4种树叶对宽叶雀稗种子萌发及幼苗生长的影响

冯巧娟， 李芳华2， 彭华贵2， 田 静， 吴安琪， 许留兴， 唐国建， 尹 祥， 张建国

(1.华南农业大学南方草业研究中心， 广东 广州 510642； 2.广东省天井山林场， 广东 韶关 512726)

近年来，自然资源消耗和环境恶化等问题日渐突出，各国均已开展对林草复合系统的研究和应用。该系统是用多年生木本植物、草本植物或牲畜进行长期或短期有机结合而形成的复合型土地利用方式[1]。复合系统具有丰富林地产品、改善小气候与土壤肥力、增加生物多样性和促进经济收益等一系列优点。但在其建植过程中极易出现物种搭配不合理而导致建植失败或效益降低等问题。化感作用是影响物种搭配的一个重要因素，化感作用是植物或微生物之间相互影响生长的现象，在林草复合系统中主要表现为：一种植物释放自身分泌的化感物质去促进或抑制另一种植物的生长。化感物质大多是植物或微生物的次生代谢物[2-3]。就植物而言，几乎任何器官都可以分泌化感物质，对受体植物的影响也潜在其生长的各个阶段[4-5]。我国对化感效应的研究主要是针对农作物与入侵植物，而研究牧草的相对较少[6]。基于在广东省天井山林场林下种植牧草成活率低且长势差，本研究采集了该地牧草种植小区4种主要树木的鲜叶和枯落叶，另以该地收集的宽叶雀稗种子为试验材料，研究了树叶浸提液对种子萌发、浸提液浇灌幼苗及枯落叶覆盖对幼苗生长的影响，探讨该地主要树木与牧草间的化感效应，为林草复合系统的建植提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

宽叶雀稗(Paspalumwettsteinii)种子于2017年12月在广东省天井山林场采集。阿丁枫(Altingiachinensis)、钟花樱桃(Cerasuscampanulata)、枫香(Liquidambarformosana)、红花油茶(Camelliachekiangoleosa)鲜叶和枯落叶于2018年11月在同地采集。

1.2 试验设计

种子萌发：用阿丁枫、钟花樱桃、枫香、红花油茶鲜叶和枯落叶分别制作浓度为0.2、0.1、0.05 g·mL-1的浸提液，以蒸馏水为对照(ck)，进行宽叶雀稗种子萌发试验。每个处理3次重复。

浸提液浇灌幼苗：选择化感效应较强的钟花樱桃鲜叶和阿丁枫枯落叶制作浓度为0.1 g·mL-1的浸提液，以蒸馏水作为对照，浇灌宽叶雀稗幼苗。每个处理3次重复。

枯落叶覆盖幼苗：用这4种树木枯落叶覆盖宽叶雀稗幼苗进行试验，以不覆盖为对照。每个处理3次重复。

1.3 试验方法

1.3.1种子萌发试验

浸提液制备：各称取100 g树叶用清水冲洗干净，加500 mL蒸馏水打成汁，纱布过滤后将滤液在6 000 r·min-1的离心机(H 1850 R)上离心15 min，上清液即浓度为0.2 g·mL-1的浸提液；然后用蒸馏水分别稀释至浓度为0.1、0.05 g·mL-1；同时备蒸馏水，所有试液盛于250 mL三角瓶灭菌30 min后待用。

发芽：采用培养皿(直径9 cm)发芽，培养皿底部铺2张滤纸，种子用75%的酒精浸泡消毒1 min，冲洗干净用滤纸吸干，每皿挑选颗粒饱满均匀的50粒，加入5 mL备好的试液。放置于26 ℃，光暗周期12 h的恒温培养箱(RXZ-500 D)中发芽，每天定时统计发芽数，并补充试液保持滤纸湿润，待种子发芽数恒定时停止试验，测量幼芽和幼根的长度。

发芽率(%)=(最终发芽种子总数/50)×100%；

发芽指数(GI)=∑发芽试验终期内每日发芽数/发芽日数。

1.3.2浸提液浇灌幼苗试验

2018年9月，每盆20株育苗，3个月后进行浇灌处理。称取钟花樱桃鲜叶和阿丁枫枯落叶各50 g清洗干净加500 mL蒸馏水打成浓度为0.1 g·mL-1的汁，纱布过滤待用，对照为蒸馏水，每3盆作为1个处理的3个重复。每2 d浇灌1次，每次每盆浇灌150 mL。处理1个月后进行相关指标测定。

