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摘 要：以稗草为受体，研究了银胶菊根、茎、叶、花水浸提液对稗草种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明，根、茎、叶、花水浸提液的化感作用强度存在差异，花、叶水浸提液对稗草的化感抑制强度高于根、茎，且抑制强度随处理浓度的增大而增强；20%浓度花、叶水浸提液完全抑制稗草幼苗生长，其处理的稗草种子发芽率分别为20.0%和23.3%。
关键词：银胶菊；水浸提液；稗草；化感作用
中图分类号：Q16文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）09-0039-03
化感作用是指植物或微生物通过向环境中释放一些特殊的化学物质而对其它植物或微生物产生直接或间接的、有益或有害的作用[1]，化感作用的深入研究对认识入侵植物的危害性及入侵机制、生物除草和新型农药的开发具有重要意义[2，3]。
银胶菊（Parthenium hysterophorus L.）为菊科银胶菊属草本植物，原产于美国及墨西哥北部，传入我国后，因环境适应，成为入侵植物。国内外学者研究发现，银胶菊具有很强的竞争能力，可以导致苔麸[Eragrostis tef （Zucc.） Trotter]减产[4]，抑制萝卜种子萌发和幼苗生长[5，6]，给粮食和蔬菜生产造成危害。目前，国内外有关银胶菊对农田杂草的化感作用研究较少。在山东省莒南县调查发现，稗草生长密集的区域，在银胶菊侵入并逐渐成为优势种群后，稗草无论是在数量还是生物量上都明显下降，因而，本试验研究了银胶菊对稗草的化感作用，为探讨其入侵机制提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 材料
供体植物银胶菊采自山东省临沂市莒南县。受试植物稗草[Echinochloa crusgalli （L.） Beauv.]种子：采自山东省泰安市郊区农田。
1.2 水浸提液的制备
参考颜桂军等（2008）[7] 的方法。将100 g银胶菊新鲜叶片放入2.5 L的广口瓶中，按质量比1∶5加入蒸馏水，常温下浸泡48 h，所得浸提液经抽滤后，得母液，浓度记为20%（相当于0.2 g FW/ml叶水提取物），4℃冷藏待用。加入蒸馏水分别稀释成5%和10%。以5%、10%、20% 3个浓度供室内培养皿生物测定用，以蒸馏水为对照。花、茎和根的水浸提液制备同上。
1.3 试验方法
参考Bagavathy等（2007）[8]的方法。稗草种子用25℃的温水浸泡6 h，然后用0.5%升汞水溶液消毒5 min，再用无菌水冲洗多次。在直径为9 cm的培养皿里，垫上2层滤纸，以上述配制的待测液为处理液，以蒸馏水为对照，每皿加入稗草种子15粒，重复4次，28℃下暗培养，5天后调查稗草发芽情况。
在进行幼苗生长试验前，对稗草种子进行催芽。在直径为9 cm的培养皿里，垫上2层滤纸，以上述配制的待测液为处理液，以蒸馏水为对照，重复3次，选取10粒饱满均一的刚露白稗草种子，均匀放到滤纸上，28℃下暗培养，3天后调查稗草根长、芽长、鲜重情况。
1.4 数据统计方法
式中：C为对照值，T为处理值。RI为化感作用效应：RI>0表示促进作用，RI<0表示抑制作用，绝对值的大小与作用强度一致。
2 结果与分析
2.1 对稗草种子发芽率的影响
从图1看出，根、茎、叶、花水浸提液抑制稗草种子萌发（除10%根水浸提液有轻微促进作用外），化感抑制强度随着处理浓度的升高而增强，呈现化感作用的浓度效应。花、叶水浸提液抑制稗草种子萌发的化感强度高于根、茎，在5%、10%、20%浓度处理下，稗草种子的发芽率分别为88.3%、71.7%、20.0%和86.7%、75.0%、23.3%，RI值分别为-0.04、-0.22、-0.78和-0.05、-0.18、-0.75。
2.2 对稗草幼苗生长的影响
从图2看出，根、茎、叶、花水浸提液对稗草幼苗生长呈现不同的化感效应。根、茎水浸提液促进稗草幼苗生长，根水浸提液的化感促进作用随
处理浓度的升高而降低，而茎水浸提液的化感促进作用随处理浓度的升高而增强；花、叶水浸提液抑制稗草幼苗生长，化感抑制强度随处理浓度的升高而增强，呈现化感作用的浓度效应。在5%、10%、20%浓度下，花水浸提液对稗草根长、芽长、鲜重的RI值分别为-0.84、-1.00、-1.00，-0.67、-1.00、-1.00和-0.55、-1.00、-1.00；叶水浸提液对稗草根长、芽长、鲜重的RI值分别为-0.51、-0.90、-1.00，-0.57、-0.87、-1.00和-0.44、-0.70、-1.00。
