入侵植物小蓬草水浸提液对绿豆和赤豆种子萌发及幼苗生长的影响

杨 义，吴显芝，蒋美琼，杨胜英，陆引霞①

（1.黔东南州民族高级中学，贵州凯里 556000；2.凯里学院，贵州凯里 556011；3.黔东南州振华民族中学，贵州凯里 556000）

入侵植物是指从原产地通过有意或无意地引入，在新居地大量生长繁殖、给新居地生态系统造成损害的外来植物［1］.外来入侵植物在新居地竞争优势明显，有些会释放化学物质，对本地生物进行抑制，排挤本地物种，降低本地物种多样性［2］.

小蓬草（Conyza canadensis），又名加拿大飞蓬、小飞蓬等，菊科草本植物，原产北美洲，现广布世界各地.小蓬草可以形成化感作用，通过分泌化感物质抑制邻近植物的生长，我国生态环境部已将其列入《中国外来入侵物种名单（第三批）》名单［3］.

许桂芳等［4］人研究了小蓬草水浸提液对小麦、油菜和白菜种子萌发及幼苗生长的影响，发现小蓬草水浸提液对小麦具有显著的抑制作用，浓度为0.050 g/mL 水浸提液对油菜和白菜具有促进作用，而0.400 g/mL 的水浸提液对油菜和白菜具有抑制作用.其他对小蓬草化感作用的研究较少，尤其是对豆科植物的化感作用未有相关报道.为探明小蓬草对豆科植物种子萌发及幼苗生长的影响，以绿豆Vigna radiata和赤豆Vigna angularis种子为试验材料，探究小蓬草水浸提液对它们的影响，以期为当地农业生产实践提供理论依据.

1 试验材料、仪器和试剂

1.1 试验材料

试验材料小蓬草采自贵州省凯里市小高山公园，绿豆和赤豆种子购于凯里市合力超市（产地为山西太谷绿宝种业公司）.

1.2 试验仪器和试剂

试验仪器主要有恒温箱、电子天平（上海恒平科学仪器有限公司，Max=100 g）、冰箱、烧杯、量筒、玻璃棒、培养皿、滤纸、吸管、玻璃容器（3 000 mL）和软尺（最小刻mm）.试验用试剂有高锰酸钾（分析纯）和蒸馏水等.

2 试验方法

2.1 种子选择和处理

选择形态大小、均匀饱满一致、种皮完好的种子，用0.3%KMnO4溶液消毒3 min，用蒸馏水清洗3次，备用.

2.2 小蓬草水浸提液的配制

取小蓬草茎叶部分，清水快速洗净，自然风干后剪成细碎状.用电子天平称取样品100 g，加入1 000 mL蒸馏水提取48 h，用2层纱布过滤后再重复过滤1次，过滤后的滤液为原液，浓度认定为0.100 g/mL，然后置于冰箱（4℃）中保存，备用.

2.3 试验设计

采用培养皿纸上发芽法进行试验［5］.将3层滤纸放入洁净的培养皿中展平，制作发芽床，将绿豆和赤豆种子各分5组，编号A、B、C、D、E，每组均做3个重复，贴上标签.用蒸馏水将水浸提液原液稀释成浓度为0.025、0.050、0.075、0.100 g/mL 的处理液，每种种子均做蒸馏水对照，用500 mL烧杯保存备用.用10 mL 不同浓度的水浸提液和蒸馏水滴加到滤纸上，经消毒处理的种子按每皿随机50粒放入发芽床.置于26℃恒温培养箱中培养，每天及时补充等量的处理液或蒸馏水，补液量控制在滤纸不干、培养皿不积水即可.间隔1 d记录萌发数，胚根裂出种皮2 mm 可认定为萌发.当种子萌发数量稳定后，计算种子的发芽率和发芽指数［6］，测量幼苗株高、根长和测定幼苗鲜重（随机挑选10 株测量）［7］.幼苗的株高和根长用软尺进行测量，鲜重用电子天平测定称量.发芽率和发芽指数按下面公式计算：发芽率=发芽种子数/供试种子数×100%；发芽指数=Σ（第n 天发芽数/相应的发芽天数），Σ为逐日之和.

抑制率（RI）用来衡量小蓬草水浸提液对3种豆科植物发芽率、发芽指数、幼苗株高、根长、幼苗鲜重5项生理指标的影响.抑制率用下面公式计算：RI=1-C/T（T大于等于C），RI=T/C-1（T小于C），C是对照，T是处理.RI大于0是促进，RI小于0是抑制，等于0是无影响，RI绝对值的大小与强度呈正相关.

综合效应用发芽率、发芽指数、株高、根长和幼苗鲜重5项RI的平均值来表示.

2.4 试验数据分析

试验数据用SPSSPRO 在线统计分析平台处理，先进行方差齐性检验及正态性检验，然后进行单因素方差分析，并进行事后多重比较（LSD法），用Excel整理、绘制表格.

3 结果与分析

3.1 小蓬草水浸提液对种子萌发的影响

从表1 和表2 可以看出，不同浓度小蓬草水浸提液处理对绿豆、赤豆种子发芽率无显著影响（P＞0.05）.浓度为0.025 g/mL和0.075 g/mL时，对绿豆的发芽率有促进作用（RI＞0），浓度为0.050 g/mL和0.100 g/mL 对发芽率无影响（RI=0）.与对照组相比，不同浓度小蓬草水浸提液处理对赤豆发芽率均起抑制作用（RI＜0）.

