張如義,胡紅玲,胡庭興,阮若玉,楊麗妹,舒 蘭

(1 四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院,四川 成都 611130;2 內(nèi)江市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，四川 內(nèi)江 641000)

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核桃凋落葉對蘿卜種子發(fā)芽和幼苗生長的影響

張如義1,2,胡紅玲1,胡庭興1,阮若玉1,楊麗妹1,舒 蘭1

(1 四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院,四川 成都 611130;2 內(nèi)江市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，四川 內(nèi)江 641000)

【目的】 分析核桃(Juglansregia)凋落葉浸提液和腐解液對蘿卜(Raphanussativus)種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，探討核桃凋落葉潛在的化感效應(yīng)?！痉椒ā?采用浸提和腐解(20和40 d)兩種方式處理核桃凋落葉，得到3種質(zhì)量濃度(25 mg/mL(低)、50 mg/mL(中)、100 mg/mL(高))核桃凋落葉浸提液和腐解液，以蒸餾水處理為對照(CK)，分析不同質(zhì)量濃度核桃凋落葉浸提液和腐解液處理下蘿卜種子萌發(fā)、幼苗生長相關(guān)生理指標(biāo)的變化?！窘Y(jié)果】 與對照相比，核桃凋落葉浸提液和腐解液均降低了蘿卜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽勢，并對蘿卜幼苗的苗高、根長、鮮質(zhì)量表現(xiàn)出低促高抑的濃度效應(yīng)；核桃凋落葉浸提液和20，40 d腐解液均提高了蘿卜種子內(nèi)可溶性蛋白和可溶性糖含量，并明顯增加了蘿卜幼苗葉片丙二醛含量，對幼苗超氧化物歧化酶(SOD)活性具有促進(jìn)作用，對過氧化氫酶(CAT)活性具有抑制作用，而對幼苗氧化物酶(POD)活性表現(xiàn)為低促高抑的濃度效應(yīng)。幼苗可溶性蛋白和可溶性糖含量均隨處理液質(zhì)量濃度的增加而升高。核桃凋落葉腐解液對蘿卜的化感效應(yīng)強(qiáng)于浸提液，且40 d腐解液的化感效應(yīng)強(qiáng)于20 d腐解液?！窘Y(jié)論】 在一定質(zhì)量濃度范圍內(nèi)，核桃凋落葉浸提液和腐解液對蘿卜種子萌發(fā)及幼苗生長具有較明顯的抑制作用，且抑制作用隨著處理液質(zhì)量濃度的升高而增強(qiáng)，同時在一定的時間范圍內(nèi)隨凋落葉腐解時間的延長而呈增強(qiáng)趨勢。

核桃凋落葉；浸提液；腐解；蘿卜；化感作用

化感作用在自然生態(tài)系統(tǒng)中普遍存在，且在群落演替、生物入侵和作物產(chǎn)出等過程中扮演著重要角色[1]。自然環(huán)境中，植物由于新陳代謝而凋落大量的組織，如葉片、枝條等，這些植物殘體通過揮發(fā)、淋溶及腐解等途徑釋放化感物質(zhì)，其中以腐解釋放方式為主[2]。而化感作用則被認(rèn)為是人工林下生物多樣性降低以及連作效應(yīng)產(chǎn)生的重要原因之一[3]。

