張瑞琦，王進(jìn)鑫 ，王秀青，狄 龍

種子萌發(fā)是植物生存與繁衍的首要及必經(jīng)階段，幼苗期也是植物生長(zhǎng)過(guò)程中較為脆弱的階段［1］。在這些階段中受到其他植物的抑制或促進(jìn)作用，將會(huì)影響自身種子萌發(fā)或幼苗生長(zhǎng)［2］，最終影響植物在群落中的多度，甚至種群的動(dòng)態(tài)［3］。有研究表明，絕大多數(shù)植物會(huì)對(duì)其他植物或自身有一定影響［4］，利用這一特性，可進(jìn)行森林保護(hù)［5］、農(nóng)業(yè)增產(chǎn)［6］、生物除草［7-8］、生態(tài)修復(fù)［9］以及營(yíng)造林草復(fù)合系統(tǒng)［10］。

在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中充分利用化感物質(zhì)的正效應(yīng)(positive effect)，避免負(fù)效應(yīng)(negative effect)［11］，對(duì)于建立可持續(xù)農(nóng)業(yè)體系具有重要作用，因而被認(rèn)為是一項(xiàng)重要的生態(tài)農(nóng)業(yè)技術(shù)［12］。

長(zhǎng)柄扁桃(Amygdalus pedunculata)是桃屬落葉、旱生灌木，又名野櫻桃或柄扁桃，高 1.5～2.0 m［13］，多分布于干草原地帶的固定或半固定沙地［14］。長(zhǎng)柄扁桃為瀕危保護(hù)植物［15］，具有適應(yīng)范圍廣、抗旱、固沙、抗風(fēng)蝕能力強(qiáng)等優(yōu)良特性［16］。在干旱地區(qū)栽培長(zhǎng)柄扁桃既有生態(tài)效益，又有一定的經(jīng)濟(jì)效益，尤其對(duì)保土固沙具有重要意義［17］。

苜蓿(Medicago sativa)、苦豆子(Sophora alopecuroides)、沙打旺(Astragalus adsurgens)和紅豆草(Onobrychis viciaefolia)是多年生豆科植物，常被作為人工草地栽培的重要草種，是我國(guó)北方各地種植的優(yōu)良牧草、綠肥作物［18-19］。其中苜蓿是優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì)飼料來(lái)源，有“牧草之王”之稱［20］?？喽棺痈捣植紡V，具有一定的耐鹽堿、耐旱性，可作為飼料牧草、豆科固氮植物及中藥材，具有固沙抗風(fēng)、保持水土、恢復(fù)植被的作用，是我國(guó)西部生態(tài)防護(hù)工程的重要組成部分［21］。這4種草本植物都是我國(guó)北方地區(qū)常見(jiàn)的豆科草本植物，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值以及生物固氮、培肥地力、改良土壤結(jié)構(gòu)、防治水土流失等生態(tài)功能。

研究表明，豆科植物對(duì)不同受體植物表現(xiàn)出不同的化感效應(yīng)。李志華［22］等研究發(fā)現(xiàn)紅三葉、白三葉和紫花苜蓿在一定的播量下，對(duì)蘿卜、青菜、番茄等受體植物生長(zhǎng)表現(xiàn)出明顯的抑制作用。但在決明屬豆科牧草品種化感潛力研究中發(fā)現(xiàn):決明屬牧草8個(gè)品種開(kāi)花期浸提液化感抑制作用隨著濃度的降低而減弱，但結(jié)莢期浸提液的化感促進(jìn)作用隨濃度降低逐漸加強(qiáng);決明屬牧草8個(gè)品種化感作用受濃度、生長(zhǎng)時(shí)期和品種的影響［23］，因此豆科草本植物的化感作用研究還需進(jìn)一步細(xì)化。

