本部分采用化感效应的研究方法, 模拟雨雾淋溶和浸溶途径, 研究半夏对产地黑麦草、黑麦草和高羊茅3种常见禾草的种间化感作用, 为探讨半夏连作障碍的原因、建立合理的轮作或间作制度及进一步研究半夏次生物质提供理论依据。
供试材料为半夏种、半夏地上部叶子 (含叶柄) 和地下块茎, 2016年7月采于甘肃省西和县草坪乡。带菌醉马草、黑麦草和高羊茅种子, 由兰州大学草地农业科技学院提供。
第一, 半夏块茎、叶水浸液粗提物的制备。将成熟的半夏植株剪断, 自来水冲洗干净, 并将叶子切成约1 cm长的小段, 并在蒸馏水下冲洗20 s, 用做浸提材料。半夏块茎清洗干净自然晾干。将半夏叶子和块茎充分粉碎后过20 mm筛, 后分别称取50 g和200 g加入1 000 m L蒸馏水室温浸泡48 h后离心2 min弃沉淀, 将上清液分别定容至500 m L和1 000 m L的容量瓶中, 得到浓度为100 mg/m L和200 mg/m L半夏叶和茎浸提液, 置4℃冰箱中备用。
第二, 半夏不同组织浸提液的制备。将半夏叶和块茎粗提液用蒸馏水分别继续稀释至50 mg/m L、80 mg/m L两个不同浓度, 置于4℃冰箱中供后续化感自毒试验使用。
在培养皿 (半夏采用直径12 cm, 其他种子采用直径9 cm) 底部垫放两张滤纸, 于105℃高温灭菌;半夏、醉马草、黑麦草和高羊茅种子用3%次氯酸钠溶液消毒后, 在相应培养皿内各均匀摆放50粒 (半夏15粒) , 每器皿分别加入10 m L (半夏加入30 m L) 不同浓度的半夏或黑麦草水浸液, 以蒸馏水作为对照。重复3次, 放在25℃恒温箱中黑暗培养, 培养过程中所有处理及时补充相应浓度浸提液, 保持纸床湿润。从种子萌发之日开始记录萌发种子数, 每24 h调查一次, 直至种子不再萌发。发芽结束后测量3种禾草种子的苗长、根长。半夏提前浸泡12 h, 3种禾草提前放置在5℃冰箱48 h破除休眠。
发芽指数=∑ (Gt/Dt) , 式中, Gt为第t天萌发种子数, Dt为相应种子萌发天数;
其中, 禾草发芽率以10 d内计数, 半夏20 d计数;半夏发芽势12 d计数。
参照郑丽[1]等的方法, 采用化感响应指数 (RI) 度量化感作用强度:
式中, C为对照值, T为处理值。RI<0为抑制, RI>0为促进, 绝对值的大小与作用强度一致。
采用Excel 2010和SPSS15.0软件对数据进行分析。
由表1可以看出, 半夏叶子浸提液对3种带菌禾草种子发芽率和发芽指数均有抑制作用。其中, 发芽率分别下降了7.69%、4.65%和9.67%;发芽指数分别下降了14.24%、2.01%和18.00%, 对3种带菌禾草苗长均有较显著促进作用, 与对照相比, 分别增加了17.83%、6.18%和15.47%, 醉马草和黑麦草根长与对照相比分别增加了3.32%和0.87, 高羊茅根长则下降了8.99%。化感指数是衡量化感作用强弱的指标, 由表1可以看出, 半夏叶子浸提液对3种禾草的种子发芽率和发芽指数均具有一定的抑制, 其中, 对高羊茅发芽率抑制最强, 为-0.097, 黑麦草抑制作用最弱-0.037, 发芽指数化感指数分别为-0.132、-0.020和-0.180。综合化感指数分别为0.004、0.012和-0.233。
由表2可以看出, 半夏块茎浸提液对3种禾草种子发芽均有化感作用。无论高浓度或低浓度对发芽率和发芽指数均有抑制作用。且随着浓度梯度升高化感抑制力呈上升趋势。低浓度对3种草的苗长和根长均有显著促进作用, 而高浓度则表现出抑制作用。在低浓度50 mg/m L时, 3种禾草的发芽率比对照分别下降了7.32%、2.64%和10.47%;发芽指数降低了7.09%、8.11%和18.00%;苗长分别升高27.30%、7.10%和0.66%;根长升高了2.37%、1.55%和6.34%。在80mg/m L时, 3种禾草的发芽率比对照分别降低了22.28%、15.41%和25.53%;发芽指数降低了35.76%、21.99%和34.93%;苗长分别降低了11.42%、3.55%和29.49%;根长降低了51.66%、7.96%和35.68%。总体来说, 综合化感指数高羊茅为-1.254, 醉马草-1.212, 黑麦草-0.490。
注:同一行平均数中a、b、c表示在0.05水平上差异显著, 下同。
本试验表明, 半夏叶子和块茎的浸提液均能抑制3种带菌禾草的萌发。低浓度有促进作用, 高浓度有抑制效应。由此可以解释连作半夏能抑制作物生长, 且造成减产的现象。低浓度的叶子浸提液对.种禾草的萌发抑制表现不明显, 但茎提取液对3种种子的萌发抑制显著, 说明化感物质在块茎中含量较多, 活性较高, 这可能是由于块茎是半夏在生长后期同化有机物的主要代谢库, 是有机物贮藏中心, 化感物质作为植物次生代谢物质在块茎贮藏较多。这与王田涛[2]用当归水浸提物对蚕豆的影响结果相反, 但对小麦或油菜种子影响一致。这可能与各类植物对化感物质的代谢不同有关。张亮[3]、汪之波[4]、王宏霞[5]等研究半夏块茎的化感效应的结果相同时。本试验结果还证实半夏不同部位浸提液对带菌黑麦草的化感作用较弱, 可以考虑将带菌黑麦草用于半夏间作或轮作体系, 缓解因自毒作用而引起的连作障碍。
摘要：研究了半夏对产地黑麦草、黑麦草和高羊茅3种常见禾草的种间化感作用, 结果显示:半夏叶子和块茎的浸提液均能抑制3种带菌禾草的萌发, 低浓度有促进作用, 高浓度有抑制效应。这为探讨半夏连作障碍的原因、建立合理的轮作或间作制度及进一步研究半夏次生物质提供了一定的理论依据。
关键词：半夏,连作障碍,禾草,化感效应
[1] 郑丽, 冯玉龙.紫茎泽兰叶片化感作用对1 0种草本植物种子萌发和幼苗生长的影响[J].生态学报, 2005, 25 (10) :2782-2787.
[2] 王田涛, 王琦, 王惠珍, 等.连作条件下间作模式对当归生长特性和产量的影响[J].草业学报, 2013, 22 (2) :54-61.
[3] 张亮, 林宁, 周幸.半夏块茎提取液对3种十字花科蔬菜的化感效应[J].贵州农业科学, 2015, 43 (4) :48-53.
[4] 汪之波, 王万里.半夏提取物对3种杂草的化感效应[J].种子, 2010, 29 (12) :87-88, 91.
[5] 王宏霞, 蔡子平, 王国祥, 等.半夏水浸提液对小麦种子萌发与幼苗生长的影响[J].浙江农业科学, 2013 (11) :1529-1535.
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