3 讨论
众所周知，化感物质必须是经自然途径进入环境的化学物质，在自然状态下，除水以外，不可能有其它溶剂将植物组织中的化学物质淋溶出来[11]，因而本试验以水浸提，测定了银胶菊不同组织部位水浸提液的化感作用。测定结果显示，根、茎、叶、花水浸提液对稗草的化感作用强度存在差异，花、叶水浸提的化感抑制强度高于根、茎，这与Pandey等（1993）[12]和 Kohli等（2006）[13]的研究结果一致。在高处理浓度下，银胶菊花、叶水浸提液显著抑制稗草种子萌发和幼苗生长，表明花、叶中含有抑制植物生长的化感物质。值得一提的是，银胶菊茎水浸提液促进稗草幼苗生长，这与化感物质通常具有的浓度效应不一致，可能是茎水浸提液中含有植物生长物质，或稗草能将低浓度的化感物质转化为自身的营养物质所致[12]，这方面的机理还需进一步探讨。
虽然银胶菊叶片和花的生物量很大，通过雨水淋溶作用向环境中释放的化感物质量很多，但在自然条件下，其在自然群落中对临近植物的化感作用效果与程度如何，还需进一步研究。
参 考 文 献： [1] Rice E L. Allelopathy （2th edition）[M]. New York： Academic Press， 1984.
[2] 张 静， 王光美， 曲卓卿， 等. 黑松化感作用初步研究[J]. 山东农业科学， 2012， 44（7）： 37-40.
[3] 赵志英， 雷彩霞， 臧爱梅. 植物源除草剂研究进展[J]. 山东农业科学， 2010， 6： 91-93.
[4] Tefera T. Allelopathic effects of Parthenium hysterophorus extracts on seed germination and seedling growth of Eragrostis tef [J]. Journal of Agronomy and Crop Science， 2002， 188（5）： 306-310.
[5] Fischer N H， Weidenhamer J D， Bradow J M. Inhibition and promotion of germination by several sesquiterpenes[J]. Journal of Chemical Ecology， 1989， 15（6）： 1785-1793.
[6] Batish D R， Singh H P， Pandher J K， et al. Phytotoxic effect of Parthenium residues on the selected soil properties and growth of chickpea and radish[J]. Weed Biology and Management，2002， 2（2）： 73-78.
[7] 颜桂军， 朱朝华， 骆焱平， 等. 胡椒、芒果和黄皮的化感作用潜力[J]. 应用生态学报， 2006， 17（9）： 1633-1636.
[8] Bagavathy S， XavierG S A. Effects of aqueous extract of Eucalyptus globuluson germination and seedling growth of sorghum[J]. Allelopathy Journal，2007，20 （2）： 395-402.
[9] 沈慧敏， 郭鸿儒， 黄高宝. 不同植物对小麦、黄瓜和萝卜幼苗化感作用潜力的初步评价[J].应用生态学报， 2005， 16（4）： 740-743.
[10]廖周瑜， 赵则海， 侯玉平，等. 五爪金龙调落叶腐解物的化感潜力研究[J].生态环境，2007，16（4）： 1249-1252.
[11]孔垂华. 植物化感作用研究中应注意的问题[J]. 应用生态学报， 1998， 9（3）： 332-336.
[12]Pandey D K，Kauraw L P，Bhan V M. Inhibitory effect of Parthenium （Parthenium hysterophorus L.） residue on growth of water hyacinth （Eichhornia crassipes Mart Solms.） Ⅱ. Relative effect of flower， leaf， stem， and root residue[J]. Journal of Chemical Ecology， 1993， 19（11）： 2663-2670.