目前對(duì)長(zhǎng)柄扁桃的研究主要集中在生物學(xué)特性、引種栽培、生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值等方面，關(guān)于長(zhǎng)柄扁桃與其他植物種間關(guān)系還未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。豆科植物存在較強(qiáng)的化感潛力，對(duì)不同受體植物表現(xiàn)出不同的化感效應(yīng)，對(duì)種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)、生物量的積累、根系生長(zhǎng)等都有一定程度的影響［22］。而長(zhǎng)柄扁桃種子的正常萌發(fā)和幼苗健康生長(zhǎng)是恢復(fù)長(zhǎng)柄扁桃群落，促進(jìn)長(zhǎng)柄扁桃生長(zhǎng)的重要條件。因此，研究草本植物浸提液對(duì)長(zhǎng)柄扁桃種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)的影響對(duì)人工營(yíng)造長(zhǎng)柄扁桃林具有重要意義。本試驗(yàn)以苜蓿、苦豆子、沙打旺、紅豆草為供體植物，研究對(duì)長(zhǎng)柄扁桃種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響，以更好地了解荒漠區(qū)植物間的關(guān)系，為長(zhǎng)柄扁桃群落恢復(fù)、礦業(yè)跡地林草植被復(fù)合系統(tǒng)的構(gòu)建提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試種子:長(zhǎng)柄扁桃種子為2015年冬季由榆林市榆陽(yáng)區(qū)林業(yè)站提供。草本植物樣品于2016年秋季采自榆林沙區(qū)。選擇健康植株的地上部分，將枝葉陰干后粉碎，過(guò)1 mm篩后于塑封袋內(nèi)密封保存?zhèn)溆?。發(fā)芽試驗(yàn)濾紙采用Whatman定性濾紙。幼苗培養(yǎng)基質(zhì)由珍珠巖與蛭石1∶1拌和制成。

草本植物浸提液的制備:稱取15 g草本植物粉末，加入250 mL蒸餾水，在25℃下封口浸提24 h后過(guò)濾、離心后取上清液即得到60 mg·mL－1母液，保存于4℃冰箱中，用時(shí)添加蒸餾水稀釋至所需濃度，至其中出現(xiàn)絮狀沉淀后重新制備。

長(zhǎng)柄扁桃種子于2017年1月去殼，取完整健康的保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1.1 種子萌發(fā)試驗(yàn) 試驗(yàn)于2017年3月在陜西省楊凌示范區(qū)西北農(nóng)林科技大學(xué)南校區(qū)光照培養(yǎng)室和實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，采用培養(yǎng)皿，濾紙做發(fā)芽床進(jìn)行培養(yǎng)。培養(yǎng)前，用1%KMnO4消毒種子15 min，再將種子用蒸餾水沖洗3～5次后浸種36 h。

每種草本浸提液的濃度設(shè)置為0(CK)、5、15、30、60 mg·mL－1。4種浸提液共 17個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次。每培養(yǎng)皿播種50粒籽粒飽滿、大小均一的種子，于人工氣候箱中培養(yǎng)(光照培養(yǎng)箱光照設(shè)置為3 000 lx，12 h·d－1，溫度 25℃)。培養(yǎng)期內(nèi)每皿每天補(bǔ)充對(duì)應(yīng)濃度的浸提液1 mL并記錄發(fā)芽數(shù)(胚根突破種皮1 mm視為萌發(fā))。按照林木種子檢驗(yàn)規(guī)程［24］，萌發(fā)末期連續(xù)3 d種子萌發(fā)數(shù)不足供試種子總數(shù)的1%時(shí)，規(guī)定為發(fā)芽終止時(shí)間。萌發(fā)結(jié)束后，計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)。

1.2.1.2 幼苗培養(yǎng)試驗(yàn) 種子萌發(fā)試驗(yàn)結(jié)束后，挑選每個(gè)處理發(fā)芽情況相同、長(zhǎng)勢(shì)均一的幼苗30株，移植于裝有基質(zhì)的穴盤(pán)內(nèi)培養(yǎng)。溫度設(shè)定為25℃，光照為 3 000 lx，10 h·d－1，空氣濕度為 75%的人工氣候室內(nèi)培養(yǎng)20 d。每日每株幼苗補(bǔ)充5 mL對(duì)應(yīng)濃度的浸提液。培養(yǎng)期結(jié)束后，隨機(jī)選取10株幼苗測(cè)量苗高，測(cè)量主根根長(zhǎng)，測(cè)定苗鮮重和根鮮重。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定與計(jì)算

