王紅佳，薛興華，宋拉拉，李 忠，龔 寧

（1.貴州師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，貴州貴陽550001；2.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院辣椒研究所，貴州貴陽550006；3.貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴州貴陽550025）

白術(shù)（Atractylodesmacrocephala Koidz）為菊科蒼術(shù)屬多年生草本植物，其干燥根莖是常用的補益類中藥，具有健脾益氣、止汗安胎等功效，臨床應(yīng)用廣，市場需求量大，但在栽培過程中發(fā)現(xiàn)白術(shù)存在嚴(yán)重的連作障礙［1－5］，植物自毒作用是連作障礙產(chǎn)生的重要因子之一。目前關(guān)于白術(shù)自毒作用的研究只有少量報道，徐建中等通過測定白術(shù)苗長和根長判斷不同生育期白術(shù)地上部和地下部水浸液、白術(shù)根系土壤水浸液及有機(jī)溶劑浸提液、根系分泌物對白術(shù)幼苗的自毒作用［6］。本試驗通過測定白術(shù)種子萌發(fā)和幼苗生長的十多種相關(guān)指標(biāo)研究白術(shù)植株莖葉和根系水浸液的自毒效應(yīng)，試圖用更多的參數(shù)分析白術(shù)自毒作用機(jī)理，并利用隸屬函數(shù)消除個別指標(biāo)的片面性，對不同處理下白術(shù)長勢優(yōu)劣進(jìn)行綜合分析，為解決白術(shù)栽培過程中的連作障礙問題提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2015年9月3日至10月5日在貴州師范大學(xué)花溪校區(qū)生命科學(xué)學(xué)院1505實驗室進(jìn)行，白術(shù)種子購買于河北安國市張步鄉(xiāng)村。

1.2 試驗方法

1.2.1 水浸液的制備 采用隨機(jī)取樣法收集1年生白術(shù)莖葉和根系，參考馬瑞君等的水浸液制備方法［7］：將白術(shù)苗莖葉、根系剪小段，新鮮莖葉加4倍蒸餾水浸提母液，新鮮根系加5倍蒸餾水浸提母液，密封24 h后過濾，4℃保存?zhèn)溆?。將莖葉和根系母液稀釋為2、7、12 mg／mL濃度的水浸液。

1.2.2 白術(shù)水浸液處理對白術(shù)種子萌發(fā)的影響 采用紙床法進(jìn)行生物測定，每種處理為5個培養(yǎng)皿，每皿均勻播種20粒大小均一的白術(shù)種子，分別加入不同濃度莖葉和根系水浸液，蒸餾水作對照，并定時補充水浸液和蒸餾水，每處理重復(fù)3次。每天觀察記錄種子的發(fā)芽情況，計算發(fā)芽率和發(fā)芽勢：發(fā)芽率＝（發(fā)芽種子數(shù)／實驗種子總數(shù)）×100%；發(fā)芽勢＝規(guī)定時間內(nèi)（5 d）發(fā)芽種子數(shù)／試驗種子總數(shù)×100。萌發(fā)的白術(shù)種子中α－淀粉酶和β－淀粉酶活性的測定采用3，5－二硝基水楊酸法［8］。

1.2.3 白術(shù)水浸液處理對白術(shù)幼苗生長的影響 白術(shù)幼苗生長測定采用紙杯法［8］：將預(yù)萌發(fā)的種子播種在紙杯中，每處理10杯，每杯10粒，分別加入2 mL不同濃度莖葉和根系水浸液，蒸餾水作對照，并定時補充水浸液和蒸餾水，每處理重復(fù)3次。20 d后對幼苗進(jìn)行生長測定。采用2，4－二氯苯酚比色法測定下胚軸的吲哚乙酸氧化酶（IAAO）活性［9］；采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法進(jìn)行測定根系活性［10］。

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 采用SPSS 17.0和LSD（最小顯著差異法）進(jìn)行單因素分析、顯著性分析，并用隸屬函數(shù)進(jìn)行綜合分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 白術(shù)水浸液處理對白術(shù)種子萌發(fā)的影響

由表1可知，白術(shù)水浸液能降低其種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢，12 mg／mL莖葉和根系水浸液處理使白術(shù)發(fā)芽率極顯著降低，濃度7 mg／mL根系水浸液處理使發(fā)芽勢極顯著降低。表明白術(shù)水浸液對其種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢有抑制作用，且中高濃度（7～12 mg／mL）水浸液抑制作用較強。