测定指标：株高用直尺随机每盆测量5株的自然高度；叶面积用叶面积仪(CL-203 Handheld Laser Leaf Area Meter)随机每盆测量3片叶，测定叶片为新叶至下第3叶；分蘖率(%)=[(盆中最终株数-盆中处理前株数)/盆中处理前株数]×100%；地上生物量剪取每盆10株称重；地下生物量用清水冲洗干净根系，风干至根系表面无水滴时称重，并计算每盆10株重量；丙二醛(MDA)含量参照高俊凤[7]的方法测定。

1.3.3枯落叶覆盖幼苗试验

2018年9月，每盆20株育苗，3个月后覆盖处理。分别称取4种枯落叶16 g剪碎，覆盖于花盆中，对照为无覆盖，每3盆作为1个处理的3次重复。处理1个月后进行相关指标测定。

测定指标同1.3.2。

1.4 数据分析

采用SPSS 17.0软件和WPS 2016软件进行数据统计分析和作图，用单因素方差分析方法，并用Duncan法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 树叶浸提液对种子萌发的影响

鲜叶对发芽率的影响如图1，不同浓度钟花樱桃浸提液均抑制宽叶雀稗发芽，且随浸提液浓度增大，抑制作用加强。枫香0.2 g·mL-1浸提液处理的发芽率显著低于对照和其他处理(p<0.05)。红花油茶浸提液不同浓度的发芽率均显著低于对照(p<0.05)，且各浓度间无显著差异(p>0.05)。阿丁枫浸提液各浓度与对照均无显著差异(p>0.05)。

钟花樱桃、枫香和红花油茶枯落叶各浓度浸提液对宽叶雀稗发芽抑制不显著(p>0.05)，但枫香0.1 g·mL-1处理的发芽率显著低于原液和0.05 g·mL-1处理(p<0.05)。阿丁枫枯落叶0.2、0.1 g·mL-1处理的发芽率显著低于对照(p<0.05)，而0.05 g·mL-1处理显著高于对照(p<0.05)，发芽率达63.00%(详见图2)。

注：图中不同字母表示在p<0.05水平上同一树种不同处理间差异显著，误差线表示平均数的标准误。0.2、0.1 和0.05 g·mL-1表示不同浓度的浸提液，ck为蒸馏水(下同)。图1 不同树木鲜叶浸提液对宽叶雀稗发芽率的影响

图2 不同树木枯落叶浸提液对宽叶雀稗发芽率的影响

如图3，钟花樱桃鲜叶各处理的发芽指数显著低于对照(p<0.05)，且0.2、0.1 g·mL-1处理的发芽指数显著低于0.05 g·mL-1处理(p<0.05)。枫香鲜叶0.2 g·mL-1浸提液处理的发芽指数显著低于对照和其他处理(p<0.05)。红花油茶鲜叶各处理显著降低发芽指数(p<0.05)。阿丁枫鲜叶浸提液浓度越大，宽叶雀稗的发芽指数越小，且0.2、0.1 g·mL-1处理的发芽指数显著低于对照(p<0.05)。

如图4，钟花樱桃枯落叶仅0.2 g·mL-1处理显著降低了宽叶雀稗的发芽指数(p<0.05)。枫香枯落叶0.2、0.1 g·mL-1处理显著降低宽叶雀稗的发芽指数(p<0.05)，而0.05 g·mL-1处理显著提高了发芽指数(p<0.05)，其数值高达19.79。红花油茶枯落叶各处理对宽叶雀稗的发芽指数无显著影响(p>0.05)。阿丁枫枯落叶0.2、0.1 g·mL-1处理显著降低宽叶雀稗的发芽指数(p<0.05)，且浓度越大发芽指数越小，而0.05 g·mL-1处理显著提高了发芽指数(p<0.05)，其发芽指数高达20.91。

图3 不同树木鲜叶浸提液对宽叶雀稗发芽指数的影响

图4 不同树木枯落叶浸提液对宽叶雀稗发芽指数的影响

钟花樱桃鲜叶各处理均显著减少宽叶雀稗幼芽和幼根长度(p<0.05)，且对照的幼根长度是0.05 g·mL-1处理的29倍。枫香和红花油茶鲜叶0.1、0.05 g·mL-1处理显著增加了幼芽长度(p<0.05)；2种树鲜叶的各处理液均显著抑制幼根生长(p<0.05)，其中枫香的抑制程度随浸提液浓度增加而增大，而红花油茶各处理液中宽叶雀稗的幼根差异不显著(p>0.05)。阿丁枫鲜叶0.2 g·mL-1浸提液显著减少宽叶雀稗的幼芽长度(p<0.05)，但0.1、0.05 g·mL-1显著增加(p<0.05)；各浸提液均显著抑制幼根(p<0.05)，且抑制随浸提液浓度的增加而减弱(详见图5)。

