苜蓿及根际土壤水浸提液对达乌里胡枝子种子的化感作用

刘秀艳，张智袁，赵 祥

(山西农业大学 动物科技学院，山西 太谷 030801)



苜蓿及根际土壤水浸提液对达乌里胡枝子种子的化感作用

刘秀艳，张智袁，赵 祥

(山西农业大学 动物科技学院，山西 太谷 030801)

采用水浸提法制备了苜蓿根、茎叶及根际土壤的浸提液，在室内测定了浸提液对达乌里胡枝子种子萌发的影响，研究了苜蓿对达乌里胡枝子种子发芽的化感作用。结果表明：2.5%浓度的苜蓿茎叶水浸提液对达乌里胡枝子种子萌发有促进作用，5%浓度及以上有明显的抑制作用，且随着浓度的增加抑制作用增强，浓度达到10%时达乌里胡枝子基本不能萌发。不同浓度的根浸提液和根际土壤浸提液对达乌里胡枝子种子萌发的影响与对照相比差异不显著(P>0.05)。3种浸提液表现出不同程度的化感作用，其强弱顺序为：茎叶浸提液>根浸提液>根际土壤浸提液。

苜蓿；达乌里胡枝子；化感作用；种子萌发

化感作用是指植物可以产生一些特殊的化学物质并释放到环境中，对其他植物或自身产生直接或间接的相生或相克的作用[1-2]。化感物质存在于许多植物中，并通过残体分解，挥发和根系分泌释放到根际。在菊科(Compositae)、豆科(Legumnosae)、瑞香科(Thymelaeaceae)、玄参科(Scrophulariaceae)等多个科属中发现具有化感物质，鉴定出有萜类、酚类、皂苷类以及非蛋白氨基酸类等多种类化感物质，这些化感物质有明显的作用浓度效应和选择性[3]。化感作用可应用于混播牧草的选择，也可应用于杂草防治[4]。

苜蓿(Medicagosativa)是重要的牧草，其体内含有的化感物质产生的化感作用引起学者的关注，有研究报道，苜蓿中含有的酚酸类的化感物质影响蒙古冰草的发芽率、苗长、根长等[5]。对于苜蓿的化感效应在禾本科、杂草和自毒作用方面的研究较多[6-8]，而苜蓿对豆科等其他牧草的化感影响研究却较少。达乌里胡枝子也含有化感物质，曾有研究表明达乌里胡枝子(Lespedezadavurica)对苜蓿的幼苗根干重有抑制效应，且随着质量浓度的降低，抑制效应呈现出增加趋势[9]。试验探讨了苜蓿水浸提液对达乌里胡枝子种子发芽的化感作用，初步了解苜蓿对达乌里胡枝子的化感影响。

1 材料和方法

1.1 供试材料

2015年10月于山西农业大学草业科学系试验田采集生长第1年的苜蓿赛迪5茎叶、根系以及根系周围0～15 cm深的土壤。达乌里胡枝子种子来自于山西农业大学草学实验室种子冷藏库。

1.2 浸提液的制备

苜蓿化感物质的提取采用水浸提法[10]，分别取适量的苜蓿茎叶和根系，轻轻洗净，以免破坏根部，将茎叶切成2 cm小段，根系切成<2 cm的小段，分别称取20 g于三角瓶中，加入100 mL的蒸馏水，浸泡48 h，第1次用定性滤纸过滤，第2次用定量滤纸过滤。滤液保存在100 mL容量瓶中制备成20%的苜蓿茎叶和根系水浸提液。取适量苜蓿根际土壤，自然风干，过2 mm的筛，取50 g分装于5个三角瓶中，每个三角瓶加入100 mL蒸馏水，置入振荡机振荡12 h，静置12 h，取其上清液过滤2次，制备成苜蓿土壤水浸提液，于容量瓶中贮存，3种浸提液放入5℃的冰箱保存，以备稀释后使用。

