腫柄菊農用價值研究綜述

魏曉麗 王占娣

摘要：腫柄菊是一種外來入侵植物，它較強的擴散速度和入侵能力，給生態環境造成了一定的破壞，但也具有很高的農用價值。綜述了腫柄菊殺蟲活性、化感作用和有機肥料方面的研究進展，可為腫柄菊的研究和開發提供參考。

關鍵詞：腫柄菊;提取液;雜草;化感作用

中圖分類號：S451? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? ?文章編號：1001-1463（2019）11-0073-05

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2019.11.018

Review on Agricultural Value of Tithonia diversifolia

WEI Xiaoli， WANG Zhandi

（College of Chemistry， Biology and Environment， Yuxi Normal University， Yuxi Yunnan 653100， China）

Abstract：Tithonia diversifolia is an invasive alien plant. It has strong diffusion speed and invasive ability， causing certain damage to the ecological environment， but it also has high agricultural value. In this paper， the research progress on insecticidal activity， allelopathy and organic fertilizer of Tithonia diversifolia was reviewed， which could provide reference for the research and development of Tithonia diversifolia.

Key words：Tithonia diversifolia;Extract solution;Weeds;Allelopathy

腫柄菊（Tithonia diversifolia A. Gray）為菊科腫柄菊屬植物，又稱為金光菊、樹菊等，多年生半灌木狀草木，根系發達，莖粗壯，繁殖力強，能在各類土壤生長[1 - 2 ]。其基部多分枝形成群叢狀，每個群叢分枝多達上百枝，主干枝粗度一般為2～5 cm，植物體一般高度為2～5 m [3 ]。葉卵形、卵狀三角形或接近圓形，長7～20 cm，3～5深裂，頭狀花序大，寬5～20 cm，筒狀花為黃色[4 ]。20世紀40年代，腫柄菊作為觀賞植物被引種到廣東、云南，現已逸散到廣東、廣西、云南及臺灣地區，福州、莆田、泉州、廈門等地也有栽培[5 ]。在云南地區，腫柄菊分布范圍覆蓋12市地州71個縣（區），擴散面積達184.212 km2，占云南土地面積的47%[3 ]，其與周邊植物競爭生態位，破壞入侵地的生態系統和群落。

調查表明，在腫柄菊群落內與其伴生的植物多為一些適應性強和分布范圍廣的一、二年生或多年生雜草，這些雜草僅占地上總生物量的3.2%～6.4%，而一些基本農作物，如水稻、玉米、高粱和豇豆等很難在腫柄菊附近生存。因此，腫柄菊的存在對農作物生產造成了不良影響[5 - 8 ]，同時腫柄菊密集的根莖部分為鼠類等農業害蟲提供了躲避的場所，加重了鼠類對農作物的危害。

腫柄菊雖然是一種入侵非常嚴重的雜草，但現代研究發現，腫柄菊具有很高的農用價值，在殺蟲、化感作用和有機肥料方面具有較大的應用前景。

1? ?殺蟲活性

腫柄菊對昆蟲的作用方式主要為胃毒、觸殺、熏蒸和調節昆蟲行為。據報道，腫柄菊提取液對月季長管蚜（Macrosiphum rosirvorum Zhang）[1 ]和豇豆蚜（Aphis craccivora）[2 ]具有胃毒作用，對果蠅（Drosophila melanogaster）具有胃毒、觸殺、熏蒸和趨避作用[3 ]。除此之外，腫柄菊與豆科植物共生時降低豆科類植物昆蟲的豐富度，其葉、花低揮發性化合物對切葉蟻（Atta and Acromyrmex）、果蠅（Drosophilidae）、具尾扇頭蜱（Rhipicephalus appendiculatus）、蚊類昆蟲（Anopheles gambiae，Aedes aegypti，Culex quinquefasciatus）、蚜蟲（Aphis fabae）、蜜蜂（Apis）具有明顯的拒食和趨避活性，對鞘翅目昆蟲四紋豆象（Callosobruchus maculatus）雌蟲具有產卵抑制作用[9 - 10 ]。