核桃(Juglansregia)又名胡桃，是胡桃科(Juglandaceae)核桃屬(Juglans)落葉喬木，具有重要的食用和藥用價值，在我國廣泛栽植[4]。近年來，我國南方一些地區(qū)在退耕還林和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整中，發(fā)展了大面積的果類經(jīng)濟(jì)林，到2010年四川核桃種植總面積已達(dá)40萬 hm2[5]。核桃農(nóng)林復(fù)合種植因具有經(jīng)濟(jì)和生態(tài)雙重效益受到廣泛重視，但核桃及其同屬植物被認(rèn)為具有強(qiáng)烈化感作用，其化感作用所帶來的生態(tài)負(fù)效應(yīng)也受到了國內(nèi)外廣泛關(guān)注，研究人員對此展開了大量研究[6-8]。核桃與冬性作物復(fù)合種植是在秋季核桃落葉后，選取適合的冬性作物在核桃林下進(jìn)行復(fù)合種植，并于來年核桃進(jìn)入生長旺盛時期之前進(jìn)行收獲的一種復(fù)合種植模式。該模式可以緩解核桃與林下作物之間對陽光、水分及養(yǎng)分等的競爭[9]，在開展這種農(nóng)林復(fù)合種植時，通常將核桃凋落葉翻耕于土壤中，因而凋落葉作為化感物質(zhì)釋放的主要來源之一，在核桃凋落葉累積過多的情況下，套種在林間的農(nóng)作物可能因此而受到影響。目前關(guān)于核桃化感作用方面的研究，主要集中在核桃組織器官提取物和浸提液對受體植物生長發(fā)育的影響上。有研究表明，核桃葉、果皮及根系會分泌胡桃醌(5-羥基苯醌)、黃酮類、酚類、亞油酸、棕櫚酸等化合物，而這些化合物具有抑制農(nóng)作物發(fā)芽及生長的潛能[10-11]。由于葉片是植物進(jìn)行光合作用的主要場所，是植物體中數(shù)量最多、更新最快的器官，植物化感物質(zhì)在葉片中含量也較多[12]。已有大量研究證明，核桃枝或葉水浸液對作物種子萌發(fā)及幼苗生長有影響[13-14]，其葉片腐解液對小麥、玉米和蘿卜等作物的生長也有明顯的抑制作用[15]。為研究核桃凋落葉化感潛力在腐解過程中的變化情況，本試驗通過模擬核桃凋落葉淋溶及在土壤中腐解釋放化感物質(zhì)的過程，對核桃凋落葉進(jìn)行浸提和腐解處理，并使用未分解過的核桃凋落葉浸提液及腐解不同時間的腐解液進(jìn)行室內(nèi)生物測試，選用核桃栽培區(qū)常見冬性作物蘿卜(Raphanussativus)為受體植物，對其種子萌發(fā)和幼苗的生長、生理特性等指標(biāo)進(jìn)行測定，以期為核桃凋落葉化感作用的研究以及核桃與冬性作物復(fù)合種植模式中林下凋落葉的管理提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供體核桃葉收集于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)實驗林場10年生核桃林中，選擇自然凋落到地表的干凈、未分解的葉片，取回后風(fēng)干，剪成面積1 cm2左右的碎片備用；受體選擇秋末冬初時節(jié)核桃葉凋落后常種植于核桃林下的園地作物蘿卜(Raphanussativus)，品種為“板葉滿身紅”，種子由四川種都種業(yè)有限公司提供。試驗用土取自核桃生長地的表層土壤(pH 7.84，有機(jī)質(zhì)24.282 g/kg，全氮0.672 g/kg，全磷6.720 g/kg，全鉀5.708 g/kg，速效磷12.631 mg/kg，速效鉀15.269 mg/kg)，去除雜質(zhì)，風(fēng)干后過0.3 mm篩備用。培養(yǎng)基質(zhì)為珍珠砂，其組分為：二氧化硅74.4%，三氧化二鋁11.3%，三氧化二鐵2%，氧化鈣3%，錳2%，氧化鈉5%，鉀2.3%(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))；基本理化性質(zhì)為：體積質(zhì)量0.16 g/cm3，總孔隙度60.3%，大孔隙29.5%，小孔隙30.8%，水氣比1∶1.04，pH 6.3。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 核桃凋落葉浸提液和腐解液的制備 根據(jù)野外調(diào)查，每年1 hm2核桃林地上的凋落葉量為8 000～9 000 kg，本試驗地多年平均降雨量1 800 mm左右，折算核桃凋落葉的水浸液質(zhì)量濃度為400 mg/mL，經(jīng)過前期對各處理液多種濃度梯度的預(yù)試驗，本試驗以100 mg/mL代表核桃凋落葉水浸提液和腐解液高質(zhì)量濃度處理(H)，并將各處理液母液分別再稀釋成50，25 mg/mL，分別代表中(M)、低質(zhì)量濃度(L)處理。稱取核桃凋落葉碎片20 g浸泡于200 mL蒸餾水中，在振蕩器上振蕩24 h(25 ℃)，過濾后得質(zhì)量濃度為100 mg/mL的浸提液母液(EH)；另稱取其碎片20 g，參照馬世榮等[15]的方法，與相同質(zhì)量的土樣混勻后，按供試材料(核桃葉碎片+土壤):水質(zhì)量比為1∶20，加入蒸餾水，置入200 mL容量瓶密封，再置于培養(yǎng)箱內(nèi)(溫度25 ℃)遮光腐解，期間每天攪拌2次，分別在培養(yǎng)20，40 d后，加入適量的無菌蒸餾水抽濾提取，并用無菌蒸餾水定容至200 mL，經(jīng)紗布粗濾2次，分別得到質(zhì)量濃度為100 mg/mL的凋落葉20 d腐解液母液(D1H)和40 d腐解液母液(D2H)，試驗時將各處理液母液分別再稀釋成50 mg/mL(M)、25 mg/mL(L)。試驗共設(shè)9個處理，即核桃凋落葉浸提液處理3個(EH、EM、EL)，20 d腐解液處理3個(D1H、D1M、D1L)，以及40 d腐解液處理3個(D2H、D2M、D2L)，以蒸餾水作對照，4 ℃條件下貯藏備用。

