銀杏凋落葉對生菜生長及生理特性的影響①

王力明，劉 繼，黃海濤，李煥秀，唐 懿*

銀杏凋落葉對生菜生長及生理特性的影響①

王力明1，劉 繼2，黃海濤3，李煥秀4，唐 懿4*

(1 四川農業大學園藝學院，成都 611130；2 成都市農林科學院，成都 611130；3綿陽市農業科學研究院，四川綿陽 621023；4四川農業大學果蔬研究所，成都 611130)

采用盆栽試驗，通過向土壤中施加不同量(0、2.5、5.0、7.5、10.0 g/kg)的銀杏凋落葉，研究銀杏凋落葉對生菜生長及生理特性的影響。結果表明：在土壤中施用銀杏凋落葉后顯著抑制了生菜的生長，其根長、莖粗和株高均顯著下降，地上部鮮物質量較對照分別減少了11.38%、22.54%、32.37%、34.82%；各處理生菜葉片中葉綠素含量較對照均顯著減少，且隨凋落葉施用量的增多呈現降低趨勢，10.0 g/kg銀杏凋落葉處理下的葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素以及類胡蘿卜素含量分別比對照減少45.24%、56.25%、47.72% 以及38.08%；生菜葉片中超氧化物歧化酶(SOD)活性、過氧化物酶(POD)活性、過氧化氫酶(CAT)活性較對照均有所增強，且各處理中后兩者酶活性均顯著高于對照；各處理生菜葉片丙二醛(MDA)含量均小于對照，且隨凋落葉施用量增多呈增加趨勢。研究認為，銀杏凋落葉對生菜生長及抗性生理產生化感作用，綜合表現為抑制作用。

銀杏凋落葉；化感作用；生理特性；生菜

化感作用是自然界普遍存在的一種現象[1]，是植物(含微生物)釋放化學物質到外部環境，從而影響鄰近植物的生長和發育[2]。隨著諸多學科之間相互滲透的日益加強，化感作用倍受世界各國學者關注，逐漸成為一個嶄新的研究領域[3]。目前，關于化感作用的研究較多，Turk和Tawaha[4]研究了黑芥子對野燕麥萌發和生長的化感效應，結果表明，隨著黑芥子浸提液濃度的增加，植株各部位顯著抑制了野燕麥的生長、株高和鮮物質量；秦俊豪等[5]對綠肥植物田菁的化感效應進行了研究，結果表明，田菁秸稈的添加對發育初期的受體植物三葉鬼針草、稗草和蘿卜的生長具有一定的抑制作用；李仲彬等[6]研究表明，在香樟凋落葉自然分解初期，其釋放的化感物質影響了樹下鳳仙花的抗性生理活動，使其對環境適應能力降低，致使鳳仙花光合能力下降，生長受到抑制，最終導致鳳仙花觀賞質量降低。

銀杏(L.)為銀杏科、銀杏屬落葉喬木[7]，是我國特有的多用途樹種[8]。由于其良好的經濟效益和廣泛的社會效益、獨特的生態效益，銀杏已成為我國普遍栽植的葉果兼用和城市美化綠化樹種[9]。據不完全統計，我國銀杏種植面積達到12.3萬hm2，株數達到12億株，種植范圍之廣[10]。銀杏葉提取物廣泛用于各種疾病的治療[11-12]，是國內外開發利用的熱點[13]。但關于銀杏葉的化感作用還鮮有報道[14-15]。目前，許多研究者以植物器官浸提液的方式研究植物化感作用[16-18]，這與自然狀態下凋落葉的分解存在一定差異，難以反映凋落葉在土壤中分解過程對植物產生的影響，用于指導生產實踐可能性相對較小。因此，本研究以四川常見的蔬菜生菜為材料，通過盆栽試驗，在混有銀杏凋落葉的土壤中種植生菜，模擬自然狀態下銀杏凋落葉對生菜生長及生理特性的影響，初步探討銀杏凋落葉的化感作用機理，為銀杏-農作物復合系統的經營管理提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試土壤為砂壤土，于2016年3月取自四川農業大學成都校區周邊農田(前茬作物為大蒜)，為0 ~ 20 cm的耕層土，其基本理化性質為：pH 6.29，有機質21.16 g/kg，全氮1.09 g/kg，全磷1.2 g/kg，全鉀22 g/kg，有效磷16.22 mg/kg，速效鉀156.2 mg/kg。土壤取回后將其平鋪晾曬一周，過1 cm篩，備用。

