苦豆子浸提液對哈密瓜種子萌發的化感效應

中圖分類號：S652 文獻標志碼：A 文章編號：1001-4330（2025）03-0732-07

0 引言

【研究意義】哈密瓜是新疆的特色瓜果，伴隨著哈密瓜集約化的發展模式，連作障礙已成為其產業發展的制約因子[1-2]。長期連作導致哈密瓜根際土壤微生物多樣性降低，并加劇土壤養分比例失衡。哈密瓜連作土壤中致病菌（如鐮刀菌屬）豐度顯著高于非連作土壤，致使哈密瓜蔓枯病發病率升高[3]。植物根系所產生的自毒物質會影響種子發芽生長[4-5]。哈密瓜根系因連作分泌的大量酚酸類物質，破壞了其根部微環境的生態平衡，導致哈密瓜產生化感自毒效應，抑制種子萌發，進而影響植物根系和地上部分的生長[6-7]連作甜瓜地上部及根部狀況均可影響其種子萌發及幼苗根系形態[8-9]，研究哈密瓜連作土壤浸提液對種子萌發的影響，對分析哈密瓜連作模式下種子萌發的影響因素有實際意義?！厩叭搜芯窟M展】苦豆子為豆科槐屬多年生草本植物，其根莖旱生耐鹽，廣泛分布于西北干旱半干旱區較潮濕的區域?？喽棺咏嵋嚎梢种品N子萌發。呂篤康等[0]研究發現，苦豆子種子蒸餾水浸提液對高羊茅種子萌發具有抑制作用。麥麥提艾則孜·穆合塔爾等[1]發現苦豆子植株不同部位浸提液對比斜克其甜瓜種子萌發均具有抑制作用，其中苦豆子種子浸提液抑制作用最強。周立彪等[12研究表明，苦豆子甲醇、乙醇、丙酮和蒸餾水浸提液對老瓜頭種子的萌發均具有抑制作用，其中蒸餾水浸提液的抑制作用最強。【本研究切入點】上述研究并未對苦豆子浸提液與土壤浸提液的交互作用進行探討。新疆哈密瓜多以露地種植為主，受限于連作過程所引起的種子發芽率低、枯萎病病害瀕發等原因，新疆南疆哈密瓜露地種植多采用休耕或輪作模式種植。因此，需研究哈密瓜連作土壤浸提液對種子萌發的影響。【擬解決的關鍵問題】以新疆南疆種植的哈密瓜新蜜11號（86-1）種子為研究對象，以伽師縣野生苦豆子為研究材料，測定哈密瓜發芽勢、發芽率及發芽指數，分析哈密瓜連作土壤浸提液對其種子萌發的影響，種子萌發化感效應指數探討苦豆子浸提液與連作土壤浸提液的交互效應，為哈密瓜連作模式下的種子萌發障礙提供依據。

一 材料與方法

1.1 材料

1. 1. 1 苦豆子

試驗所用土壤及苦豆子均采集自新疆喀什地區疏勒縣英阿瓦提鄉比納木村，分別選取2年及7年連作大棚瓜田，于哈密瓜成熟期采用五點法采集瓜田耕作層土壤（ 0～25cm） ，除去砂礫、植物細根及落葉等雜質，均勻混合后帶回實驗室用以制備土壤浸提液。哈密瓜品種為新蜜11號（86-1）種子。

1. 1. 2 土壤浸提液的制備

所采集土壤過 2mm 篩后按土：水 =1：5 混合，在智能恒溫搖床上振蕩 ^1h （轉速 150r/min ），浸提 24h 后用定性濾紙和 0.45μm 濾膜二重過濾得到土壤浸提原液（ 200g/L ），保存于 4% 冰箱備用[13]。使用時將浸提液母液用蒸餾水分別稀釋到其工作濃度（ 100g/L 。

1. 1.3 苦豆子浸提液的制備

新鮮苦豆子植株去雜，選取地上部分用蒸餾水洗凈，濾紙吸干表面水分，存放于陰涼干燥處自然晾干。剪成約 1cm 小段粉碎，稱取 100g 放于燒杯中，加1L蒸餾水，室溫浸泡 ^48h 后采用雙層紗布過濾取得粗提液后用定性濾紙進行二次過濾，制成 100g/L 的苦豆子浸提液母液，貯存于4^°C 冰箱備用[14]。使用時將浸提液母液用蒸餾水分別稀釋到5、25和 50g/L 的濃度。

1. 2 方法

1.2.1 試驗設計

共設置11個處理，分別為無菌蒸餾水對照處理（CK，2年連作哈密瓜田土壤浸提液處理組（T₁）.7 年連作哈密瓜田土壤浸提液處理組（ ）、不同濃度苦豆子浸提液處理組（5、25和 50g/L ，T₃～T₅ ）2年連作哈密瓜田土壤浸提液與不同濃度苦豆子浸提液復合處理組（ ΔT₆～T₈ ）、7年連作哈密瓜田土壤浸提液與不同濃度苦豆子浸提液復合處理組（ ΔT₉～T₁₁ ），每處理組4個重復。

