肿柄菊农用价值研究综述

魏晓丽 王占娣

摘要：肿柄菊是一种外来入侵植物，它较强的扩散速度和入侵能力，给生态环境造成了一定的破坏，但也具有很高的农用价值。综述了肿柄菊杀虫活性、化感作用和有机肥料方面的研究进展，可为肿柄菊的研究和开发提供参考。

关键词：肿柄菊;提取液;杂草;化感作用

中图分类号：S451           文献标志码：A           文章编号：1001-1463（2019）11-0073-05

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2019.11.018

Review on Agricultural Value of Tithonia diversifolia

WEI Xiaoli， WANG Zhandi

（College of Chemistry， Biology and Environment， Yuxi Normal University， Yuxi Yunnan 653100， China）

Abstract：Tithonia diversifolia is an invasive alien plant. It has strong diffusion speed and invasive ability， causing certain damage to the ecological environment， but it also has high agricultural value. In this paper， the research progress on insecticidal activity， allelopathy and organic fertilizer of Tithonia diversifolia was reviewed， which could provide reference for the research and development of Tithonia diversifolia.

Key words：Tithonia diversifolia;Extract solution;Weeds;Allelopathy

肿柄菊（Tithonia diversifolia A. Gray）为菊科肿柄菊属植物，又称为金光菊、树菊等，多年生半灌木状草木，根系发达，茎粗壮，繁殖力强，能在各类土壤生长[1 - 2 ]。其基部多分枝形成群丛状，每个群丛分枝多达上百枝，主干枝粗度一般为2～5 cm，植物体一般高度为2～5 m [3 ]。叶卵形、卵状三角形或接近圆形，长7～20 cm，3～5深裂，头状花序大，宽5～20 cm，筒状花为黄色[4 ]。20世纪40年代，肿柄菊作为观赏植物被引种到广东、云南，现已逸散到广东、广西、云南及台湾地区，福州、莆田、泉州、厦门等地也有栽培[5 ]。在云南地区，肿柄菊分布范围覆盖12市地州71个县（区），扩散面积达184.212 km2，占云南土地面积的47%[3 ]，其与周边植物竞争生态位，破坏入侵地的生态系统和群落。

调查表明，在肿柄菊群落内与其伴生的植物多为一些适应性强和分布范围广的一、二年生或多年生杂草，这些杂草仅占地上总生物量的3.2%～6.4%，而一些基本农作物，如水稻、玉米、高粱和豇豆等很难在肿柄菊附近生存。因此，肿柄菊的存在对农作物生产造成了不良影响[5 - 8 ]，同时肿柄菊密集的根茎部分为鼠类等农业害虫提供了躲避的场所，加重了鼠类对农作物的危害。

肿柄菊虽然是一种入侵非常严重的杂草，但现代研究发现，肿柄菊具有很高的农用价值，在杀虫、化感作用和有机肥料方面具有较大的应用前景。

1   杀虫活性

肿柄菊对昆虫的作用方式主要为胃毒、触杀、熏蒸和调节昆虫行为。据报道，肿柄菊提取液对月季长管蚜（Macrosiphum rosirvorum Zhang）[1 ]和豇豆蚜（Aphis craccivora）[2 ]具有胃毒作用，对果蝇（Drosophila melanogaster）具有胃毒、触杀、熏蒸和趋避作用[3 ]。除此之外，肿柄菊与豆科植物共生时降低豆科类植物昆虫的丰富度，其叶、花低挥发性化合物对切叶蚁（Atta and Acromyrmex）、果蝇（Drosophilidae）、具尾扇头蜱（Rhipicephalus appendiculatus）、蚊类昆虫（Anopheles gambiae，Aedes aegypti，Culex quinquefasciatus）、蚜蟲（Aphis fabae）、蜜蜂（Apis）具有明显的拒食和趋避活性，对鞘翅目昆虫四纹豆象（Callosobruchus maculatus）雌虫具有产卵抑制作用[9 - 10 ]。

2   肿柄菊的化感作用

2.1   对农作物的化感作用

据研究，肿柄菊提取物对水稻（Oryza sativa L.）、小麦（Triticum aestivum L.）、玉米（Zea mays L.）、绿豆[Vigna radiata （Linn.） Wilczek.]、豌豆（Pisum sativum L.）、油菜、黄瓜（Cucumis sativus L.）、蝶豆（Clitoria ternatea L.）和萝卜（Raphanus sativus L.）等作物的萌发具有较强的化感作用[8， 10 - 14 ]。

