欒樹葉片水浸液對4種草坪草的化感作用

張霞，魏芳敏，李海云

山東省聊城大學農學院，山東聊城252059

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欒樹葉片水浸液對4種草坪草的化感作用

張霞，魏芳敏，李海云*

山東省聊城大學農學院，山東聊城252059

摘要：為探知欒樹（Koelreuteria bipinnata Franch. var. Integrifoliola（Merr.）T. Chen）葉片水浸液對高羊茅（Festuca arundinaces）、白三葉（Trifolium repens）、黑麥草（Lolium perenne）和剪股穎（Agrostis tenuis）的化感作用，采用室內培養皿法，研究了4個不同濃度（12.50、25.00、50.00和100.00 mg/mL）欒樹葉片水浸提液對4種草坪草種子萌發和幼苗生長的影響。結果表明：高羊茅、白三葉、黑麥草和翦股穎4種草坪草種子萌發率、發芽指數、活力指數、幼苗苗高、幼苗根長和幼苗鮮重基本隨欒樹葉片水浸提液濃度的升高而降低，高濃度（100.00 mg/mL）欒樹葉片水浸提液對受體植物種子的萌發及幼苗生長均有顯著的化感抑制作用。不同草坪草種類對欒樹葉片水浸液的敏感程度不同，最敏感的是白三葉，最不敏感的是黑麥草。

關鍵詞：水浸提液；欒樹；草坪草；化感作用

植物化感作用是植物通過淋溶、揮發、殘體分解和根系分泌等方式向環境釋放化學物質，從而對周圍植物產生有害或有利的作用［1］。化感作用能影響植物的萌芽、生長、繁殖和分布，在優勢種形成、群落演替、植被恢復、雜草控制和病蟲害防治等方面有重要作用［2］。化感作用強弱是通過化感效應指數來衡量的［3］，與化感物質的種類、濃度、受體植物種類和環境等條件有關［4］。雨水淋溶是植物活體和殘體釋放化感物質的主要途徑，而且葉片浸提液比根的提取物對周圍的植物和微生物有更強的化感作用［5］。近年來園林植物化感作用逐漸引起人們的關注并已成為研究熱點，白三葉（Trifolium repens）［6］，火炬樹（Rhus typhina）［7］，香樟（Cinnamomum camphora）［8］，天竺桂（Cinnamomum japonicum）［9］，孔雀草（Tagetes patula）［10］，瓊花（Viburnum macrocephalum）［11］均具有較強化感作用。

全緣葉欒樹（Koelreuteria bipinnata Franch. var. integrifoliola（Merr.）T. Chen）屬于無患子科（Sapindoideae）欒樹屬（Koelreuteria）［12］。樹形優美、花冠開展、花果艷麗、觀賞價值高、適應性廣，在園林綠化中普遍作為行道樹和庭蔭樹廣植，是一種具有多種經濟價值和園林觀賞價值的優良樹種。本研究擬選取4種在北方地區草坪建植中經常使用的冷季型草坪草多年生黑麥草（Lolium perenne）、白三葉（T. repens）、高羊茅（Festuca arundinaces）和剪股穎（Agrostis tenuis）為受體，研究欒樹葉片水浸液對草坪草的化感作用，為其在園林中的合理配置提供理論和實踐依據。

1　材料與方法

1.1材料

供試全緣葉欒樹葉片2014年10月采自聊城大學校園內，受體植物黑麥草金石（Keystoner）、高羊茅愛瑞3號（Arid 3）、剪股穎普特（Putter）和白三葉瑞文德（Rivendel），種子購自萬源園林有限公司。

1.2方法

1.2.1欒樹葉片水浸提液的制備將采集的欒樹葉片用蒸餾水洗凈，晾干。取欒樹葉片100 g，用剪刀剪成長約2～3 cm、寬約0.5 cm左右的小段［13］，倒入三角瓶中，加入1000 mL蒸餾水，并置于BS-1E培養箱于25℃，100 r/min振蕩48 h，然后過濾得到100.00 mg/mL的浸提液母液。將該母液用蒸餾水稀釋，分別獲得濃度為12.50、25.00和50.00 mg/mL的溶液，4℃保存，備用。