钟花樱桃枯落叶0.1 g·mL-1和0.05 g·mL-1浸提液显著增加了幼芽长度(p<0.05)，而0.2 g·mL-1处理与对照差异不显著(p>0.05)；各浸提液均显著减少了幼根长度(p<0.05)。枫香和红花油茶枯落叶各浓度浸提液均显著增加幼芽长度(p<0.05)；除红花油茶0.05 g·mL-1处理外，其他处理显著减少幼根长度(p<0.05)，且减少幅度随浸提液浓度的增大而增大。阿丁枫枯落叶0.2 g·mL-1浸提液显著减少宽叶雀稗的幼芽长(p<0.05)，但0.1 g·mL-1和0.05 g·mL-1处理显著增加了幼芽长(p<0.05)，分别比对照增加了31.40%和67.77%；各浓度浸提液均显著抑制幼根生长(p<0.05)，且抑制作用随浸提液浓度的增大而加强(详见图6)。

表1 不同树叶浸提液对宽叶雀稗农艺性状的影响

处理株高/cm叶面积/cm2分蘖率/%地上生物量/g地下生物量/g 对照16.57±0.81a16.23±0.30b94.17±10.84a9.64±1.44a2.70±0.51a钟花樱桃鲜叶13.30±1.15a16.45±0.06b17.15±2.86b4.66±0.56b1.46±0.32a阿丁枫枯落叶16.03±2.11a17.90±0.34a13.06±1.95b6.13±0.27b2.64±0.56a

注：不同字母表示同一列不同处理间差异显著(p<0.05)，对照为蒸馏水。

图5 不同树木鲜叶浸提液对宽叶雀稗幼芽和 幼根长度的影响

图6 不同树木枯落叶浸提液对宽叶雀稗幼芽和 幼根长度的影响

2.2 浇灌浸提液对宽叶雀稗幼苗农艺性状和丙二醛含量的影响

如表1所示，钟花樱桃鲜叶和阿丁枫枯落叶浸提液显著降低宽叶雀稗的分蘖数和地上生物量(p<0.05)，其中分蘖率分别降低了81.79%和86.13%。阿丁枫枯落叶浸提液显著增大其叶面积(p<0.05)。2种树叶浸提液对宽叶雀稗的株高和地下生物量影响不显著(p>0.05)。

钟花樱桃鲜叶和阿丁枫枯落叶浸提液浇灌宽叶雀稗幼苗其丙二醛含量比对照稍有增加，但差异不显著(p>0.05)(见图7)。

2.3 覆盖枯落叶对宽叶雀稗幼苗农艺性状和丙二醛含量的影响

如表2所示，4种树木枯落叶覆盖均抑制宽叶雀稗的株高，且阿丁枫、枫香和钟花樱桃有显著抑制作用(p<0.05)。对叶面积均表现出促进作用，但都不显著(p>0.05)。阿丁枫和钟花樱桃枯落叶覆盖显著降低分蘖率(p<0.05)，分别降低了47.59%和43.78%，其他2个处理的分蘖率与对照差异不显著(p>0.05)。钟花樱桃枯落叶覆盖显著减少宽叶雀稗的地上生物量(p<0.05)，减少了25.45%，其他处理均与对照无显著差异(p>0.05)。

