馮巧娟， 李芳華2， 彭華貴2， 田 靜， 吳安琪， 許留興， 唐國建， 尹 祥， 張建國

(1.華南農(nóng)業(yè)大學南方草業(yè)研究中心， 廣東 廣州 510642； 2.廣東省天井山林場， 廣東 韶關 512726)

近年來，自然資源消耗和環(huán)境惡化等問題日漸突出，各國均已開展對林草復合系統(tǒng)的研究和應用。該系統(tǒng)是用多年生木本植物、草本植物或牲畜進行長期或短期有機結合而形成的復合型土地利用方式[1]。復合系統(tǒng)具有豐富林地產(chǎn)品、改善小氣候與土壤肥力、增加生物多樣性和促進經(jīng)濟收益等一系列優(yōu)點。但在其建植過程中極易出現(xiàn)物種搭配不合理而導致建植失敗或效益降低等問題?；凶饔檬怯绊懳锓N搭配的一個重要因素，化感作用是植物或微生物之間相互影響生長的現(xiàn)象，在林草復合系統(tǒng)中主要表現(xiàn)為：一種植物釋放自身分泌的化感物質去促進或抑制另一種植物的生長?；形镔|大多是植物或微生物的次生代謝物[2-3]。就植物而言，幾乎任何器官都可以分泌化感物質，對受體植物的影響也潛在其生長的各個階段[4-5]。我國對化感效應的研究主要是針對農(nóng)作物與入侵植物，而研究牧草的相對較少[6]?；谠趶V東省天井山林場林下種植牧草成活率低且長勢差，本研究采集了該地牧草種植小區(qū)4種主要樹木的鮮葉和枯落葉，另以該地收集的寬葉雀稗種子為試驗材料，研究了樹葉浸提液對種子萌發(fā)、浸提液澆灌幼苗及枯落葉覆蓋對幼苗生長的影響，探討該地主要樹木與牧草間的化感效應，為林草復合系統(tǒng)的建植提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

寬葉雀稗(Paspalumwettsteinii)種子于2017年12月在廣東省天井山林場采集。阿丁楓(Altingiachinensis)、鐘花櫻桃(Cerasuscampanulata)、楓香(Liquidambarformosana)、紅花油茶(Camelliachekiangoleosa)鮮葉和枯落葉于2018年11月在同地采集。

1.2 試驗設計

種子萌發(fā)：用阿丁楓、鐘花櫻桃、楓香、紅花油茶鮮葉和枯落葉分別制作濃度為0.2、0.1、0.05 g·mL-1的浸提液，以蒸餾水為對照(ck)，進行寬葉雀稗種子萌發(fā)試驗。每個處理3次重復。

浸提液澆灌幼苗：選擇化感效應較強的鐘花櫻桃鮮葉和阿丁楓枯落葉制作濃度為0.1 g·mL-1的浸提液，以蒸餾水作為對照，澆灌寬葉雀稗幼苗。每個處理3次重復。

枯落葉覆蓋幼苗：用這4種樹木枯落葉覆蓋寬葉雀稗幼苗進行試驗，以不覆蓋為對照。每個處理3次重復。

1.3 試驗方法

1.3.1種子萌發(fā)試驗

浸提液制備：各稱取100 g樹葉用清水沖洗干凈，加500 mL蒸餾水打成汁，紗布過濾后將濾液在6 000 r·min-1的離心機(H 1850 R)上離心15 min，上清液即濃度為0.2 g·mL-1的浸提液；然后用蒸餾水分別稀釋至濃度為0.1、0.05 g·mL-1；同時備蒸餾水，所有試液盛于250 mL三角瓶滅菌30 min后待用。

發(fā)芽：采用培養(yǎng)皿(直徑9 cm)發(fā)芽，培養(yǎng)皿底部鋪2張濾紙，種子用75%的酒精浸泡消毒1 min，沖洗干凈用濾紙吸干，每皿挑選顆粒飽滿均勻的50粒，加入5 mL備好的試液。放置于26 ℃，光暗周期12 h的恒溫培養(yǎng)箱(RXZ-500 D)中發(fā)芽，每天定時統(tǒng)計發(fā)芽數(shù)，并補充試液保持濾紙濕潤，待種子發(fā)芽數(shù)恒定時停止試驗，測量幼芽和幼根的長度。