選取籽粒飽滿、均勻一致的哈密瓜種子（10粒）置于鋪有雙層濾紙的無菌培養皿中。向每個處理的培養血中分別加入 5mL 相應處理的浸提液，對照處理的培養血加入 5mL 無菌蒸餾水。將培養血置于 20～25^°C .12h/12h 光/暗交替的植物培養室中連續培養7d（每日在各培養皿中加無菌蒸餾水 1mL ）。每天在固定時間點觀察記錄種子的萌發情況（以胚芽突破種皮 1～2mm 為標準記錄其發芽種子數）[15]

發芽勢 （%）=（3d 內發芽種子數/供試種子數） ×100 ：

發芽率 （%）=（7d 內發芽種子數/供試種子數） ×100 ：

發芽指數 。

式中， G 表示在 χ_t 時間內的發芽數目， Dt 為相應的發芽天數；

化感效應指數（Allelopathicresponseindex，RI）=1-C/T（T≥C） 或 T/C-1（T

式中， c 為對照組值， T 為試驗組值， RIgt;0 時為促進作用； RIlt;0 則為抑制作用，作用強度大小與 RI 絕對值大小一致[16]

1.3 數據處理

所有數據采用MicrosoftExcel和SPSS25.0軟件對測定數據進行差異性分析，試驗結果用“平均值 ± 標準差”表示。

2 結果與分析

2.1 不同連作年限土壤浸提液對哈密瓜種子萌發的影響

研究表明，對照組哈密瓜種子發芽勢、發芽率及發芽指數依次為 65% 90% 和1.29，均顯著高于試驗組。哈密瓜連作土壤浸提液對其種子萌發具有顯著抑制作用（ Plt;0.05） 。在2年連作土壤浸提液作用下，哈密瓜種子發芽勢降低了26.92% ，發芽率降低了 30.56% ；7年連作土壤浸提液作用下，哈密瓜種子發芽勢降低了 42.31% ，發芽率降低了 41.67% 。盡管哈密瓜種子萌發隨連作年限有逐漸降低的趨勢，但試驗組之間并無顯著性差異（ Pgt;0.05） 。表1

2.2 苦豆子浸提液對哈密瓜種子萌發的影響

研究表明，不同濃度苦豆子浸提液對哈密瓜種子萌發有顯著抑制作用（ ）。各處理組種子發芽勢分別為 35% ） 35% 和 32.5% ，較對照組下降了 46.15%～50% 。所有處理組均顯著低于對照組。處理濃度為 5‰ 時發芽率為42.50% ，降低了 52.78% ;處理濃度為 50g/L 時，發芽率為 35.00% ，降低了 61.11% ，但與 T₃ 處理組無顯著差異（ Pgt;0.05） 。 25g/L 處理組種子發芽率僅降低了 19.44% ，顯著高于 T₃ 和 T₅ 組。苦豆子浸提液對哈密瓜種子萌發的影響可能存在不同的濃度效應。表2

表12年及7年連作土壤浸提液下哈密瓜種子萌發的變化

表2不同濃度苦豆子浸提液下哈密瓜種子萌發的變化

2.3連作土壤浸提液與苦豆子浸提液對哈密瓜種子萌發的交互效應

研究表明，2年連作哈密瓜田土壤浸提液與不同濃度苦豆子浸提液混合液處理后哈密瓜種子萌發明顯受到抑制（ Plt;0.05） 。然而不同濃度處理之間并無顯著差異。當苦豆子處理濃度為50g/L 時，在其與土壤浸提液的共同作用下種子萌發率為 25% ，較對照組（CK）下降了 77.78% ，發芽指數僅為0.29。表3

7年連作哈密瓜田土壤浸提液與不同濃度苦豆子浸提液混合液處理組后哈密瓜種子萌發情況。發芽率及發芽指數均隨苦豆子濃度升高呈顯著下降趨勢。在低濃度處理下（ |5g/L? ，哈密瓜種子萌發勢為 50% ，與對照組間并無顯著差異。 T₁₀ 處理組發芽勢為 40% 顯著低于對照組，與 T₉ 處理組之間并無顯著差異。當苦豆子濃度達到50g/L 時，在其與土壤浸提液的交互作用下，哈密瓜種子從第3d開始停止萌發。表4

表47年連作土壤浸提液與不同濃度苦豆子浸提液下哈密瓜種子萌發的復合變化

Tab.4Changes interaction effects of soil extracts with 7 years of continuous cropping andSophoraalopecuroidesL.extractson seed germination of Hami melon

T₁ 處理組種子發芽勢化感效應指數為-0.28，顯著高于于混合處理組 （T₆～T₈：-0.54 、-0.66及-0.78）; T₁ 處理組種子發芽率化感效應指數為-0.31，顯著高于混合處理組（ ΔT₆～T₈ ：-0.64，-0.73 及-0.78）。表5

T₉ 處理組發芽勢化感效應指數為-0.24，高于 T₂ 處理組（-0.42）。但 T₉ 處理組發芽率化感效應指數為-0.25，顯著高于 T₂ 處理組。類似的結果在高濃度處理組中并未觀察到（ T₁₀ 及 T₁₁ ）。表6