供試銀杏凋落葉于2015年11月收集于四川農業大學成都校區內(為15 a生銀杏樹)，取回后風干剪成0.5 ~ 1.5 cm2大小的碎塊，封裝備用。

供試生菜品種為四川地區常見的玻璃生菜(品種為意大利生菜)，種子購自廣東科農蔬菜種業有限公司。

1.2 試驗設計

本試驗于2016年3月至2016年5月在四川農業大學成都校區內進行。2016年3月，將土壤風干、壓碎、過5 mm篩后，參照銀杏凋落葉分解化感研究中的劑量梯度[19]，分別稱取0、10、20、30、40 g的銀杏凋落葉與4 kg實驗用土，均勻混合后裝入聚乙烯塑料盆(盆口直徑21 cm × 盆高20 cm)中，使土壤中銀杏凋落葉含量分別為0、2.5、5.0、7.5、10.0 g/kg，并澆透水，隨后連續一周對土壤進行適量澆水，將盆內土壤濕度維持在田間最大持水量的80%。試驗共5個處理，每個處理重復3次。一周后選擇大小均勻且飽滿的生菜種子進行浸種、催芽，待種子露白后開始播種。每盆均勻播種相同數量的種子，隨后每天進行觀察，防范病蟲害發生并適當澆水。待大部分生菜子葉完全出土且長勢穩定后進行間苗，每盆保留4株且保證種植密度相同。隨后每天進行常規管理，播種后50 d取樣進行各項指標測定。

1.3 測定指標及方法

1.3.1 生長指標及地上部鮮物質量的測定 從各處理中隨機取樣，利用刻度尺測定生菜株高、根長，利用游標卡尺測定生菜莖粗及利用電子天平稱量地上部鮮物質量。

1.3.2 葉綠素含量的測定 每處理隨機抽取并選擇同一部位的生菜新鮮葉片，采用丙酮-乙醇混合液提取法進行葉綠素含量的測定[20]。

1.3.3 抗性生理指標的測定 取每株生菜第2、3片成熟的同一部位的功能葉片對其抗性生理指標進行測定。超氧化物歧化酶(SOD)活性測定采用氮藍四唑法[21]，過氧化物酶(POD)活性測定采用愈創木酚法[21]，過氧化氫酶(CAT)活性測定采用紫外分光光度法[22]，丙二醛(MDA)含量測定采用硫代巴比妥酸加熱顯色法[21]。

1.4 數據處理與分析

本研究用化感效應指數(RI)來衡量銀杏凋落葉對生菜的化感效應，化感效應指數(RI)采用Willia--mson和Richardson[23]的方法，RI=1-/(當≥時)或RI =/-1(當<時)，其中，為對照值，為處理值，RI為化感效應指數(RI＞0 為促進作用，RI<0為抑制作用，絕對值大小與作用強度一致)。

本試驗所有數據用Excel 2010進行整理，用SPSS20.0進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，差異顯著性檢驗采用 Duncan 新復極差法。

2 結果與分析

2.1 銀杏凋落葉對生菜生長的影響

由表1可知，隨著土壤中銀杏凋落葉施用量的增加，生菜株高、主根長及莖粗均呈降低趨勢，各處理較對照差異顯著(<0.05)，其中施用10.0 g/kg銀杏凋落葉處理降低作用最明顯，各化感效應指數RI值分別為–0.190、–0.390、–0.470(表1)，這表明銀杏凋落葉在土壤中能明顯抑制生菜的生長。地上部分鮮物質量也隨銀杏凋落葉的施用呈抑制狀態，與對照相比分別減少了11.38%、22.54%、32.37%、34.82%，表明銀杏凋落葉能明顯抑制生菜地上部鮮物質量的積累，且隨施用量的增加抑制作用加強。