1.3 发芽试验

采用单因素随机区组设计[11]，用培养皿滤纸法进行发芽试验[12]，试验设对照(CK)、2.5%、5%、7.5%、10%、12.5%、15% 7个处理，3个重复，以蒸馏水为对照。培养皿中铺上2层滤纸，并分别加入已稀释的苜蓿茎叶、根系和土壤的水浸提液，且保持滤纸湿润，用75%酒精消毒后达乌里胡枝子种子放入培养皿中，每皿放入50粒，盖上培养皿盖，放入25℃±1℃人工气候箱中培养，每隔24 h记录发芽数(以胚根突破种皮为准)，分别加入等量适量的不同浓度的水浸提液，对照加入等量蒸馏水。培养7 d后，结束种子萌发试验，并测量根长和苗长[13]。计算发芽率、发芽势、发芽指数(G)、化感指数(RI)、植物化感综合效应指数(M)。化感指数(RI)按Willamson等[14]的方法计算。

发芽率(%)=(总发芽数/供试种子数)×100%

发芽势(%)=(两天总发芽数/供试种子数)×100%

式中：G为时间T日的发芽数,Dt为相应的发芽日数

化感系数(RI)RI=1-C/T(当T≥C时)，RI=T/C-1(当T

式中：C为对照值，T为处理值，化感指数(RI)数值为负时，起抑制作用，当数值为正时，起促进作用，绝对值大小与作用强度一致。

式中：a代表同一浓度处理下的各个指标的数据项RI；n:测定指标的总个数。当M>0为促进，M<0为抑制，绝对值大小与作用强度一致。

1.4 数据处理

试验数据用Excel2010做基础处理，采用SPSS22.0软件进行显著性检验，并用LSD法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 苜蓿茎叶水浸提液对达乌里胡枝子种子萌发的影响

随着苜蓿茎叶浸提液浓度的增加，达乌里胡枝子种子萌发的各项指标均呈降低趋势(表1)。在苜蓿2.5%浓度的茎叶浸提液处理下，达乌里胡枝子的发芽率、发芽势、发芽指数，苗长，根长与对照差异不显著(P>0.05)；浓度5%和7.5%处理达乌里胡枝子种子发芽率显著低于对照(P<0.05)，并表现出明显的浓度效应。浓度大于10%时,达乌里胡枝子种子发芽表现出显著的抑制作用，基本不发芽。除2.5%浓度外，随苜蓿茎叶浸提液浓度的增加达乌里胡枝子种子发芽后的根长和苗长的抑制作用增强，且与对照差异显著(P<0.05)。

表1 苜蓿茎叶水浸提液处理下达乌里胡枝子种子萌发情况Table 1 Influence of aqueous extracts of stem and leaf of alfalfa on seed germination of Lespedeza davurica

注：同列不同小写字母表示不同浓度同一测定指标差异显著(P<0.05)，下同

2.2 苜蓿根水浸提液对种子萌发的影响

2.5%浓度的根水浸提液处理下达乌里胡枝子种子发芽势，发芽指数与对照差异显著，10%浓度根水浸提液处理下达乌里胡枝子发芽势，发芽指数与对照差异显著(P<0.05)，其他处理下达乌里胡枝子的发芽率，发芽势，发芽指数，根长，苗长与对照差异不显著(P>0.05)(表2)。

2.3 苜蓿根际土壤水浸提液对种子萌发的影响

10%浓度的根际土浸提液处理下达乌里胡枝子的发芽指数与对照差异显著，其他处理对于各项指标与对照差异不显著(P>0.05)(表3)。

2.4 苜蓿水浸提液对达乌里胡枝子种子的化感效应

随着茎叶浸提液浓度的增加，化感综合效应指数减小，抑制作用增强，10%及以上浓度处理表现出完全抑制作用。不同处理的根水浸提液浓度和根际土壤浸提液的化感综合效应指数的数值接近，且数值的绝对值小。同一浓度处理下，茎叶浸提液的化感综合效应指数最大，根浸提液与根际土壤浸提液对于各项指标的化感系数的绝对值接近，但总体上表现出根浸提液的化感综合效应指数大于根际土壤的化感综合效应指数。

