三叶鬼针草对玉米幼苗出土及生长的化感作用研究

姚晓蝶 敖艳婷 周 灵 曹子林 王晓丽

（西南林业大学生态与环境学院，云南昆明 650224）

三叶鬼针草（Bidens pilosa）是菊科鬼针草属（Bidens）的一年生草本植物[1-2]，最初生活地美洲，可能因其果实特性附着于人畜或货物传入我国。该植物具有很强的入侵性，目前我国各地广泛分布，是重要的旱地杂草，已经严重威胁到生物多样性[2]。三叶鬼针草可迅速在荒地上形成大面积单优种群，不仅在生存适应能力、传播能力方面强于其他物种，而且还可通过竞争快速扩展生态位，使本地物种减少原有的生存空间，抑制其他物种生长。据研究，三叶鬼针草具有较强的化感作用。Singh等[3]研究认为，三叶鬼针草对大豆和花生种子萌发及幼苗生长具有化感作用。杜凤移等[4]研究认为，三叶鬼针草对小麦和莴苣的种子萌发和幼苗生长具有明显的化感作用，不同部位的化感作用表现为叶＞根＞茎。目前，三叶鬼针草对农作物的化感作用研究较少，而且采用培养皿滤纸法，与土壤中的条件有较大差别，仅对种子萌发及幼苗生长进行研究，其对玉米幼苗出土及生长的研究未见报道。

玉米（Zea mays）是世界三大粮食作物之一，在农业生产中占有重要地位[5-6]。玉米在我国种植历史悠久，深受人们的喜爱和国家的重视，南方与北方地区均有广泛种植[7]。云南省会泽县是一个典型的山区农业大县，其中山区、半山区占95.7%。75%的耕地位于海拔2 000 m以上的低纬度高海拔冷凉山区，农业以种植马铃薯、玉米为主[8]。在玉米地考察中发现，凡是三叶鬼针草生长较多的地段，玉米的长势较差。为此，本研究采用盆栽试验，使用三叶鬼针草叶不同浓度水提液对玉米种子进行处理，研究其对玉米幼苗出土及生长的影响，以期为三叶鬼针草化感作用研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

选择西南林业大学东三环附近三叶鬼针草优势群落为样地，采集生长良好的植株叶片若干。供试玉米种子品种为郑丹985，购于寿光市创迹农业科技有限公司网上商店。

1.2 研究方法

1.2.1 三叶鬼针草叶水提液制备。采集三叶鬼针草的新鲜叶若干风干备用，按1∶25的比例，即100 g风干样品浸于2 500 mL清水中，用清水在常温下浸提24 h后，使用双层纱布过滤得到三叶鬼针草叶水提液的原液（浓度为0.040 g/mL），再用清水将其分别稀释成0.020、0.010、0.005 g/mL的提取液，加上原液、清水对照（CK）共5个浓度的提取液。

1.2.2 玉米幼苗出土及生长试验。选择玉米的种子作为受体，用自来水浸泡6 h后，用质量分数为0.5%的高锰酸钾溶液消毒15 min，再用蒸馏水冲洗3次。2020年11月6日挑选大小一致的种子，每个处理40粒整齐浅埋于土壤中，覆土厚度0.8 cm，每个花盆加入50 mL上述4个浓度的水提液，对照只加清水，每个处理3次重复，在试验区域上方用塑料膜覆盖。每天定时观察出苗数，以第3天的出苗数计算出苗势，第50天统计出苗率，并计算出苗速率[9]。最后，将植株取出，测量根长、苗高，计算平均值，称苗鲜重。 出苗率（%）=（种子破土出苗数/总种子数）×100；出苗势（%）=（达到出苗高峰的出苗种子数/总种子数）×100；出苗速率＝∑（Gt/Dt）（Gt为逐日出苗数，Dt为相应的出苗天数）。

1.2.3 数据分析。本试验采用Williamson提出的敏感指数作为衡量化感作用的参数：RI=1-C/T（T≥C）或 RI=T/C-1（T＜C），其中 C 为对照值，T 为实测值，RI为化感效应，RI＞0 时表示促进作用，RI＜0 为抑制作用，RI=0时表示无化感作用，RI的绝对值代表作用强度的大小，用t检验对数据进行处理[10]。