1.2.2 核桃凋落葉浸提液和腐解液的化感效應(yīng) (1)對蘿卜種子萌發(fā)的影響。采用培養(yǎng)皿濾紙法，選取粒大、飽滿、無病蟲害的蘿卜種子作為試驗材料。培養(yǎng)皿直徑為9 cm，試驗前置于烘箱內(nèi)120 ℃消毒4 h。取不同處理核桃凋落葉浸提液或腐解液5 mL，加入鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿，每個培養(yǎng)皿放置50粒種子，3次重復(fù)，對照加5 mL蒸餾水。各處理隨機(jī)擺放到光照強(qiáng)度為4 000 lx的恒溫光照培養(yǎng)箱中，每天記錄不同處理的發(fā)芽種子數(shù)，以胚根突破種皮為準(zhǔn)，每處理每天補充5 mL浸提液或腐解液，對照補充5 mL蒸餾水，7 d后計算發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)。

為了解不同處理液對蘿卜種子碳氮代謝的影響，在進(jìn)行發(fā)芽試驗的同時，參照白禎等[16]的方法，在各處理液浸種48 h后，分別測定蘿卜種子可溶性蛋白和可溶性糖含量。

(2)對蘿卜幼苗生長的影響。采用培養(yǎng)皿砂培法。在直徑9 cm培養(yǎng)皿中鋪5 mm厚的已滅菌珍珠砂，將消毒且大小一致的蘿卜種子20粒均勻放在珍珠砂表面，每皿加不同處理核桃凋落葉浸提液或腐解液5 mL，對照加5 mL蒸餾水，每處理3個重復(fù)，之后將培養(yǎng)皿置于25 ℃人工氣候室培養(yǎng)30 d。每天觀察種子發(fā)芽情況和珍珠巖的干濕度，適時加等量蒸餾水、核桃凋落葉浸提液和腐解液，30 d 時收獲，并測量幼苗根長、苗高、鮮質(zhì)量，同時取各處理新鮮葉片5 g立即測定抗性生理指標(biāo)。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 種子萌發(fā)指標(biāo) 發(fā)芽率(GR)=(規(guī)定時間內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%。

發(fā)芽勢(GE)=(第3天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%。

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt)。式中：Gt為第t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)發(fā)芽天數(shù)。

1.3.2 抗性生理指標(biāo) 超氧化物歧化酶(SOD)活性測定采用氮藍(lán)四唑法[17]，以抑制NBT光化還原的50%為1個酶活單位(U)；過氧化物酶(POD)活性測定采用愈創(chuàng)木酚法[18]，將1 min OD增加0.01定義為1個酶活單位(U)；過氧化氫酶(CAT)活性測定采用紫外分光光度法[19]，以1 min內(nèi)OD減少0.1為1個酶活單位(U)；丙二醛(MDA)含量測定采用硫代巴比妥酸加熱顯色法[18]測定。

種子和幼苗中可溶性糖(SS)和可溶性蛋白(SP)測定方法相同，其中可溶性糖(SS)含量測定采用硫代巴比妥酸加熱顯色法[18]，可溶性蛋白(SP)含量測定采用考馬斯亮藍(lán)G250法[18]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

化感指數(shù)采用Williamson等[20]提出的計算方法：當(dāng)T≥C時，RI=1-C/T；當(dāng)T

采用SPSS 17.0(SPSS Inc.,USA)軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(One-way ANOVA)，如果差異顯著(P<0.05)，再用最小顯著差數(shù)法(LSD法)進(jìn)行多重比較。用Excel 2007制表，Sigmaplot 10.0(Systat Software Inc.，USA)繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 核桃凋落葉浸提液和腐解液對蘿卜種子萌發(fā)的影響

