6次重复,每个重复2株幼苗。为保证幼苗正常生长存活,缓苗处理1个月后,挑选长势一致、无病害植株用于化感试验,此时苗龄为4个月。

1.4.3指标测定

发芽率、发芽势[15]：发芽率=发芽种子数/供试种子总数×100%；发芽势=发芽达到高峰值时发芽的种子数/供试种子总数)×100%,并对数据进行化感效应指数(RI)计算[16],当T≥C时,RI=1-C/T；当T

化感强度计算：参考张子龙和沈玉聪[17]的方法计算平均化感指数来比较各测定指标间的化感作用强弱。

式中,R为平均敏感指数(M)的级别或层次,a为数据项,n为该级别或层次数据(RI)的总个数。当MSI>0时为促进,当MSI<0时为抑制,绝对值的大小与作用强度(敏感性)一致。

苗高：每个处理选取3株,利用卷尺和游标卡尺测量并记录其苗高。

生物量：实验结束后将不同浓度处理的3个重复冲洗干净,烘箱105℃杀青20 min,80℃烘干至恒重,用电子天平称量。

渗透物质：可溶性糖含量与可溶性淀粉含量采用蒽酮比色法；可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G- 250染色法、游离脯氨酸含量采用酸性茚三酮显色法。

抗氧化系统：丙二醛(MDA)含量采用TBA显色法测定；叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性用NBT光还原法测定[18]。

土壤酶指标：酸性磷酸酶(S-ACP)、多酚氧化酶(S-PPO)、脲酶(S-UE)、过氧化氢酶(S-CAT)采用试剂盒进行测定(北京索莱宝生物科学技术有限公司),方法与结果计算参照试剂公司方案。

化学成分鉴定及相似度比较：根土与林土洗脱相进样量均为1 μL,不分流(HP6890/5975CGC/MS联用仪)。毛细管柱为AB-INOWAX(30 m×0.25 μm×0.25 mm),初始温度45℃,保持2 min后升温至240℃(以5℃/min匀速升温),保持14 min,总共运行时间为55 min。汽化室温度250℃；载气为高纯He(99.999%)；柱前压7.64 psi,载气流量1.0 mL/min,溶剂延迟时间：5.0 min。质谱条件：离子源为EI源,离子源温度230℃,四极杆温度150℃,电子能量70 eV,发射电流34.6 μA,倍增器电压1612 V,接口温度280℃,质量范围29—500 amu。对总离子流图中的各峰经质谱计算机数据系统检索及核对Nist2005和Wiley275标准质谱图,确定挥发性化学成分,用峰面积归一化法测定了各化学成分的相对质量分数。

借鉴Jaccard相似系数公式[19],比较根土与林土化合物的相似度。

J=c/(a+b+c)%

式中,a为根土中特有组分数目,b为林土中特有组分数目,c为根土与林土中共有组分的数目(a,b所代表组分归一化百分含量大于1%,c所代表两个共有组分中至少有一个的归一化百分含量大于1%)。

1.4.4数据处理

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 20.0统计软件进行分析,并采用单因素方差分析(One-Way ANOVA)检验,Duncan′s新复极差法进行多重比较,分析不同处理间的差异。

2 结果与分析

2.1 米槁根土与林土水浸提液对绿壳砂种子的生物活性测定

由表1可知,随着米槁根土和林土水浸提液浓度的升高,绿壳砂种子的发芽率呈现出先增加而后逐渐减小的变化趋势。当根土水浸提液浓度为10 mg/mL时,绿壳砂种子的发芽率达到最大值。虽然化感效应指数(RI)均<0,对种子的发芽率表现出一定的抑制作用,但在各米槁根土和林土水浸提液处理下的绿壳砂种子发芽率与CK间均无显著差异。发芽势随着各水提液浓度的增加未呈现明显变化规律。米槁根土水浸提液各浓度处理下,种子发芽势均低于CK处理,没有显著差异,化感效应指数(RI)均<0,表现出抑制作用。林土水浸提液各浓度处理下,经1、10和50 mg/mL 3个浓度处理后的种子发芽势大于等于CK处理,差异显著(P<0.05),且化感效应指数(RI)均>0,表现出促进作用。

表1 米槁根际土壤与林间土壤水浸提液对绿壳砂种子的生物活性测定

相同字母表示没有显著性差异,不同小写字母之间表示差异显著(P<0.05);CK:对照 Control；RI:化感效应指数 Allelopathic response index