2? ?腫柄菊的化感作用

2.1? ?對農作物的化感作用

據研究，腫柄菊提取物對水稻（Oryza sativa L.）、小麥（Triticum aestivum L.）、玉米（Zea mays L.）、綠豆[Vigna radiata （Linn.） Wilczek.]、豌豆（Pisum sativum L.）、油菜、黃瓜（Cucumis sativus L.）、蝶豆（Clitoria ternatea L.）和蘿卜（Raphanus sativus L.）等作物的萌發具有較強的化感作用[8， 10 - 14 ]。

化感作用的強弱通常用萌發率、胚根和胚軸長等作為評價指標。提取溶劑、提取部位和給藥濃度是導致腫柄菊化感作用差異的主要因素。楊海艷等[15 ]研究表明，采用蒸餾水試劑得到的腫柄菊提取物抑制水稻種子萌發的作用強度為葉 > 花序 > 莖，對綠豆種子萌發和幼苗生長的化感作用強度為葉 > 花序 > 莖。梁曉華等[16 ]研究表明，腫柄菊蒸餾水溶劑提取物抑制玉米生長的活性強度為根 > 葉 > 莖。

不同給藥濃度對同一作物的作用效果差異主要體現在其抑制生長的因子不同。楊海艷等[15 ]研究發現，濃度在1.0%～3.0%范圍內，腫柄菊葉和花提取物對水稻種子萌發具有明顯的作用效果，濃度為3.0%時，腫柄菊提取物對水稻種子胚軸和胚根具有明顯的作用，表明腫柄菊葉、花提取物對水稻種子發芽率具有明顯的作用效果。腫柄菊對豆類作物的化感作用表現為抑制和促進雙重效果。楊海艷等[15 ]研究表明，腫柄菊莖的水提液抑制綠豆種子萌發和胚軸生長，而促進根生長，隨著水提液濃度的升高，抑制強度也隨著增強。范麗娜等[11 ]研究表明，低濃度（6.25 g/L）時，腫柄菊地上部分提取物促進豌豆根生長，濃度≥25 g/L時，則抑制豌豆根生長，腫柄菊提取物濃度對豌豆種子萌發和幼苗生長的化感作用強度為100.0 g/L? > 50.0 g/L > 25.0 g/L? > 12.5 g/L > 6.5 g/L 。不同作物對腫柄菊化感作用的敏感度不同，如腫柄菊提取物濃度低于6.25 g/L時促進蘿卜的生長，提取物濃度≥25 g/L時抑制蘿卜的萌發率，在相同條件下，蘿卜對腫柄菊的化感作用最為明顯，豌豆不明顯[11 ]。綜上所述，在田間，腫柄菊與作物競爭生態位和營養元素，嚴重影響作物的萌發和生長，是一種危害較廣泛的入侵雜草。

2.2? ?對雜草的化感作用

研究證明，腫柄菊對稗草[Echinochloa crusgalli（L.） Beauv.]、黑麥草（Lolium perenne L.）、高羊茅（Festuca elata Keng ex E. Alexeev）、高丹草、巴西含羞草（Mimosa invisa）、含羞草（Mimosa pudica L.）、三葉鬼針草（Bidens pilosa L.）、鱧腸（Eclipta prostrata）和假臭草[Praxelis clematidea （Griseb） R.M. King & H.Rob.]等雜草具有化感作用。其水提液對高丹草的化感作用最強，化感濃度為0.1 g/mL，化感指數為-52.2%[14 ]，其次為三葉鬼針草[6 ]。腫柄菊揮發油對假臭草、含羞草和三葉鬼針草具有明顯的抑制作用，其抑制活性為巴西含羞草 > 三葉鬼針草 > 假臭草[10 ]。腫柄菊不同部位提取物對稗草的抑制效果不同，對稗草萌發和幼苗生長的化感作用強度為葉 > 莖葉 > 莖[13 ]。可見，腫柄菊對禾本科和闊葉科雜草具有明顯的抑制作用，可用于除草劑的開發。