表1 銀杏凋落葉對生菜生長的影響

注：同列數據后不同小寫字母表示處理間差異顯著(<0.05)，下同。

2.2 銀杏凋落葉對生菜葉片光合色素含量的影響

由表2可知，對照光合色素含量均顯著大于4個銀杏凋落葉處理(<0.05)，且隨著銀杏凋落葉施用量的增加，影響程度越來越明顯。10.0 g/kg銀杏凋落葉處理下生菜葉綠素a、葉綠素b、總葉綠素以及類胡蘿卜素含量分別比對照減少45.24%、56.25%、47.72% 及38.08%，并可見銀杏凋落葉分解對生菜葉片中葉綠素的影響比對類胡蘿卜素的影響大。光合色素化感指數的變化趨勢與色素含量保持一致，隨著銀杏凋落葉添加量的增多，化感指數絕對值增大，抑制作用增強。

表2 銀杏凋落葉對生菜光合色素含量的影響

2.3 銀杏凋落葉對生菜葉片抗氧化酶活性及丙二醛含量的影響

由表3可知，各銀杏凋落葉處理生菜葉片的SOD活性除2.5 g/kg處理與對照無明顯差異外，其余均顯著高于對照(<0.05)，表現為隨著土壤中施用量的增加，各處理生菜葉片的SOD活性逐漸升高，RI值分別為0.007、0.072、0.169、0.275。表明生菜葉片對銀杏凋落葉在土壤中分解所誘導增加的活性氧做出了積極響應。同時，各處理生菜葉片內POD活性均顯著高于對照，隨著土壤中施用量增多，生菜葉片內POD活性也逐漸升高，其中10.0 g/kg處理顯著高于對照(< 0.05)，增加了108.51%。各處理生菜葉片內CAT活性較對照均表現為不同程度的增加，但各處理間的CAT活性差異不顯著(<0.05)。而此時各處理生菜葉片內MDA含量均低于對照，表現為隨著土壤中銀杏凋落葉量增大，生菜葉片內MDA含量呈先減少后增加趨勢，其中2.5、5.0、7.5 g/kg處理顯著低于對照(<0.05)，RI值分別為–0.144、–0.141、–0.126，但三者之間差異不顯著。這表明本試驗中銀杏凋落葉在土壤中分解未對生菜葉片細胞膜產生膜脂過氧化傷害。

表3 銀杏凋落葉對生菜抗氧化酶活性及丙二醛含量的影響

3 討論

有研究表明，銀杏凋落葉中含有的聚戊烯醇、黃酮類、多糖等化感物質可顯著影響試驗植物的生長、對營養和水分的吸收、植物光合呼吸作用及其有關酶促反應等[24-25]。本研究結果表示，銀杏凋落葉對生菜生長表現為抑制作用，且隨著銀杏凋落葉施用量的增多抑制效應加強。這與陳洪等[26]有關巨桉凋落葉分解對老芒麥化感作用的研究結果相一致。這可能是因為隨著施用量的增多銀杏凋落葉釋放的次生代謝物質加劇，影響生菜細胞分裂的程度變大而導致[27-28]，同時也表示低凋落葉施用量其抑制生長的作用較弱。

植物葉綠素是植物光合作用中最重要的光合色素，其含量的多少直接決定其光合作用強度的高低[29]。在本試驗中，各處理生菜葉片的光合色素含量均顯著低于對照且均呈現降低趨勢。其原因可能是由于凋落葉分解的化感物質產生作用阻礙其光合色素合成或者迫使其降解，從而表現為光合色素含量降低，又可能為由于化感物質的出現導致光合色素的分解酶類活性增強，從而將相應光合色素轉化為其他物質，遂使光合色素含量表現為降低趨勢，這與吳秀華等[30]研究結果一致。生菜光合色素含量在銀杏凋落葉10.0 g/kg處理下亦顯著降低，這表明銀杏凋落葉分解的化感物質抑制了生菜葉片中光合色素含量的增多，導致生菜光合作用的減弱及生物量的積累，從而抑制生菜生長。

