藍桉枝、葉氣態揮發物對幼苗生長的自毒作用

曹子林，王曉麗，陳 勇，諶永蕾

(1.西南林業大學環境科學與工程系，云南昆明 650224;2.西南林業大學資源學院，云南昆明 650224)

桉樹(Eucalyptus sp.)是一類重要的速生優質樹種，其樹皮、樹脂、葉、花、果、種子、木材等皆可綜合利用，經濟效益潛力很大。由于桉樹具有生長速度快、輪伐期短、適應性強、用途廣等特點，因而世界各國均大量引種。目前，全世界有96個國家商業性栽培桉樹約600萬hm2，我國引種桉樹的歷史已超過100年，現有17個省(區)種植，桉樹人工林面積超過150萬hm2。桉樹的大量引種栽植，既可帶來了顯著的經濟效益，但也帶來了一系列的生態環境和生產方面的問題，如生物多樣性下降、土壤退化、土地生產力下降、多代連栽產量下降等。對于這種現象，以往人們通常把它歸結為桉樹對水、肥競爭的結果。可是，越來越多的研究結果證明，桉樹除具有較強的水、肥競爭力外，更重要的因素是它所具有較強的化感作用。桉樹會釋放某些化學物質以抑制林內其它植物的生長，從而導致林內群落結構簡單，林下灌木和草本植物稀少，進而引起較為嚴重的水土流失［1－3］。有關桉樹的化感作用已經做過一些的研究，但有關桉樹枝、葉氣態揮發物的自毒作用未見報道［4－7］。本研究以藍桉為受體植物，研究藍桉(Eucalyptus globulus Labill.)新鮮枝、葉氣態揮發物對自身種子發芽后幼苗生長的自毒作用，為桉樹化感作用研究提供新的資料。

1 材料與方法

1.1 材料

藍桉種子購自云南省林木種苗站，產地是昆明。所需的藍桉鮮枝、葉，為現用現采，且胸徑、高度基本一致，胸徑約為5 cm，高度約為3 m，每次取樣約為1 kg，分4次采樣。

1.2 方法

1.2.1 藍桉枝、葉氣態揮發物自毒作用的測定 試驗前用0.15%的福爾馬林溶液擦洗光照培養箱，悶2 d后使用;培養皿在120℃的烘干箱中高溫滅菌3 h;藍桉種子用始溫45℃的水浸泡24 h，然后用0.15%的福爾馬林溶液浸泡20 min，再用蒸餾水沖洗2～3次。將藍桉種子放在鋪有2層定性濾紙的培養皿(12cm)中，每皿放100粒藍桉種子，3次重復。參照文獻［8］中方法，將所采的鮮枝和鮮葉分別稱取300 g、100 g、33 g放在保鮮盒(保鮮盒分2層，長27 cm、寬12 cm、高12 cm)的底部，對照的底部為空白。將培養皿放在保鮮盒上部，培養皿不加蓋，保鮮盒加蓋，所加試劑為蒸餾水。將保鮮盒放入光照培養箱中進行培養，培養溫度為25℃，空氣相對濕度75%左右，光照強度約1225 Lux，每天光照8 h，每隔24 h觀察種子萌發狀況，并通風片刻。置床當天為第1 d，第14 d結束發芽實驗［8］，量測幼苗胚根長、胚軸長，用電子天平稱鮮重，在85℃恒溫箱烘干至恒重后再稱干重。

1.2.2 數據統計分析 數據的統計假設檢驗方法均以RI值進行。RI=1－C/T(當T≥C);RI=T/C－1(當T＜C)，其中C為對照值，T為實測值，RI為化感作用，RI＞0時表示促進作用，RI＜0為抑制作用，RI=0時表示無化感作用，RI的絕對值代表作用強度的大小［10］，用t檢驗對數據進行處理。由于實驗分兩次進行，為便于比較本文使用相對值(對照的百分比)表示胚軸和胚根長度以及幼苗鮮重、干重，方差分析與多重比較采用SPSS方差分析處理軟件分析不同處理間對照百分比的差異性［11－12］。

2 結果與分析

由于產生的氣態揮發物量與枝葉質量有密切關系，通常情況下，藍桉枝葉越多，在單位空間內釋放的氣態揮發物越多，將會使單位空間內氣態揮發物濃度越高。根據實驗結果，為便于比較，以葉片為基準，分別將300 g、200 g、100 g藍桉枝葉產生的氣態揮發物濃度定義為高濃度(300 g/3888 cm3)、中等濃度(100 g/3888 cm3)和低濃度(33 g/3888 cm3)。