2.3? ?對微生物的化感作用

腫柄菊提取物對燕麥鐮刀菌（Fusarium avenaceum）、番茄早疫病菌（Alternaria solani）、梨黑星病菌（Venturia pirina）、煙草赤星病菌（Alternaria alternate）、蠶豆基腐病菌（Fusarium avenaceum）、魔芋軟腐病菌（Rhizopus stolonifer）和茶葉輪斑病菌 （Pestalotiopsis theae）等7種植物病原菌有抑制作用。其中番茄早疫病菌和煙草赤星病菌屬半知菌亞門，梨黑星病菌屬子囊菌亞門，魔芋軟腐病菌屬胡蘿卜軟腐歐文氏菌。不同溶劑的提取物抑菌效果不同，乙酸乙酯提取物抑菌作用 > 乙醇提取物抑菌作用 > 石油醚提取物抑菌作用[17 ]。

2.4? ?化感活性成分

腫柄菊化感物質的提取方法通常有浸漬法、水提法、煎煮法、有機提取法、熱回流法等，提取試劑通常為有機溶劑，采用色譜法、追蹤法和薄層層析法鑒定這些提取物，發現其主要化學成分為倍半萜、酯類、醇類等活性成分（表1）。李曉霞等[18 ] 把腫柄菊風干，用95%乙醇回流3次合并提取物，減壓濃縮得粗浸膏，浸膏用氯仿萃取，得到腫柄菊地上部分氯仿萃取相，鑒定出腫柄菊含有豆甾醇、十六酸乙酯、新植二烯、β-欖香烯。王麗[19 ]把腫柄菊地上部分干物質粉末30.7 kg，用95%乙醇浸提3次，過濾、減壓回收乙醇至無醇味，得到初始浸膏。將浸膏溶于蒸餾水，水懸浮液分別依次用石油醚、氯仿、乙酸乙酯和正丁醇萃取3次，合并各溶劑的萃取液，減壓濃縮得到稠浸膏石油醚部分、氯仿部分、乙酸乙酯部分、正丁醇部分和水，通過分析化合物的理化性質，利用波譜學手段鑒定其化學成分為腫柄菊內酯A。張崇禧等[20 ]用腫柄菊地上部分22 kg，用80%乙醇提取，合并乙醇提取液，減壓濃縮得到提取物。將提取物懸浮于水中，依次用等體積的石油醚、乙酸乙酯和水飽和的正丁醇進行萃取，萃取液減壓濃縮得到石油醚部分、乙酸乙酯部分和正丁醇部分，再采用凝膠柱層析、MCI柱層析等方法進行成分分離，應用質譜、核磁等方法進行成分分析，鑒定出腫柄菊含有酯類。楊明摯等[21 ]把洗干凈的腫柄菊根系加入乙酸乙酯，萃取過夜，吸取乙酸乙酯層液體并用濾紙過濾，再吸取萃取液于三角瓶中，在室溫中濃縮，用濃縮液來鑒定其成分，鑒定出腫柄菊含有1-乙基-3-甲基苯順-β-金合歡烯、十六烷、鄰苯二甲酸異丁酯。再取10 g腫柄菊新鮮完整的葉片于干凈的200 mL燒杯中，快速加入乙酸乙酯不斷晃動進行萃取，取出萃取液并過濾，再濃縮至2 mL進行鑒定，得出腫柄菊的化學成分為1-辛烯-3-醇、香檜烯、1，2，4-三甲基苯、順-松油醇、β-石竹烯。