當植物生長受到化感物質抑制時，會產生脅迫響應。因此，化感脅迫也被認為是一種典型的生物脅迫，抑制光合作用和引發活性氧(ROS)脅迫是化感物質作用于試驗植物的兩個重要機制[31]。ROS在細胞中易引起膜脂過氧化作用，加速膜蛋白鏈式聚合反應，使細胞膜系統產生變形，積累許多有毒害的過氧化產物如丙二醛等[32-33]，此時，植物會啟動自身的抗氧化系統對ROS等進行清除。在本試驗中，隨著土壤中銀杏凋落葉量的增多，各處理生菜葉片的SOD、POD、CAT活性均有不同程度的增強，表明銀杏凋落葉在土壤中分解釋放的化感物質對生菜生理代謝產生了影響，從而刺激了3種保護酶(SOD、POD、CAT)使其活性增強，迅速地做出響應將ROS等有害物質轉化為無害物質。這與丁偉等[34]、史洪洲等[35]研究結果相一致。并且在本試驗中，各銀杏凋落葉處理的生菜葉片內MDA含量較對照均表現為不同程度的降低，尤其在高凋落葉量處理下，SOD、POD、CAT活性較對照顯著升高，MDA較對照降低，從而可以表現出，在該試驗中生菜啟動的抗氧化系統即使是在高劑量處理下仍舊發揮著自己清除ROS等不利物質的功能。

4 結論

隨著銀杏凋落葉施用量的增多，其對生菜的化感抑制作用增強，在10 g/kg凋落葉處理中，生菜生物量及光合色素含量的積累較對照受到了顯著的抑制，如果單以地上部鮮物質量作為衡量生菜經濟效益的指標，說明生菜不能與銀杏樹直接開展復合性種植。但如果從生菜的抗性生理指標來看，雖然其生長受到了明顯的抑制，但生菜細胞未遭受明顯的損害，說明其內部在一定范圍內可以做出積極有效的響應。

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Effects of Leaf Litters ofon Growth and Physiological Characteristics of

WANG Liming1, LIU Ji2, HUANG Haitao3, LI Huanxiu4, TANG Yi4*

(1 College of Horticulture, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China; 2 Chengdu Academy of Agriculture and Forestry Sciences, Chengdu 611130, China; 3 Mianyang Institute of Agricultural Sciences, Mianyang, Sichuan 621023, China; 4 Institute of Pomology & Olericulture, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China)

A pot experiment was conducted to study the effects ofleaf litters on the growth and physiological characteristics of, in which the amounts ofleaf litters added into soil were 0 (CK), 2.5, 5.0, 7.5 and 10.0 g/kg, respectively. The results showed that, compared to the CK treatment, the treatments ofleaf litters significantly inhibited the growth of lettuce, which decreased significantly the root length, stem diameter and plant height of, decreased the fresh weight of aerial part ofby 11.38%, 22.54%, 32.37% and 34.82% respectively, decreased significantly the content of chlorophyll in the leaves of, and the treatment of 10.0 g/kg ofleaf litters decreased the contents of chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll and carotenoid in the leaves ofby 45.24%, 56.25%, 47.72% and 38.08%, respectively; Compared to the CK treatment, the treatments ofleaf litters increased the activities of SOD,POD and CAT in in the leaves of, with the latter two increased significantly; The content of MDA in the leaves ofdecreased with the increase ginkgo leaf litters. On the whole,leaf litters can produce the allelopathy on the growth and physiological resistance of, thus, comprehensively present a function of inhibition.

litter leaves; Allelopathy; Physiological characteristics;

四川農業大學雙支計劃項目(03571863)資助。

(95459425@qq.com)

王力明(1995—)，男，四川遂寧人，碩士研究生，主要從事蔬菜逆境生理生態研究。E-mail: 1456155763@qq.com

S636.2

A

10.13758/j.cnki.tr.2019.03.012