由表1可以看出，核桃凋落葉浸提液和腐解液均顯著降低了蘿卜種子的發(fā)芽率(EL、D1L處理除外)、發(fā)芽勢(EL處理除外)和發(fā)芽指數(shù)，蘿卜種子萌發(fā)受到的抑制效應(yīng)隨處理液質(zhì)量濃度的升高而增強(qiáng)。植物的發(fā)芽指數(shù)可以用來衡量植物的發(fā)芽能力及活力，不同質(zhì)量濃度核桃凋落葉浸提液和腐解液處理種子發(fā)芽指數(shù)均存在顯著差異，且隨著處理液質(zhì)量濃度的升高，抑制作用逐漸加強(qiáng)；與對照相比，EL、EM和EH處理的發(fā)芽指數(shù)分別降低了39.9%，62.1%和73.9%，D1L、D1M和D1H處理分別降低了49.3%，74.5%和84.6%，D2L、D2M和D2H處理降低了49.6%，76.5%和86.7%。

注：CK.對照(不添加浸提液和腐解液)；E、D1、D2分別表示核桃凋落葉浸提液以及20，40 d腐解液；L、M、H分別表示低(25 mg/mL)、中(50 mg/mL)、高質(zhì)量濃度(100 mg/mL)處理；表中數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的“平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”;同列數(shù)據(jù)后標(biāo)不同小寫字母代表在P=0.05水平上差異顯著，下表同。

Note：CK.Control(without aqueous extracts or decomposition liquids)；E,D1,and D2stand for leaf litter water extracts，20 d leaf decomposition liquids and 40 d liquids；L,M and H stand for the low (25 mg/mL),medium (50 mg/mL) and high concentration (100 mg/mL) of aqueous extracts and decomposition liquids;The data in the table are the means for three samples±standard errors.Different lowercase letters indicate significant difference atP=0.05 level.The same below.

從表1化感指數(shù)看，核桃凋落葉腐解液和浸提液均對蘿卜種子萌發(fā)有明顯的抑制作用，且抑制效應(yīng)與質(zhì)量濃度呈正相關(guān)關(guān)系，同一質(zhì)量濃度下，其化感抑制效應(yīng)表現(xiàn)為D2>D1>E，即40 d腐解液>20 d腐解液>浸提液。

2.2 核桃凋落葉浸提液和腐解液對蘿卜種子可溶性糖及可溶性蛋白含量的影響

由表2可知，核桃凋落葉浸提液和腐解液處理下蘿卜種子可溶性糖含量與對照相比均表現(xiàn)為促進(jìn)作用，且促進(jìn)效應(yīng)以中質(zhì)量濃度處理最強(qiáng)，不同質(zhì)量濃度浸提液以及20和40 d腐解液處理可溶性糖含量均顯著高于對照(P<0.05)，其中，EL、EM、EH處理與對照相比分別上升了26.72%，64.97%，23.51%；D1L、D1M、D1H處理分別上升24.74%，52.31%，28.80%；D2L、D2M、D2H處理分別上升27.10%，52.69%，36.92%。各處理液浸種后種子可溶性蛋白含量與對照差異均未達(dá)到顯著水平(P>0.05)，變化規(guī)律也不明顯。

表 2 核桃凋落葉浸提液和腐解液對蘿卜種子可溶性糖及可溶性蛋白含量的影響

2.3 核桃凋落葉浸提液和腐解液對蘿卜幼苗生長的影響

由表3可知，在不同質(zhì)量濃度核桃凋落葉浸提液和腐解液處理下，蘿卜幼苗根長、苗高的生長多表現(xiàn)出“低促高抑”的濃度依賴效應(yīng)。幼苗鮮質(zhì)量是根生長和苗生長的綜合表現(xiàn)，低質(zhì)量濃度浸提液和腐解液處理幼苗鮮質(zhì)量與對照相比表現(xiàn)為促進(jìn)作用(RI≥0)，與對照相比，EL、D1L、D2L處理幼苗鮮質(zhì)量分別增加了16.12%，0.29%，0.80%。中、高質(zhì)量濃度處理液對蘿卜幼苗鮮質(zhì)量表現(xiàn)為抑制作用(RI<0)，與對照相比，EM、D1M、D2M處理幼苗鮮質(zhì)量分別降低了2.07%，19.45%，13.60%；EH、D1H、D2H處理幼苗分別降低了22.38%，28.40%，36.55%。3種處理液中，E對蘿卜幼苗鮮質(zhì)量的化感抑制效應(yīng)最弱，D1和D2的化感抑制效應(yīng)較強(qiáng)。