1.2.2草坪草種子萌發實驗采用培養皿濾紙法進行種子萌發實驗。4種草坪草種子用0.5%H202溶液消毒5 min，蒸餾水沖洗3次。將受體種子置于鋪有兩層濾紙直徑9 cm的培養皿中（50粒/皿），分別加入不同濃度（12.50、25.00、50.00和100.00 mg/mL）欒樹葉片水浸液6 mL，以蒸餾水為對照，每處理重復3次。將加有受體種子的培養皿放入人工氣候室中（25℃/18℃，16 h/8 h），每隔24 h觀察并記錄種子萌發數（胚根或胚軸突破種皮1～2 mm時為萌發）。試驗期內每皿適量補充等量蒸餾水保持培養皿內濕潤。7 d后計算萌發率、發芽勢、發芽指數和活力指數，從每個培養皿隨機挑選10株幼苗，用吸水紙吸干水分，用分析天平稱量鮮重，用直尺測量苗高和根長，并計算相應化感效應指數。

計算方法［4］：萌發率（GR，%）=（7 d內正常發芽的種子數/供試種子總數）×100%；發芽勢（GE，%）=（前3 d內正常發芽的種子數/供試種子總數）×100%；發芽指數（GI）=∑（Gt/Dt），Gt為不同時間發芽數，Dt為相應發芽天數；活力指數（VI）=GI×S，S為第7 d測得的整株鮮重（g）。化感效應指數（RI）= 1-C/T（T≥C）或者（RI）=C/T-1（T＜C），式中式中C為對照值，T為處理值。

1.3數據處理

用Microsoft Excel 2007軟件對數據進行處理，采用SPSS 17.0統計軟件中的Duncan法（α=0.05）對數據進行統計分析。

2　結果與分析

2.1欒樹葉片水浸液對四種草坪草種子萌發的影響

表1　欒樹葉片水浸液對4種草坪草種子萌發率和發芽勢的影響Table 1 Effects of aquatic extracts from leaves of Koelreuteria bipinnata Franch. var. integrifoliola（Merr.）T. Chen on seed germination and germination energy of four turf grasses

由表1可看出，高羊茅、白三葉、黑麥草和翦股穎4種草坪草種子萌發率基本隨欒樹葉片水浸提液濃度的升高而降低。與對照相比，低濃度欒樹葉片水浸提液（12.50 mg/mL）對4種草坪草萌發率都無顯著影響。隨著水浸提液濃度的升高，最先受到顯著抑制的是白三葉，25.00 mg/mL處理比對照降低了25.19%；高羊茅和翦股穎在濃度為50.0 mg/mL開始受到顯著抑制；當浸提液濃度高達100.00 mg/mL時，才顯著抑制黑麥草的萌發，但其萌發率仍高達57.33%，而此濃度下白三葉和剪股穎的萌發率均降為0%。

不同濃度的欒樹葉片水浸提液對4種草坪草的發芽勢整體上表現出抑制趨勢。隨著欒樹葉片水浸提液濃度增加，4種草坪草的發芽勢呈下降趨勢（表1）。與對照相比，欒樹葉片水浸提液對高羊茅和剪股穎的發芽勢均有顯著抑制作用。25.00～100.00 mg/mL欒樹葉片水浸提液對白三葉的發芽勢有明顯抑制作用；當水浸液濃度≥50.00 mg/mL時，對黑麥草的發芽勢有顯著抑制作用。

欒樹葉片水浸液對4種草坪草發芽指數影響不同（表2）。不同濃度的欒樹葉片水浸液對高羊茅、白三葉和翦股穎的發芽指數均表現出抑制作用，并隨著水浸液濃度的增加，三種草坪草發芽指數呈現降低趨勢。當欒樹葉片水浸液濃度≥25.00 mg/mL時，高羊茅的發芽指數顯著下降。當濃度≥12.50 mg/mL時，白三葉和翦股穎的發芽指數顯著下降。50.00～100.00 mg/mL的欒樹葉片水浸液處理對黑麥草發芽指數均表現出顯著抑制作用。

表2　欒樹葉片水浸液對4種草坪草的發芽指數和活力指數的影響Table 2 Effects of aquatic extracts from leaves of Koelreuteria bipinnata Franch. var. integrifoliola（Merr.）T. Chen on seed germination index and vigor index of four turf grasses