發(fā)芽率(%)=(最終發(fā)芽種子總數(shù)/50)×100%；

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑發(fā)芽試驗終期內(nèi)每日發(fā)芽數(shù)/發(fā)芽日數(shù)。

1.3.2浸提液澆灌幼苗試驗

2018年9月，每盆20株育苗，3個月后進行澆灌處理。稱取鐘花櫻桃鮮葉和阿丁楓枯落葉各50 g清洗干凈加500 mL蒸餾水打成濃度為0.1 g·mL-1的汁，紗布過濾待用，對照為蒸餾水，每3盆作為1個處理的3個重復。每2 d澆灌1次，每次每盆澆灌150 mL。處理1個月后進行相關指標測定。

測定指標：株高用直尺隨機每盆測量5株的自然高度；葉面積用葉面積儀(CL-203 Handheld Laser Leaf Area Meter)隨機每盆測量3片葉，測定葉片為新葉至下第3葉；分蘗率(%)=[(盆中最終株數(shù)-盆中處理前株數(shù))/盆中處理前株數(shù)]×100%；地上生物量剪取每盆10株稱重；地下生物量用清水沖洗干凈根系，風干至根系表面無水滴時稱重，并計算每盆10株重量；丙二醛(MDA)含量參照高俊鳳[7]的方法測定。

1.3.3枯落葉覆蓋幼苗試驗

2018年9月，每盆20株育苗，3個月后覆蓋處理。分別稱取4種枯落葉16 g剪碎，覆蓋于花盆中，對照為無覆蓋，每3盆作為1個處理的3次重復。處理1個月后進行相關指標測定。

測定指標同1.3.2。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 17.0軟件和WPS 2016軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和作圖，用單因素方差分析方法，并用Duncan法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 樹葉浸提液對種子萌發(fā)的影響

鮮葉對發(fā)芽率的影響如圖1，不同濃度鐘花櫻桃浸提液均抑制寬葉雀稗發(fā)芽，且隨浸提液濃度增大，抑制作用加強。楓香0.2 g·mL-1浸提液處理的發(fā)芽率顯著低于對照和其他處理(p<0.05)。紅花油茶浸提液不同濃度的發(fā)芽率均顯著低于對照(p<0.05)，且各濃度間無顯著差異(p>0.05)。阿丁楓浸提液各濃度與對照均無顯著差異(p>0.05)。

鐘花櫻桃、楓香和紅花油茶枯落葉各濃度浸提液對寬葉雀稗發(fā)芽抑制不顯著(p>0.05)，但楓香0.1 g·mL-1處理的發(fā)芽率顯著低于原液和0.05 g·mL-1處理(p<0.05)。阿丁楓枯落葉0.2、0.1 g·mL-1處理的發(fā)芽率顯著低于對照(p<0.05)，而0.05 g·mL-1處理顯著高于對照(p<0.05)，發(fā)芽率達63.00%(詳見圖2)。

注：圖中不同字母表示在p<0.05水平上同一樹種不同處理間差異顯著，誤差線表示平均數(shù)的標準誤。0.2、0.1 和0.05 g·mL-1表示不同濃度的浸提液，ck為蒸餾水(下同)。圖1 不同樹木鮮葉浸提液對寬葉雀稗發(fā)芽率的影響