表 3 核桃凋落葉浸提液和腐解液對蘿卜幼苗生長的影響

總體而言，核桃凋落葉浸提液和腐解液對蘿卜幼苗生長的化感作用隨處理液質(zhì)量濃度的增加而升高，其作用強(qiáng)度順序總體為根長>鮮質(zhì)量>苗高，對地下部分的抑制作用大于地上部分。

2.4 核桃凋落葉浸提液和腐解液對蘿卜種子萌發(fā)及幼苗生長的綜合化感效應(yīng)

由表1和表3可以看出，各處理液對蘿卜種子萌發(fā)和幼苗生長多表現(xiàn)出抑制作用。種子萌發(fā)試驗結(jié)果表明，化感效應(yīng)隨處理液質(zhì)量濃度的增加而增強(qiáng)，隨處理液種類不同而發(fā)生變化，40 d腐解液(D2)處理的綜合抑制效應(yīng)最強(qiáng)(總RI=-5.98)，其次是20 d腐解液(D1，總RI=-5.56)，浸提液(E)最弱(總RI=-3.87)。對幼苗生長的化感綜合效應(yīng)的變化規(guī)律(D2處理總RI為-1.29，D1處理RI為-0.72，E處理RI為-0.43)與種子萌發(fā)試驗結(jié)果一致，說明核桃凋落葉的化感物質(zhì)首先通過影響蘿卜種子萌發(fā)進(jìn)而影響其幼苗生長。表明核桃凋落葉浸提液和腐解液都具有化感作用，且腐解液的化感潛力大于浸提液。

2.5 核桃凋落葉浸提液和腐解液對蘿卜幼苗抗氧化保護(hù)酶活性及丙二醛含量的影響

由圖1可知，隨著核桃凋落葉浸提液和腐解液質(zhì)量濃度的增加，蘿卜幼苗SOD活性均表現(xiàn)出逐漸增強(qiáng)的趨勢，其中高質(zhì)量濃度處理下SOD活性與CK之間差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)；EH、D1H、D2H分別較對照上升27.1%，31.8%，34.0%。

由圖1可知，隨處理液質(zhì)量濃度的升高，POD活性呈現(xiàn)出先升高后降低的變化規(guī)律，但僅D2L、D2H處理的POD活性與對照差異達(dá)到了顯著水平(P<0.05)，其他處理與對照差異均不顯著(P>0.05)。

由圖1可知，蘿卜幼苗CAT活性表現(xiàn)為隨各處理液質(zhì)量濃度的升高而降低，其中低質(zhì)量濃度處理與對照差異均未達(dá)到顯著水平(P>0.05)，而中、高質(zhì)量濃度處理均達(dá)到了顯著水平(P<0.05)。

由圖1可知，各處理蘿卜幼苗的MDA含量均高于CK，并隨處理液質(zhì)量濃度的增加而增大。表明核桃凋落葉浸提液和腐解液可使蘿卜幼苗葉片細(xì)胞膜發(fā)生膜脂過氧化反應(yīng)，但不同質(zhì)量濃度浸提液處理的MDA含量與CK差異均不顯著(P>0.05)，而20和40 d腐解液(低質(zhì)量濃度處理除外)處理MDA含量均顯著高于CK(P<0.05)。

2.6 核桃凋落葉浸提液和腐解液處理對蘿卜幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

從圖2可以看出，核桃凋落葉浸提液和腐解液處理蘿卜幼苗葉片可溶性糖含量均明顯著高于CK，且隨各處理液質(zhì)量濃度的增加呈上升趨勢；各處理液的化感效應(yīng)均在高質(zhì)量濃度時最強(qiáng)，EH、D1H、D2H處理的RI值分別為0.44，0.25，0.37，隨處理液質(zhì)量液濃度的降低，其化感效應(yīng)隨之減弱， EL、D1L、D2L處理的RI值分別僅為0.18，0.17，0.16。