不同濃度的欒樹葉片水浸液對高羊茅的活力指數均呈抑制作用，其中25.00～100.00 mg/mL處理與對照相比差異顯著。4個濃度欒樹葉片水浸液對白三葉的活力指數均表現為顯著抑制作用（表2）。欒樹葉片水浸液對多年生黑麥草的活力指數表現出“低促高抑”的雙重效應，12.50～50.00 mg/mL處理對黑麥草的活力指數表現出促進作用，但與對照相比差異不顯著，100.00 mg/mL處理則產生顯著抑制作用。欒樹葉片水浸液對多年生剪股穎的活力指數也表現出“低促高抑”的效應，12.50～25.00 mg/mL處理提高翦股穎的活力指數，但與對照相比差異不顯著，50.00～100.00 mg/mL處理產生顯著抑制作用。

2.2欒樹葉片水浸液對4種草坪草幼苗生長的影響

由表3可知，隨著欒樹葉片水浸液濃度的提高，4種草坪草的苗高都發生不同程度發的變化。不同濃度的欒樹葉片水浸提液均降低高羊茅的苗高，當水浸液濃度≥50.00 mg/mL時，高羊茅苗高顯著低于對照。12.50 mg/mL處理對白三葉的苗高有顯著促進作用，水浸液濃度≥25.00 mg/mL時，則顯著抑制。不同濃度的欒樹葉片水浸液對黑麥草的苗高呈現促進作用，其中12.50、50.00和100.00 mg/mL3個濃度處理與對照相比差異顯著。欒樹葉片水浸液對剪股穎的苗高呈“低促高抑”的雙重效應，12.50～25.00 mg/mL處理顯著提高剪股穎的苗高，50.00～100.00 mg/mL處理則顯著抑制。

欒樹葉片水浸提液對4種草坪草幼苗根長的影響不同（表3）。不同濃度的欒樹葉片水浸提液處理對高羊茅和白三葉的根長均呈抑制作用。欒樹葉片水浸提液≥25.00 mg/mL時對高羊茅的根長產生顯著抑制作用。水浸提液≥50.00 mg/mL時顯著抑制白三葉的根長。欒樹葉片水浸液對黑麥草的根長呈低濃度促進高濃度抑制的效應，12.50～25.00 mg/mL處理對黑麥草的根長產生促進作用，但與對照相比差異不顯著，50.00～100.00 mg/mL處理對黑麥草的根長呈抑制作用，其中100.00 mg/mL處理與對照相比差異顯著。欒樹葉片水浸液顯著抑制剪股穎的根長，濃度越高，抑制作用越大。

表3　欒樹葉片水浸液對4種草坪草苗高和根長的影響Table 3 Effects of aquatic extracts from leaves of Koelreuteria bipinnata Franch. var. integrifoliola（Merr.）T. Chen on seedling height and root length of four turf grasses

欒樹葉片水浸液對4種草坪草幼苗的鮮重影響不同（表4）。不同濃度欒樹葉水浸液對高羊茅，黑麥草和剪股穎的鮮重呈低濃度促進，高濃度抑制的作用趨勢。12.50～25.00 mg/mL欒樹葉片水浸液處理的高羊茅，剪股穎和黑麥草幼苗鮮重高于對照，但差異不顯著。50.00 mg/mL水浸液處理顯著增加黑麥草的幼苗鮮重，100.00 mg/mL顯著降低高羊茅和黑麥草幼苗的鮮重。欒樹葉片水浸液對白三葉幼苗鮮重的影響與其他3種草坪草不同，對白三葉幼苗鮮重有顯著化感抑制作用。

表4　欒樹葉片水浸液對4種草坪草幼苗鮮重的影響Table 4 Effects of aquatic extracts from leaves of Koelreuteria bipinnata Franch. var. integrifoliola（Merr.）T. Chen on seedling fresh weight of four turf grasses

3　討論與結論

化感物質首先通過影響種子發芽決定種子是否萌發，或決定幼苗的健壯與否，從而影響受體植物的生長［14］。因此，供體對受體種子萌發和幼苗生長的影響是植物化感作用的最重要的生物測定法之一。這也是該試驗選取草坪草的種子作為受體，以發芽率，發芽勢，發芽指數，幼苗長度，胚根長度為測定指標，來研究欒樹葉片水浸液對四種草坪草的化感作用的原因。本研究以欒樹葉片為試驗材料，利用培養皿濾紙法研究不同濃度的欒樹葉片水浸液對高羊茅、白三葉、黑麥草和翦股穎4種草坪草種子萌發和幼苗生長的影響，發現欒樹葉片水浸液對4種草坪草的種子萌發和幼苗生長均產生不同程度的影響，證實欒樹葉片對草坪草的化感抑制作用。