圖2 不同樹木枯落葉浸提液對寬葉雀稗發(fā)芽率的影響

如圖3，鐘花櫻桃鮮葉各處理的發(fā)芽指數(shù)顯著低于對照(p<0.05)，且0.2、0.1 g·mL-1處理的發(fā)芽指數(shù)顯著低于0.05 g·mL-1處理(p<0.05)。楓香鮮葉0.2 g·mL-1浸提液處理的發(fā)芽指數(shù)顯著低于對照和其他處理(p<0.05)。紅花油茶鮮葉各處理顯著降低發(fā)芽指數(shù)(p<0.05)。阿丁楓鮮葉浸提液濃度越大，寬葉雀稗的發(fā)芽指數(shù)越小，且0.2、0.1 g·mL-1處理的發(fā)芽指數(shù)顯著低于對照(p<0.05)。

如圖4，鐘花櫻桃枯落葉僅0.2 g·mL-1處理顯著降低了寬葉雀稗的發(fā)芽指數(shù)(p<0.05)。楓香枯落葉0.2、0.1 g·mL-1處理顯著降低寬葉雀稗的發(fā)芽指數(shù)(p<0.05)，而0.05 g·mL-1處理顯著提高了發(fā)芽指數(shù)(p<0.05)，其數(shù)值高達19.79。紅花油茶枯落葉各處理對寬葉雀稗的發(fā)芽指數(shù)無顯著影響(p>0.05)。阿丁楓枯落葉0.2、0.1 g·mL-1處理顯著降低寬葉雀稗的發(fā)芽指數(shù)(p<0.05)，且濃度越大發(fā)芽指數(shù)越小，而0.05 g·mL-1處理顯著提高了發(fā)芽指數(shù)(p<0.05)，其發(fā)芽指數(shù)高達20.91。

圖3 不同樹木鮮葉浸提液對寬葉雀稗發(fā)芽指數(shù)的影響

圖4 不同樹木枯落葉浸提液對寬葉雀稗發(fā)芽指數(shù)的影響

鐘花櫻桃鮮葉各處理均顯著減少寬葉雀稗幼芽和幼根長度(p<0.05)，且對照的幼根長度是0.05 g·mL-1處理的29倍。楓香和紅花油茶鮮葉0.1、0.05 g·mL-1處理顯著增加了幼芽長度(p<0.05)；2種樹鮮葉的各處理液均顯著抑制幼根生長(p<0.05)，其中楓香的抑制程度隨浸提液濃度增加而增大，而紅花油茶各處理液中寬葉雀稗的幼根差異不顯著(p>0.05)。阿丁楓鮮葉0.2 g·mL-1浸提液顯著減少寬葉雀稗的幼芽長度(p<0.05)，但0.1、0.05 g·mL-1顯著增加(p<0.05)；各浸提液均顯著抑制幼根(p<0.05)，且抑制隨浸提液濃度的增加而減弱(詳見圖5)。

鐘花櫻桃枯落葉0.1 g·mL-1和0.05 g·mL-1浸提液顯著增加了幼芽長度(p<0.05)，而0.2 g·mL-1處理與對照差異不顯著(p>0.05)；各浸提液均顯著減少了幼根長度(p<0.05)。楓香和紅花油茶枯落葉各濃度浸提液均顯著增加幼芽長度(p<0.05)；除紅花油茶0.05 g·mL-1處理外，其他處理顯著減少幼根長度(p<0.05)，且減少幅度隨浸提液濃度的增大而增大。阿丁楓枯落葉0.2 g·mL-1浸提液顯著減少寬葉雀稗的幼芽長(p<0.05)，但0.1 g·mL-1和0.05 g·mL-1處理顯著增加了幼芽長(p<0.05)，分別比對照增加了31.40%和67.77%；各濃度浸提液均顯著抑制幼根生長(p<0.05)，且抑制作用隨浸提液濃度的增大而加強(詳見圖6)。

表1 不同樹葉浸提液對寬葉雀稗農(nóng)藝性狀的影響

處理株高/cm葉面積/cm2分蘗率/%地上生物量/g地下生物量/g 對照16.57±0.81a16.23±0.30b94.17±10.84a9.64±1.44a2.70±0.51a鐘花櫻桃鮮葉13.30±1.15a16.45±0.06b17.15±2.86b4.66±0.56b1.46±0.32a阿丁楓枯落葉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處理間差異顯著(p<0.05)，對照為蒸餾水。