CK.對照(不添加浸提液和腐解液)；E、D1、D2分別表示凋落葉浸提液及培養(yǎng)20，40 d腐解液；L、M、H分別表示3種處理液低(25 mg/mL)、中(50 mg/mL)、高質(zhì)量濃度(100 mg/mL)處理；圖柱上標(biāo)不同字母表示差異顯著(P<0.05)，下圖同

圖 1 核桃凋落葉浸提液和腐解液處理下蘿卜幼苗抗氧化保護(hù)酶活性及丙二醛含量的變化

Fig.1 SOD, CAT, and POD activities and MDA content of radish seedlings tread with the walnut leaf litter water extracts and decomposition liquids

圖 2 核桃凋落葉浸提液和腐解液處理下蘿卜幼苗可溶性糖(SS)和可溶性蛋白(SP)含量的變化

由圖2可見，蘿卜幼苗葉片可溶性蛋白含量隨處理液質(zhì)量濃度的增加而升高，且?guī)缀蹙憩F(xiàn)為促進(jìn)作用(RI>0)，只有20 d腐解液(D1)的效應(yīng)相對不明顯，僅D1M處理與對照差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。浸提液(E)處理下，SP含量隨處理液質(zhì)量濃度的增加而呈現(xiàn)上升趨勢，化感效應(yīng)在高質(zhì)量濃度時最強(qiáng)，RI值為0.09。40 d腐解液(D2)處理下，SP含量隨處理液質(zhì)量濃度的升高呈明顯的先增加后減少的變化規(guī)律，各質(zhì)量濃度處理均顯著高于對照，中質(zhì)量濃度時化感效應(yīng)最強(qiáng)，RI值為0.15。

3 討 論

3.1 核桃凋落葉浸提液和腐解液對蘿卜種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

在秋季核桃落葉后，利用林下良好的光照條件開展核桃與冬性作物復(fù)合種植，是核桃種植區(qū)發(fā)展林下經(jīng)濟(jì)的一種優(yōu)良林農(nóng)復(fù)合經(jīng)營模式，在該種植模式下，核桃化感物質(zhì)釋放的主要途徑即是凋落物分解。有研究發(fā)現(xiàn)，化感物質(zhì)有選擇性和專一性，同一種化感物質(zhì)，對不同受體植物的作用效果不同，同一受體的不同發(fā)育時期和生長部位對化感作用的敏感性不同，化感效應(yīng)也存在差異[21]。Chen等[22]研究發(fā)現(xiàn)，相對于地上部分，根部對化感物質(zhì)的反應(yīng)更敏感。這可能是因為幼根和幼苗對外界刺激的敏感程度不同，根部與處理液直接接觸，最先受到處理液的影響，導(dǎo)致根系更容易受到傷害，而地上部分的受害癥狀只有當(dāng)根的受害作用積累到一定程度時才會表現(xiàn)出來[23]。本研究結(jié)果表明，核桃凋落葉腐解液和浸提液對蘿卜種子各項萌發(fā)指標(biāo)及幼苗部分部位生長產(chǎn)生了明顯的抑制作用。其中蘿卜幼苗根對各處理液的反應(yīng)最為敏感，進(jìn)一步印證了“化感物質(zhì)主要通過對胚根生長的抑制而使植物矮小瘦弱，降低對資源的有效利用，進(jìn)而影響植物后續(xù)的生長發(fā)育[24]”的觀點。

3.2 核桃凋落葉浸提液和腐解液對蘿卜化感作用的機(jī)理

逆境條件下，植物細(xì)胞內(nèi)的自由基平衡被打破，自由基積累導(dǎo)致膜脂過氧化，對其機(jī)體造成損害，并伴有MDA的產(chǎn)生[25]。同時也誘導(dǎo)以超氧SOD、POD和CAT為主的保護(hù)酶系統(tǒng)活性升高，但脅迫超過一定范圍后，保護(hù)酶系統(tǒng)會受到破壞，植物體內(nèi)的活性氧代謝失調(diào)[26]。本試驗結(jié)果表明，各處理蘿卜幼苗SOD活性均高于CK，表現(xiàn)為促進(jìn)作用，但此時處理后的幼苗CAT活性低于CK，可能是蘿卜幼苗中的CAT酶對各處理液中的成分較敏感而活性受到抑制所致，這與鐘宇等[27]用巨桉葉片水浸液處理紫花苜蓿的研究結(jié)果一致。而本研究中POD活性表現(xiàn)出低促高抑的現(xiàn)象，與孫海燕等[28]的研究結(jié)論相同。這可能是因為植物在外界因素誘導(dǎo)的脅迫下抗氧化酶系統(tǒng)產(chǎn)生積極的響應(yīng)，但當(dāng)脅迫壓力超出一定范圍時，活性氧的大量積累可能致使POD活性受到抑制。各處理MDA含量較CK而言表現(xiàn)出明顯的升高趨勢，說明核桃凋落葉分解釋放的化感物質(zhì)使植物體內(nèi)活性氧的平衡遭到破壞，盡管蘿卜幼苗體內(nèi)的SOD和POD做出了積極響應(yīng)，但仍無法將活性氧控制到正常水平，致使MDA含量升高，李翔等[29]的研究也得出了類似的結(jié)論。