高羊茅、白三葉、黑麥草和翦股穎4種草坪草種子萌發率、種子發芽指數、種子活力指數、幼苗苗高、幼苗根長和幼苗鮮重基本隨欒樹葉片水浸提液濃度的升高而降低，高濃度（100.00 mg/mL）欒樹葉片水浸提液對4種受體植物種子的萌發及幼苗生長均有顯著的化感抑制作用。在同一處理水平下，受體植物種子發芽勢比發芽率更容易受到抑制，表明發芽勢可能是衡量化感作用更敏感的指標。發芽勢弱，預示著出苗不齊、弱苗多。用欒樹水浸液處理后的草坪草種子，其萌發后幼苗的根系不僅在伸長量上受到抑制，而且在根系形態上也發生了較大的變化。黑麥草幼根表現為胚根根毛不發達、幼根數量增多；白三葉表現為幼根的顏色呈黃褐色，扭曲，出現爛根；剪股穎幼苗根系長度明顯短于對照。前人已經從欒樹葉中分離出了10多種化合物，主要是黃酮類化合物、木質素類化合物、沒食子酸衍生物和谷甾醇化合物［15，16］。導致這種現象的原因可能是由于水浸液中的酚類中的黃酮類化合物不僅抑制根系生長，而且具有畸變的作用［17］。

同一欒樹葉片水浸液濃度對同一受體根長的抑制率基本高于對苗高的抑制率。當處理液的濃度較大時，白三葉，高羊茅和剪股穎根長受到顯著抑制，這種現象可能是因為根直接接觸浸提液中起作用的化感物質，更容易受到傷害。該試驗只是對不同濃度的欒樹葉片水浸液對4種草坪草種子的萌芽和幼苗的生長狀況做了初步比較，關于不同濃度的水浸液處理對4種草坪草幼苗生理生化特性及以及其影響機理如何，都還有待于進一步研究。

白玉蘭水浸液對4種草坪植物的化感作用強弱不同［18］，雞眼草對不同草坪草也存在不同的化感效應［19］。本試驗結果也表明，欒樹葉片水浸提液對4種草坪草種子的萌發隨著水浸液濃度增加呈現明顯的抑制效應，且抑制效應的強弱因不同草種而異，這也表明化感作用具有專一性和選擇性［20］。綜上所述，不同草坪草種類對欒樹葉片水浸液的敏感程度不同，最敏感的是白三葉，最不敏感的是黑麥草。因此，在園林綠化過程中可盡量避免白三葉在欒樹下的種植而選用其他草種。

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Allelopathy of Koelreuteria bipinnata Franch. var. integrifoliola T. Chen Leaf Aqueous Extracts on 4 Kinds of Turf Grasses

ZHANG Xia，WEI Fang-min，LI Hai-yun*

College of Agriculture/Shandong Liaocheng University，Liaocheng 252059，China

Abstract：To explore the allelopathic effects of Koelreuteria bipinnata Franch. Var. integrifoliola（Merr.）T. Chen leaf aqueous extracts on the four turf grasses（Festuca arundinaces，Trifolium repens，Lolium perenne and Agrostis tenuis），the indoor petri dish method was used to study the effects of water extracts from K. bipinnata leaves with different concentrations（12.50，25.00，50.00，100.00 mg/mL）on seed germination rate and seedling growth of the 4 turf grasses. The results showed that the leaf aqueous extracts with the increasing concentrations exhibited inhibitory effects on the seed germination rate，germination index，vigor index，seedling height，root length and fresh weight of four kinds of turf grasses. High concentration（100.00 mg/mL）of leaf aqueous extracts significantly inhibited seed germination and seedling growth of receptor plants. Sensitivities of different turf grass species on K. Bipinnata leaf aqueous extracts were different，T. repens is the most sensitive，but L. perenne is the most insensitive.

Keywords：Aqueous extracts；Koelreuteria bipinnata Franch. var. Integrifoliola（Merr.）T. Chen；turf grass；allelopathy

中圖法分類號：S688.4

文獻標識碼：A

文章編號：1000-2324（2016）03-0327-05

收稿日期：2015-09-11修回日期：2016-01-16

作者簡介：張霞（1982-），女，碩士，研究方向為園林植物種質資源研究及應用. E-mail：zhangxiahnml@163.com

*通訊作者：Author for correspondence. E-mail：lhy@lcu.edu.cn