圖5 不同樹木鮮葉浸提液對寬葉雀稗幼芽和 幼根長度的影響

圖6 不同樹木枯落葉浸提液對寬葉雀稗幼芽和 幼根長度的影響

2.2 澆灌浸提液對寬葉雀稗幼苗農(nóng)藝性狀和丙二醛含量的影響

如表1所示，鐘花櫻桃鮮葉和阿丁楓枯落葉浸提液顯著降低寬葉雀稗的分蘗數(shù)和地上生物量(p<0.05)，其中分蘗率分別降低了81.79%和86.13%。阿丁楓枯落葉浸提液顯著增大其葉面積(p<0.05)。2種樹葉浸提液對寬葉雀稗的株高和地下生物量影響不顯著(p>0.05)。

鐘花櫻桃鮮葉和阿丁楓枯落葉浸提液澆灌寬葉雀稗幼苗其丙二醛含量比對照稍有增加，但差異不顯著(p>0.05)(見圖7)。

2.3 覆蓋枯落葉對寬葉雀稗幼苗農(nóng)藝性狀和丙二醛含量的影響

如表2所示，4種樹木枯落葉覆蓋均抑制寬葉雀稗的株高，且阿丁楓、楓香和鐘花櫻桃有顯著抑制作用(p<0.05)。對葉面積均表現(xiàn)出促進作用，但都不顯著(p>0.05)。阿丁楓和鐘花櫻桃枯落葉覆蓋顯著降低分蘗率(p<0.05)，分別降低了47.59%和43.78%，其他2個處理的分蘗率與對照差異不顯著(p>0.05)。鐘花櫻桃枯落葉覆蓋顯著減少寬葉雀稗的地上生物量(p<0.05)，減少了25.45%，其他處理均與對照無顯著差異(p>0.05)。

注：圖中不同字母表示在p<0.05水平上不同處理間差異 顯著，誤差線表示平均數(shù)的標準誤，對照為蒸餾水。圖7 不同樹葉浸提液對寬葉雀丙二醛 含量的影響

阿丁楓枯落葉處理的丙二醛含量顯著增加(p<0.05)，而其他處理均與對照差異不顯著(p>0.05)(見圖8)。

注：圖中不同字母表示在p<0.05水平上不同處理間差異顯著，誤差線表示平均數(shù)的標準誤，對照為無覆蓋物。圖8 不同樹木枯落葉覆蓋對寬葉雀丙二醛含量的影響

3 討 論

化感物質一般都會影響種子萌發(fā)[6]。本試驗中，鐘花櫻桃、紅花油茶鮮葉和阿丁楓枯落葉濃度大于0.1 g·mL-1的浸提液都能明顯抑制寬葉雀稗發(fā)芽，與趙勇等[8]研究泡桐、楊樹葉浸提液抑制大豆發(fā)芽率的結果一致。但阿丁楓枯落葉濃度為0.05 g·mL-1的浸提液促進寬葉雀稗種子萌發(fā)，一是因為化感有促進生長和抑制生長兩方面的作用，存在臨界濃度值，當達到該值時，便不再抑制生長；二是與浸提液濃度、化感物質種類和受體植物本身有關[6,9-10]。除鐘花櫻桃外，3種樹木鮮葉和枯落葉濃度小于0.1 g·mL-1的浸提液都能明顯促進寬葉雀稗幼芽生長，這與田楠等[11]研究的結果一致?？赡苁且驗橛赘L度變短而加粗，更有利于水分吸收，使上部幼芽生長加快[12]。但鐘花櫻桃鮮葉不同濃度浸提液和阿丁楓鮮葉、枯落葉0.2 g·mL-1浸提液都抑制其幼芽生長。蔣紅云等[13]研究石蒜浸提液對4種植物的化感效應結果也是如此。可能由于化感物質對幼根的抑制導致幼根部分矮小而不能充分供應幼芽生長[14]。研究表明，供體植物浸提液會減少受體植物幼根長度，且減少幅度隨浸提液濃度增加而增大[13-15]，本試驗也得到類似的結果。另外還發(fā)現(xiàn)，浸提液對幼根的抑制作用大于對幼芽的抑制，主要是因為幼根較先觸及浸提液，且直接接觸面積大于幼芽[16]?；形镔|抑制幼根導致植株吸收營養(yǎng)的能力減弱，進而影響其生長發(fā)育和在群落中的競爭力。因此，在鐘花櫻桃和阿丁楓林地種植寬葉雀稗要注意這種化感作用。