绿壳砂种子经根土水浸提液处理后,发芽率和发芽势的化感效应指数(RI)均为负值,且大多在-0.2—-0.5范围。达最大值后,随着浓度的增加,抑制力越明显,可说明米槁根土水浸提液对绿壳砂种子萌发具有较强的抑制作用,且对降低种子发芽数和延迟种子发芽周期均有一定作用。绿壳砂种子经林土水浸提液处理后,发芽率的化感效应指数(RI)虽大多为负值,但多接近0,这一定程度上说明林土水浸提液对绿壳砂种子的发芽率没有明显化感抑制效应。林土水浸提液在1 mg/mL和50 mg/mL两个浓度对绿壳砂种子的发芽势表现出明显的促进作用。

2.2 米槁根土与林土水浸提液对绿壳砂幼苗生物量与苗高的影响

由表2可知,米槁根土和林土水浸提液处理下,绿壳砂的总生物量与苗高均随浸提液浓度升高呈现先增加后减小的趋势。米槁根土和林土水浸提液处理下,绿壳砂生物量高于对照组CK,化感效应指数(RI)均>0,表现为促进作用,存在极显著差异(P<0.01)。根土水浸提液处理下,低浓度0.5—5 mg/mL对绿壳砂幼苗的苗高有促进作用,差异显著(P<0.05),而高浓度处理10—50 mg/mL对苗高有抑制作用,但无显著差异。与对照组CK相比,5个浓度林土水浸提液对苗高均存在差异显著(P<0.05),化感效应指数(RI)均>0,有促进作用,呈现先增加后减小的趋势,5 mg/mL处理达到最大值25.16 mg/mL。整体而言,绿壳砂的总生物量与苗高随着米槁根土与林土浸提液浓度的增加,大体呈现出低促高抑的现象。由此可推断,低浓度的土壤浸提液可促进植物生长。

表2 米槁根际土壤与林间土壤水浸提液对绿壳砂幼苗生物量与形态的影响

绿壳砂仁为草本植物,地径和冠幅不纳入生长指标测定范围

2.3 根土和林土水浸提液对绿壳砂种子的发芽和幼苗生长响应的差异分析

为直观比较两种土壤水浸提液对绿壳砂的影响,故从形态生长上进行差异比较分析。从图1可知,林土水浸提液对绿壳砂种子的发芽率、发芽势、总生物量及苗高的作用效果比根土水浸提液更为显著,且在浓度5 mg/mL浸提液处理下效果最佳。由此可知,较根土而言,林土水浸提液对绿壳砂种子促进作用更显著或抑制作用更小。

图1 根际土壤和林间土壤水浸提液对绿壳砂种子的发芽和幼苗生长响应的差异分析Fig.1 Difference analysis of response of rhizosphere soil and forest soil of C. migao water extract to seed germination and seedling growth of A.villosum相同字母表示没有显著性差异,不同小写字母之间表示差异显著(P<0.05)

2.4 米槁根土与林土水浸提液对绿壳砂幼苗渗透物质的影响

由表3可知,米槁根土水浸提液处理下,绿壳砂可溶性蛋白质含量最大值在根土5 mg/mL下为1.99 mg/g FW,除50 mg/mL处理外其他各个浓度处理均与对照组间存在显著差异(P<0.05)；绿壳砂可溶性糖含量各处理下均高于对照组,根土5 mg/mL处理下可溶性糖含量最高,达3.59 mg/g FW(鲜重),且与对照组间具有显著差异(P<0.05)；绿壳砂游离脯氨酸含量均极显著低于对照组,根土5 mg/mL处理下为最大(61.28 μg/g FW),此后随着浸提液浓度增大而减少。米槁林土水浸提液处理下,绿壳砂幼苗可溶性蛋白质含量随浓度升高而降低,林土0.5 mg/mL处理下略高于对照组,但无明显差异；绿壳砂幼苗可溶性糖含量均高于对照组,但彼此间数值较为接近,无显著差异；绿壳砂游离脯氨酸含量随林土水浸提液浓度升高,呈现先增加后减缓的趋势,各处理值均高于对照值,体现出一定累积现象,5—50 mg/mL处理与对照组间存在极显著差异(P<0.01)。

