伍丙德,郭佳永,王曉麗,李佳歡,李根前,曹子林,4*

(1.西南林業(yè)大學(xué) 生態(tài)與水土保持學(xué)院，云南 昆明 650224；2.江蘇大學(xué) 環(huán)境與安全工程學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212013；3.西南林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，云南 昆明 650224；4.北京林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院,北京 100083)

紫莖澤蘭 (Eupatoriumadenophorum)，系菊科紫莖澤蘭屬多年生草本或半灌木植物[1-2]。紫莖澤蘭原產(chǎn)于南美洲墨西哥和哥斯達(dá)黎加[3]，是19世紀(jì)40年代從中緬邊境侵入云南的，而后不斷侵入貴州、四川、兩廣、西藏、臺灣等地區(qū)，并以每年60 km的速度向東和向北擴(kuò)散[4]，擴(kuò)散面積持續(xù)增大，僅云南省侵入面積就達(dá) 24.8萬hm2，占全省面積的 67%[5]。紫莖澤蘭富含有黃酮類、香豆素類、揮發(fā)油類物質(zhì)等有毒成分[6]，對草本植物[7-8]、木本植物[9-11]都有強(qiáng)的化感作用，是外來入侵植物中危害最嚴(yán)重的物種之一[12]。為了治理紫莖澤蘭，國內(nèi)許多學(xué)者進(jìn)行了生物天敵治理及化學(xué)藥劑治理研究，以及采用機(jī)械、人工拔除、火燒等辦法進(jìn)行防除，但都收效不大。因此，加強(qiáng)紫莖澤蘭的研究與開發(fā)利用顯得尤為重要。據(jù)研究，紫莖澤蘭植株含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)加工可制成有機(jī)肥，具有較高的利用價值[16-17]。遺憾的是紫莖澤蘭含有毒物質(zhì)，不能直接利用[6]。為此，劉興林等[15]采用水作為溶劑對紫莖澤蘭莖、葉進(jìn)行脫毒，而根脫毒腐解后能否作為有機(jī)肥未見報道。而且，以水為溶劑進(jìn)行脫毒，紫莖澤蘭植株中有毒物質(zhì)會進(jìn)入水中，如果其毒性未降解隨意排放會造成環(huán)境污染。因此，本實驗采用“相似相溶”原理[16]，用無水乙醇對紫莖澤蘭根進(jìn)行浸提脫毒，對脫毒殘渣進(jìn)行腐解處理。采用盆栽試驗，將不同質(zhì)量的脫毒腐解后的根粉末施入沙土中，并以未添加根粉末的沙土為對照。以藍(lán)桉(Eucalyptusglobulus)為受體植物，研究根粉末對藍(lán)桉種子萌發(fā)、幼苗生長及生物量的影響，以此探究根作為生物有機(jī)肥的可行性，并確定最佳施用量。從而達(dá)到變害為利的目的，也為藍(lán)桉育苗時的正確確定施用量提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

2016年1月下旬，云南省遭受強(qiáng)寒潮天氣，滇中及以東以北地區(qū)出現(xiàn)了小到中雪局部大雪天氣，造成空曠地、林下的紫莖澤蘭地上部分受凍枯死。2016年3月，在西南林業(yè)大學(xué)后山挖取受凍后紫莖澤蘭植株的根約2 kg。供試藍(lán)桉種子于2016年7月購自云南省林木種苗站，其種子的產(chǎn)地為昆明。

1.2 方法

1.2.1 紫莖澤蘭根樣品的脫毒腐解 將根樣品帶回實驗室洗凈、晾干后，用粉碎機(jī)將根粉碎。參照提取化感物質(zhì)的方法[17]，在1 L錐形瓶中用無水乙醇浸提根粉末3 d(去除其中有毒物質(zhì)，即脫毒)，用紗布將根粉末過濾并置于室內(nèi)晾干，提取液存入棕色瓶保存。在花盆底部墊上約2 cm的土壤，在土壤上放一張濾紙，將脫毒晾干的根粉末倒在濾紙上。為加快腐解速度，用萊斯特催腐劑溶液澆透根粉末；在粉末上墊上一張濾紙，并在濾紙上鋪一層約2 cm的土壤，并用自來水將土壤潤濕。此后，每日澆適量的水使土壤及根粉末保持濕潤，共持續(xù)45 d。腐解結(jié)束后，將花盆上層的土壤去掉，取出腐解后的根粉末并置于65 ℃烘箱中烘至恒質(zhì)量，再次粉碎后，分別稱取30，60，90 g的根粉末4份，分裝于自封袋中備用。

