木荷和鵝掌楸萃取物及其活性鋁溶液對馬尾松種子發芽的影響

仝雅娜，丁貴杰

（貴州大學造林生態研究所，貴州 貴陽 550025）

木荷和鵝掌楸萃取物及其活性鋁溶液對馬尾松種子發芽的影響

仝雅娜，丁貴杰*

（貴州大學造林生態研究所，貴州 貴陽 550025）

為了研究生化物質對馬尾松種子發芽的影響，選擇木荷和鵝掌楸的葉和枝作為試驗材料，采取CO2萃取法，研究4種不同濃度萃取物等試驗條件對馬尾松發芽率、發芽勢、芽苗的胚根長、胚軸長、鮮重、干重的影響，結果表明：用萃取的4種生化物質的純溶液和加入少量活性鋁溶液（濃度分別為：100、300、500 mg/kg）處理馬尾松種子時，馬尾松種子的發芽指標均表現低促高抑的現象，其中100 mg/kg的溶液有明顯的促進作用，而500 mg/kg的溶液有明顯的抑制作用。萃取物溶液中含有低濃度的鋁離子能在一定程度上緩和純生化物質的毒性作用，使生化物質表現出積極的一面。單純鋁離子對于馬尾松種子發芽有一定的抑制作用。

馬尾松；生化物質；活性鋁；發芽

隨著全球范圍內酸沉降問題的日趨嚴重和工業酸性廢水排放量的增大，沉積物釋放的和土壤淋失的可溶態鋁大量增加[1]。我國南方以富鐵鋁化酸性土壤為主，這為南方森林Al毒害創造了先天條件。有數據表明，木荷與一些針葉樹種混交時，對針葉樹種的生長有明顯的促進作用，鵝掌楸也表現一定的促進作用，這些促進作用間接表現為提高土壤pH值，從而減少鋁離子的析出。而馬尾松作為南方主要針葉樹種之一，比較容易發生鋁毒害現象。為了解決馬尾松鋁毒害問題，有研究者做了一些實驗，發現木荷和鵝掌楸兩樹種對馬尾松生長有一定的促進作用[2]。本實驗擬從種子發芽方面驗證這兩種樹種的枝和葉是否對馬尾松起到降解鋁毒的作用。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

本試驗所用馬尾松種子，來自貴州省黃平縣種子園。試驗選用飽滿、種皮無破損的種子。主要實驗設備：LRH-250-G型光照培養箱、發芽盒、廣口瓶、容量瓶、滴管、量筒等。主要實驗藥品：Al2(SO4)3、N,N-二甲基酰胺、NaH2PO4和Na2HPO4。

1.2 試驗方法

1.2.1 實驗前處理 每個處理選取種子300粒，浸在0.15%的福爾馬林液中消毒20 min，絞干后放入加蓋的玻璃器皿中悶30 min，再用水多次清洗，然后放入始溫45℃的水中浸泡24 h[3]。將浸后的種子，均勻排列在以石英砂為基底的發芽盒內，置于25℃恒溫箱中，濕度保持在70%，觀察其發芽勢和發芽率。不同處理，作3次重復。1.2.2 生化物質的萃取及最佳萃取條件篩選 按表1試驗設計對木荷葉片進行生化物質的萃取，得到4種膏狀萃取物，再把這4種萃取物分別配制成100、300、500 mg/kg濃度的溶液，然后將定量0.2 mmol的活性鋁Al2(SO4)3（用磷酸緩沖液，pH6.5配制而成），分別與上述各溶液相溶，并以蒸餾水、0.2 mmol的活性鋁2個對照做發芽溶液，做種子發芽試驗（參照發芽影響實驗）。根據實驗結果，選取最優的萃取條件，作為下步發芽影響實驗的統一萃取標準。

表1 木荷葉提取物超臨界萃取正交表（L8(27)）Table 1 Orthogonal design of SCDE from Schima superba leaves

1.2.3 發芽影響實驗 按照標準萃取條件，對木荷葉片（A）、枝條（B）、鵝掌楸葉片（C）、鵝掌楸枝條（D）進行萃取。將萃取得到的4種生化物質均分別配成100、300和500 mg/kg濃度的溶液。再取等體積上述溶液，加定量0.2 mmol的活性鋁，配成含鋁溶液。另配2種對照溶液，分別為蒸餾水、等濃度活性鋁溶液。

