8種生草水浸提物對狗牙根和鬼針草的化感作用

袁 洋，張苗苗，竇孟蘭，朱朝華

(海南大學 熱帶農林學院，海口 570228)

果園生草是歐美及日本等發達國家普遍推行的果園管理模式，1998年我國綠色食品辦公室將果園生草作為綠色果品生產技術體系在全國范圍內進行推廣。李會科等[1]發現，生草能夠調節蘋果園近地層的大氣溫度，提高果園相對濕度，調節土壤溫度，降低風速和相對照度。據馬國輝[2]報道，生草果園冬季土壤表層溫度比裸露土壤表層溫度高2.1 ℃，且隨氣溫降低，保溫防凍效果更趨明顯；陳欣[3]研究了紅壤丘陵果園雜草保持在高溫干旱期的生態作用，結果表明，高溫干旱期幼齡果園沒有生草覆蓋或覆蓋度很低的果園，土壤溫度明顯高于保留雜草的果園。果園生草能顯著地提高光合色素的含量[4]，特別是葉綠素b的含量，高含量光合色素有利于葉片光合作用的進行，從而提高幼苗利用光照的能力[5]。在黃土高原區,蘋果生草栽培后單葉面積和百葉重都有顯著增加，增加幅度分別為5.91%～10.67%和10.82%～13.63%[6]。

狗牙根(Cynodondactylon(L.) Pers.)是果園主要雜草之一廣泛分布于我國的華北、西北、西南及長江中下游等地，黃河流域以南各地均有野生種。該雜草發生期長，生活力強，繁殖迅速，蔓延快，成片生長，不怕踐踏，危害較重。鬼針草(BidenspilosaL.)為外來入侵植物，分布于華東、華中、華南、西南各省區，是旱田、果園、桑園和茶園的重要雜草，與栽培植物爭光、爭水、爭肥，影響作物的產量，也是棉蚜等病蟲的中間傳播寄主。有研究表明[7]，百喜草(PaspalumnotatumFlugge)、平托落花生(Arachispintoi)在濃度為10.0 g·L-1時，對蘿卜種子的萌發都有著顯著的抑制作用，在濃度為7.5 g·L-1和10.0 g·L-1時，百喜草對蘿卜幼苗的鮮質量有著顯著的抑制作用。高陽等[8]研究發現，硬質早熟禾浸提液能夠抑制柳枝稷種子萌發和幼苗生長，尤其是對發芽指數、胚芽長度和幼苗生物量的影響較大。同時，地上部分浸提液的抑制作用強于根系。由此可見，目前應用于果園中的生草品種是具有一定化感潛力的，但目前尚未見將生草的化感作用潛力運用到果園除草的報道。筆者以“利用化感作用的正向促進效應，避免負向抑制效應”的原則，篩選能夠抑制海南熱帶水果果園內雜草的生草品種，旨為構建海南果園生草技術體系提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料柱花草(Stylosanthes)、百喜草(PaspalumnotatumFlugge)、早熟禾(PoaannuaL.)平托落花生(Arachispintoi)、大葉油草(AxonopuscompressusP.)、長柔毛野豌豆(ViciavillosaRoth)、高羊茅(FestucaelataKeng ex E.)及鼠茅草(VulpiamyurosC.Gmelin)作為供體生草，由廣西南亞熱帶農業科學研究所提供。狗牙根(Cynodondactylon(L.) Pers.)及鬼針草(BidenspilosaL.)作為受體雜草采于海南大學熱帶農林學院教學基地。

1.2 浸提液制備將采集的8種生草風干粉碎，后分別稱取50 g放入錐形瓶中，加500 mL蒸餾水后封口置于振蕩培養箱[(20±1) ℃，160 r·min-1]中振蕩，48 h后取出，先用4層紗布過濾2次，再用0.2 μm孔徑的微孔濾膜抽濾1次，即得濃度為100 g·L-1的母液。用蒸餾水將母液稀釋至濃度為5，10，20和40 g·L-1，存于4 ℃冰箱中備用。