1.2.2 紫莖澤蘭根脫毒腐解后在藍(lán)桉育苗中的應(yīng)用 在花盆(上口徑17 cm、下口徑9 cm，高10 cm)底部墊1張濾紙，將4份30，60，90 g的根粉末分別與1.0 kg沙土混合均勻后，倒入花盆，即每個處理4次重復(fù)；以4盆不添加根粉末的1.0 kg沙土為對照。將花盆放溫室大棚苗床上，為使沙土與根粉末充分接觸并使根粉末的物質(zhì)釋放出來，裝盆后15 d，每天每盆澆水25 mL。第16天時，在每個花盆土壤表面淺埋藍(lán)桉種子50粒，每天澆水25 mL。從播種第一天開始，每天觀察種子萌發(fā)的情況，以胚根突破種皮1 mm作為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。萌發(fā)期間溫度范圍在19～36 ℃，平均溫度為24 ℃。在連續(xù)4 d沒有種子萌發(fā)時，結(jié)束統(tǒng)計。之后，每天澆水適量。至90 d時，測定每盆每棵藍(lán)桉的地徑、高度、兩個方向的冠直徑。最后，將苗挖出，測量根長，并分成根、莖、葉稱鮮質(zhì)量，在65 ℃烘干箱烘至恒質(zhì)量再分別稱干質(zhì)量。兩個方向的冠直徑乘積即為冠幅面積。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 采用SPSS 17.0處理軟件對根脫毒腐解處理后的藍(lán)桉種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽速率、萌發(fā)指數(shù)以及幼苗干質(zhì)量、高度、冠幅面積、地徑、根長進(jìn)行方差分析和多重比較[18]，用Excel 2003進(jìn)行分析做圖。以處理質(zhì)量為自變量，以種子萌發(fā)及幼苗生長指標(biāo)為因變量進(jìn)行多種模型的回歸、檢驗，根據(jù)顯著水準(zhǔn)，選擇最佳的模型。選擇的模型為Y=β0+β1X+β2X2，則求Y=β0+β1X+β2X2的一階導(dǎo)數(shù)Y'=β1+2β2X=0，可求出方程的拐點X=-β1/2β2[19]；拐點即為某個指標(biāo)達(dá)到最大值時的處理質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同質(zhì)量脫毒腐解根處理對藍(lán)桉種子萌發(fā)的影響

由表1可知，對照的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽速率和萌發(fā)指數(shù)分別為60.0%、34.0%、6.3和69.5。30 g處理后，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽速率和萌發(fā)指數(shù)分別為71.5%、38.5%、7.2和74.0，與對照相比，分別高出了19.2%、13.2%、14.3%和6.5%。60 g處理后，發(fā)芽率為62.0%，與對照相比，增加了3.3%；而發(fā)芽勢、發(fā)芽速率和萌發(fā)指數(shù)分別為24.8%、5.6和39.8，與對照相比，分別降低了27.1%、11.1%和42.7%。90 g處理后，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽速率和萌發(fā)指數(shù)分別為23.0%、0.0%、1.3和0.0，與對照相比，分別降低了61.7%、100.0%、79.4%和100.0%。多重比較顯示：對于發(fā)芽勢、萌發(fā)指數(shù)而言，除30 g處理與對照之間的差異未達(dá)到顯著水平外，其余處理之間的差異達(dá)到顯著水平；對于發(fā)芽率、發(fā)芽速率而言，除60 g處理與對照之間的差異未達(dá)到顯著水平外，其余處理之間的差異達(dá)到顯著水平。

表1 不同質(zhì)量根處理對藍(lán)桉種子萌發(fā)的影響Tab.1 Effects of different quality root treatment on the E. globulus seed germination

表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差，同列數(shù)據(jù)標(biāo)不同小字母表示在5%水平上差異顯著，下同
Data in the table were average±SE,the data marked with different small letters in the same row indicate a significant difference at 0.05 level

由圖1(a-d)分析可知，發(fā)芽率、發(fā)芽速率、發(fā)芽勢和萌發(fā)指數(shù)與不同質(zhì)量處理之間均呈極顯著的二次拋物線關(guān)系(P<0.01)，即種子萌發(fā)4個指標(biāo)隨著處理質(zhì)量的增加呈先升后降的趨勢。經(jīng)求導(dǎo)可得，發(fā)芽率、發(fā)芽速率、發(fā)芽勢和萌發(fā)指數(shù)最大值時的處理質(zhì)量分別為30.7，26.6，21.3，12.1 g。