逆境條件下，植物體內(nèi)作為有機(jī)滲透保護(hù)物質(zhì)的可溶性蛋白和可溶性糖含量會明顯增加[30]。本研究中，與對照相比，不同核桃葉處理蘿卜幼苗葉片中可溶性糖含量都明顯增長，而可溶性蛋白含量卻因處理液和質(zhì)量濃度不同表現(xiàn)出差異，但總體呈現(xiàn)增長趨勢。原因可能有幾個方面：一是核桃凋落葉中釋放的化感物質(zhì)妨礙了蘿卜幼苗對水分的吸收，造成了一定程度的水分脅迫，從而使可溶性糖大量積累[31]；二是處理液對蘿卜幼苗的化感脅迫導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)大分子的糖類、組織蛋白質(zhì)開始降解，轉(zhuǎn)化為小分子的可溶性糖或可溶性蛋白；三是化感脅迫促使可溶性蛋白轉(zhuǎn)化成可溶性糖，進(jìn)而實現(xiàn)滲透調(diào)節(jié)作用，維持細(xì)胞滲透勢穩(wěn)定[31]。種子萌發(fā)是一個復(fù)雜的生理生化過程，本試驗中各核桃葉處理蘿卜種子可溶性糖和可溶性蛋白含量高于對照，表明蘿卜種子對核桃凋落葉處理液的化感脅迫有明顯的防護(hù)作用，通過促進(jìn)其自身體內(nèi)淀粉和貯藏蛋白的轉(zhuǎn)化，提高種子體內(nèi)的碳氮代謝速率，滿足種子萌發(fā)及胚根和胚芽生長對物質(zhì)與能量需要，增強(qiáng)化感脅迫下防御和修復(fù)損傷的能力。此外，從滲透調(diào)節(jié)狀況看，蘿卜種子通過增加體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可溶性蛋白和可溶性糖來抵抗逆境，降低化感脅迫對種子萌發(fā)及生長的傷害。

由此可見，核桃凋落葉浸提液和腐解液通過影響蘿卜種子內(nèi)部碳氮代謝、幼苗抗氧化保護(hù)酶系統(tǒng)平衡及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的積累，降低了幼苗自身清除自由基的能力，破壞了幼苗活性氧平衡，導(dǎo)致膜脂過氧化，破壞了膜系統(tǒng)，最終抑制了蘿卜種子的萌發(fā)及幼苗生長。

3.3 核桃凋落葉浸提液和腐解液化感潛力的差異

核桃凋落葉浸提液和不同時間段腐解液顯示出不同化感效應(yīng)。蘿卜種子萌發(fā)、幼苗生長以及抗氧化能力和滲透物質(zhì)調(diào)節(jié)的綜合結(jié)果顯示，40 d腐解液(D2)化感效應(yīng)最強(qiáng)，20 d腐解液(D1)次之，浸提液(E)最弱。這與于建光等[32]在小麥秸稈浸提液和腐解液對水稻化感效應(yīng)上的研究結(jié)論相似。植物體分解過程中表現(xiàn)出的化感效應(yīng)具有明顯的動態(tài)變化規(guī)律[27]，核桃凋落葉對蘿卜生長的抑制作用隨其在土壤中腐解時間的延長而呈增強(qiáng)趨勢，其原因可能與不同時間段植物殘體分解釋放化感物質(zhì)的種類、數(shù)量及濃度差異相關(guān)[33]。本研究中，各處理液母液經(jīng)稀釋后對蘿卜的化感效應(yīng)有所減輕且緩解程度不同，其原因也可能在于此。此外不同化感物質(zhì)之間作用強(qiáng)度的差異可能是不同化感物質(zhì)針對生物膜上的靶位點不同造成的[34]，化感物質(zhì)通過某種方式將不同脅迫信息傳送到植物體內(nèi)，從而引起植物形態(tài)、細(xì)胞分裂、離子吸收、激素平衡、保護(hù)酶活性等生理過程的改變[35]，這可能是不同化感物質(zhì)化感效應(yīng)強(qiáng)度不同的深層次原因。