發(fā)芽率=規(guī)定發(fā)芽終止時(shí)間種子發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100% (1)

發(fā)芽勢(shì)=發(fā)芽高峰期發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%(發(fā)芽高峰期為種子在1 d內(nèi)發(fā)芽數(shù)最多的時(shí)候) (2)

幼苗主根根長(zhǎng)、苗高采用直尺測(cè)量;根鮮重、苗鮮重采用分析天平稱量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)用Excel整理計(jì)算，采用SigmaPlot 12.5軟件作圖，采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行 one-way ANOVE單因素方差分析，以Duncan法進(jìn)行多重比較(α=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 草本植物浸提液對(duì)長(zhǎng)柄扁桃種子發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率是檢測(cè)種子質(zhì)量的重要指標(biāo)。從圖1可知，不同草種浸提液對(duì)長(zhǎng)柄扁桃種子發(fā)芽率影響不同。紅豆草浸提液4個(gè)濃度作用下長(zhǎng)柄扁桃發(fā)芽率均有不同程度下降，在濃度為5 mg·mL－1時(shí)抑制作用最強(qiáng)，發(fā)芽率與對(duì)照相比降低了14.49%，但所有濃度與對(duì)照相比差異均不顯著。而供體植物為苜蓿、沙打旺及苦豆子時(shí)，長(zhǎng)柄扁桃種子的發(fā)芽率整體呈上升趨勢(shì)。隨著浸提液濃度的變化，苜蓿及沙打旺浸提液在濃度為30 mg·mL－1時(shí)發(fā)芽率達(dá)到最大值，與對(duì)照相比，分別高出52.61%、44.72%且有顯著的促進(jìn)作用(P＜0.05)。在苦豆子浸提液作用下濃度為15 mg·mL－1時(shí)種子發(fā)芽率達(dá)到最大，與對(duì)照相比增加了31.57%。3種浸提液對(duì)種子發(fā)芽率的促進(jìn)作用在達(dá)到最大值后減小，呈先升后降趨勢(shì)。紅豆草浸提液的抑制作用隨濃度升高強(qiáng)度沒(méi)有改變。

2.2 草本植物浸提液對(duì)長(zhǎng)柄扁桃種子發(fā)芽勢(shì)的影響

發(fā)芽勢(shì)是判斷出苗整齊度及健壯度的一項(xiàng)指標(biāo)。研究結(jié)果顯示(圖2)，浸提液為苦豆子及苜蓿時(shí)，長(zhǎng)柄扁桃發(fā)芽勢(shì)整體呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，并在浸提液的濃度為5 mg·mL－1時(shí)，2種處理的發(fā)芽勢(shì)均顯著＞對(duì)照(P＜0.05)。紅豆草浸提液作用下，長(zhǎng)柄扁桃的發(fā)芽勢(shì)呈逐漸下降趨勢(shì)，高處理濃度(30、60 mg·mL－1)時(shí)與對(duì)照差異顯著，平均降低了44.99%。當(dāng)沙打旺浸提液濃度為30 mg·mL－1時(shí)，發(fā)芽勢(shì)較對(duì)照增加17.47%，其余濃度處理下發(fā)芽勢(shì)均＜對(duì)照且差異不顯著，沙打旺浸提液對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)同時(shí)有促進(jìn)作用和抑制作用，因此變化規(guī)律并不明顯。所有處理中，苜蓿浸提液濃度為5 mg·mL－1時(shí)，長(zhǎng)柄扁桃發(fā)芽勢(shì)最大值為40%，而紅豆草浸提液濃度60 mg·mL－1時(shí)發(fā)芽勢(shì)最小為14.67%。