圖 1 藍(lán)桉種子萌發(fā)指標(biāo)與處理質(zhì)量的關(guān)系Fig.1 The relationship between seed germination indices of E. globulus and treatment quality

2.2 不同質(zhì)量脫毒腐解根處理對藍(lán)桉幼苗生長的影響

由表2可知，對照的高度、冠幅面積、地徑和根長分別為4.55 cm、3.58 cm2、0.46 mm和9.05 cm。30 g處理后，高度、冠幅面積、地徑和根長分別為5.03 cm、4.45 cm2、0.58 mm和10.22 cm，與對照相比，分別增加了10.5%、24.3%、26.1%和12.9%。60 g處理后，高度、地徑和根長分別為4.60 cm、0.48 mm和9.33 cm，分別比對照增加了1.1%、4.3%、3.1%；而冠幅面積為3.50 cm2，與對照相比，降低了2.2%。90 g處理后，高度、冠幅面積、地徑和根長分別為3.93 cm、2.40 cm2、0.43 mm和8.13 cm，分別比對照降低了13.6%、33.0%、6.5%和10.2%。多重比較結(jié)果顯示：就高度而言，90 g處理與對照、30 g、60 g處理之間差異顯著，其余處理之間的差異均不顯著；就冠幅面積而言，90 g處理與對照、30 g、60 g處理之間差異顯著，30 g處理與60 g處理之間差異顯著，其余處理之間的差異均不顯著；就地徑而言，30 g處理與對照、60 g、90 g處理之間差異顯著，其余處理之間的差異均不顯著；就根長而言，除對照與60 g處理差異未達(dá)到顯著水平外，其余處理之間的差異均達(dá)到顯著水平。

表 2 不同質(zhì)量根處理對藍(lán)桉生長的影響Tab.2 Effects of different quality root treatment on the growth of E. globulus

由圖2(a-d)分析可知，高度、冠幅面積、地徑和根長與不同質(zhì)量處理之間均呈極顯著二次拋物線關(guān)系(P<0.01)，即幼苗生長量4個指標(biāo)隨著處理質(zhì)量的增加而先升后降。經(jīng)求導(dǎo)可得，高度、冠幅面積、地徑和根長最大值時的處理質(zhì)量分別為35.2，34.5，42.5，33.6 g。

圖2 藍(lán)桉生長量指標(biāo)與處理質(zhì)量的關(guān)系Fig.2 Relationship between growth indices of E. globulus and treatment quality

2.3 不同質(zhì)量脫毒腐解根處理對生物量的影響

由表3分析可知，對照的單株干質(zhì)量、根干質(zhì)量、莖干質(zhì)量和葉干質(zhì)量分別為0.024 8，0.004 2，0.006 8，0.013 8 g。30 g處理后，單株干質(zhì)量、根干質(zhì)量、莖干質(zhì)量和葉干質(zhì)量均高于對照，分別為0.029 1，0.005 1，0.007 6，0.016 4 g，與對照相比，分別增加了17.3%、21.4%、11.8%和18.8%。60 g處理后，根干質(zhì)量、莖干質(zhì)量分別為0.004 1 g和0.006 7 g，分別比對照降低了2.4%、1.5%；而單株干質(zhì)量和葉干質(zhì)量分別為0.027 5 g和0.016 6 g，分別比對照增加了10.9%、20.3%。90 g處理后，單株干質(zhì)量、根干質(zhì)量、莖干質(zhì)量和葉干質(zhì)量均低于對照，分別為0.018 0，0.003 6，0.004 1，0.010 3 g，分別比對照降低了27.4%、14.3%、39.7%和25.4%。多重比較結(jié)果顯示：就單株干質(zhì)量、莖干質(zhì)量及葉干質(zhì)量而言，對照、30 g、60 g處理與90 g處理之間差異顯著，其他處理之間差異均未達(dá)到顯著水平；就根干質(zhì)量而言，30 g處理與對照、60 g、90 g處理之間差異顯著，其余處理之間的差異均不顯著。

表3 不同質(zhì)量根處理對藍(lán)桉生物量的影響Tab.3 Effect of different quality root treatment on E. globulus biomass