注：图中不同字母表示在p<0.05水平上不同处理间差异 显著，误差线表示平均数的标准误，对照为蒸馏水。图7 不同树叶浸提液对宽叶雀丙二醛 含量的影响

阿丁枫枯落叶处理的丙二醛含量显著增加(p<0.05)，而其他处理均与对照差异不显著(p>0.05)(见图8)。

注：图中不同字母表示在p<0.05水平上不同处理间差异显著，误差线表示平均数的标准误，对照为无覆盖物。图8 不同树木枯落叶覆盖对宽叶雀丙二醛含量的影响

3 讨 论

化感物质一般都会影响种子萌发[6]。本试验中，钟花樱桃、红花油茶鲜叶和阿丁枫枯落叶浓度大于0.1 g·mL-1的浸提液都能明显抑制宽叶雀稗发芽，与赵勇等[8]研究泡桐、杨树叶浸提液抑制大豆发芽率的结果一致。但阿丁枫枯落叶浓度为0.05 g·mL-1的浸提液促进宽叶雀稗种子萌发，一是因为化感有促进生长和抑制生长两方面的作用，存在临界浓度值，当达到该值时，便不再抑制生长；二是与浸提液浓度、化感物质种类和受体植物本身有关[6,9-10]。除钟花樱桃外，3种树木鲜叶和枯落叶浓度小于0.1 g·mL-1的浸提液都能明显促进宽叶雀稗幼芽生长，这与田楠等[11]研究的结果一致。可能是因为幼根长度变短而加粗，更有利于水分吸收，使上部幼芽生长加快[12]。但钟花樱桃鲜叶不同浓度浸提液和阿丁枫鲜叶、枯落叶0.2 g·mL-1浸提液都抑制其幼芽生长。蒋红云等[13]研究石蒜浸提液对4种植物的化感效应结果也是如此。可能由于化感物质对幼根的抑制导致幼根部分矮小而不能充分供应幼芽生长[14]。研究表明，供体植物浸提液会减少受体植物幼根长度，且减少幅度随浸提液浓度增加而增大[13-15]，本试验也得到类似的结果。另外还发现，浸提液对幼根的抑制作用大于对幼芽的抑制，主要是因为幼根较先触及浸提液，且直接接触面积大于幼芽[16]。化感物质抑制幼根导致植株吸收营养的能力减弱，进而影响其生长发育和在群落中的竞争力。因此，在钟花樱桃和阿丁枫林地种植宽叶雀稗要注意这种化感作用。

表2 不同树木枯落叶覆盖对宽叶雀稗农艺性状的影响

处理株高/cm叶面积/cm2分蘖率/%地上生物量/g 对照17.77±0.74a20.27±1.49a48.54±4.10a8.92±0.19a阿丁枫13.47±0.54c20.52±2.41a25.44±1.66b8.05±0.55ab枫香15.20±0.78bc23.98±0.99a43.95±13.95ab7.77±0.68ab红花油茶16.33±0.39ab20.41±0.84a43.46±2.41ab7.70±0.36ab钟花樱桃13.87±0.59c20.77±2.96a27.29±6.43b6.65±0.35b

注：不同字母表示同一列不同处理间差异显著(p<0.05)，对照为无覆盖物。

在种子萌发试验的基础上，选择化感效应较强的钟花樱桃鲜叶和阿丁枫枯落叶浸提液浇灌幼苗，发现主要抑制宽叶雀稗分蘖和减少地上生物量，使植株叶片干枯卷曲、长势不良。曹慕岚等[17]发现，化感会减少地上生物量，但会通过增加地下生物量的补偿性生长来缓解所受到的胁迫。而本研究中2个处理的地下生物量与对照差异不明显，可能因为地上部分的光合产物积累较少，不足以再向地下转移。通过萌发和浇灌试验说明钟花樱桃鲜叶和阿丁枫枯落叶中存在活性很强的化感物质，而这些化感物质有待进一步探究。

自然条件下，化感物质自供体植物上分泌后，进入土壤中反应和转化后发挥作用[18]。因此，为使试验更接近自然状态，同时对前面阐述的浸提液试验进行验证，本研究用4种树木枯落叶覆盖盆栽的宽叶雀稗幼苗。结果表明，阿丁枫、枫香和钟花樱桃枯落叶对宽叶雀稗株高有明显抑制作用，同时阿丁枫和钟花樱桃枯落叶还降低了分蘖能力；另外地上生物量比对照都有减少，但仅钟花樱桃枯落叶覆盖与对照差异显著。该结果基本与浸提液浇灌试验一致，侯平玉等[19]研究发现，覆盖会减少受体植物的地上生物量。浇灌和覆盖试验说明，钟花樱桃和阿丁枫产生的化感物质主要减弱牧草的分蘖能力和减少生物量。

4 结 论

4种树叶对宽叶雀稗的发芽率和发芽指数有不同程度的降低作用，并限制幼根生长，且限制程度随浓度增大而增强，低浓度时促进幼芽生长。枯落叶覆盖抑制株高和分蘖。浇灌钟花樱桃鲜叶和阿丁枫枯落叶浸提液主要抑制分蘖和减少地上生物量。总之，4种树叶对宽叶雀稗幼根生长、幼苗分蘖、株高都有抑制作用且减少生物量。钟花樱桃对宽叶雀稗种子萌发和幼苗生长都起抑制作用，而枫香和红花油茶除对其幼芽生长有促进作用外，对其他指标均抑制。因此，在林草复合系统建植时，应考虑这4种树木的化感效应，其中钟花樱桃鲜叶和阿丁枫枯落叶对宽叶雀稗的化感效应更为强烈。相对而言宽叶雀稗较为适宜与红花油茶进行复合种植。