4 結(jié) 論

本試驗中，核桃凋落葉浸提液和腐解液對蘿卜種子的萌發(fā)及幼苗部分部位生長具有較明顯的抑制作用，且隨著處理液質(zhì)量濃度的升高而增強(qiáng)，并在一定的時間范圍內(nèi)隨凋落葉腐解時間的延長抑制作用呈增強(qiáng)趨勢。因此在生產(chǎn)實踐中，減少單位面積上土壤表面核桃凋落葉的堆積量，可以有效減弱對其他植物生長的抑制作用。本研究雖在一定程度上模擬了核桃凋落葉經(jīng)淋溶和腐解而釋放化感物質(zhì)的過程，但與自然條件下的化感作用形式可能還存在較大差距，特別是植物殘體通過土壤腐解是一個復(fù)雜的生化過程，其化感潛力隨腐解進(jìn)程的變化規(guī)律還需要進(jìn)一步研究。

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Effect of water extracts and decomposed liquids of walnut leaf litter on seed germination and seedling growth of radish

ZHANG Ruyi1,2,HU Hongling1,HU Tingxing1,RUAN Ruoyu1,YANG Limei1,SHU Lan1

(1 College of Forestry,Sichuan Agricultural University,Chengdu,Sichuan 611130,China；2NeijiangCityAcademyofAgriculturalSciences,Neijiang,Sichuan641000,China)

【Objective】 This study aimed at analyzing the influence of water extracts and leaching solution of decomposed walnut leaf litter (Juglansregia) on seed germination and seedling growth of radish (Raphanussativus) and exploring the potential allelopathic effect of walnut leaf litter.【Method】 Walnut leaf litter was treated by extraction and decomposition (20 d and 40 d).Four concentration levels of water extracts and leaching solution of decomposed walnut leaf litter including L (25 mg/mL),M (50 mg/mL),H (100 mg/mL) and CK (treated by distilled water) were used to test their effects on seed germination and seedling growth of radish.【Result】 Both water extract of non-decomposed walnut leaf litter and leaching solution of decomposed leaf litter reduced the germination rate,germination index and germination potential of radish seeds compared with control.The height,the root length,and the fresh weight of radish seedlings were increased at low level and decreased at high level.Water extracts and leaching solution improved the contents of soluble protein and soluble sugar of seeds and the malondialdehyde (MDA) content of seedling leaves.The activity of peroxidase (POD) and superoxide dismutase (SOD) in seedling leaves were also promoted,but the activity of catalase (CAT) was suppressed,the activity of peroxidase (POD) in seedling lesves exhibited a concentration effect of low concentration promotion and high concentration inhibition.The contents of soluble protein and soluble sugar increased with the dose.The allelopathic effect of leaching solution of decomposed leaf litter was higher than that of water extracts of non-decomposed leaf litter,and that of leaching solution after 40 d decomposition was higher than that of 20 d.【Conclusion】 Water extracts and leaching solution of decomposed leaf litter of walnut had significant inhibition on seed germination and seedling growth of radish.The inhibition increased as the increase of concentrations of solution and the inhibition increased as the increase of decomposition time of leaf litter.

walnut leaf litter;water extract;leaching solution of decomposing leaf litter;radish;allelopathic effect

時間:2016-10-20 16:36

10.13207/j.cnki.jnwafu.2016.12.023

2015-04-20

國家“十二五”科技支撐計劃項目(2011BAC09B05)

張如義(1989-)，男，四川廣元人，碩士，主要從事森林培育學(xué)研究。E-mail:847408099@qq.com

胡紅玲(1985-)，女，四川成都人，副教授，博士，主要從事林木栽培生理及森林生態(tài)學(xué)研究。 E-mail：hutx001@aliyun.com

S664.1；S631.1

A

1671-9387(2016)12-0163-09

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