1.2.4 發芽率、發芽勢的測定方法 每天檢查濕度是否合適（不能有明水），以防種子發霉。第3天后，每天10：00定時觀察、統計發芽粒數，并記錄登記。觀察統計時，視種子濕潤狀況加入相應的溶液，以保持發芽所需條件。種子發芽勢的測定與發芽率同時進行。

發芽率（%）=（發芽種子數/供試種子總粒數）×100%

發芽勢（%）=（發芽達到高峰值時發芽的種子數/供試種子總數）×100%

數據用Excel和SPSS軟件進行分析，用方差分析法進行差異顯著性測驗。

2 結果與分析

2.1 最佳萃取條件選擇

不同萃取條件及萃取物濃度對馬尾松種子發芽的影響見表2。

表2 萃取條件及萃取物溶液對種子發芽的影響Table 2 Effect Extraction conditions and extract solutions on the seed germination

從表2可以看出，蒸餾水處理下的種子比萃取物溶液處理的種子的發芽率高，效果顯著。馬尾松種子發芽的檢測指標對不同萃取條件的木荷葉片萃取物的敏感性反應不一，種子的發芽率、發芽起始期、發芽高峰期都有很大的區別，其中萃取條件b的發芽率最高，其他3項指標的結果沒有顯著區別。從中可以發現萃取條件：溫度60℃，壓力35 MPa，萃取時間2 h，CO2流量為25h/L的發芽率最高。對于同種萃取物不同濃度處理下的馬尾松種子各項檢測指標也有很大不同，以萃取條件b種子發芽情況為例，種子的發芽率隨著萃取物濃度的升高而降低。故以此萃取條件作為標準，對木荷和鵝掌楸的葉、枝分別進行萃取，以進行下步實驗。

2.2 萃取物濃度及其活性鋁溶液對發芽的影響

2.2.1 4種萃取物配制的溶液對馬尾松種子發芽的影響 由圖1、圖2可以看出，濃度為100 mg/kg的4種萃取物溶液處理過的種子，測得的發芽率、發芽勢、胚根長、胚軸長、鮮重、干重六項指標的最高值分別是84%、160%、1.76 cm、3.44 cm、0.042 g、0.014 g，而木荷葉片萃取物配制的溶液占了其中除發芽勢項外的5項。由此可見，木荷葉片萃取物促進馬尾松種子發芽的效果最好。4種萃取物對發芽結果的影響由高到低順序為：木荷葉片萃取液＞鵝掌楸葉片萃取液＞木荷枝條萃取液＞鵝掌楸枝條萃取液。方差分析（見表3）表明，4種萃取物溶液對種子的發芽率、發芽勢、胚根長3項指標影響不大（P＞0.05），對胚根長，鮮重、干重3項指標有極顯著影響（P < 0.01）。由于木荷葉萃取物中成分繁多，有些成分對馬尾松種子某些檢測指標會產生正面效應，有些成分會產生負面效應，所以當萃取物溶液的濃度達到500 mg/kg時，4種萃取物處理的馬尾松苗測得的各種指標均表現出不同程度的抑制。

圖1 萃取物溶液對發芽率、發芽勢的影響Figure 1 Effect of four extracts solution on germination rate and energy

圖2 萃取物溶液對胚根長、胚軸長、鮮重、干重的影響Figure 2 Effect of four extracts solution on radicle, embryo axis length, the fresh, dry weight