3? ?腫柄菊有機肥料

腫柄菊除了對雜草和農作物具有明顯的化感作用外，對土壤還具有增肥作用。研究發現，腫柄菊在貧瘠的土壤中可以提高土壤中Ca、Mg、K、P、K、N等物質的含量，降低土壤對P元素吸附的物質，增加土壤中微生物含量，改變土壤性狀（如Al3+濃度、土壤酸度和Ca2+含量等），提高作物產量 [22 - 26 ]。雖然目前腫柄菊有機肥料的研究僅限于初級階段，但科學家對腫柄菊有機肥開發利用方面的知識產權非常重視，自2009年至今，國家知識產權局公開的以腫柄菊為原料的有機肥料發明專利近10個 [27 - 35 ]。由此可知，腫柄菊有機肥料的研究前景比較廣闊。

4? ?前景展望

作為一種外來入侵植物，腫柄菊對農作物、生態環境造成較為嚴重的危害，到目前為止，對其防治多采取噴施農藥的措施。但其為灌木類多年植物，防治效果不理想。對腫柄菊化感作用的研究，不僅能夠掌握腫柄菊對作物的危害程度，還可以利用腫柄菊對雜草生長的抑制作用開發腫柄菊除草活性物質，為尋找植物源性除草劑的開發和利用提供先導化合物，將腫柄菊變廢為寶。因此，腫柄菊在作為外來植物對生態環境有著較大影響的同時，它所具有的發展潛力也不可忽視。

參考文獻：

[1] 羅? ?瑛，劉? ?壯，趙君華，等.? 腫柄菊的礦物質元素分析及評價[J].? 熱帶農業工程，2009，33（3）：36-39.

[2] 中國科學院植物研究所.? 中國高等植物圖鑒：第四冊[M].? 北京：科學出版社，1987：492.

[3] 王四海，孫衛邦，成? ?曉.? 逃逸外來植物腫柄菊在云南的生長繁殖特性、地理分布及群落特征[J].? 生態學報，2004，24（3）：444-449.

[4] 陶? ?川.? 警惕腫柄菊在普洱境內的危害[J].? 思茅師范高等專科學校學報，2008，24（3）：1-3.

[5] 崔清國，彭? ?華，李仁強，等.? 生境類型對入侵植物腫柄菊（Tithonia diversifolia）種群和個體水平特征的影響[J].生態學報，2007，27（11）： 4671-4677.

[6] 田學軍，沈云玫，陶宏征，等.? 入侵植物腫柄菊對三葉鬼針草的化感作用[J].? 生態環境學報，2015，24（7）：1128-1131.

[7] 徐成東，楊? ?雪，陸樹剛.? 中國外來入侵植物腫柄菊[J].? 廣西植物，2007，27（4）：564-569.

[8] 朱? ?楓，王四海，陳? ?劍，等.? 外來入侵植物腫柄菊在云南的分布特征及其影響因素[J].? 生態學雜志，2018，37（9）：2573-2580.

[9] 劉? ?琦，楊美林，秦小萍，等.? 腫柄菊粗提取物對果蠅胃毒、驅避、觸殺、蒸熏效果的研究[J].? 中國農學通報，2012，28（33）：253-256.

[10] 李曉霞，沈奕德，范志偉，等.? 腫柄菊揮發油的化學成分分析及化感作用[J].? 廣西植物，2013，33（6）：878-882

[11] 范麗娜，孫東玲，秦小萍，等.? 腫柄菊水浸提液對3種作物的化感作用研究[J].? 雜草科學，2013，31（2）：26-30.

[12] 王? ?麗，范志偉，沈奕德，等.? 腫柄菊莖葉提取物除草活性的研究[J].? 熱帶作物學報，2012，33（5）：919-923.

[13] 王? ?麗，范志偉，李曉霞，等.? 腫柄菊對鱧腸、稗草及水稻的化感作用研究[C]//中國植物保護學會植物化感作用專業委員會.? 中國第五屆植物化感作用學術研討會論文摘要集.? 遼寧：出版社不詳，2011：1.

[14] 李? ?軍，王瑞龍.? 入侵植物腫柄菊葉片凋落物化感潛力的研究[J].? 生態科學，2015，34（6）：100-104.