2.3 草本植物浸提液對(duì)長(zhǎng)柄扁桃幼苗生長(zhǎng)的影響

在苗高方面，各草本浸提液對(duì)長(zhǎng)柄扁桃幼苗的影響整體呈現(xiàn)為:在較低的 5、15、30 mg·mL－1濃度，各草本植物浸提液對(duì)苗高有促進(jìn)作用，當(dāng)浸提液濃度增加至60 mg·mL－1時(shí)，促進(jìn)作用強(qiáng)度降低，較浸提液濃度為30 mg·mL－1時(shí)，促進(jìn)作用平均降低了32.89%?？喽棺咏嵋焊鳚舛扰c對(duì)照相比，苗高平均增加了56.74%，在濃度為5 mg·mL－1時(shí)促進(jìn)作用最強(qiáng)，與對(duì)照相比增加了93.22%。在苜蓿浸提液的各處理中，苗高平均增加了56.10%，浸提液濃度為30 mg·mL－1時(shí)促進(jìn)作用最強(qiáng)。草本供體植物為沙打旺及紅豆草時(shí)，浸提液的促進(jìn)作用在15 mg·mL－1濃度時(shí)最強(qiáng)，苗高較對(duì)照平均增加 81.56%及76.59%，且與對(duì)照相比差異顯著。所有處理中，僅在處理為紅豆草浸提液60 mg·mL－1濃度時(shí)，長(zhǎng)柄扁桃苗高受到了抑制，但差異不顯著(表1)。

圖1 草本植物浸提液對(duì)長(zhǎng)柄扁桃種子發(fā)芽率的影響Fig.1 Effects of herb extract on seed germination rate of A.pedunculata

圖2 草本植物浸提液對(duì)長(zhǎng)柄扁桃種子發(fā)芽勢(shì)的影響Fig.2 Effects of herb extract on seed germination potential of A.pedunculata

在根長(zhǎng)方面，幾種浸提液對(duì)長(zhǎng)柄扁桃根長(zhǎng)的影響各不相同。其中沙打旺浸提液在各濃度都對(duì)根長(zhǎng)具有促進(jìn)作用，在濃度為30 mg·mL－1時(shí)促進(jìn)作用最強(qiáng)且與對(duì)照相比差異顯著;苦豆子浸提液對(duì)長(zhǎng)柄扁桃幼苗根長(zhǎng)整體呈抑制作用，各濃度根長(zhǎng)比對(duì)照平均降低了12.00%;紅豆草浸提液在30 mg·mL－1濃度時(shí)對(duì)長(zhǎng)柄扁桃根長(zhǎng)有抑制作用，比對(duì)照長(zhǎng)度減少了18.50%但差異不顯著，其余濃度作用下根長(zhǎng)與對(duì)照基本一致;苜蓿浸提液作用下，根長(zhǎng)除在濃度為30 mg·mL－1時(shí)有輕度增加，其余濃度均為抑制作用，在濃度為60 mg·mL－1時(shí)，與對(duì)照相比差異顯著(P＜0.05)。

對(duì)苗鮮重分析，幾種浸提液中，苦豆子、沙打旺所有處理影響下長(zhǎng)柄扁桃幼苗苗鮮重均＞對(duì)照?？喽棺犹幚硐拢瑢?duì)幼苗苗鮮重在低濃度5 mg·mL－1時(shí)促進(jìn)強(qiáng)度最高，在高濃度時(shí)促進(jìn)強(qiáng)度減弱。沙打旺浸提液作用下，幼苗鮮重整體隨著浸提液濃度升高而增加，濃度為 15 mg·mL－1和 60 mg·mL－1時(shí)與對(duì)照差異顯著，濃度為30 mg·mL－1時(shí)，與對(duì)照差異極顯著，增加了149.55%;紅豆草浸提液在低濃度和高濃度時(shí)對(duì)苗鮮重都有抑制作用，但均與對(duì)照差異不顯著;苜蓿的生物量總體呈上升趨勢(shì)，除在濃度為15 mg·mL－1時(shí)，其余濃度的苗鮮重均與對(duì)照差異顯著(P＜0.05)。幾種草本植物浸提液對(duì)長(zhǎng)柄扁桃苗鮮重影響各異，其中苦豆子浸提液為5 mg·mL－1濃度時(shí)，長(zhǎng)柄扁桃的苗鮮重達(dá)到全部處理中的最大值(270.94 mg)，高于對(duì)照 304.56%。