表3 4種萃取物溶液對發芽影響方差分析Table3 ANOVA on four extracts solution effect on the germi

2.2.2 不同濃度萃取物對種子發芽的影響 由表4可以看出，外界條件相同的情況下，就同一萃取物而言，隨萃取物溶液濃度的增加，發芽指標數值呈遞減趨勢，出現低促高抑的現象。木荷葉片萃取濃度為100 mg/kg時，6項測定指標值分別為84%、141%、1.76 cm、3.44 cm、0.042 g、0.016 g，當濃度達到500 mg/kg時，6項指標分別為43%、65%、1.25 cm、2.53 cm、0.036 g、0.014 g，與最高值差異明顯。和對照相比，4種萃取物溶液在低濃度時有利于芽苗的生物量增長，單株芽苗干重與蒸餾水培養的芽苗干重比差異明顯，蒸餾水處理的芽苗干重明顯低于濃度為100 mg/kg的。由方差分析（見表5）表明，100、300、500 mg/kg處理的種子，其發芽率、發芽勢、胚根長、胚軸長、鮮重、干重處理間均有極顯著差異（P < 0.01）。由此可推斷，低濃度溶液萃取物對胚根長、胚軸長和地上部分鮮重有促進作用，說明低濃度能促進種子體內某些生理生化過程的進行和一些酶活性的增加，刺激馬尾松幼苗的生長[4～6]。

表4 不同濃度萃取物對發芽的影響Table 4 Effect of different concentrations of extracts on the germination

表5 不同濃度萃取物對發芽影響方差分析Table 5 ANOVA of effect of different concentrations of extracts on the germination

2.2.3 4種萃取物的活性鋁溶液對馬尾松種子發芽的影響 由表6可以看出，4種萃取物中，葉片萃取物配制的活性鋁溶液對馬尾松種子發芽的影響不同，發芽率、發芽勢、胚根長、胚軸長、鮮重、干重6項指標，木荷葉片萃取物活性鋁溶液促進馬尾松種子發芽的效果最好。4種萃取物活性鋁溶液處理的發芽結果由高到低的順序為：木荷葉片萃取液＞鵝掌楸葉片萃取液＞木荷枝條萃取液＞鵝掌楸枝條萃取液。蒸餾水和活性鋁溶液處理的種子測定結果表明，蒸餾水對發芽初期的種子有非常顯著的促進作用。方差分析（見表7）表明，4種萃取物配制的活性鋁溶液對馬尾松種子的發芽率、發芽勢影響不大（P > 0.05），對胚根長影響差異顯著（P < 0.05），對胚軸長、鮮重、干重產生極顯著影響（P < 0.01）。

表6 4種萃取物活性鋁溶液對發芽的影響Table 6 Effect of four extracts solution with activated aluminum on the germination

表7 4種萃取物活性鋁溶液對發芽影響方差分析Table 7 ANOVA of effect of four extracts solution withactivated aluminum on the germination

2.2.4 不同濃度萃取物活性鋁溶液對馬尾松種子發芽的影響 發芽率、發芽勢是衡量種子發芽快慢的一個指標，發芽勢還可以測定種子發芽的整齊度。外界條件相同的情況下，同一萃取物，隨濃度增加，發芽指標數值呈遞減趨勢，出現低促高抑的現象。和活性鋁溶液比，萃取物中加入Al2(SO4)3配制的溶液在萃取物低濃度的情況下，發芽率和發芽勢2項指標值均低于活性鋁溶液處理的馬尾松芽苗，可見，在芽苗生長初期，培養溶液中物質含量越少越促進種子發芽速度，胚根長、胚軸長、鮮重、干重4項指標均比活性鋁溶液培養的芽苗測定的指標值高很多。表明種子在發芽階段，由萃取物配制成的較低濃度活性鋁溶液，與活性鋁、蒸餾水溶液相比，前者能促進馬尾松種子生物量的增長，而單一鋁離子對芽苗增長有抑制作用。方差分析（表8）表明，100、300、500mg/kg 3個濃度處理的馬尾松種子，其發芽勢有顯著性差異（P < 0.05），發芽率、胚根長、胚軸長、鮮重、干重有極顯著差異（P < 0.01）。

表8 不同濃度萃取物活性鋁溶液對馬尾松種子發芽影響方差分析Table 8 ANOVA of different concentrations extracts with activated aluminum solution and activated aluminum solution on the germination