表3 米槁根际土壤与林间土壤水浸提液对砂仁幼苗渗透物质的影响

FW: 鲜重

2.5 米槁根土与林土水浸提液对砂仁幼苗MDA含量和SOD酶活性的影响

由图2可知,米槁根土和林土水浸提液处理下,绿壳砂幼苗MDA含量及SOD酶活性均呈先升高后降低趋势。根土水浸提液处理下,MDA含量在5 mg/mL浓度下为最大值57.91(根土10 mg/mL),与对照组间极显著相关,其余浓度与对照组差异不大；SOD酶活性除根土0.5 mg/mL(289.73 U/g FW)外,其余值均高于对照处理,酶活性最高达326.09 U/gFW(根土5 mg/mL),说明绿壳砂幼苗在根土水浸液处理下表现出一定的自我调节机制。林土水浸提液处理下,绿壳砂幼苗MDA含量除林土0.5 mg/mL(42.29 μmol/g FW)外,其余处理值均显著高于对照水平,林土5 mg/mL(49.37 μmol/g FW)处理下MDA含量最高；除0.5 mg/mL外,各浓度处理下绿壳砂SOD酶活性均显著高于对照水平,最大值为311.71 U/gFW(林土5 mg/mL)；说明当SOD酶活性升高后,MDA含量积累相应减少,很可能是超氧阴离子被清除后,细胞膜质膜透性开始恢复。

2.6 米槁根土与林土水浸提液对砂仁幼苗土壤酶活性的影响

图3 米槁根际土壤与林间土壤水浸提液对砂仁幼苗土壤酶活性的影响Fig.3 Effect of soil enzyme activity on A. villosum seedlings from rhizosphere soil and forest soil of C. migao aqueous extract S-UE：脲酶 Solid-Urease；S-PPO：多酚氧化酶 Solid-Polyphenol oxidase；S-CAT：过氧化氢酶 Solid-catalase；S-ACP：酸性磷酸酶 Solid-acid phosphatase

由图3可知,米槁根土水浸提液处理下,绿壳砂S-UE活性体现出轻微的抑制效应,其无明显变化规律,且均略低于对照处理(51.77 ugNH3-N/g),说明绿壳砂S-UE活性在根土水浸提液作用下变化不敏感,但受到一定抑制；绿壳砂S-PPO活性随浸提液浓度升高大体呈现逐渐增加的趋势,且所有处理间均无显著差异,说明根土水浸提液能使绿壳砂S-PPO活性增强,但作用力不大。而绿壳砂S-CAT活性对根土水浸提液具有低促高抑的效应；绿壳砂S-ACP活性随根土水浸提液浓度的升高不断增强,且均高于对照水平21.81 μmol g-1d-1,最大值为29.87 μmol g-1d-1(根土10 mg/mL),与对照差异极显著,说明根土水浸提液的施加促进了绿壳砂土壤中S-ACP的活力。米槁林土水浸提液作用下,绿壳砂S-UE活性变化趋势同根际土壤一致,对脲酶具有一定抑制作用,且总体作用强于根土；绿壳砂S-PPO活性变化不显著,最小值12.02 mg g-1d-1(林土0.5 mg/mL)、最大值13.29 mg g-1d-1(林土1 mg/mL)均为低浓度处理,说明林土水浸提液能促进绿壳砂S-PPO活性增强；0.5—1 mg/mL处理下绿壳砂S-CAT活性低于对照水平(18.49 U/g),但差异不显著,随着浓度升高S-CAT活性高于对照组；而绿壳砂S-ACP活性也表现出了同S-CAT类似的趋势,但随着浓度的增加,S-ACP活性增长速度更快,说明米槁土壤水浸提液对绿壳砂S-ACP活性同样有高浓度促进的效应。

2.7 米槁根土与林土水浸提液对绿壳砂幼苗的化感作用

由表4可知,2种水浸提液对绿壳砂幼苗的化感作用中,一、二、三级敏感指标大多为正值,少量为负值,总体表现为促进作用。由一级指标可知,除可溶性蛋白质、游离脯氨酸含量与土壤脲酶活性表现为抑制效应,其余指标均显示米槁土壤水浸提液对绿壳砂生长为促进作用,且林土水浸提液的促进作用更强。从二级指标可看出,2种水浸提液对绿壳砂植物生理指标均有轻微抑制作用,但对绿壳砂形态生长及土壤酶活性均为促进作用。从三级指标可看出,土壤水浸提液均对绿壳砂生长表现为促进作用,林土水浸提液促进效果强于根土水浸提液。