除12 mg／mL白術(shù)莖葉水浸液處理外，其他水浸液處理對α－淀粉酶活性的抑制作用均達(dá)到極顯著水平，并有低濃度促進(jìn)、中高濃度抑制的效果；白術(shù)各水浸液處理均使β－淀粉酶活性發(fā)生極顯著變化，其莖葉水浸液有低濃度抑制、高濃度促進(jìn)的效果，根系水浸液處理則均有促進(jìn)效應(yīng)。

表1 白術(shù)水浸液對白術(shù)種子萌發(fā)的影響

2.2 白術(shù)水浸液處理對白術(shù)幼苗生長的影響

表2 白術(shù)水浸液對白術(shù)幼苗生長的影響

從表2可以看出，白術(shù)水浸液處理使其幼苗除莖葉質(zhì)量沒有顯著變化，其株高、根長、根質(zhì)量、根數(shù)、下胚軸IAAO活性、根系活性和單株質(zhì)量都發(fā)生一定程度的變化。

與對照組相比，莖葉水浸液處理下白術(shù)根質(zhì)量顯著降低，IAAO活性極顯著上升；2 mg／mL處理下株高顯著降低，根長、根數(shù)、根系活性顯著下降，單株質(zhì)量沒有顯著變化；7 mg／mL處理下株高、根數(shù)、單株質(zhì)量沒有顯著變化，極顯著降低白術(shù)的根長和根系活性；12 mg／mL處理顯著降低單株質(zhì)量，極顯著降低株高根長、根質(zhì)量、根數(shù)和根系活性。結(jié)果表明，高濃度莖葉水浸液對白術(shù)的抑制作用較大。

與對照組相比，根系水浸液處理下白術(shù)幼苗的根質(zhì)量、根數(shù)、單株質(zhì)量沒有顯著變化；2 mg／mL處理下株高顯著升高，根長、IAAO活性沒有顯著變化，根系活性極顯著降低；7 mg／mL處理下株高沒有顯著變化，IAAO活性顯著升高，根長極顯著降低，根系活性極顯著升高；12 mg／mL處理下株高、根長、IAAO活性沒有顯著變化，根系活性極顯著升高。結(jié)果表明，白術(shù)對莖葉水浸液的生理響應(yīng)強于根系水浸液。

2.3 白術(shù)水浸液處理下白術(shù)種子萌發(fā)及幼苗生長指標(biāo)的受害系數(shù)α值

由表3可知，白術(shù)水浸液處理使其大多數(shù)種子萌發(fā)及幼苗生長指標(biāo)的α值大于0，說明白術(shù)存在一定的自毒作用。白術(shù)種子下胚軸IAAO活性變化幅度最大，且α值均大于0，推測IAAO對白術(shù)水浸液反應(yīng)較為敏感；2 mg／mL根系水浸液使株高、根長、根質(zhì)量、淀粉酶活性、單株質(zhì)量的α值小于0，說明低濃度根系水浸液沒有產(chǎn)生自毒作用，可能產(chǎn)生積極保護(hù)作用。但白術(shù)種子萌發(fā)和幼苗生長的各項指標(biāo)既有發(fā)生正向變化，也有發(fā)生負(fù)向變化，難以對白術(shù)水浸液產(chǎn)生的效應(yīng)進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，因此采用隸屬函數(shù)對各項指標(biāo)進(jìn)行處理，綜合評價不同濃度莖葉和根系水浸液對白術(shù)產(chǎn)生的自毒效應(yīng)。

表3 白術(shù)水浸液處理下各指標(biāo)的α值

2.4 白術(shù)水浸液對白術(shù)種子萌發(fā)及幼苗生長影響的綜合評價

各項指標(biāo)均從不同角度反映白術(shù)自身毒害作用的程度，但各指標(biāo)對白術(shù)影響程度不一致，難以直接對白術(shù)的影響進(jìn)行綜合評價，因此用隸屬函數(shù)進(jìn)行綜合分析，在綜合受害指標(biāo)D值計算時引入指標(biāo)權(quán)數(shù)，排除個別指標(biāo)的片面性［11］（表4、表5）。

表4 白術(shù)各水浸液處理各指標(biāo)的Uij值及指標(biāo)權(quán)數(shù)

表5 白術(shù)各水浸液處理各指標(biāo)的Yij值及綜合D值

由表5計算的D值可知，白術(shù)水浸液處理下白術(shù)長勢優(yōu)劣的綜合排序為2 mg／mL根系水浸液 ＞蒸餾水（CK）＞12 mg／mL根系水浸液 ＞7 mg／mL根系水浸液 ＞7 mg／mL莖葉水浸液＞2 mg／mL莖葉水浸液＞12 mg／mL莖葉水浸液。由上述D值排序可見，莖葉水浸液的毒害作用＞根系水浸液的毒害作用，其中12 mg／mL莖葉水浸液的毒害作用最大；除2 mg／mL根系水浸液處理的D值大于對照外，其余各處理D值均小于對照。說明白術(shù)莖葉水浸液和高濃度的根系水浸液對自身有一定的毒害作用，推測低濃度的根系水浸液可以誘導(dǎo)自身發(fā)揮保護(hù)作用，或者產(chǎn)生的毒害物質(zhì)沒有達(dá)到自毒作用的臨界濃度。