3討論

3.1連作障礙與植物化感作用關系密切相關。土壤中酚酸類物質的積累可通過改變土壤理化性質，進而加重連作障礙[17]。張璐等[6]發現甜瓜連作3年后酚酸總量可達 245.39mg/kg ，是未連作土壤的1.97倍。試驗表明外源增加酚酸類物質可促進尖孢鐮孢菌的孢子萌發，進而顯著加劇甜瓜枯萎病病害的發生[。此外，這些植物根系所產生的化感物質會影響種子萌發[4]。Zhang等[8]通過水培試驗收集甜瓜根系分泌物后將其用于甜瓜種子萌發試驗，結果發現萌發顯著受到抑制，并且幼苗根系受到嚴重的氧化應激損傷。根系分泌物進入到土壤環境中后同樣也會對作物生長產生一定的影響。林超等[18]研究表明，黨參根際土壤浸提液明顯抑制自身種子發芽率、發芽勢，減緩幼苗生長，這與研究的結果相一致。

3.2苦豆子全草、根莖及種子均可藥用，且具備一定抑菌殺蟲作用，在農業生產等領域也多有應用，是因為苦豆子根系可以分泌一些酶類物質，促進土壤中有機物的分解和礦化，增加土壤中可利用的營養元素，從而改善土壤肥力。苦豆子綠肥能顯著提高立架甜瓜對氮、磷、鉀素的吸收，增加產量并改善其品質，對番茄植株生長及果實品質同樣也具有明顯的調控作用[19-20]。苦豆子生物堿具有殺蟲作用，是新型殺蟲農藥的主要有效成分[21-22]。因此，苦豆子可以作為一種生物防治措施，可以抑制土壤中的病原菌和害蟲的繁殖。

3.3種植物可改變其根際土壤微生物群落的結構特征，長期連作會導致病害菌富集[23]。合理輪作可以改善哈密瓜田土攘結構并抑制土壤病害菌的繁殖，適當的作物輪作還能增加農作物的產量和穩定性[24]。而微生物菌肥則可以通過增加土壤有益微生物的數量和種類，達到消減病害的效果[25-26]。除此之外，有研究利用化學物質來控制土壤病原菌的方法，其優點是作用強烈、速度快，但缺點是易產生抗藥性和殘留問題[3，27]。在研究中，發現苦豆子地上部分浸提液可以顯著抑制哈密瓜（86-1）種子的萌發。但統計結果表明低濃度苦豆子浸提液可以顯著消減哈密瓜長期連作所帶來的種子萌發自毒效應，可能與苦豆子含有較高的生物堿有關[28]。生物堿是一種具有堿性基團的含氮有機化合物，而酚酸是一種含有酚羥基的有機酸，兩者可能會發生酸堿反應。因此，苦豆子作為清潔綠肥可能具有一定的連作障礙消減潛力[29]。然而由于苦豆子同時具有一定毒性[30]其具體應用方式及機理有待于深人研究。

4結論

哈密瓜連作土壤浸提液顯著抑制其種子的萌發。在2年連作哈密瓜土壤浸提液作用下，哈密瓜種子發芽率為 62.50% ，降低了 30.56% 。在7年連作哈密瓜土壤浸提液作用下，哈密瓜種子發芽率為 52.50% ，降低了 41.67% ?？喽棺拥厣喜糠纸嵋鹤饔脻舛仍?5～50g/L 時，哈密瓜種子發芽率降低了 19.44%～61.11% 。盡管在連作土壤浸提液與苦豆子浸提液共同作用下，哈密瓜種子萌發依然顯著受抑制，但 5g/L 的苦豆子浸提液可以顯著消減哈密瓜長期連作所帶來的種子萌發自毒效應。

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Abstract：【Objective】To clarify the impact of Sophora alopecuroides L. extracts on allelopathy of Hami melon seed germination by investigating the interactive effects of soil extracts （continuous cropping for 2 years and 7 years） and different concentrations of Sophora alopecuroides L. （5，25 and 50g/L ）on the seed germination of Hami melon.【Methods】The germination potential，germination rate，germination index，and alelopathy response index of the Hami melon seeds were determined using the filter paper method in Petri dishes. 【Results】 The continuous cropping soil extracts significantly inhibited the seed germination rate，with a decrement in germination rate of 30.56% and 41.67% respectively. Similarly，Hami melon seed germination rate decreased by 19.44%-61.11% after treatment of Sophora alopecuroides L. water extracts. However，further findings from the interaction effcts of continuous cropping soil extracts and Sophora alopecuroides L. extracts on seed germination indicated that low concentration of Sophora alopecuroides L. extracts （5g/L）could clearly reduce the long - term continuous cropping barrier efect of Hami melon（7 years）compared to 2 years. 【Conclusion】 Low concentration of Sophora alopecuroides L. （5 g/L） might mitigate the seed germination allelopathy caused by long - term continuous cropping of Hami melon.

Key words：alelopathy；continuous cropping obstacle;seed germination; Hami melon; Sophora alopecuroides L.