2.1 藍桉枝、葉氣態揮發物對幼苗生長的自毒作用

鮮葉、鮮枝氣態揮發物對藍桉幼苗生長影響的規律基本相同，也呈現出高濃度抑制，隨濃度降低，抑制作用減弱，甚至轉變為促進作用的規律。但鮮葉、鮮枝對幼苗生長影響的程度大小不同。高濃度時，鮮葉處理后期萌發種子腐爛，相對胚根長、胚軸長、鮮重、干重都為0，而鮮枝處理后分別為53.33%、53.40%、61.36%、96.45%，經方差分析及多重比較，除鮮枝處理后干重與對照未達顯著水平外，其余不同處理間及不同處理與對照間均達極顯著水平。中等濃度時，相對胚根長、胚軸長、鮮重、干重都為72.84%、63.08%、83.21%、110.55%，與鮮枝處理后的 96.39%、73.98%、98.58%、113.54%相比分別降低了 24.4%、14.7%、15.6%、2.6%。就鮮重、干重而言，不同處理間及不同處理與對照間均未達顯著水平。就胚根長而言，鮮葉與鮮枝、對照間達顯著水平，就胚軸長而言，鮮葉、鮮枝與對照間達極顯著水平，鮮葉與鮮枝間達顯著水平。低濃度時，相對胚根長、胚軸長、鮮重、干重都為103.37%、85.77%、83.21%、100.09%，與鮮枝處理后的 84.51%、75.30%、67.49%、90.11% 相比分別提高了 22.3%、13.9%、13.4%、11.1%。就干重而言，不同處理間及不同處理與對照間均未達顯著水平。就胚根長、胚軸長而言，除鮮葉與對照在胚根長這一指標未達顯著水平外，其余不同處理間及不同處理與對照間均達極顯著水平(見圖1、表1)。

圖1 鮮枝葉處理對幼苗生長的影響Fig.1 Influence of fresh leave and branch treatment on seedling growth

表1 藍桉枝、葉氣態揮發物處理后各測試指標對照百分比的方差分析與多重比較Table 1 Variance analysis and multiple comparison of control percentage of testing items after treated by branches and leaves volatiles of E.globulus

2.2 藍桉枝、葉氣態揮發物自毒作用RI值比較

化感指數是衡量化感作用強度的重要指標。從圖2可看出，高濃度時，鮮葉處理對胚軸長度、胚根長度、鮮重、干重的化感抑制作用強度都為1.00(P ＜0.01)，鮮枝處理分別為 －0.47(P ＜0.05)、－0.47(P ＜0.01)、－0.39(P＜0.01)、－0.04，鮮葉處理的化感抑制作用都大于鮮枝處理的。中等濃度時，鮮葉處理對胚軸長度、胚根長度、鮮重的化感抑制作用強度分別為 －0.27(P ＜0.01)、－0.37(P ＜0.01)、－0.17，而鮮枝處理對胚軸長度、胚根長度、鮮重的化感抑制作用強度分別為 －0.04、－0.26(P ＜0.05)、－0.02，鮮葉處理對干重有一定的促進作用(RI=0.05)，鮮枝處理對干重的抑制作用強度為－0.12(P＜0.05)。低濃度時，鮮葉處理對胚根長度、鮮重抑制作用分別為 －0.14(P＜0.01)、－0.23，比鮮枝處理的－0.25(P＜0.01)、－0.33(P＜0.01)小;鮮葉處理對胚軸長度、干重表現為一定的促進作用和中性作用，RI值分別為0.03、0.00，鮮枝處理則對這兩指標表現為抑制作用，RI值分別為 －0.16(P ＜0.01)、－0.11。

圖2 藍桉枝、葉氣態揮發物化感作用強度比較Fig.2 Allelopathy intensity comparison of branches and leaves volatiles of E.globulus

3 結論與討論

據研究桉樹揮發物主要含有萜烯類化合物，揮發性化感物質有蒎烯、均烯、非蘭烯和桉樹腦等［1］。種子發芽試驗是評價化感作用較常采用的一種方法［13］。本研究在密閉透明的保鮮盒內用不同濃度鮮葉、鮮枝氣態揮發物對藍桉種子進行處理，觀察其對種子萌發后幼苗生長的影響，探討了藍桉枝葉氣態揮發物的自毒作用規律。結果表明，鮮葉、鮮枝氣態揮發物對藍桉幼苗生長影響的規律基本相同，藍桉枝葉高濃度氣態揮發物可以顯著降低胚根和胚軸長度以及幼苗鮮重和干重(圖1)，隨濃度降低，抑制作用減弱，甚至轉變為促進作用，這與桉油揮發物濃度增大抑制作用增強規律相類似［6］。這可能是高濃度時鮮枝葉產生的揮發性的萜類以及倍半萜內酯化感物質較多，影響了種子發芽時ATP的產生和呼吸作用［14］，抑制種子內貯藏淀粉和蛋白質的分解，從而影響種子萌發所需要的物質和能量，致使種子萌發和幼苗生長受抑制［15］，進而顯示了強的化感抑制作用。另外，鮮葉、鮮枝處理對幼苗生長影響的程度大小不同，高濃度時，鮮葉處理對各測試指標的化感抑制作用明顯強于鮮枝處理，這與多數學者認為植物葉片中含有的化感物質較多的結論相一致［16－17］。化感物質對胚根生長的抑制導致植株根系變小，吸水、吸肥能力降低，對胚軸生長的抑制導致植株矮小、瘦弱，影響其對光的競爭，這些均會直接影響未來植株的生長發育及其在群落中的地位和作用［11］。當然，藍桉林冠層尤其是成熟林冠層離地面較高，在林地空間內能否達到實驗測定時起抑制作用的濃度、起直接抑制作用還有待進一步研究。而且在雨霧條件下，揮發途徑可以轉變成淋溶途徑［18］，有關揮發性化感物質隨淋溶途徑進入土壤中的轉化及其對種子萌發后幼苗生長的影響也待進一步探討。

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