2 结果与分析

2.1 不同浓度三叶鬼针草叶水提液对玉米幼苗出土的化感作用

不同浓度三叶鬼针草叶水提液对玉米出苗率、出苗势、出苗速率具有显著的影响（P＜0.05）。由表1可知，对照浓度0 g/mL（CK）的出苗率、出苗势、出苗速率分别为 97.5%、41.7%、11.49株/d。浓度为0.005 g/mL处理后，出苗率、出苗势、出苗速率分别为93.3%、46.7%、12.77 株/d，与对照 0 g/mL（CK）相比出苗率下降了4.31%，而出苗势和出苗速率分别提高了11.99%、11.14%。浓度为0.010g/mL处理后，出苗率、出苗势、出苗速率分别为89.2%、41.7%、11.12株/d，与对照浓度0 g/mL（CK）相比分别下降了8.51%、0、3.22%。浓度为0.020 g/mL处理后，出苗率、出苗势、出苗速率分别为85.0%、30.8%、10.40株/d，与对照浓度0 g/mL（CK）相比分别下降了 12.82%、26.14%、9.49%。浓度为0.040 g/mL处理后，出苗率、出苗势、出苗速率分别为81.7%、25.8%、8.45株/d，与对照浓度0 g/mL（CK）相比分别下降了16.21%、38.13%、26.46%。 由此可见，除出苗率外，低浓度三叶鬼针草叶水提液对玉米幼苗出土起一定的促进作用，高浓度三叶鬼针草叶水提液对玉米幼苗出土起抑制作用，且随着浓度的增大，抑制作用增强。

表1 不同浓度三叶鬼针草叶水提液对玉米幼苗出土的影响

2.2 不同浓度三叶鬼针草叶水提液对玉米幼苗生长的化感作用

不同浓度三叶鬼针草叶水提液对根长、苗高、苗鲜重具有显著的影响（P＜0.05）。由表2可知，对照浓度0 g/mL（CK）的根长、苗高、苗鲜重分别为10.5 cm、17.2 cm、48.78 g。浓度为 0.005 g/mL 处理后，根长、苗高、苗鲜重分别为 11.5 cm、17.5 cm、62.44 g，与对照浓度0 g/mL（CK）相比根长、苗高、苗鲜重分别升高了9.52%、1.74%、28.00%。浓度为0.010 g/mL处理后，根长、苗高、苗鲜重分别为 10.5 cm、16.8 cm、45.85 g，与对照浓度0 g/mL（CK）相比分别下降了0、2.33%、6.01%。浓度为0.020 g/mL处理后，根长、苗高、苗鲜重分别为8.1 cm、15.7 cm、42.83 g，与对照浓度0 g/mL（CK）相比分别下降了 22.86%、8.72%、12.20%。浓度为0.040 g/mL处理后，根长、苗高、苗鲜重分别为8.0 cm、15.7 cm、40.88 g，与对照浓度 0 g/mL（CK）相比分别下降了23.81%、8.72%、16.20%。由此可见，低浓度三叶鬼针草叶水提液对玉米幼苗生长起一定的促进作用，高浓度三叶鬼针草叶水提液对玉米幼苗生长起抑制作用，随着浓度的增大，抑制作用增强。

表2 不同浓度三叶鬼针草叶水提液对玉米幼苗生长的化感作用

3 结论与讨论

植物种间化感作用是一种普遍的现象，化感物质通过降水淋溶、挥发、残体分解、根系分泌等途径进入环境[11]。三叶鬼针草叶片化感作用最强[7]，本研究用清水对叶片进行浸提是降水淋溶的一种模拟。种子发芽试验是评价植物化感作用经常采用的一种方法[11]，但通常采用培养皿滤纸法，与植物生长在土壤中的环境有较大差别。本研究采用盆栽试验，在土壤中测试了三叶鬼针草叶水提液对玉米幼苗出土及生长的化感作用。结果表明，不同浓度三叶鬼针草叶水提液对玉米幼苗出土及生长具有显著影响，低浓度对幼苗出土及生长具有促进作用，随着浓度升高，促进作用减弱，甚至转变为抑制效应，这种效应随浓度增大而增强，这与杜凤移等[4]的研究结论一致。据研究，三叶鬼针草挥发性成分主要为炔类化合物、萜烯化合物及其衍生物等[12]。有些炔类化合物对种子萌发有抑制作用，如从一枝黄花（Solidago altissima）和Erigeron annus等植物中分离出的聚乙炔化合物母菊酯和脱氢母菊酯等能抑制水稻胚轴生长而影响萌发[13]。蒿类通过挥发释放的萜类被周围植物吸收、溶入露水中或通过雨水淋溶而进入土壤[14]；柠檬桉（Eucalyptus citriodorhook）树叶中挥发出蒎烯等，强烈抑制萝卜种子萌发[15]。因此，可以推测三叶鬼针草对玉米幼苗出土和生长的化感作用与其产生的某些化学物质有关。三叶鬼针草为一年生草本植物，茎直立，高30～100 cm[1]，除与玉米争夺水分、养分及光资源外，对玉米幼苗出土和生长具有较强的化感作用。因此，在农业生产中，应注意防除该植物。