[15] 楊海艷，羅中澤，李桂花，等.? 腫柄菊對綠豆和水稻種子的化感作用[J].? 安徽農業科學，2011，39（13）：7576-7578.

[16] 梁曉華，李? ?璐，王? ?波，等.? 腫柄菊水浸液對五種植物的化感作用[J].? 江蘇農業科學，2013，41（1）：99-103.

[17] 郝妮娜，楊美林，秦小萍，等.? 腫柄菊提取物對7種植物病原菌的抑菌作用[J].? 中國農學通報，2011，27（21）： 272-275.

[18] 李曉霞，范志偉，沈奕德，等.? 腫柄菊氯仿萃取相化學成分分析及植物毒性[J].? 熱帶作物學報，2012，33（8）：1500-1504.

[19] 王? ?麗.? 腫柄菊除草活性物質的生物測定及分離鑒定[D].? 海南：海南大學環境與植物保護學院，2012：45-54.

[20] 張崇禧，吳志軍，李? ?霞，等.? 腫柄菊乙酸乙酯部位的化學成分[J].? 第二軍醫大學學報，2010，31（2）：189-192.

[21] 楊明摯，張? ?婷，楊? ?晨，等.? 云南3種菊科入侵植物根際土壤際葉面揮發性成分差異分析[J].? 云南大學學報（自然科學版），2009，

31（2）： 489-496.

[22] JAMA B，PALM C A，BURESH R J，et al.Tithonia diversifolia as a green manure for soil fertility imporovement in western Kenya：A review[J].? Agroforestry Systems，2000，4（2）：201-221.

[23] MUKURALINDA A，TENYWA J S，VERCHOT L，et al.? Phosphorus uptake and maize response to organic and inorganic fertilizer inputs in Rubona，Southern province of Rwanda[J].? Agroforestry Systems，2010，80（2）： 211.

[24] BASAMBA T A，BARRIOS E，SINGH B R，et al. Impact of planted fallows and a crop rotation on nitrogen mineralization and phosphorus and organic matter fractions on a Colombian volcanic-ashsoil[J].? Nutrient Cycling in Agroecosystem，2007，77（2）：127-141.

[25] JAYNE M，MONICAH M，DANIEL M，et al.? Adoption potential of selected organic resources for improving soil fertility in the central highlands of Kenya[J].? Agroforestry Systems，2009，76（2）：467-485.

[26] IKERRA S，SEMU E，MREMA J.? Combing Tithonia diversifolia and minjingu phosphate rock for improvement of P availability and maize yields on a chromic acrisol in Morogoro，Tanzania[J].? Nutrient Cycling in Agroecosystem，2006，76（2-3）：249-260.

[27] 吳? ?苗.? 一種有機肥料：CN 107417459[P].? 2017-12-01.

[28] 陳樹全，張玉樹，蘇火貴，等.? 降低茶樹病害的環保肥料：CN108752114[P].? 2018-11-06.

[29] 田? ?歡，周? ?瑛，劉文濤.? 一種新型組合式有機肥：CN107556115[P].? 2018-01-09.

[30] 田? ?歡，周? ?瑛，劉文濤.? 一種新型有機追肥的制作方法：CN 107500919[P].? 2017-12-22.

[31] 王仕輝.? 一種桃樹種植用肥料配方：CN 106348890[P].? 2017-01-25.

[32] 鄧業成.? 一種防治沙田柚潰瘍病肥料及其制備方法：CN 106336310[P].? ?2017-01-18.

[33] 胡偉東.? 一種甜瓜專用化肥及其制備方法：CN 104291992[P].? 2015-01-21.

[34] 劉友德.? 一種桃樹專用肥及其制備方法：CN 103992166[P].? 2014-08-20.

[35] 公維昌，劉艷紅，陳亞青，等.? 腫柄菊修復鎘污染土壤中的應用：CN 106964645[P].? ?2017-07-21.

（本文責編：鄭丹丹）