化感作用的强弱通常用萌发率、胚根和胚轴长等作为评价指标。提取溶剂、提取部位和给药浓度是导致肿柄菊化感作用差异的主要因素。杨海艳等[15 ]研究表明，采用蒸馏水试剂得到的肿柄菊提取物抑制水稻种子萌发的作用强度为叶 > 花序 > 茎，对绿豆种子萌发和幼苗生长的化感作用强度为叶 > 花序 > 茎。梁晓华等[16 ]研究表明，肿柄菊蒸馏水溶剂提取物抑制玉米生长的活性强度为根 > 叶 > 茎。

不同给药浓度对同一作物的作用效果差异主要体现在其抑制生长的因子不同。杨海艳等[15 ]研究发现，浓度在1.0%～3.0%范围内，肿柄菊叶和花提取物对水稻种子萌发具有明显的作用效果，浓度为3.0%时，肿柄菊提取物对水稻种子胚轴和胚根具有明显的作用，表明肿柄菊叶、花提取物对水稻种子发芽率具有明显的作用效果。肿柄菊对豆类作物的化感作用表现为抑制和促进双重效果。杨海艳等[15 ]研究表明，肿柄菊茎的水提液抑制绿豆种子萌发和胚轴生长，而促进根生长，随着水提液浓度的升高，抑制强度也随着增强。范丽娜等[11 ]研究表明，低浓度（6.25 g/L）时，肿柄菊地上部分提取物促进豌豆根生长，浓度≥25 g/L时，则抑制豌豆根生长，肿柄菊提取物浓度对豌豆种子萌发和幼苗生长的化感作用强度为100.0 g/L  > 50.0 g/L > 25.0 g/L  > 12.5 g/L > 6.5 g/L 。不同作物对肿柄菊化感作用的敏感度不同，如肿柄菊提取物浓度低于6.25 g/L时促进萝卜的生长，提取物浓度≥25 g/L时抑制萝卜的萌发率，在相同条件下，萝卜对肿柄菊的化感作用最为明显，豌豆不明显[11 ]。综上所述，在田间，肿柄菊与作物竞争生态位和营养元素，严重影响作物的萌发和生长，是一种危害较广泛的入侵杂草。

2.2   对杂草的化感作用

研究证明，肿柄菊对稗草[Echinochloa crusgalli（L.） Beauv.]、黑麦草（Lolium perenne L.）、高羊茅（Festuca elata Keng ex E. Alexeev）、高丹草、巴西含羞草（Mimosa invisa）、含羞草（Mimosa pudica L.）、三叶鬼针草（Bidens pilosa L.）、鳢肠（Eclipta prostrata）和假臭草[Praxelis clematidea （Griseb） R.M. King & H.Rob.]等杂草具有化感作用。其水提液对高丹草的化感作用最强，化感浓度为0.1 g/mL，化感指数为-52.2%[14 ]，其次为三叶鬼针草[6 ]。肿柄菊挥发油对假臭草、含羞草和三叶鬼针草具有明显的抑制作用，其抑制活性为巴西含羞草 > 三叶鬼针草 > 假臭草[10 ]。肿柄菊不同部位提取物对稗草的抑制效果不同，对稗草萌发和幼苗生长的化感作用强度为叶 > 茎叶 > 茎[13 ]。可见，肿柄菊对禾本科和阔叶科杂草具有明显的抑制作用，可用于除草剂的开发。

2.3   对微生物的化感作用

肿柄菊提取物对燕麦镰刀菌（Fusarium avenaceum）、番茄早疫病菌（Alternaria solani）、梨黑星病菌（Venturia pirina）、烟草赤星病菌（Alternaria alternate）、蚕豆基腐病菌（Fusarium avenaceum）、魔芋软腐病菌（Rhizopus stolonifer）和茶叶轮斑病菌 （Pestalotiopsis theae）等7种植物病原菌有抑制作用。其中番茄早疫病菌和烟草赤星病菌属半知菌亚门，梨黑星病菌属子囊菌亚门，魔芋软腐病菌属胡萝卜软腐欧文氏菌。不同溶剂的提取物抑菌效果不同，乙酸乙酯提取物抑菌作用 > 乙醇提取物抑菌作用 > 石油醚提取物抑菌作用[17 ]。

