罗勒浸提液对小麦种子萌发及幼苗根系生长的影响

唐明明，张天海，臧 轲，董 楠，李淑梅*

（1.信阳农林学院农学院/信阳市小麦栽培与生理生态重点实验室，河南 信阳 464000；2.信阳农林学院林学院，河南 信阳 464000）

植物的化感作用是指某种活的植株或已死亡的植株，经由适当的渠道向周围环境排放一定的化学物质，直接或间接地影响邻近同一植株或不同植株萌发和繁殖的作用，这些作用一般是抑制的［1］。早在公元77 年，罗马科学家普林尼·埃尔德就发现了黑胡桃具有这种效应，德国物理学家Molish 首先将这种作用表述为化感效应。随后，Rice 将化感作用定义为植物释放化学物质到外部环境，影响邻近植物的生长和发育［2］。早期研究植物的化感作用，主要是研究杂草所释放的物质及其对农作物生长的影响。随着科学研究的不断深入，相关研究人员发现一些作物可以通过合成并释放物质来控制杂草的生长与繁殖［3］。也就是说，此类作物的化感品种本身就可以生成除草剂来控制杂草生长，从而减少对化学除草剂的依赖性。揭示并充分发挥作物中化感品种的固有抑草机制，不但能拓宽认识作物和杂草间相互作用关系的视野，还能开发农田杂草抑制的新方法。某些芳香族植物可通过空气挥发、雨水淋溶等途径释放体内含有的次生代谢产物，以此来改变周边的生长环境，实现对周边植物生长的抑制。因此，芳香族植物多用于农田杂草控制［4］。罗勒为唇形科罗勒属一年生草本芳香植物，是一种既具有较高欣赏价值又具有药用价值的芳香植物。FANAEI M（2013）［5］研究了罗勒浸提液对杂草的生长具有抑制作用。但是，目前尚不了解芳香植物罗勒所释放的化学物质对小麦生长的影响。本试验探讨了罗勒浸提液对小麦种子萌发及幼苗根系生长的影响，以期为芳香族植物在农田杂草抑制方面的应用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

罗勒：清除干净罗勒表面的泥土和杂物后，放置于阴凉处阴干备用。

小麦：白麦207。

1.2 试验方法

采用水浸提取法提取罗勒浸提液，设置5、10、15、20 和25 g/L 5 个质量浓度梯度的罗勒浸提液，分别记为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%。用不同浓度的罗勒浸提液处理小麦种子，每种浓度的处理进行3 次重复，每次重复50 粒种子。以蒸馏水（罗勒浸提液浓度为0%）为对照（CK）。将被处理过的种子置于25 ℃培养箱中进行12 h 光照、12 h黑暗交替培养，发芽过程中适当补充对应处理液，以保持相对湿度适宜，每天定时、定量加入适量相应浓度的浸提液，保障种子的生长需求。

培养7 d 后，每个重复各随机选择10 株幼苗进行指标测定。

1.3 测定指标

培养14 d 后，各浓度罗勒浸提液处理下的每个重复随机挑选10 株幼苗进行以下指标的测量与评定。

发芽率：每天查看小麦种子发芽状况并按时记录出芽情况，14 d 后计算小麦种子的发芽率。

幼苗根系形态参数的测定：用根系扫描仪对挑选的小麦幼苗根系进行扫描，获取小麦的根部图片，对图片进行分析测定，测出其根系形态参数（总根长、根表面积、根体积及平均直径）。

1.4 数据处理与分析

试验数据使用Excel 2010 画图和做表，用SPSS 23.0 软件对不同浓度罗勒浸提液处理下的幼苗根系生长指标进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同浓度罗勒浸提液对小麦种子发芽率的影响

如图1 所示，随着罗勒浸提液浓度升高，小麦种子的发芽率表现出先升后降的状态。与对照相比，0.5%和1.0%罗勒浸提液处理小麦种子萌发分别增加1.4%、2.7%，无明显差异；1.5%、2.0%、2.5%罗勒浸提液处理下小麦种子发芽率分别降低了0.64%、0.64%、4.08%，无明显差异。

图1 不同浓度罗勒浸提液下小麦种子发芽率的变化

2.2 不同浓度罗勒浸提液对小麦幼苗根系干重的影响

如图2 所示，随着罗勒浸提液浓度升高，小麦幼苗根系干重呈先增加后降低的趋势。与对照相比，0.5%、1.0%罗勒浸提液处理小麦幼苗根系干重分别增加2.07%、3.11%。与对照相比，1.5%、2.0%、2.5%罗勒浸提液处理下小麦根系干重分别减少了51.90%、69.90%、74.74%，达到了显著性差异水平。

图2 不同浓度罗勒浸提液对小麦根系干重的影响

2.3 不同浓度罗勒浸提液对小麦幼苗根系鲜重的影响

如图3 所示，随着罗勒浸提液浓度的升高，小麦幼苗根系鲜重呈先增加后降低的趋势。与对照相比，0.5%和1.0%罗勒浸提液处理小麦幼苗根系鲜重分别增加11.77%、24.48%，达到显著性差异水平。与对照相比，2.0%、2.5%罗勒浸提液处理小麦幼苗根系鲜重分别降低了47.36%、56.13%，达到显著性差异水平；1.5%罗勒浸提液处理小麦幼苗根鲜重降低了32.35%，无明显差异。