由圖3(a-d)可知，單株干質(zhì)量、莖干質(zhì)量和葉干質(zhì)量與不同質(zhì)量處理之間呈極顯著的二次拋物線關(guān)系(P<0.01)，根干質(zhì)量與不同質(zhì)量處理之間呈顯著的二次拋物線關(guān)系(P<0.05)，即藍(lán)桉生物量隨著處理質(zhì)量的增加先升后降。經(jīng)求導(dǎo)可得，單株干質(zhì)量、根干質(zhì)量、莖干質(zhì)量和葉干質(zhì)量最大值時的處理質(zhì)量分別為37.5，35.0，29.4，50.0 g。

圖3 藍(lán)桉生物量指標(biāo)與處理質(zhì)量的關(guān)系Fig.3 The relationship between biomass indices of E. globulus and treatment quality

3 結(jié)論與討論

紫莖澤蘭根中含有甾體、三萜及其衍生化合物[20]，根據(jù)相似相溶原理[16]，這些物質(zhì)能溶于有機(jī)溶劑，因此，在乙醇提取液中存在這兩類物質(zhì)。據(jù)研究，甾體具有抗分解代謝和改善蛋白質(zhì)方面的藥效；三萜類化合物具有抗癌、抗炎、溶血、抗菌、抗病毒、降低膽固醇的功效[21]，故其浸提液有一定的應(yīng)用價值。誠然，用無水乙醇對根進(jìn)行脫毒處理費用較高，根據(jù)市場價格，無水乙醇售價約為5.5元/瓶。但是，這種方法可以提取甾體和三萜化合物，而這些化合物價格昂貴。因此，在使用無水乙醇進(jìn)行提取時，能夠從提取物中得到補(bǔ)償。并且，經(jīng)過脫毒腐解后的根能夠當(dāng)作有機(jī)肥使用，進(jìn)一步提高了經(jīng)濟(jì)價值。然而，限于時間及實驗條件，未能對浸提液中甾體、三萜及其衍生化合物進(jìn)行定量分析。

據(jù)研究，紫莖澤蘭根具有化感作用[22-23]。本研究表明：不同質(zhì)量脫毒腐解根粉末處理對藍(lán)桉種子萌發(fā)、幼苗生長及生物量均有極顯著或顯著影響。種子萌發(fā)、幼苗生長及生物量各指標(biāo)隨著脫毒腐解根粉末施用量增大先增大、后減少。而當(dāng)使用未脫毒未腐解根粉末處理時，這些指標(biāo)卻隨著根粉末施用量增大而減少。這可能是紫莖澤蘭根經(jīng)過無水乙醇浸提后，其中大部分有毒物質(zhì)進(jìn)入浸提液中，而殘留在粉末中的有毒物質(zhì)大大減少。而且其浸提殘渣經(jīng)腐解后還能釋放出養(yǎng)分[15]，腐熟后還能產(chǎn)生腐殖酸[24]。根脫毒腐解后能夠作為有機(jī)肥使用，能夠改善土壤的理化性質(zhì)，促進(jìn)作物增產(chǎn)，提高抗逆性，不會污染環(huán)境[25]。因此，施用適量脫毒腐解根粉末能促進(jìn)藍(lán)桉的種子萌發(fā)，提高其生長量及生物量。由此可見，紫莖澤蘭根脫毒腐解后用于對藍(lán)桉種子進(jìn)行育苗是可行的，經(jīng)過脫毒腐解后的根粉具有有機(jī)肥增產(chǎn)效應(yīng)機(jī)制[26]。但是，脫毒腐解根處理質(zhì)量增大到一定值后其促進(jìn)作用減弱、抑制作用增強(qiáng)，這可能是營養(yǎng)過剩所致。這與林永鋒等[27]研究有機(jī)肥對茶葉產(chǎn)量影響的結(jié)論相同，也符合生態(tài)學(xué)耐性定律[28]。種子萌發(fā)、幼苗生長及生物量各指標(biāo)均與處理質(zhì)量呈極顯著或顯著的二次拋物線關(guān)系。經(jīng)求導(dǎo)可得，藍(lán)桉種子萌發(fā)、幼苗生長及生物量達(dá)到最大時最適的處理質(zhì)量不同，尤其是種子萌發(fā)4個指標(biāo)的最佳處理質(zhì)量差異較大。因此，在實際應(yīng)用中，如果所用沙土為1.0 kg時，可直接在最佳處理質(zhì)量范圍內(nèi)使用，但施用量不能過大，以免造成浪費及抑制藍(lán)桉種子萌發(fā)及幼苗生長。而在大規(guī)模育苗時，應(yīng)采用最佳的根粉末處理質(zhì)量與沙土量的配比，根據(jù)沙土量與配比來確定根粉末施用量。

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