2.2.5 4種萃取物溶液含鋁離子和不含鋁離子處理對馬尾松種子發芽的影響 由表9可以看出，同一萃取物在同一濃度時，加入活性鋁和不加活性鋁溶液對馬尾松種子的發芽有不同程度影響。由A1處理的兩個溶液對比可知，低濃度時，發芽率和發芽勢兩項指標在沒有鋁離子的處理下，發芽速度和整齊度略高些，但是胚根長、胚軸長、鮮重和干重4項生長指標測量結果發現，加入鋁離子的溶液比不加鋁離子的溶液處理的芽苗測量值高，對馬尾松種子的發芽效應表現出一定程度的促進作用。表明低濃度的活性鋁溶液能在一定程度上緩和純生化物質的毒性作用，使生化物質表現出積極的一面。這與陳超君等[7]得出的低鋁濃度（Al3＋< 0.3 mM）下，對植物的生長具有促進作用的結論一致。

表9 4種萃取物的活性鋁溶液對發芽的影響Table 9 Effect of four extracts with activated aluminum and the activated aluminum solution on the germination

3 結論與討論

從以上結果可以得出，木荷和鵝掌楸的葉片、枝條的萃取物配成的溶液對降解馬尾松種子發芽的鋁毒害有一定的正效應，但是只是在低濃度的情況下才會出現，而當濃度逐漸增加時，則表現為抑制作用，鋁離子對于馬尾松種子發芽起到一定的抑制作用。陳堆全[8]的實驗表明：木荷凋落物量較高，在維持地力和緩解土壤酸化方面具有更高的潛力。土壤酸化程度越深，土壤的鹽基流失越重；木荷凋落物經過模擬酸雨淋溶之后，有更多的鹽基進入土壤和下滲液當中，下滲液pH值也有一定提高；同時提高了土壤pH值，降低了土壤水解性總酸度。說明木荷凋落物對土壤酸化有一定的緩沖作用。土壤覆蓋木荷凋落物后，其有機質含量顯著增加，提高了土壤對酸化的緩沖能力。說明木荷凋落物能夠通過增加土壤有機質含量提高土壤的緩沖性能。杜國堅[9]等實驗發現，與鵝掌揪混交，林地土壤微生物數量明顯高于純林，有機物質分解轉化較快，有利于土壤肥力提高。混交林能促進土壤有機物質的轉化，加速營養元素的循環速率，為林木生長提供更多的營養物質。由于混交林增加了闊葉樹種凋落物的數量，促進凋落物的分解，混交林地土壤有機質、氮、磷、鉀等養分含量普遍比純林高，具較強的自肥能力。有實驗表明，混交樹種化感物質不僅能促進幼苗的生長發育，而且能改善幼苗的生理生化過程，并且木荷水浸液處理的幼苗各器官Al含量比同一濃度其他樹種水浸液處理的Al含量均有不同程度下降，在一定程度上能減輕Al毒害，從而有利于苗木的生長和發育[10～13]。

由此可見，木荷和鵝掌楸對降解馬尾松芽苗的鋁毒害有一定的作用。但是，對于這兩種樹種對馬尾松苗木起得作用如何還有待證明。驗證其作用有助于改善馬尾松的生長現狀，同樣有助于馬尾松與其他闊葉樹中混交的選擇性和混交比例的獲得。

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Effect of Extracts from Schima superba and Liriodendron chinense and their Activated Aluminum Solution on Seed Germination of Pinus massoniana

TONG Ya-na，DING Gui-jie
（Institute of Forestation and Ecology, Guizhou University, Guiyang 550025, China）

Extracts were from Schima superba and Liriodendron chinense leaves and branches by CO2extraction method. Experiment was conducted to study effect of 4 concentrations of extracts on germination rate and energy, radicle and embryo axis length, fresh weight, dry weight. The results showed that Pinus massoniana seeds treated by different concentration (100, 300, 500 mg/kg) of extracts with 0.2 mmol of activated aluminum solution had different effect. Treatment of 100 mg/kg solution could promote germination while that of 500 mg/kg significantly inhibited germination.

Pinus massoniana; extract; activated aluminum; germination

S722.1

1001-3776（2010）02-0040-05

2009-11-02；

2010-01-20

基金項目：國家“十一五”科技支撐課題“馬尾松大徑材與高產脂林培育關鍵技術研究與示范”（2006BAD24B0301）和國家農業科技成果資金項目“馬尾松工業用材林良種選用及高產高效栽培技術中試與示范”（2007GB2F200286）

仝雅娜（1981－），女，天津人，博士研究生，從事人工林系統培育研究；*通訊作者。