木荷和鹅掌楸萃取物及其活性铝溶液对马尾松种子发芽的影响

仝雅娜，丁贵杰

（贵州大学造林生态研究所，贵州 贵阳 550025）

木荷和鹅掌楸萃取物及其活性铝溶液对马尾松种子发芽的影响

仝雅娜，丁贵杰*

（贵州大学造林生态研究所，贵州 贵阳 550025）

为了研究生化物质对马尾松种子发芽的影响，选择木荷和鹅掌楸的叶和枝作为试验材料，采取CO2萃取法，研究4种不同浓度萃取物等试验条件对马尾松发芽率、发芽势、芽苗的胚根长、胚轴长、鲜重、干重的影响，结果表明：用萃取的4种生化物质的纯溶液和加入少量活性铝溶液（浓度分别为：100、300、500 mg/kg）处理马尾松种子时，马尾松种子的发芽指标均表现低促高抑的现象，其中100 mg/kg的溶液有明显的促进作用，而500 mg/kg的溶液有明显的抑制作用。萃取物溶液中含有低浓度的铝离子能在一定程度上缓和纯生化物质的毒性作用，使生化物质表现出积极的一面。单纯铝离子对于马尾松种子发芽有一定的抑制作用。

马尾松；生化物质；活性铝；发芽

随着全球范围内酸沉降问题的日趋严重和工业酸性废水排放量的增大，沉积物释放的和土壤淋失的可溶态铝大量增加[1]。我国南方以富铁铝化酸性土壤为主，这为南方森林Al毒害创造了先天条件。有数据表明，木荷与一些针叶树种混交时，对针叶树种的生长有明显的促进作用，鹅掌楸也表现一定的促进作用，这些促进作用间接表现为提高土壤pH值，从而减少铝离子的析出。而马尾松作为南方主要针叶树种之一，比较容易发生铝毒害现象。为了解决马尾松铝毒害问题，有研究者做了一些实验，发现木荷和鹅掌楸两树种对马尾松生长有一定的促进作用[2]。本实验拟从种子发芽方面验证这两种树种的枝和叶是否对马尾松起到降解铝毒的作用。

1 材料和方法

1.1 试验材料

本试验所用马尾松种子，来自贵州省黄平县种子园。试验选用饱满、种皮无破损的种子。主要实验设备：LRH-250-G型光照培养箱、发芽盒、广口瓶、容量瓶、滴管、量筒等。主要实验药品：Al2(SO4)3、N,N-二甲基酰胺、NaH2PO4和Na2HPO4。

1.2 试验方法

1.2.1 实验前处理 每个处理选取种子300粒，浸在0.15%的福尔马林液中消毒20 min，绞干后放入加盖的玻璃器皿中闷30 min，再用水多次清洗，然后放入始温45℃的水中浸泡24 h[3]。将浸后的种子，均匀排列在以石英砂为基底的发芽盒内，置于25℃恒温箱中，湿度保持在70%，观察其发芽势和发芽率。不同处理，作3次重复。1.2.2 生化物质的萃取及最佳萃取条件筛选 按表1试验设计对木荷叶片进行生化物质的萃取，得到4种膏状萃取物，再把这4种萃取物分别配制成100、300、500 mg/kg浓度的溶液，然后将定量0.2 mmol的活性铝Al2(SO4)3（用磷酸缓冲液，pH6.5配制而成），分别与上述各溶液相溶，并以蒸馏水、0.2 mmol的活性铝2个对照做发芽溶液，做种子发芽试验（参照发芽影响实验）。根据实验结果，选取最优的萃取条件，作为下步发芽影响实验的统一萃取标准。

表1 木荷叶提取物超临界萃取正交表（L8(27)）Table 1 Orthogonal design of SCDE from Schima superba leaves

1.2.3 发芽影响实验 按照标准萃取条件，对木荷叶片（A）、枝条（B）、鹅掌楸叶片（C）、鹅掌楸枝条（D）进行萃取。将萃取得到的4种生化物质均分别配成100、300和500 mg/kg浓度的溶液。再取等体积上述溶液，加定量0.2 mmol的活性铝，配成含铝溶液。另配2种对照溶液，分别为蒸馏水、等浓度活性铝溶液。