[13]Kohli R K， Batish D R，Singh H P，et al. Status， invasiveness and environmental threats of three tropical American invasive weeds （Parthenium hysterophorus L.， Ageratum conyzoides L.， Lantana camara L.） in India[J]. Biological Invasions， 2006， 8： 1501-1510.
关键词：银胶菊；水浸提液；稗草；化感作用
中图分类号：Q16文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）09-0039-03
化感作用是指植物或微生物通过向环境中释放一些特殊的化学物质而对其它植物或微生物产生直接或间接的、有益或有害的作用[1]，化感作用的深入研究对认识入侵植物的危害性及入侵机制、生物除草和新型农药的开发具有重要意义[2，3]。
银胶菊（Parthenium hysterophorus L.）为菊科银胶菊属草本植物，原产于美国及墨西哥北部，传入我国后，因环境适应，成为入侵植物。国内外学者研究发现，银胶菊具有很强的竞争能力，可以导致苔麸[Eragrostis tef （Zucc.） Trotter]减产[4]，抑制萝卜种子萌发和幼苗生长[5，6]，给粮食和蔬菜生产造成危害。目前，国内外有关银胶菊对农田杂草的化感作用研究较少。在山东省莒南县调查发现，稗草生长密集的区域，在银胶菊侵入并逐渐成为优势种群后，稗草无论是在数量还是生物量上都明显下降，因而，本试验研究了银胶菊对稗草的化感作用，为探讨其入侵机制提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 材料
供体植物银胶菊采自山东省临沂市莒南县。受试植物稗草[Echinochloa crusgalli （L.） Beauv.]种子：采自山东省泰安市郊区农田。
1.2 水浸提液的制备
参考颜桂军等（2008）[7] 的方法。将100 g银胶菊新鲜叶片放入2.5 L的广口瓶中，按质量比1∶5加入蒸馏水，常温下浸泡48 h，所得浸提液经抽滤后，得母液，浓度记为20%（相当于0.2 g FW/ml叶水提取物），4℃冷藏待用。加入蒸馏水分别稀释成5%和10%。以5%、10%、20% 3个浓度供室内培养皿生物测定用，以蒸馏水为对照。花、茎和根的水浸提液制备同上。
1.3 试验方法
参考Bagavathy等（2007）[8]的方法。稗草种子用25℃的温水浸泡6 h，然后用0.5%升汞水溶液消毒5 min，再用无菌水冲洗多次。在直径为9 cm的培养皿里，垫上2层滤纸，以上述配制的待测液为处理液，以蒸馏水为对照，每皿加入稗草种子15粒，重复4次，28℃下暗培养，5天后调查稗草发芽情况。
在进行幼苗生长试验前，对稗草种子进行催芽。在直径为9 cm的培养皿里，垫上2层滤纸，以上述配制的待测液为处理液，以蒸馏水为对照，重复3次，选取10粒饱满均一的刚露白稗草种子，均匀放到滤纸上，28℃下暗培养，3天后调查稗草根长、芽长、鲜重情况。
1.4 数据统计方法
式中：C为对照值，T为处理值。RI为化感作用效应：RI>0表示促进作用，RI<0表示抑制作用，绝对值的大小与作用强度一致。
2 结果与分析
2.1 对稗草种子发芽率的影响
从图1看出，根、茎、叶、花水浸提液抑制稗草种子萌发（除10%根水浸提液有轻微促进作用外），化感抑制强度随着处理浓度的升高而增强，呈现化感作用的浓度效应。花、叶水浸提液抑制稗草种子萌发的化感强度高于根、茎，在5%、10%、20%浓度处理下，稗草种子的发芽率分别为88.3%、71.7%、20.0%和86.7%、75.0%、23.3%，RI值分别为-0.04、-0.22、-0.78和-0.05、-0.18、-0.75。
2.2 对稗草幼苗生长的影响
从图2看出，根、茎、叶、花水浸提液对稗草幼苗生长呈现不同的化感效应。根、茎水浸提液促进稗草幼苗生长，根水浸提液的化感促进作用随
处理浓度的升高而降低，而茎水浸提液的化感促进作用随处理浓度的升高而增强；花、叶水浸提液抑制稗草幼苗生长，化感抑制强度随处理浓度的升高而增强，呈现化感作用的浓度效应。在5%、10%、20%浓度下，花水浸提液对稗草根长、芽长、鲜重的RI值分别为-0.84、-1.00、-1.00，-0.67、-1.00、-1.00和-0.55、-1.00、-1.00；叶水浸提液对稗草根长、芽长、鲜重的RI值分别为-0.51、-0.90、-1.00，-0.57、-0.87、-1.00和-0.44、-0.70、-1.00。
3 讨论