表4 米槁根际土壤与林间土壤水浸提液对绿壳砂幼苗的化感作用

SOD：超氧化物歧化酶 Superoxide dismutase ；MDA：丙二醛 Malondialdehyde；S-UE：脲酶 Solid-Urease；S-PPO：多酚氧化酶 Solid-Polyphenol oxidase；S-CAT：过氧化氢酶 Solid-catalase；S-ACP：酸性磷酸酶 Solid-acid phosphatase

2.8 米槁根际土壤与林间土壤化学成分鉴定结果

经质谱计算机数据系统检索及核对Nist2005和Wiley275标准质谱图,RSME法所得化合物共计18种,所占总类百分比分别为59.99%,相对含量超过1%的有14种,含量最高的化合物为棕榈酸,达13.05%；WSME法所得化合物共计18种,所占总类百分比分别为63.72%,相对含量超过1%的有13种,含量最高的化合物为十五烷,达13.42%。其中含量超过1%的成分具体组成情况详见表6,其中1个萜类(十二醛)、3个酚酸类(油酸、硬脂酸、棕榈酸)、5个烷烃类(十七(碳)烷、十五烷、正二十三烷、正十八烷、正十九烷)为根土和林土中共有成分(>1%)。为了更好比较米槁根土与林土中化学组分归一化百分含量大于1%的组分的相似程度(J),本研究参考Jaccard相似系数公式,计算相似度。在甲醇浸提,乙酸乙酯洗脱下,两者相似系数为58.82%,两种土壤化学组分种类差异不大,但物质含量上有差异。整体而言,根土含酚酸和萜类物质较多,但林土相对含量普遍高于根土。

3 讨论

本研究表明,米槁根土和林土水浸提液对绿壳砂种子的发芽和幼苗生长的影响存在差异,两种土壤浸提液均对绿壳砂种子萌发存在不同程度的抑制作用,但差异都不显著,其中林土水浸提液对绿壳砂的发芽率、生物量及苗高的抑制效果比根土水浸提液更弱,并且林土在一定浓度下比对照组更能促进绿壳砂的发芽势。种子发芽效果的好坏直接决定植物个体更新、生存和群体数量[20- 21],生长和生物量为表征植物对胁迫适应性的重要指标[22- 23]。因此,探究米槁根土和林土水浸提液对绿壳砂种子发芽效果、幼苗生长及生物量的影响是实现林药间作的关键一步。

表5 米槁根际土壤与林间土壤水浸提液对绿壳砂幼苗的化感作用

表6 米槁根际土壤与林间土壤不同萃取相化学组分(含量大于1%)相似性比较

Table 6 Similarity comparison on chemical components(contentgreater than 1%)of different extraction phases in rhizosphere soil and forest soil ofC.migao

物质成分Material composition相对含量Relative content/%RSMEWSME十二醛Dodecanal3.775.62十七(碳)烷Heptadecane3.463.05十五烷Pentadecane5.7113.42硬脂酸Stearic acid4.795.49油酸Oleic acid3.591.13正二十三烷Tricosane3.733.08正十八烷Octadecane4.293.72正十九烷Nonadecane3.787.13棕榈酸Palmitic acid13.059.81,3-丁二醇1,3-Butanediol1.672,3-丁二醇2,3-Butanediol1.42乙酰基-2-羟基-2-甲基-5-双环异丙基-[4.3.0]壬烷7-Acetyl-2-hydroxy-2-methyl-5-sopropylbicyclo[4.3.0] nonane1.37正二十一烷Heneicosane2.98己内酰胺Caprolactam3.89二十四烷Tetracosane1.69十六烷Hexadecane 2.82正二十二烷Docosane 1.9棕榈酸甲酯Methyl palmitate1.83相似性系数Similarity Coefficient58.82

“-”表示未检测出该物质; RSME：根土-甲醇浸提-乙酸乙酯洗脱相 Root Soil-Methanol Extraction-Ethyl Acetate Elution Phase； WSME：林土-甲醇浸提-乙酸乙酯洗脱相 Forest Soil-Methanol Extraction-Ethyl Acetate Elution Phase

植物体内渗透物质含量和抗氧化物酶活性往往能较为直接地反映植物体受害程度[24- 25],无论是在外界环境胁迫下还是正常生长过程中,均能产生大量的活性氧,如果不能及时清除将会对植物细胞产生严重的毒害作用[26]。在米槁根土与林土水浸提液处理下渗透物质、抗氧化系统、土壤酶活性均发生了不同程度改变。随着米槁根土水浸提液浓度的升高,绿壳砂幼苗的可溶性蛋白和可溶性糖含量显著高于对照,游离脯氨酸含量则显著下降；但随着林土水浸提液浓度的上升,除可溶性蛋白含量有所降低,其余都呈上升趋势,差异不显著。说明绿壳砂幼苗在米槁根土水浸提液处理下,适应性较林土水浸提液强。绿壳砂幼苗能通过可溶性糖与游离脯氨酸参与体内渗透势的调节减轻对自身的伤害,这与杨延杰等的研究结论较为类似[27]。