表2 苜蓿根水浸提液处理下达乌里胡枝子种子发芽情况Table 2 Influence of aqueous extracts of alfalfa roots on seed germination of Lespedeza davurica

表3 苜蓿根际土水浸提液处理下达乌里胡枝子种子发芽情况Table 3 Influence of aqueous extracts of rhizosphere soil on seed germination of Lespedeza davurica

表4 苜蓿水浸提液对达乌里胡枝子种子发芽的化感效应Table 4 Allelopathic effct of aqueous extracts of alfalfa on seed germination of Lespedeza davurica

3 讨论

当两种牧草混播时，化感作用是由一种牧草向环境释放其产生的某些化学物质[16]，从而影响另一种牧草的生长发育，这种作用表现为促进和抑制两个方面[17]。试验表明苜蓿茎叶水浸提液对达乌里胡枝子种子萌发先促进后抑制，与Tang C S等[18]的研究结果一致。 苜蓿茎叶浸提液对达乌里胡枝子种子萌发在浓度2.5%～10%时，化感效应呈现出低浓度促进，高浓度抑制，与高丹[19]研究的居桉(Eucalyptusgrandis)主要器官水浸提液对牧草化感研究的结果相似。

Blum等[20]报道土壤中的微生物的分布与酚酸类化感物质的浓度有关，而酚酸类物质与微生物活性变化有关[21]，在某些情况下酚酸类物质在微生物作用下的降解产物化感活性可能会更强[22]，试验中2.5%、10%浓度的苜蓿根浸提液中酚酸类物质可能是微生物存在的比较适宜浓度，该浓度处理下的化感物质被微生物降解后发挥的化感作用，还有待进一步研究。

苜蓿茎、叶、根系和根际土壤的化感作用强度表现为茎叶浸提液>根浸提液>根际土浸提液，有研究表明，同一品种苜蓿的地上部和根部浸提液的酚酸类化感物质的含量有差异[23]，苜蓿地上部分的化感作用强于地下的化感作用，与程晓月等[24]研究的黄帚橐吾(Ligulariavirgaurea)根部化感效应强于叶部不一致，可能与植物中化感物质的转移或者分解有关。酚酸类化感物质的释放有植物根系分泌，植物残体和凋落物降解，植物向体外释放，雨雾从植物表面淋溶，土壤的微生物作用等途径[22]。

4 结论

(1)苜蓿2.5%浓度根浸提液处理下达乌里胡枝子的发芽势、10%浓度根浸提液处理达乌里胡枝子的发芽势和发芽指数、10%浓度根际土浸提液对达乌里胡枝子的发芽指数与对照差异显著(P<0.05)，出现这样的结果可能与微生物有关。

(2)苜蓿根浸提液化感作用小于茎、叶浸提液化感作用可能是根浸提液产生的化感物质由根系分泌经雨雾淋溶而进入土壤中，然后被土壤微生物降解，至于苜蓿化感物质的分解和转移方式及过程有待进一步研究。

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LIU Xiu-yan，ZHANG Zhi-yuan,ZHAO Xiang

(CollegeofAnimalScienceandTechnology,ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China)

The alfalfa allelopathy effect on the seed germination ofLespedezadavuricawas studied by using the extracts from alfalfa root,stem,leaf and rhizosphere soil.The results showed that the allelopathy effects of 2.5% extract had the acceleration effect on seed germination.Strong inhibitory effect occurred when the concentration was over 5% and it was strengthened with the increase of extract concentrations.The seed ofLespedezadavuricacould not germinate while the concentration was more than 10%.The extracts from root or soil had no significant influence.The allelopathy order of 3 extracts was stem and leaf > root > soil.

alfalfa;Lespedezadavurica;allelopathy;seed germination

2015-12-17；

2016-05-16

国家农业科技成果转化资金项目(2014GB2A 300002)；山西省科技攻关(20140311013-3)项目资助

刘秀艳(1993-)，女，河北唐山人。

E-mail：sxauliuxiuyan@163.com

S 332

A

1009-5500(2016)05-0008-05

赵祥为通讯作者。