众所周知，化感物质必须是经自然途径进入环境的化学物质，在自然状态下，除水以外，不可能有其它溶剂将植物组织中的化学物质淋溶出来[11]，因而本试验以水浸提，测定了银胶菊不同组织部位水浸提液的化感作用。测定结果显示，根、茎、叶、花水浸提液对稗草的化感作用强度存在差异，花、叶水浸提的化感抑制强度高于根、茎，这与Pandey等（1993）[12]和 Kohli等（2006）[13]的研究结果一致。在高处理浓度下，银胶菊花、叶水浸提液显著抑制稗草种子萌发和幼苗生长，表明花、叶中含有抑制植物生长的化感物质。值得一提的是，银胶菊茎水浸提液促进稗草幼苗生长，这与化感物质通常具有的浓度效应不一致，可能是茎水浸提液中含有植物生长物质，或稗草能将低浓度的化感物质转化为自身的营养物质所致[12]，这方面的机理还需进一步探讨。
虽然银胶菊叶片和花的生物量很大，通过雨水淋溶作用向环境中释放的化感物质量很多，但在自然条件下，其在自然群落中对临近植物的化感作用效果与程度如何，还需进一步研究。
参 考 文 献： [1] Rice E L. Allelopathy （2th edition）[M]. New York： Academic Press， 1984.
[2] 张 静， 王光美， 曲卓卿， 等. 黑松化感作用初步研究[J]. 山东农业科学， 2012， 44（7）： 37-40.
[3] 赵志英， 雷彩霞， 臧爱梅. 植物源除草剂研究进展[J]. 山东农业科学， 2010， 6： 91-93.
[4] Tefera T. Allelopathic effects of Parthenium hysterophorus extracts on seed germination and seedling growth of Eragrostis tef [J]. Journal of Agronomy and Crop Science， 2002， 188（5）： 306-310.
[5] Fischer N H， Weidenhamer J D， Bradow J M. Inhibition and promotion of germination by several sesquiterpenes[J]. Journal of Chemical Ecology， 1989， 15（6）： 1785-1793.
[6] Batish D R， Singh H P， Pandher J K， et al. Phytotoxic effect of Parthenium residues on the selected soil properties and growth of chickpea and radish[J]. Weed Biology and Management，2002， 2（2）： 73-78.
[7] 颜桂军， 朱朝华， 骆焱平， 等. 胡椒、芒果和黄皮的化感作用潜力[J]. 应用生态学报， 2006， 17（9）： 1633-1636.
[8] Bagavathy S， XavierG S A. Effects of aqueous extract of Eucalyptus globuluson germination and seedling growth of sorghum[J]. Allelopathy Journal，2007，20 （2）： 395-402.
[9] 沈慧敏， 郭鸿儒， 黄高宝. 不同植物对小麦、黄瓜和萝卜幼苗化感作用潜力的初步评价[J].应用生态学报， 2005， 16（4）： 740-743.
[10]廖周瑜， 赵则海， 侯玉平，等. 五爪金龙调落叶腐解物的化感潜力研究[J].生态环境，2007，16（4）： 1249-1252.
[11]孔垂华. 植物化感作用研究中应注意的问题[J]. 应用生态学报， 1998， 9（3）： 332-336.
[12]Pandey D K，Kauraw L P，Bhan V M. Inhibitory effect of Parthenium （Parthenium hysterophorus L.） residue on growth of water hyacinth （Eichhornia crassipes Mart Solms.） Ⅱ. Relative effect of flower， leaf， stem， and root residue[J]. Journal of Chemical Ecology， 1993， 19（11）： 2663-2670.
[13]Kohli R K， Batish D R，Singh H P，et al. Status， invasiveness and environmental threats of three tropical American invasive weeds （Parthenium hysterophorus L.， Ageratum conyzoides L.， Lantana camara L.） in India[J]. Biological Invasions， 2006， 8： 1501-1510.