1.2.4 发芽率、发芽势的测定方法 每天检查湿度是否合适（不能有明水），以防种子发霉。第3天后，每天10：00定时观察、统计发芽粒数，并记录登记。观察统计时，视种子湿润状况加入相应的溶液，以保持发芽所需条件。种子发芽势的测定与发芽率同时进行。

发芽率（%）=（发芽种子数/供试种子总粒数）×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%

数据用Excel和SPSS软件进行分析，用方差分析法进行差异显著性测验。

2 结果与分析

2.1 最佳萃取条件选择

不同萃取条件及萃取物浓度对马尾松种子发芽的影响见表2。

表2 萃取条件及萃取物溶液对种子发芽的影响Table 2 Effect Extraction conditions and extract solutions on the seed germination

从表2可以看出，蒸馏水处理下的种子比萃取物溶液处理的种子的发芽率高，效果显著。马尾松种子发芽的检测指标对不同萃取条件的木荷叶片萃取物的敏感性反应不一，种子的发芽率、发芽起始期、发芽高峰期都有很大的区别，其中萃取条件b的发芽率最高，其他3项指标的结果没有显著区别。从中可以发现萃取条件：温度60℃，压力35 MPa，萃取时间2 h，CO2流量为25h/L的发芽率最高。对于同种萃取物不同浓度处理下的马尾松种子各项检测指标也有很大不同，以萃取条件b种子发芽情况为例，种子的发芽率随着萃取物浓度的升高而降低。故以此萃取条件作为标准，对木荷和鹅掌楸的叶、枝分别进行萃取，以进行下步实验。

2.2 萃取物浓度及其活性铝溶液对发芽的影响

2.2.1 4种萃取物配制的溶液对马尾松种子发芽的影响 由图1、图2可以看出，浓度为100 mg/kg的4种萃取物溶液处理过的种子，测得的发芽率、发芽势、胚根长、胚轴长、鲜重、干重六项指标的最高值分别是84%、160%、1.76 cm、3.44 cm、0.042 g、0.014 g，而木荷叶片萃取物配制的溶液占了其中除发芽势项外的5项。由此可见，木荷叶片萃取物促进马尾松种子发芽的效果最好。4种萃取物对发芽结果的影响由高到低顺序为：木荷叶片萃取液＞鹅掌楸叶片萃取液＞木荷枝条萃取液＞鹅掌楸枝条萃取液。方差分析（见表3）表明，4种萃取物溶液对种子的发芽率、发芽势、胚根长3项指标影响不大（P＞0.05），对胚根长，鲜重、干重3项指标有极显著影响（P < 0.01）。由于木荷叶萃取物中成分繁多，有些成分对马尾松种子某些检测指标会产生正面效应，有些成分会产生负面效应，所以当萃取物溶液的浓度达到500 mg/kg时，4种萃取物处理的马尾松苗测得的各种指标均表现出不同程度的抑制。

图1 萃取物溶液对发芽率、发芽势的影响Figure 1 Effect of four extracts solution on germination rate and energy

图2 萃取物溶液对胚根长、胚轴长、鲜重、干重的影响Figure 2 Effect of four extracts solution on radicle, embryo axis length, the fresh, dry weight