表1 种子发芽率方差分析结果

表2 小蓬草水浸提液对种子发芽率的影响

由表3和表4可知，不同浓度小蓬草水浸提液处理对绿豆发芽指数差异不显著（P＞0.05），与对照组相比，小蓬草水浸提液浓度为0.025 g/mL时，对绿豆发芽指数起促进作用（RI＞0），其余浓度水浸提液对发芽指数起抑制作用（RI＜0）.与对照组相比，不同浓度小蓬草水浸提液处理对赤豆发芽指数均有抑制作用（RI＜0），在0.050 g/mL浓度下抑制作用最强.低浓度（0.025 g/mL和0.050 g/mL）对赤豆的发芽指数的影响均达到极显著（P＜0.01），高浓度（0.075 g/mL 和0.100 g/mL）对赤豆发芽指数影响没达到极显著水平（P＞0.01）.

表3 种子发芽指数方差分析结果

表4 小蓬草水浸提液对种子发芽指数的影响

3.2 小蓬草水浸提液对幼苗生长的影响

由表5 和表6 可以看出，所有浓度小蓬草水浸提液对绿豆幼苗株高均呈现极显著差异（P＜0.01）.低浓度（0.025 g/mL）对绿豆幼苗株高有促进作用，在0.050 g/mL、0.075 g/mL和0.100 g/mL浓度下均表现为抑制作用，且随着浓度增大抑制作用逐渐增强.不同浓度水浸提液处理组赤豆幼苗株高均小于对照组，与对照组均呈极显著差异（P＜0.01），不同浓度小蓬草水浸提液对赤豆株高均有抑制作用，且随着水浸提液浓度增大，对株高的抑制作用逐渐增强.在0.100 g/mL 浓度下，RI绝对值均是最大，抑制作用均是最强.

表5 幼苗株高方差分析结果

表6 小蓬草水浸提液对幼苗株高生长的影响

由表7 和表8 可知，所有浓度小蓬草水浸提液对绿豆和赤豆幼苗根长均呈现极显著差异（P＜0.01）.低浓度（0.025 g/mL）对绿豆幼苗根长有促进作用，在0.050 g/mL、0.075 g/mL和0.100 g/mL浓度下均表现为抑制作用，且随着浓度增大抑制作用逐渐增强.不同浓度水浸提液处理组对赤豆幼苗的根长均小于对照组，与对照组均呈极显著差异（P＜0.01），不同浓度小蓬草水浸提液对赤豆根长均有抑制作用，且随着水浸提液浓度增大，对根长的抑制作用逐渐增强.在0.100 g/mL 浓度下，RI绝对值均是最大，抑制作用均是最强.

表7 幼苗根长方差分析结果

表8 小蓬草水浸提液对幼苗根生长的影响

由表9 和表10 可以看出，所有浓度小蓬草水浸提液对绿豆和赤豆幼苗鲜重均呈现极显著差异（P＜0.01）.低浓度（0.025 g/mL）对绿豆幼苗鲜重有促进作用，0.050、0.075、0.100 g/mL 浓度下均表现为抑制作用，且随着浓度增大抑制作用逐渐增强.不同浓度水浸提液处理组对赤豆幼苗的鲜重均小于对照组，与对照组均呈极显著差异（P＜0.01），不同浓度小蓬草水浸提液对赤豆鲜重均有抑制作用，且随着水浸提液浓度增大，对鲜重的抑制作用逐渐增强.在0.100 g/mL浓度下，RI绝对值均是最大，抑制作用均是最强.

表9 幼苗鲜重方差分析结果

表10 小蓬草水浸提液对幼苗鲜重的影响

3.3 小蓬草水浸提液对绿豆和赤豆的综合效应

由表11可知，在0.025 g/mL浓度下对绿豆的综合效应为促进作用，其余浓度对绿豆的综合效应均为负值，均表现为抑制作用，且随浓度增大抑制作用越强.所有浓度小蓬草水浸提液对赤豆综合效应均为负值，即均表现为抑制作用.综合效应平均值大小顺序为：绿豆＞赤豆，即小蓬草对赤豆的抑制作用均强于绿豆.

表11 小蓬草水浸提液对绿豆和赤豆的综合效应

4 讨论与结论

外来入侵植物会对新居地生态系统和生物多样性造成巨大破坏，造成了巨大的经济损失.化感作用是外来入侵植物成为新居地优势物种的主要因素之一［8］，化感物质为植物释放到土壤和环境中的次生代谢产物，能够对其他植物产生毒害作用，抑制周围植物种子的萌发和幼苗的生长［9］.在农业生产中，农作物种子的萌发情况与幼苗生长情况对农作物的产量影响很大.本研究发现，在0.025 g/mL 浓度下，小蓬草水浸提液对绿豆的发芽指数、幼苗株高、幼苗根长、幼苗鲜重均有促进作用，高于0.025 g/mL 浓度下，表现为抑制作用.不同浓度水浸提液对赤豆均有抑制作用，且抑制作用大小与小蓬草水浸提液的浓度大小呈正相关性.小蓬草水浸提液对2种豆科植物综合效应平均值均为负值，且绿豆＞赤豆，即小蓬草对赤豆的抑制作用强于绿豆.因此，在农业生产中，作物播种前及田间管理时要及时清除外来入侵植物小蓬草，以减少其对田间作物的危害.