杨树对紫花苜蓿种子萌发的化感效应

张 妍

（辽宁省杨树研究所，辽宁 盖州 115213）

杨树具有生长快、繁殖快、产量高等优点，在我国树木培育中的地位不可忽略[1]。杨树人工林达到中龄林后，不再适于传统的林-林、林-粮间作，林草间作模式是改善生态环境、提高林地生产力的一种新模式。紫花苜蓿Medicagosativa是蔷薇目豆科苜蓿属多年生草本，广泛种植为饲料与牧草，市场应用前景好，且紫花苜蓿根系具有固氮作用，可以改善林地土壤养分，有望成为杨树人工林下优良的间作植物。化感效应是指供体植物产生并向周围环境中释放的特殊次生代谢产物对其他受体植物直接或间接地产生的有利或不利影响的现象[2]，木本植物之间以及木本与草本植物间的互作和化感作用，在苗木培育、群落演替、植被恢复、混交林营建及园林绿地植物配置中有着较为重要的作用[3]。因此，确定杨树对紫花苜蓿的化感作用，对于确定紫花苜蓿是否适宜在杨树人工林下栽培尤为重要。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试材为中辽1号杨Populus×canadensiscv.‘zhongliao 1’1年生盆栽苗和紫花苜蓿种子（购自沈阳绿之韵草业花卉服务中心）。

1.2 试验方法

1.2.1 浸提液制备

取中辽1号杨新鲜叶片、新鲜根系及附着在根部约1 mm厚的根际土，置于烘箱内，105℃条件下杀青20 min，70℃烘干24 h。将烘干后的叶片、根系用粉碎机粉碎，过10目筛，根际土过2 mm筛，按100 mg·mL-1的比例用无菌水浸泡，在室温下振荡浸提48 h，将所得液体依次使用4层纱布、中速滤纸过滤，将获得的液体以4 000 r·min-1离心3 min，再将上清液用0.45 pm的微孔滤膜进行真空抽滤，将得到的100 mg·mL-1浸提液装入无菌瓶中，置于4℃冰箱中备用[4]。使用时用无菌水稀释为75、50、25 mg·mL-1，以无菌水为对照(CK)。

1.2.2 试验设计

在直径9 cm的无菌培养皿中垫入灭菌后的双层滤纸，按照不同处理，用移液枪加入2 mL浸提液，每皿播100粒紫花苜蓿种子，置于人工气候箱中，每天补充1 mL浸提液，每日记录种子发芽率。连续记录7 d后，从发芽苗中随机选取10株测鲜质量，每个处理重复3次。

发芽速率（germination speed，GS）[5]：

式中：Gt表示在第t天种子的发芽数；Nt表示相应的发芽天数。

最终发芽率（rate of final germination，FG）：化感效应指数（response index，RI）：

式中：C为对照值；T为处理值。

2 结果与分析

2.1 叶片浸提液对种子萌发及生长的影响

由表1可见，不同质量浓度的杨树叶片浸提液对紫花苜蓿种子萌发均起到抑制作用，且质量浓度越大，抑制效果越明显，从第2天开始种子逐渐萌发，对照组在第3天发芽率达到73%，第7天达到93.67%，质量浓度最大组仅有少量种子萌发，第7天发芽率仅44.33%。

由表2可见，与平均发芽率表现一致，随着叶片浸提液质量浓度逐渐升高，紫花苜蓿发芽速率、最终发芽率均逐渐降低，鲜质量逐渐减少。

表1 叶片浸提液对紫花苜蓿种子发芽率影响

表2 叶片浸提液对种子发芽指标和鲜质量的影响

由表3可见，杨树叶片不同质量浓度浸提液对紫花苜蓿发芽速率、最终发芽率、鲜质量的化感效应指数均为负值，可见杨树叶片浸提液对紫花苜蓿种子萌发及幼苗生长有抑制效应，且随着质量浓度增大，发芽速率、最终发芽率和鲜质量下降明显。

表3 叶片浸提液对紫花苜蓿种子的化感效应

2.2 根系浸提液对种子萌发及生长的影响

由表4可见，高质量浓度的杨树根系浸提液对紫花苜蓿种子萌发有一定的抑制作用，其抑制作用小于叶片浸提液，且随着质量浓度减小，抑制作用逐渐减小。

表4 根系浸提液对紫花苜蓿种子发芽率影响

根系浸提液对紫花苜蓿种子发芽指标和鲜质量的影响（表5）与叶片浸提液表现一致。

表5 根系浸提液对种子发芽指标和鲜质量的影响

由表6可见，不同质量浓度的杨树根系浸提液对紫花苜蓿种子发芽速率、最终发芽率、鲜质量的化感效应指数均为负值，可见杨树根系浸提液对紫花苜蓿种子萌发及幼苗生长有抑制效应，且随着质量浓度增大，发芽速率、最终发芽率、鲜质量下降明显。此外，与表3相比，根系浸提液的抑制效应小于叶片浸提液。

表6 根系浸提液对紫花苜蓿种子的化感效应

2.3 根际土浸提液对种子萌发及生长的影响

与叶片、根系浸提液不同，高质量浓度根际土浸提液对紫花苜蓿种子萌发有抑制作用，随着浸提液质量浓度降低，抑制作用减小，25 mg·mL-1的最终发芽率与对照差异不显著，50 mg·mL-1的发芽率略低于对照（表7）。

表7 根际土浸提液对紫花苜蓿种子发芽率影响

根际土浸提液对紫花苜蓿种子发芽指标和鲜质量的影响（表8）与根系浸提液表现一致。

表8 根际土浸提液对种子发芽指标和鲜质量的影响

由表9可见，25 mg·mL-1根际土浸提液对紫花苜蓿种子发芽速率、最终发芽率、鲜质量均为正化感效应，50 mg·mL-1根际土浸提液对紫花苜蓿最终发芽率为正化感效应，可见，尽管高质量浓度的根际土浸提液对紫花苜蓿萌发起到了抑制效应，但随着浓度降低，抑制效应消除，促进了紫花苜蓿种子的萌发及幼苗生长。

表9 根际土浸提液对紫花苜蓿种子的化感效应

3 结论与讨论

3.1 研究发现，杨树叶片、根系浸提液对紫花苜蓿种子萌发及幼苗生长的化感效应均为负效应，且随着质量浓度的增大负效应越大，尤其杨树叶片浸提液产生的负效应更大；高质量浓度杨树根际土浸提液对紫花苜蓿种子萌发率及幼苗生长的化感效应为负效应，低质量浓度（25 mg·mL-1）杨树根际土浸提液对紫花苜蓿种子萌发率及幼苗生长的化感效应为正效应，显著促进了种子萌发及幼苗生长。

3.2 不同杨树叶片、根系、根际土浸提液对紫花苜蓿种子萌发及幼苗生长产生了不同的化感作用，其原因可能是由于不同的浸提液中的化感物质造成了不同的影响，且不同质量浓度的化感物质影响也不同，引发不同的化感物质种类及其含量还需要进一步深入研究。

3.3 低质量浓度的杨树根际土浸提液有效促进了紫花苜蓿种子萌发及幼苗生长，可以初步认为，杨树林下适宜间种紫花苜蓿，间种时注意不要离树木过近。尽管杨树叶片、根系浸提液对紫花苜蓿种子萌发及幼苗生长有抑制作用，但在林地中，对于间作物产生直接影响的还是林地土壤，且用树叶、根系直接制作浸提液可能与杨树真正分泌出的化感物质并不相同，根际土浸提液的化感效应更具有参考意义。