1.3 實驗設計種子萌發實驗 選用規格為9 cm的無菌培養皿，墊入雙層濾紙，將采集的受體種子用70%乙醇浸泡3 min，選取大小飽滿一致的20粒種子放入皿中，再分別加入5 mL的5、10、20和40 g·L-1的浸提液，以蒸餾水為對照，然后將培養皿置于恒溫培養箱{溫度25 ℃，濕度70%，(12 h)4000 lx光照和溫度15 ℃，濕度80%，(12h)黑暗}中，以胚根或胚芽突破種皮為種子萌發標準。每天適當補充相應濃度的浸提液1 mL并記錄各培養皿中種子萌發數量，每個處理設置3個重復，5 d后結束實驗。

幼苗生長實驗 將消毒好的種子置于恒溫培養箱中培養至露白，然后選取40粒大小飽滿一致的露白種子放入皿中，再分別加入5 mL的5，10，20和40 g·L-1的浸提液，以蒸餾水作為對照，然后將培養皿置于恒溫培養箱[溫度25 ℃，濕度70%，12 h，4 000 lx光照；溫度15 ℃，濕度80%，12 h黑暗]中每天適當補充相應濃度的浸提液1 mL，5 d后移出幼苗，測量幼苗莖長和根高，稱量20株幼苗總鮮質量,方法參照文獻[9]。

1.4 指標測定按以下公式計算發芽率、相對萌發率、發芽指數及化感指數：

發芽率=(發芽種子數/供試種子數)×100 % ，

相對萌發率=(處理組的萌發率/對照組的萌發率) ×100 % ，

發芽指數=∑(Gt/Dt) ，化感指數= 1-C/T(T≥C)或化感指數=C/T- 1(C>T) ，

式中：Gt為第t天的發芽數，Dt為相應的發芽天數。C為對照，T為處理值；指數大于0為促進作用，小于0為抑制作用，其絕對值大小反映化感作用的強弱[8]。

1.5 數據分析試驗數據采用SPSS進行分析。

2 結果與分析

2.1 8種生草水浸提液對2種受體種子萌發的影響

2.1.1 8種生草水浸提液對2種受體種子萌發率的影響如表1所示，8種生草水浸提物對狗牙根、鬼針草的種子萌發的影響隨濃度的差異而變化。濃度為20，40 g·L-1時，處理組與對照組差異極其顯著。百喜草的水浸提物對狗牙根和鬼針草種子的萌發影響表現出“劑量效應”，濃度增大，抑制效果增強。所有濃度的平托落花生、百喜草、長柔毛野豌豆水浸提液對狗牙根和鬼針草種子的萌發率都有顯著的抑制效果，而柱花草、早熟禾、大葉油草、高羊茅、鼠茅草水浸提液在低濃度時對狗牙根和鬼針草種子的萌發起到促進效果，在高濃度時，百喜草對狗牙根的抑制效果高，抑制率為86.49%。豆科生草中，長柔毛野豌豆在高濃度時的抑制效果高，抑制率為25%。8種生草水浸提液在濃度為10、20及40 g·L-1時對鬼針草都呈現出抑制效果，其中，禾本科中百喜草在高濃度的抑制效果最顯著，抑制了81.82%，而豆科生草中，平托落花生的抑制效果最好，抑制率為77.73%。

表1 8種生草水浸提液對受體植物種子萌發率的影響Tab.1 Effects of aqueous extract of 8 cover crops on seed germination percentage of weeds

注：表中不同大小寫字母分別表示各處理在0.1和0.05水平上的差異顯著性，下同
Note: The different uppercase and lowercase letters in the figures show significant difference at 0.1 and 0.05 levels, respectively, similarly hereinafter

