火炬树浸提液对高羊茅种子萌发的影响

摘 要：火炬树的化感作用已经成为学术界关注的焦点，关于火炬树化感作用的研究越来越活跃。本实验研究火炬树浸提液对高羊茅种子萌发的影响，分别用浓度为20g/L、2g/L、0.2g/L、0.02g/L的火炬树叶片及根的提取液对高羊茅种子萌发的影响进行研究。火炬树叶片及根的提取液对高羊茅草种发芽率、发芽势、化感效应指数有不同程度的抑制作用。当浓度为0.2g/L时，火炬树叶片的浸提液对高羊茅种子发芽抑制最明显，其化感效应指数为-0.614；当火炬树根的浸提液浓度为20g/L时，火炬树根的浸提液对高羊茅种子发芽抑制最明显，其化感效应指数为-0.574。结果表明：火炬树内存在化感物质，且对高羊茅种子的萌发有抑制作用。

关键词：火炬树；浸提液；化感作用；高羊茅

中图分类号：S-3 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20180631014

前言

“化感作用”（Allelopathy）源于希臘语”Allelon（相互）”和”Pathos（损害、妨碍）”，是森林生态系统中广泛存在的一种生态化学现象，植物生态学新的分支学科生态生化学（Ecological Biochemistry）研究内容的一部分，对森林植物种群生长发育、结构功能乃至整个生态系统群落演替意义重大[1]。1937年德国科学家H.Molish首先提出植物化感作用的概念，并将其定义为：所有类型植物（含微生物）之间生物化学物质的相互作用。20世纪70年代中期E.L.Rice对植物化感作用的进一步深入研究认为：植物化感作用是指植物（含微生物）通过释放化学物质到环境中而产生的对其他植物（含微生物）直接或间接的有害作用[2]。而现在的研究表明，化感物质作用的对象不仅仅是其他植物或微生物，也会对同种植物产生化感作用，而且其结果也会产生一些促进作用。因此，有些人将化感作用归结为植物间的相生相克。1984年Rice将化感作用重新定义为：植物或微生物的代谢分泌物对环境中其他植物或微生物有利或不利的作用。现已被广泛接受。

火炬树（Rhus Typhina Nutt）漆树科盐肤木属（Rhus）落叶小乔木。其果实9月份成熟后，长久不衰，在秋后树叶会变得火红，场景壮阔绚烂，十分好看。原产于欧美地区，经常生长在开阔的沙质土或砾质土上。具有喜光，耐寒，耐旱，抗逆性强，耐涝，耐盐碱的特性。根系发达，萌蘖性强，对土壤适应性强。根系浅，生长迅速，但寿命较短。在我国主要分布于东北南部，华北、西北北部的暖温带落叶阔叶林区、温带草原区。Richard把火炬树列为加拿大南部地区和美国的杂草之一，刘全儒[3]等2002年将火炬树列为北京的入侵树种之一，蒋高明[4]认为火炬树为入侵物种，危害农田、公路、果园、也危害本地生态环境；但另外一些专家认为火炬树对北京当地乔木群落、自然山区、半自然森林生态系统并没有产生入侵危害或是构成威胁。目前，火炬树的入侵性已经为学术界关注的焦点问题。长期以来人们对火炬树的繁殖扩散、光合作用等做了大量研究，但对于火炬树的化感方面研究较少。目前火炬树化感作用的研究仅见吴长虹对侧柏和紫穗槐的研究[5]，少见对常见植物或农作物的研究[6]。因此，本实验以高羊茅为实验材料，研究火炬树根及叶片对高羊茅种子萌发的影响，旨在为研究火炬树入侵性与化感作用提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

于2017年5月份在山东省泰安市邱家店镇西郭庄基地采集火炬树（Rhus Typhina Nutt）叶片和火炬树的根部若干，以及高羊茅（Festuca arundinace ）种子若干。

1.2 方法

1.2.1 火炬树叶片水浸液的制备

2017年5月10日取火炬树新鲜幼嫩叶片20g，碾碎，加1000mL蒸馏水恒温25℃浸泡48h。用双重滤纸过滤后得到植株叶片的浸提液，浓度为20g/L。取母液100mL于烧杯中，再加入蒸馏水体积到1000mL，得到2g/L叶片浸提液，再分别取100mL 2g/L叶片浸提液于烧杯中，再加入蒸馏水体积到1000mL，得到0.2g/L叶片浸提液，同理得到0.02g/L的叶片浸提液，静置待用。