3 討論與結(jié)論

自毒作用指植物通過向環(huán)境中釋放化學(xué)物質(zhì)對同種植物產(chǎn)生直接或間接的有害作用，是一種特殊的化感作用［12］。測定種子萌發(fā)和幼苗生長是研究化感和自毒作用常用的生物測定方法［13－17］。本研究測定了發(fā)芽率、發(fā)芽勢、株高、根長、根數(shù)、根質(zhì)量、莖葉質(zhì)量、單株質(zhì)量、α－淀粉酶活性、β－淀粉酶活性、下胚軸IAAO活性、根系活性12項指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)這些指標(biāo)既有正向變化也發(fā)生負(fù)向變化，難以全面準(zhǔn)確判斷白術(shù)水浸液對自身毒害作用程度，因此利用隸屬函數(shù)綜合分析白術(shù)的自毒效應(yīng)，用表述長勢優(yōu)劣的D值進(jìn)行排序。本研究D值排序為2mg／mL根系水浸液＞蒸餾水（CK）＞12mg／mL根系水浸液 ＞7 mg／mL根系水浸液 ＞7 mg／mL莖葉水浸液 ＞2 mg／mL莖葉水浸液 ＞12 mg／mL莖葉水浸液。除2 mg／mL根系水浸液處理的D值大于對照，其余各處理值均小于對照，說明白術(shù)莖葉水浸液和中高濃度的根系水浸液處理對白術(shù)種子萌發(fā)、幼苗生長有抑制作用，存在一定的自毒效應(yīng)；低濃度根系水浸液處理對白術(shù)種子萌發(fā)、幼苗生長表現(xiàn)出促進(jìn)作用，即高抑制、低促進(jìn)濃度效應(yīng)，類似植物生長素的“兩重性”［18］。這與前人在當(dāng)歸［19］、黃芪［20］、苜蓿［21－23］等研究結(jié)果一致，但也有一些作物研究結(jié)果不同，如王廣印等研究辣椒植株水浸液對辣椒種子萌發(fā)自毒作用發(fā)現(xiàn)辣椒具有自毒作用，且隨水浸液濃度增大作用增強，但沒表現(xiàn)出有高抑制、低促進(jìn)效應(yīng)［24］。推測白術(shù)低濃度根系水浸液產(chǎn)生的毒害作用沒有達(dá)到產(chǎn)生自毒作用的臨界濃度，在白術(shù)自身可調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)，并積極誘導(dǎo)了自我保護(hù)作用。

植物不同器官浸提液產(chǎn)生自毒效應(yīng)的程度不同［25－28］。本研究表明，濃度相同時，白術(shù)不同部位水浸液產(chǎn)生的自毒效果不同，即白術(shù)莖葉水浸液的自毒作用大于根系水浸液的自毒作用，這與徐建中研究的結(jié)果［6］類似。榮思川等在紫花苜蓿自毒效應(yīng)研究中也發(fā)現(xiàn)葉和莖浸提液對種子萌發(fā)和幼苗生長的自毒效果大于根浸提液［23］。馬瑞君等通過不同發(fā)育期地上部和根部水浸液對其種子萌發(fā)和幼苗生長進(jìn)行自毒作用研究也發(fā)現(xiàn)，當(dāng)歸地上部綜合自毒效應(yīng)強于根部［7］。張新慧等發(fā)現(xiàn)，蒙古黃芪植株不同部位水浸液自毒效應(yīng)是莖＞葉＞根［20］。也有結(jié)果顯示，地黃［29］、馬鈴薯［25］根系自毒作用大于葉。還有結(jié)果表明，藿香不同部位水浸提液對其幼苗的自毒作用強弱為葉＞根＞莖［26］。說明自毒效應(yīng)與植物種類、植物不同部位以及自毒物質(zhì)濃度有關(guān)。本研究結(jié)果表明，白術(shù)莖葉自毒效應(yīng)大于根系，自然栽培條件下，白術(shù)莖葉水溶性自毒物質(zhì)很可能通過雨水、噴霧等方式淋溶浸入土壤并產(chǎn)生自毒作用。建議在白術(shù)栽培過程中采用根系滴管灌溉方式，設(shè)置合理的排水措施，及時清理殘根落葉，從而減少白術(shù)的自毒作用，緩解白術(shù)的連作障礙。

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