2.1.2 8種生草水浸提液對2種受體種子萌發指數的影響如表2所示，8種生草在濃度為10，20，40 g·L-1時，對狗牙根，鬼針草種子的萌發指數都有著顯著的抑制效果。禾本科生草對狗牙根種子的萌發有著非常顯著的延遲作用，即使是抑制效果最差的早熟禾和鼠茅草在高濃度時，對狗牙根種子萌發指數的抑制率也超過40%。而對鬼針草8種生草在高濃度時的抑制效果都超過了45%。其中，禾本科的百喜草在高濃度為20，40 g·L-1時對鬼針草的萌發指數抑制率分別為73.41%，92.58%。鼠茅草在高濃度時對鬼針草的萌發指數也超過了70%。豆科生草中抑制效果最好的是平托落花生，在高濃度時，抑制了63.27%。柱花草和長柔毛野豌豆在40 g·L-1時，對鬼針草的萌發指數也有著超過50%的抑制效果。

表2 8種生草水浸提液對受體植物種子萌發指數的影響Tab.2 Effects of aqueous extract of 8 cover crops on seed germination index of weeds

2.2 8種生草水浸提液對2種受體幼苗生長的影響

2.2.1 8種生草水浸提液對2種受體幼苗莖長的影響如表3所示，在濃度為20，40 g·L-1時，8種生草對狗牙根、鬼針草的莖長都有著極其顯著的抑制效果，柱花草、早熟禾、大葉油草、長柔毛野豌豆、高羊茅，鼠茅草在濃度為5 g·L-1時，對狗牙根的莖長生長都出現了促進效果，分別促進了5.16%，11.1%，10.97%，8.77%，6.45%，8.39%。早熟禾對狗牙根的抑制效果在濃度為40 g·L-1時最顯著，抑制率達到76.9%。禾本科生草中，大葉油草的抑制效果最不明顯，對狗牙根的抑制只有22.45%。豆科生草在高濃度時對狗牙根幼苗的莖長抑制率都超過了40%。而柱花草、早熟禾、大葉油草、長柔毛野豌豆、高羊茅、鼠茅草、在濃度為5 g·L-1時，對鬼針草的莖長生長也起到了促進作用，分別促進了2.42%，8.06%，7.95%，5.88%，3.57%和5.53%。在高濃度時，禾本科生草中，早熟禾對鬼針草的抑制效果最強，達到78.80%，豆科生草中，柱花草的抑制效果高達到67.96%。豆科生草高濃度對鬼針草幼苗莖長的抑制效果都超過了45%。

表3 8種生草水浸提液對受體幼苗莖長的影響Tab.3 Effects of aqueous extract of 8 cover crops on the seedling stem length of weeds

2.2.2 8種生草水浸提液對2種受體幼苗根長的影響如表4所示，百喜草、早熟禾、平托落花生、長柔毛野豌豆、鼠茅草的各個濃度對狗牙根的幼苗的根長都有抑制效果，且抑制效果隨著濃度的增大而增強，表現出“劑量效果”。大葉油草、柱花草只有在濃度為5 g·L-1時有促進效果，且促進率都為8.33%。高羊茅在濃度為20 g·L-1時，對狗牙根的抑制效果最強(76.43%),其他生草均是在濃度為高濃度時表現出最大抑制效果。8種生草對雜草的根生長也有明顯的抑制作用，禾本科中百喜草在濃度為40 g·L-1時，對鬼針草的抑制效果最強(77.05%)，豆科生草中柱花草的抑制效果在濃度為40 g·L-1也達到最大，為70.56%。豆科生草中抑制效果最差的是平托落花生，在濃度為40 g·L-1時，抑制效果也僅為37.09%。