對(duì)根鮮重進(jìn)行分析，在苦豆子浸提液作用下，長(zhǎng)柄扁桃根鮮重隨濃度升高而增加，在浸提液濃度為30 mg·mL－1和 60 mg·mL－1時(shí)，根鮮重與對(duì)照差異顯著;沙打旺的根鮮重在各濃度作用下均＞對(duì)照，整體呈增加的趨勢(shì)，且在濃度為 15、30、60 mg·mL－1與對(duì)照差異顯著;苜蓿浸提液作用下，長(zhǎng)柄扁桃根鮮重比對(duì)照平均增加了40.02%，在濃度為60 mg·mL－1時(shí)與對(duì)照差異顯著;各草本浸提液中僅紅豆草浸提液對(duì)長(zhǎng)柄扁桃的根鮮重有抑制作用，但效果不顯著。長(zhǎng)柄扁桃根鮮重在沙打旺浸提液濃度30 mg·mL－1時(shí)達(dá)到所有處理中的最大值(201.20 mg)。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

研究結(jié)果初步證實(shí)了紅豆草、苦豆子、苜蓿、沙打旺4種草本植物與長(zhǎng)柄扁桃間具有一定的化感作用:苜蓿在4種草本植物中對(duì)長(zhǎng)柄扁桃種子萌發(fā)具有最強(qiáng)的促進(jìn)作用，其次為苦豆子;綜合根長(zhǎng)、苗高、根鮮重、苗鮮重指標(biāo)，沙打旺對(duì)長(zhǎng)柄扁桃幼苗生長(zhǎng)具有最強(qiáng)的促進(jìn)作用，其次為苦豆子;苜蓿、沙打旺、苦豆子與長(zhǎng)柄扁桃混播、間播效果要比紅豆草與長(zhǎng)柄扁桃混、間播以及長(zhǎng)柄扁桃獨(dú)播效果好。

3.2 討論

通過(guò)4種草本植物浸提液對(duì)長(zhǎng)柄扁桃種子萌發(fā)的效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn)，紅豆草浸提液對(duì)長(zhǎng)柄扁桃的種子萌發(fā)有抑制作用，對(duì)發(fā)芽勢(shì)的影響要高于發(fā)芽率且浸提液的抑制作用種子發(fā)芽期＞幼苗生長(zhǎng)期。

通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，苜蓿、苦豆子及沙打旺浸提液對(duì)長(zhǎng)柄扁桃種子萌發(fā)具有促進(jìn)作用，但促進(jìn)強(qiáng)度不一致。這可能與幾種草本植物中化感物質(zhì)成分及濃度的差異性有關(guān)。其中，苜蓿在幾種草本植物中促進(jìn)作用最強(qiáng)，處理后長(zhǎng)柄扁桃種子發(fā)芽率及發(fā)芽勢(shì)均高于對(duì)照及其余草本植物。有研究表明，苜?？赏ㄟ^(guò)化感作用，產(chǎn)生和釋放化感物質(zhì)從而影響其他作物的萌發(fā)和生長(zhǎng)［25］。本試驗(yàn)中，苜蓿浸提液可提高長(zhǎng)柄扁桃種子的發(fā)芽率，說(shuō)明在長(zhǎng)柄扁桃種子萌發(fā)過(guò)程中受到了苜蓿浸提液中的化感物質(zhì)影響，產(chǎn)生了化感作用。這與其他研究中苜蓿對(duì)某些作物種子萌發(fā)具有促進(jìn)作用的研究結(jié)果一致。如草原2號(hào)雜花苜蓿葉浸提液對(duì)扁穗冰草種子萌發(fā)具有促進(jìn)作用［26］。袁莉［27］的研究表明，苜蓿提取液對(duì)玉米種子發(fā)芽率表現(xiàn)為化感促進(jìn)作用，在水浸液濃度為25、50、100 mg·mL－1等 3 個(gè)濃度時(shí)，促進(jìn)率在 7.14%～20%。