表3 4种萃取物溶液对发芽影响方差分析Table3 ANOVA on four extracts solution effect on the germi

2.2.2 不同浓度萃取物对种子发芽的影响 由表4可以看出，外界条件相同的情况下，就同一萃取物而言，随萃取物溶液浓度的增加，发芽指标数值呈递减趋势，出现低促高抑的现象。木荷叶片萃取浓度为100 mg/kg时，6项测定指标值分别为84%、141%、1.76 cm、3.44 cm、0.042 g、0.016 g，当浓度达到500 mg/kg时，6项指标分别为43%、65%、1.25 cm、2.53 cm、0.036 g、0.014 g，与最高值差异明显。和对照相比，4种萃取物溶液在低浓度时有利于芽苗的生物量增长，单株芽苗干重与蒸馏水培养的芽苗干重比差异明显，蒸馏水处理的芽苗干重明显低于浓度为100 mg/kg的。由方差分析（见表5）表明，100、300、500 mg/kg处理的种子，其发芽率、发芽势、胚根长、胚轴长、鲜重、干重处理间均有极显著差异（P < 0.01）。由此可推断，低浓度溶液萃取物对胚根长、胚轴长和地上部分鲜重有促进作用，说明低浓度能促进种子体内某些生理生化过程的进行和一些酶活性的增加，刺激马尾松幼苗的生长[4～6]。

表4 不同浓度萃取物对发芽的影响Table 4 Effect of different concentrations of extracts on the germination

表5 不同浓度萃取物对发芽影响方差分析Table 5 ANOVA of effect of different concentrations of extracts on the germination

2.2.3 4种萃取物的活性铝溶液对马尾松种子发芽的影响 由表6可以看出，4种萃取物中，叶片萃取物配制的活性铝溶液对马尾松种子发芽的影响不同，发芽率、发芽势、胚根长、胚轴长、鲜重、干重6项指标，木荷叶片萃取物活性铝溶液促进马尾松种子发芽的效果最好。4种萃取物活性铝溶液处理的发芽结果由高到低的顺序为：木荷叶片萃取液＞鹅掌楸叶片萃取液＞木荷枝条萃取液＞鹅掌楸枝条萃取液。蒸馏水和活性铝溶液处理的种子测定结果表明，蒸馏水对发芽初期的种子有非常显著的促进作用。方差分析（见表7）表明，4种萃取物配制的活性铝溶液对马尾松种子的发芽率、发芽势影响不大（P > 0.05），对胚根长影响差异显著（P < 0.05），对胚轴长、鲜重、干重产生极显著影响（P < 0.01）。

表6 4种萃取物活性铝溶液对发芽的影响Table 6 Effect of four extracts solution with activated aluminum on the germination

表7 4种萃取物活性铝溶液对发芽影响方差分析Table 7 ANOVA of effect of four extracts solution withactivated aluminum on the germination

2.2.4 不同浓度萃取物活性铝溶液对马尾松种子发芽的影响 发芽率、发芽势是衡量种子发芽快慢的一个指标，发芽势还可以测定种子发芽的整齐度。外界条件相同的情况下，同一萃取物，随浓度增加，发芽指标数值呈递减趋势，出现低促高抑的现象。和活性铝溶液比，萃取物中加入Al2(SO4)3配制的溶液在萃取物低浓度的情况下，发芽率和发芽势2项指标值均低于活性铝溶液处理的马尾松芽苗，可见，在芽苗生长初期，培养溶液中物质含量越少越促进种子发芽速度，胚根长、胚轴长、鲜重、干重4项指标均比活性铝溶液培养的芽苗测定的指标值高很多。表明种子在发芽阶段，由萃取物配制成的较低浓度活性铝溶液，与活性铝、蒸馏水溶液相比，前者能促进马尾松种子生物量的增长，而单一铝离子对芽苗增长有抑制作用。方差分析（表8）表明，100、300、500mg/kg 3个浓度处理的马尾松种子，其发芽势有显著性差异（P < 0.05），发芽率、胚根长、胚轴长、鲜重、干重有极显著差异（P < 0.01）。

表8 不同浓度萃取物活性铝溶液对马尾松种子发芽影响方差分析Table 8 ANOVA of different concentrations extracts with activated aluminum solution and activated aluminum solution on the germination