1.2.2 火炬树根水浸液的制备

另取火炬树根20g，配制根的水浸液，方法同1.2.1

1.3 种子萌发及幼苗生长的测定

挑选籽粒饱满、大小均一的高羊茅种子，用3%的双氧水消毒0.5h，然后用蒸馏水冲洗干净。用培养皿培养，选用医用消毒纱布，折叠3层置于培养皿内备用。每组设置4个浓度梯度，一个对照组，每个培养皿内在医用消毒纱布上放置50粒高羊茅种子。分别取叶片浸提液和根的浸提液，完全浸透纱布及浸没种子。对照组将50粒种子整齐的纱放在布上，再将纱布转移到培养皿里，用蒸馏水完全浸透纱布及润湿种子。贴上标签，注明名称和日期。设置3次重复。每天观察高羊茅种子的萌发情况，补滴蒸馏水和相应浓度的浸提液，观察发芽势，第7天完成统计，计算发芽率（GR）、发芽势、化感指数（RI），C为对照值，T为处理值。计算公式如下。

2 结果与分析

2.1 不同浓度火炬树叶片的浸提液对高羊茅种子萌发的影响

采用不同浓度火炬树叶片的浸提液对高羊茅种子进行处理，结果表明（表1），叶片浸提液为0.2g/L时，对高羊茅种子萌发抑制效果最为明显，仅6粒发芽（图1），为对照组的22.2%，化感指数为-0.614。浓度向两级扩散时，抑制效果逐渐降低。

2.2 不同浓度火炬树根的浸提液对高羊茅种子萌发的影响

采用不同浓度火炬树根的浸提液对高羊茅种子进行处理，结果表明（表2），火炬树根的浸提液对高羊茅种子火炬树根的浸提液对高羊茅种子的萌发抑制作用比较强，仅3粒种子发芽，化感指数为-0.574，而在浓度为0.02g/L时，高羊茅种子萌发率最高，达到14粒，发芽势最好，化感指数为-0.750。

3 讨论

早在2000年前，人们就已发现黑胡桃对其他高等植物生长起到了抑制作用，如苹果、松、杂草等在黑胡桃下不能生长[8]。1925年，Massey从黑胡桃树干开始知道27m外才能种植番茄和苜蓿，16m以内不能生长其他植物，离黑胡桃较远植株的却生长良好，且死亡线就是黑胡桃的分布线，极其统一。1935年阿莫索娃观察到，在同一个房间内，不通风的情况下，一瓶中插盛开的丁香，另一瓶中插盛开的铃兰，发现丁香花多迅速萎蔫甚至凋谢，而把丁香换成蔷薇则无明显变化[9]。

自然界中植物群落中存在各种各样的资源竞争，这些竞争残忍并且激烈。除了这类竞争之外，还存在一种“化学竞争”[10]。这种竞争就是指化感作用。化感作用是指植物在生长过程中，通过植物、微生物或残体分解产生的化学物质，对该种植物或周围植物产生简介或直接的作用[11]。植物化感作用需要向周围环境释放化学物质，这些起作用的物质称为化感物质[12]。如上所述黑胡桃和丁香花的事例，体现了化感作用。

本试验表明，火炬树通过向环境释放特定的化学物质从而对高羊茅种子萌发起到抑制作用，而不同浓度的浸提液对高羊茅种子有不同程度的抑制作用。火炬树叶片的浸提液的抑制效果比根的浸提液的抑制作用要明显一些。

种子的萌发在植物整个生长发育期中至关重要，种子的发芽率低，活力指数低对于植物的早期资源竞争存在很大的劣势在群落中的地位也继而受到影响。化感物质对胚根的生长抑制使植株无法正常发育生长，大大降低了本地种对资源的有效利用率，进而直接影响本地物种的生长发育及其在群落中的地位和作用[13]。

孔垂华[14]提到化感物质是指植物所产生的影响其他生物生长、行为和种群生物学的化学物质，不仅包括植物间的化学作用物质，也包括植物和动物间的化学作用物质，而且这些化学物质，不一定进入环境，有些可以在体内进行；现已发现，许多化感物质不仅影响植物生长，而且对动物甚至是微生物都有影响，对昆虫的影响更多，起到应对昆虫侵袭的作用。化感物质是某些生物体内产生的非营养性物质，对其他植物生长、健康、行为或群体关系都有影响[15]。化感物质是化感作用的媒介，主要是植物的次生代谢产生的物质，植物化感作用的媒体是化学物质，植物化感物质主要包括萜类、酚类、生物碱等次生代谢物质[16]。植物通常通过叶、茎、根向周围环境中释放出化学物质，一些腐烂的枝叶也同样可以向周围释放化学物质，这些物质会抑制或促进周围其他植物的生长发育[17]。

4 结论

火炬树的叶片及根的浸提液对高羊茅草种绝对发芽率、发芽指数、化感效应指数有不同程度的抑制作用。当浓度为0.2g/L时，火炬树叶片浸提液对高羊茅种子发芽抑制最明显，其化感效应指数为-0.614；当浓度为20g/L时，火炬树根的浸提液对高羊茅种子萌发的抑制效果最明显，其化感效应指数为-0.574。结果表明：火炬树内存在化感物质，且对高羊茅种子的萌发有抑制作用。

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作者简介：韦忠刚（1962-），男，山东泰安人，助理工程師，研究方向：园林植物与观赏园艺研究。