表2 不同樹木枯落葉覆蓋對寬葉雀稗農(nóng)藝性狀的影響

處理株高/cm葉面積/cm2分蘗率/%地上生物量/g 對照17.77±0.74a20.27±1.49a48.54±4.10a8.92±0.19a阿丁楓13.47±0.54c20.52±2.41a25.44±1.66b8.05±0.55ab楓香15.20±0.78bc23.98±0.99a43.95±13.95ab7.77±0.68ab紅花油茶16.33±0.39ab20.41±0.84a43.46±2.41ab7.70±0.36ab鐘花櫻桃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處理間差異顯著(p<0.05)，對照為無覆蓋物。

在種子萌發(fā)試驗的基礎上，選擇化感效應較強的鐘花櫻桃鮮葉和阿丁楓枯落葉浸提液澆灌幼苗，發(fā)現(xiàn)主要抑制寬葉雀稗分蘗和減少地上生物量，使植株葉片干枯卷曲、長勢不良。曹慕嵐等[17]發(fā)現(xiàn)，化感會減少地上生物量，但會通過增加地下生物量的補償性生長來緩解所受到的脅迫。而本研究中2個處理的地下生物量與對照差異不明顯，可能因為地上部分的光合產(chǎn)物積累較少，不足以再向地下轉移。通過萌發(fā)和澆灌試驗說明鐘花櫻桃鮮葉和阿丁楓枯落葉中存在活性很強的化感物質，而這些化感物質有待進一步探究。

自然條件下，化感物質自供體植物上分泌后，進入土壤中反應和轉化后發(fā)揮作用[18]。因此，為使試驗更接近自然狀態(tài)，同時對前面闡述的浸提液試驗進行驗證，本研究用4種樹木枯落葉覆蓋盆栽的寬葉雀稗幼苗。結果表明，阿丁楓、楓香和鐘花櫻桃枯落葉對寬葉雀稗株高有明顯抑制作用，同時阿丁楓和鐘花櫻桃枯落葉還降低了分蘗能力；另外地上生物量比對照都有減少，但僅鐘花櫻桃枯落葉覆蓋與對照差異顯著。該結果基本與浸提液澆灌試驗一致，侯平玉等[19]研究發(fā)現(xiàn)，覆蓋會減少受體植物的地上生物量。澆灌和覆蓋試驗說明，鐘花櫻桃和阿丁楓產(chǎn)生的化感物質主要減弱牧草的分蘗能力和減少生物量。

4 結 論

4種樹葉對寬葉雀稗的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)有不同程度的降低作用，并限制幼根生長，且限制程度隨濃度增大而增強，低濃度時促進幼芽生長?？萋淙~覆蓋抑制株高和分蘗。澆灌鐘花櫻桃鮮葉和阿丁楓枯落葉浸提液主要抑制分蘗和減少地上生物量?？傊?，4種樹葉對寬葉雀稗幼根生長、幼苗分蘗、株高都有抑制作用且減少生物量。鐘花櫻桃對寬葉雀稗種子萌發(fā)和幼苗生長都起抑制作用，而楓香和紅花油茶除對其幼芽生長有促進作用外，對其他指標均抑制。因此，在林草復合系統(tǒng)建植時，應考慮這4種樹木的化感效應，其中鐘花櫻桃鮮葉和阿丁楓枯落葉對寬葉雀稗的化感效應更為強烈。相對而言寬葉雀稗較為適宜與紅花油茶進行復合種植。