2.2.3 8種生草水浸提液對2種受體幼苗鮮質量的影響如表5所示，在濃度為5 g·L-1時，柱花草、大葉油草、長柔毛野豌豆、高羊茅、鼠茅草均對狗牙根幼苗的鮮質量增長有促進作用，禾本科的大葉油草在濃度為5 g·L-1時，促進效果可以達到21.92%。豆科生草中柱花草的促進效果最為顯著，可以達到18.62%。百喜草在濃度為5 g·L-1時，對狗牙根幼苗的鮮質量沒有影響。高羊茅在濃度為20 g·L-1時，對狗牙根幼苗鮮質量的抑制效果達到最大為73.57%。在濃度為40 g·L-1時，8種生草對狗牙根幼苗鮮質量均有著抑制效果，其中，禾本科中抑制效果最為顯著的為百喜草，抑制率為74.47%；豆科生草中柱花草抑制率高為67.27%。在濃度為40 g·L-1時，8種生草對鬼針草的鮮質量均有顯著的抑制作用，其中，禾本科生草中百喜草的抑制效果最為顯著，抑制率為77.14%，豆科生草中柱花草的抑制效果最為顯著，抑制率為70.48%。禾本科生草的在高濃度時，對鬼針草幼苗的鮮質量抑制率均超過了45%，抑制效果強于豆科生草。

表4 8種生草水浸提液對受體幼苗根長的影響Tab.4 Effects of aqueous extracts of 8 cover crops on the seedling root length of weeds

表5 8種生草水浸提液對受體幼苗鮮質量的影響Tab.5 Effects of aqueous extracts of 8 cover crops on the seedling fresh weight of weeds

2.3 8種生草水浸提液對2種受體幼苗化感綜合效應如6表所示，柱花草、大葉油草在濃度為5 g·L-1時，對狗牙根和鬼針草的化感作用為促進作用，其他生草在各個濃度處理對狗牙根均為抑制效果。禾本科生草中，百喜草在濃度為40 g·L-1時，對狗牙根和三葉鬼針的化感綜合效應指數高達6.56和6.44，抑制效果極顯著，高于其他生草，而豆科生草中，對狗牙根和鬼針草化感綜合指數高的柱花草在濃度為40 g·L-1時的化感綜合指數為1.76和1.83。

表6 8種生草水浸提液對受體植物的化感綜合效應Tab.6 Comprehensive allelopathic effects of aqueous extract of 8 cover crops on the weeds under treatment

3 討 論

本試驗結果表明，8種生草均存在化感物質，其水浸提液對2種受體植物的種子萌發和幼苗生長均有顯著的化感效應。萌發生物測定通常用于測試目標物種對化感物質的敏感性。通常將種子與不同濃度的潛在化感化合物一起培養，并比較動力學和萌發率。種子萌發是植物生命周期中的關鍵環節，對植物生長發育至關重要[10-11]，化感物質對植物種子的影響分為抑制和促進兩方面，許多化感物質能顯著抑制植物種子萌發，并影響種子萌發后幼苗的生長發育，但是并非所有化感物質都會降低種子萌發率，有些僅僅是延緩種子的萌發進程[12]。在本實驗中，可以看出8種生草在高濃度時，不僅抑制了狗牙根與鬼針草種子的萌發率也抑制了萌發指數，種子萌發進程延緩的現象也驗證了這一觀點。

同一種化感物質能夠對不同的受體植物產生不同的影響，這是由于不同受體植物對供體植物化感物質的代謝產物不同[13]所造成的，因此，對供體植物的敏感性表現出一定的差異。本實驗中，8種生草即使對同一種受體植物所表現出來的效果和作用程度都是不同的。

有研究發現，高濃度柳枝稷根或莖提取液對3種雜草種子萌發以及幼苗芽和根的生長具有一定的抑制作用；而低濃度的柳枝稷根或莖提取液對3種雜草種子萌發、幼苗芽和根生長具有一定的促進作用[14]。說明同種植物的提取物在不同濃度的情況下，對同種受體也會表現出不同的效果。這與本研究的結果一致。

綜上所述，本實驗中8種生草對受體植物狗牙根、鬼針草均有著顯著的抑制效果，研究結果為利用果園生草的化感作用控制雜草提供了理論基礎，并為果園挑選生草品種提供了指導。下一步應開展化感物質分離、純化和鑒定工作，提高應用范圍。此外，生草在復雜的自然環境下，特別是在不同氣候和土壤的影響下，能否產生相同的作用尚有待進一步研究。