因米槁根际与林间土壤中物质组成和含量的不同,可能导致两种水浸提液对绿壳砂幼苗的作用机制和作用趋势的差异。MDA是生物膜系统脂质过氧化产物之一,因此其含量高低能直接指示细胞膜脂过氧化以及植物受胁迫的程度[28]。随着米槁根土水浸提液浓度升高,绿壳砂幼苗SOD酶活性呈逐渐升高趋势,MDA含量则相应降低；在林土水浸提液处理下,绿壳砂幼苗MDA含量及SOD酶活性均呈先升高后降低趋势。当低浓度的化感物质对植物产生较弱的胁迫作用,这反而会启动植物的应激机制从而增加抗氧化物酶活性以消除多余的过氧化产物[29]；然而本研究中根土水浸提液在高浓度10mg/mL下,受体植物绿壳砂虽有较高的SOD酶活性,但其MDA含量仍显著高于对照处理。这可能是因为单纯提高SOD活性反而会导致其过量的H2O2不能被进行进一步消耗而会对植物造成伤害[21]。

土壤酶主要来源于土壤微生物的活动、植物根系分泌物和动植物残体腐解过程中释放的酶,可以作为评价土壤肥力水平的指标[30- 31]。米槁根土和林土水浸提液对绿壳砂幼苗S-UE活性、S-PPO活性、S-CAT活性(除林间土壤)均呈现出低促高抑现象,与徐冬梅等[32]用外源酸对S-UE和S-ACP活性研究的变化规律一致。对S-ACP活性、S-CAT(除根际土壤)活性则表现为不断增加趋势,而余世金等[33]研究了茯苓栽培场的土壤酶变化,发现4种土壤酶活性均呈下降趋势。这与本研究的结论截然不同,原因可能是土壤酶活性与绿壳砂生长状况之间的紧密联系,米槁林下种植绿壳砂,在一定浓度范围内,土壤中的化感物质还未对绿壳砂植物体的生长造成明显抑制作用。化感综合效应指数(SE)是用来衡量化感作用类型及其强度的重要指标之一,被广泛应用于各类型的化感实验[34,16]。从化感综合效应指数分析的结果看,米槁根土和林土水浸提液对绿壳砂幼苗的生理指标表现为轻微抑制作用,但对其他指标的作用趋势总体是促进作用,并且在林土水浸提液处理下对绿壳砂的促进效果更好。

本试验应用GC-MS对米槁化学成分鉴定后发现米槁根土和林土中含量超过1%的化学组分相似度较高,林土成分所占种类百分比普遍高于根土,并且含酚酸和烷烃类物质较多,证明米槁根土及林土中均含有一定的化感物质。植物在生长发育过程中不断与根土溶液进行着物质与能量的交换,通过各种途径(如地上部分淋溶、根系分泌、植物残体分解等)进入根际区的源于植物自身的化学物质,直接影响着根际区土壤中微生物的群落结构,最终对植物自身的生长发育产生影响[35]。从上述的分析中发现,米槁林土水浸提液对绿壳砂种子促进作用更显著或抑制作用更小,推测较林土相比,根土更容易累积化感物质,而林土则因为通过根系分泌物以及残根腐烂等方式进入环境中的化感物质浓度较低,在一定程度上可以促进林下物种的生长发育,并且综合两种水浸提液对绿壳砂生长响应的差异和化学成分分析可知,在实际经营中应在米槁林叶遮蔽范围外的空闲区种植绿壳砂植株。

综上所述,本研究表明米槁根土和林土中含有一定的化感物质,但米槁根土水浸提液和林土水浸提液在一定浓度范围内,对受体植物绿壳砂种子萌发、幼苗生长没有明显的抑制作用。米槁根土水浸提液对绿壳砂种子萌发和幼苗生长具有更明显的潜在促进效应,在一定程度上提高了绿壳砂的抗逆性和适应性。因此,在米槁林下套种绿壳砂时应在米槁林叶遮蔽范围外的空闲区间进行幼苗移栽,在合理的经营管理模式下,实现米槁-绿壳砂林药间作经营模式是可行的。