表1 4種草本植物浸提液影響下長(zhǎng)柄扁桃的生長(zhǎng)指標(biāo)Table 1 Growth indicators of A.pedunculata under the influence of four herb extract

隨著草本植物浸提液濃度增大，對(duì)發(fā)芽率發(fā)芽勢(shì)的促進(jìn)幅度開(kāi)始下降或者抑制作用幅度開(kāi)始增大。本試驗(yàn)中，苦豆子浸提液對(duì)長(zhǎng)柄扁桃的種子萌發(fā)也具有一定的促進(jìn)，發(fā)芽率在浸提液濃度為15 mg·mL－1時(shí)促進(jìn)作用最強(qiáng)，但浸提液的促進(jìn)作用隨濃度的增加開(kāi)始降低。在紅豆草浸提液為供體時(shí)，對(duì)長(zhǎng)柄扁桃種子發(fā)芽勢(shì)的抑制作用也隨浸提液濃度增加而升高。這可能與浸提液中化感物質(zhì)的積累有關(guān)，隨著生長(zhǎng)密度的不斷提高，釋放化感物質(zhì)的濃度也越來(lái)越高，對(duì)周?chē)参锏幕凶饔靡搽S之增強(qiáng)［28］。

幾種草本植物浸提液對(duì)長(zhǎng)柄扁桃生長(zhǎng)的影響表現(xiàn)不同。草本浸提液對(duì)苗鮮重與苗高的影響整體變化趨勢(shì)基本一致。其中苦豆子浸提液在低濃度時(shí)具有顯著的促進(jìn)作用，沙打旺、苜蓿浸提液在高濃度具有一定的促進(jìn)作用;而紅豆草對(duì)地上部分的影響表現(xiàn)為在浸提液低濃度時(shí)促進(jìn)、高濃度時(shí)抑制苗鮮重及苗高。

除紅豆草為供體時(shí)長(zhǎng)柄扁桃的根鮮重呈輕微下降趨勢(shì)，其余3種草本植物對(duì)根鮮重的積累都具有促進(jìn)作用且強(qiáng)度隨濃度升高而加大。

供體植物中除沙打旺對(duì)長(zhǎng)柄扁桃根長(zhǎng)在較低濃度有促進(jìn)作用外，苦豆草、紅豆草、苜蓿浸提液都對(duì)長(zhǎng)柄扁桃根長(zhǎng)生長(zhǎng)具有一定抑制作用。有研究表明，苜蓿葉的浸提液和其中毒性物質(zhì)——香豆素處理后，稗草(Echinochloa crusgalli)根出現(xiàn)不正常的橫向增粗，而根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)則顯著受到抑制;苜蓿葉浸出液和香豆素顯著抑制根尖細(xì)胞伸長(zhǎng)生長(zhǎng)和細(xì)胞分裂［29］。浸提液對(duì)長(zhǎng)柄扁桃幼苗生長(zhǎng)具有不同程度的影響，這可能與幾種草本植物浸提液中所含化感物質(zhì)成分不同、化感物質(zhì)濃度差異有關(guān)。

幾種草本植物對(duì)長(zhǎng)柄扁桃種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生不同的影響，說(shuō)明在草本植物中含有某些親水性的化感物質(zhì)，可對(duì)長(zhǎng)柄扁桃種子萌發(fā)及植株生長(zhǎng)產(chǎn)生不同的化感效應(yīng)，需繼續(xù)研究以明確所含化感物質(zhì)的成分，促進(jìn)或抑制作用的機(jī)理還需深入提取其中的化感物質(zhì)進(jìn)行鑒定以及大量的田間試驗(yàn)加以證實(shí)。