图3 不同浓度罗勒浸提液对小麦根系鲜重的影响

2.4 不同浓度罗勒浸提液对小麦幼苗最长根长的影响

如图4 所示，随着罗勒浸提液浓度升高，小麦幼苗最长根长呈先增加后降低的趋势。与对照相比，0.5%和1.0%罗勒浸提液处理小麦最长根长分别增加0.84%、7.1%，无明显差异。当罗勒浸提液的浓度高于1.0%时，随着浓度升高，小麦幼苗最长根长开始降低。与对照组相比，1.5%、2.0%、2.5%罗勒浸提液处理小麦最长根长分别降低了63.4%、67.4%、73.6%，达到显著性差异水平。

2.5 不同浓度罗勒浸提液对小麦根系形态参数的影响

如表1 所示，与对照组相比，0.5%罗勒浸提液处理下小麦根系总根长、根表面积、根体积、根系平均直径分别增加了2.85%、1.01%、18.36%、0.477%；1.0%罗勒浸提液处理下小麦根系总根长、根表面积、根体积、根系平均直径分别增加了2.8%、3.7%、26.5%、4.7%，无明显差异。与对照相比，1.5%罗勒浸提液处理下小麦根系总根长、根表面积、根体积、根系平均直径分别降低了71.66%、54.71%、38.77%、3.10%；2.0%罗勒浸提液处理下小麦根系总根长、根表面积、根体积、根系平均直径分别降低了80.38%、68.53%、48.97%、4.53%；2.5%罗勒浸提液处理下小麦根系总根长、根表面积、根体积、根系平均直径分别降低了85.86%、80.13%、71.42%、4.53%，达到显著性水平差异。

表1 不同浓度罗勒浸提液对小麦幼苗根系形态参数的变化

3 结论与讨论

通过巨尾桉精油对黑麦草、小麦种子的化感作用研究发现，使用不同浓度巨尾桉精油浸提液对小麦种子进行培养，小麦种子的发芽率整体上呈下降的状态，并且小麦种子的发芽率会随着巨尾桉精油浓度的增加而持续下降［6］。在本试验中，使用低浓度（≤1%）的罗勒浸提液对小麦进行处理，小麦种子的发芽率呈上升趋势，与对照组相比差异不明显；在高浓度（＞1%）的罗勒浸提液处理下，随着浸提液浓度升高，小麦发芽率逐渐降低，这与前人研究结果一致。

何军等（2004）［7］探究了化感作用对小麦幼苗根系生长的作用效果，研究表明，低浓度的青蒿浸提物对小麦根系的根鲜重、根干重具有微弱的促进作用，而高浓度的青蒿浸提物对小麦根系的根鲜重、根干重具有很明显的抑制作用。黄洪武等（2009）［8］研究加拿大一枝花的化感作用对小麦的影响发现，低浓度浸提液处理会促进根系生长，高浓度则会抑制根系生长，当浸提液的浓度达到0.010 mg/L 时，小麦根系的最长根长达到最大，超过这一浓度，继续提高浸提液的浓度，小麦幼苗的最长根长呈降低趋势。在本试验中，0.5%、1.0%罗勒浸提液处理小麦促进了小麦根系干物质的积累和最长根长的生长，但当浸提液浓度高于1.0%时，会抑制小麦生长，从整体来看，小麦根系生物量和最长根长随着罗勒浸提液浓度的不断升高呈先升后降的状态，与前人研究一致。

小麦幼苗根系形态是决定小麦幼苗根量大小的重要指标，而根量大小影响着作物的生长。李同等（2015）［9］研究表明，高浓度的铁杆蒿浸提液能抑制小麦幼苗生长，而低浓度的铁杆蒿浸提液能促进小麦幼苗根系各形态参数的生长。本试验中，低浓度罗勒浸提液处理小麦各根系形态参数与对照组相比均高于对照组，浓度为1.0%时，根系各形态参数达到最大，超过这一浓度，随着罗勒浸提液浓度的不断增加，小麦根系各形态参数将不断降低，表明低浓度的罗勒浸提液处理小麦促进了小麦幼苗根系的生长，而高浓度的罗勒浸提液处理小麦则抑制了小麦幼苗根系生长，这一结论与李同所得结论基本一致。

芳香植物通过化感作用对杂草具有抑制作用，同时会对小麦产生不同程度的影响。本研究结果表明，低浓度（≤1.0%）的罗勒浸提液对小麦种子萌发及幼苗根系生长起到了一定程度的促进作用，浓度越接近1.0%，化感作用对小麦各生理指标的促进效果越明显，超过这一浓度，小麦种子的萌发及幼苗根系生长会随着浓度的不断上升受到不同程度的抑制作用，浓度越高，小麦各生理指标受到的抑制效果越显著。本试验对芳香植物的化感作用在麦田杂草防治方面具有参考意义。芳香植物化感作用应用于麦田杂草防治的机理还需要进一步研究。