2.2.5 4种萃取物溶液含铝离子和不含铝离子处理对马尾松种子发芽的影响 由表9可以看出，同一萃取物在同一浓度时，加入活性铝和不加活性铝溶液对马尾松种子的发芽有不同程度影响。由A1处理的两个溶液对比可知，低浓度时，发芽率和发芽势两项指标在没有铝离子的处理下，发芽速度和整齐度略高些，但是胚根长、胚轴长、鲜重和干重4项生长指标测量结果发现，加入铝离子的溶液比不加铝离子的溶液处理的芽苗测量值高，对马尾松种子的发芽效应表现出一定程度的促进作用。表明低浓度的活性铝溶液能在一定程度上缓和纯生化物质的毒性作用，使生化物质表现出积极的一面。这与陈超君等[7]得出的低铝浓度（Al3＋< 0.3 mM）下，对植物的生长具有促进作用的结论一致。

表9 4种萃取物的活性铝溶液对发芽的影响Table 9 Effect of four extracts with activated aluminum and the activated aluminum solution on the germination

3 结论与讨论

从以上结果可以得出，木荷和鹅掌楸的叶片、枝条的萃取物配成的溶液对降解马尾松种子发芽的铝毒害有一定的正效应，但是只是在低浓度的情况下才会出现，而当浓度逐渐增加时，则表现为抑制作用，铝离子对于马尾松种子发芽起到一定的抑制作用。陈堆全[8]的实验表明：木荷凋落物量较高，在维持地力和缓解土壤酸化方面具有更高的潜力。土壤酸化程度越深，土壤的盐基流失越重；木荷凋落物经过模拟酸雨淋溶之后，有更多的盐基进入土壤和下渗液当中，下渗液pH值也有一定提高；同时提高了土壤pH值，降低了土壤水解性总酸度。说明木荷凋落物对土壤酸化有一定的缓冲作用。土壤覆盖木荷凋落物后，其有机质含量显著增加，提高了土壤对酸化的缓冲能力。说明木荷凋落物能够通过增加土壤有机质含量提高土壤的缓冲性能。杜国坚[9]等实验发现，与鹅掌揪混交，林地土壤微生物数量明显高于纯林，有机物质分解转化较快，有利于土壤肥力提高。混交林能促进土壤有机物质的转化，加速营养元素的循环速率，为林木生长提供更多的营养物质。由于混交林增加了阔叶树种凋落物的数量，促进凋落物的分解，混交林地土壤有机质、氮、磷、钾等养分含量普遍比纯林高，具较强的自肥能力。有实验表明，混交树种化感物质不仅能促进幼苗的生长发育，而且能改善幼苗的生理生化过程，并且木荷水浸液处理的幼苗各器官Al含量比同一浓度其他树种水浸液处理的Al含量均有不同程度下降，在一定程度上能减轻Al毒害，从而有利于苗木的生长和发育[10～13]。

由此可见，木荷和鹅掌楸对降解马尾松芽苗的铝毒害有一定的作用。但是，对于这两种树种对马尾松苗木起得作用如何还有待证明。验证其作用有助于改善马尾松的生长现状，同样有助于马尾松与其他阔叶树中混交的选择性和混交比例的获得。

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Effect of Extracts from Schima superba and Liriodendron chinense and their Activated Aluminum Solution on Seed Germination of Pinus massoniana

TONG Ya-na，DING Gui-jie
（Institute of Forestation and Ecology, Guizhou University, Guiyang 550025, China）

Extracts were from Schima superba and Liriodendron chinense leaves and branches by CO2extraction method. Experiment was conducted to study effect of 4 concentrations of extracts on germination rate and energy, radicle and embryo axis length, fresh weight, dry weight. The results showed that Pinus massoniana seeds treated by different concentration (100, 300, 500 mg/kg) of extracts with 0.2 mmol of activated aluminum solution had different effect. Treatment of 100 mg/kg solution could promote germination while that of 500 mg/kg significantly inhibited germination.

Pinus massoniana; extract; activated aluminum; germination

S722.1

1001-3776（2010）02-0040-05

2009-11-02；

2010-01-20

基金项目：国家“十一五”科技支撑课题“马尾松大径材与高产脂林培育关键技术研究与示范”（2006BAD24B0301）和国家农业科技成果资金项目“马尾松工业用材林良种选用及高产高效栽培技术中试与示范”（2007GB2F200286）

仝雅娜（1981－），女，天津人，博士研究生，从事人工林系统培育研究；*通讯作者。