2.4   化感活性成分

肿柄菊化感物质的提取方法通常有浸渍法、水提法、煎煮法、有机提取法、热回流法等，提取试剂通常为有机溶剂，采用色谱法、追踪法和薄层层析法鉴定这些提取物，发现其主要化学成分为倍半萜、酯类、醇类等活性成分（表1）。李晓霞等[18 ] 把肿柄菊风干，用95%乙醇回流3次合并提取物，减压浓缩得粗浸膏，浸膏用氯仿萃取，得到肿柄菊地上部分氯仿萃取相，鉴定出肿柄菊含有豆甾醇、十六酸乙酯、新植二烯、β-榄香烯。王丽[19 ]把肿柄菊地上部分干物质粉末30.7 kg，用95%乙醇浸提3次，过滤、减压回收乙醇至无醇味，得到初始浸膏。将浸膏溶于蒸馏水，水悬浮液分别依次用石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇萃取3次，合并各溶剂的萃取液，减压浓缩得到稠浸膏石油醚部分、氯仿部分、乙酸乙酯部分、正丁醇部分和水，通过分析化合物的理化性质，利用波谱学手段鉴定其化学成分为肿柄菊内酯A。张崇禧等[20 ]用肿柄菊地上部分22 kg，用80%乙醇提取，合并乙醇提取液，减压浓缩得到提取物。将提取物悬浮于水中，依次用等体积的石油醚、乙酸乙酯和水饱和的正丁醇进行萃取，萃取液减压浓缩得到石油醚部分、乙酸乙酯部分和正丁醇部分，再采用凝膠柱层析、MCI柱层析等方法进行成分分离，应用质谱、核磁等方法进行成分分析，鉴定出肿柄菊含有酯类。杨明挚等[21 ]把洗干净的肿柄菊根系加入乙酸乙酯，萃取过夜，吸取乙酸乙酯层液体并用滤纸过滤，再吸取萃取液于三角瓶中，在室温中浓缩，用浓缩液来鉴定其成分，鉴定出肿柄菊含有1-乙基-3-甲基苯顺-β-金合欢烯、十六烷、邻苯二甲酸异丁酯。再取10 g肿柄菊新鲜完整的叶片于干净的200 mL烧杯中，快速加入乙酸乙酯不断晃动进行萃取，取出萃取液并过滤，再浓缩至2 mL进行鉴定，得出肿柄菊的化学成分为1-辛烯-3-醇、香桧烯、1，2，4-三甲基苯、顺-松油醇、β-石竹烯。

3   肿柄菊有机肥料

肿柄菊除了对杂草和农作物具有明显的化感作用外，对土壤还具有增肥作用。研究发现，肿柄菊在贫瘠的土壤中可以提高土壤中Ca、Mg、K、P、K、N等物质的含量，降低土壤对P元素吸附的物质，增加土壤中微生物含量，改变土壤性状（如Al3+浓度、土壤酸度和Ca2+含量等），提高作物产量 [22 - 26 ]。虽然目前肿柄菊有机肥料的研究仅限于初级阶段，但科学家对肿柄菊有机肥开发利用方面的知识产权非常重视，自2009年至今，国家知识产权局公开的以肿柄菊为原料的有机肥料发明专利近10个 [27 - 35 ]。由此可知，肿柄菊有机肥料的研究前景比较广阔。

4   前景展望

作為一种外来入侵植物，肿柄菊对农作物、生态环境造成较为严重的危害，到目前为止，对其防治多采取喷施农药的措施。但其为灌木类多年植物，防治效果不理想。对肿柄菊化感作用的研究，不仅能够掌握肿柄菊对作物的危害程度，还可以利用肿柄菊对杂草生长的抑制作用开发肿柄菊除草活性物质，为寻找植物源性除草剂的开发和利用提供先导化合物，将肿柄菊变废为宝。因此，肿柄菊在作为外来植物对生态环境有着较大影响的同时，它所具有的发展潜力也不可忽视。

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（本文责编：郑丹丹）