全 文 ：几种不同培养基质对沿阶草化感作用
生物测定结果的影响
易自成， 贺俊波， 黎华寿, 付浩洋， 杨 旭， 郑 海
(华南农业大学农业部华南热带农业环境重点实验室/
广东省高等学校农业生态与农村环境重点实验室， 广东 广州 510642)
摘 要：以沿阶草(Ophiopogon japonicus)和三叶鬼针草(Bidens pilosa L.)幼苗为材料，研究了土壤、吸湿塑料泡棉、
细河沙和营养水培液 4种不同培养基质对化感作用生物测定结果的影响。 结果表明，不同培养基质条件下，不同浓
度沿阶草叶浸提液（1∶40、1∶200、1∶400 和 CK）对三叶鬼针草幼苗根长、株高和生物量等生物测定指标变化影响的规
律并不完全一致；三叶鬼针草根系形态结构（总根长、根总表面积、根体积等）变化趋势也不相同，即化感生物测定试
验培养基质的选择对试验结果产生显著影响，不同培养基质可能获得显著不同的试验结论。
关键词：培养基质； 化感作用； 生物测定； 沿阶草
中图分类号：Q143 文献标识码：A 文章编号：1004-874X（2014）09-0059-04
Effects of culture media on bioassay results of
allelopathy of Ophiopogon japonicus
YI Zi-cheng, HE Jun-bo, LI Hua-shou, FU Hao-yang， YANG Xu, ZHENG Hai
(Key Laboratory of South China Tropical Agriculture Environment，Ministry of Agriculture
of China, South China Agricultural University/Key Laboratory of Agroecology
and Rural Environment of Guangdong Regular Higher Education Institutions, Guangzhou 510642, China)
Abstract: Effects of four culture media (soil, sponge, sand and liquid) on the results of allelopathic potentials of dwarf
lilyturf (Ophiopogonjaponicus) seedlings against Bidens pilosa L. were investigated. The results showed that the effects of
different concentration (1∶40, 1∶200, and 1∶400) of leaf extracts from dwarf lilyturf on the growth of B. pilosa were significantly
different among the four culture media. Meanwhile, the root morphological structure (root length, root surface area and root
volume, etc.) of B. pilosa also differed when the plants were cultivated in different culture media. Seletion of culture
medium could significantly affect the outcomes of study.
Key words： culture media; allelopathy; bioassay; Ophiopogon japonicus
化感作用是指植物和微生物通过释放某些化学物
质而对邻近植物和微生物产生直接或间接、 有害或有
利的影响[1]。 很多研究发现，对入侵地生态系统造成巨
大经济和社会损失的外来入侵植物往往伴有化感物质
的释放 [2-3]，因此 ，Callaway 等 [4]在 2004 年提出著名的
“新奇武器假说”（Novel weapons hypothesis）。 同时由于
在病虫害防治、杂草控制、作物增产等方面都有重要的
应用，化感作用成为人们备受关注的研究热点[5-7]。
由于化感物质种类众多， 化学性质彼此间差异很
大，其产生和释放还与环境因素息息相关，又由于研究
的目的和揭示物种相互关系的需要， 使得化感作用生
物测定方法多样， 以致不同化感研究结果不一致和难
以比较[8]。 如郭艾英等[9]采用培养皿滤纸法研究了三叶
鬼针草和胜红蓟的叶片浸提液对旱稻种子萌发和生长
的影响；鲍观娟等[10]则采用培养皿土培法研究了不同浓
度紫茎泽兰水提液对鸭茅种子发芽、 幼苗生长及保护
酶的影响；Renne 等[11]在研究高羊茅对土著植物种子萌
发的影响时发现， 实验室内滤纸法和野外土培法所得
的结论并不一致。 同时化感作用生物测定的方法还有
液体水培法、 砂培法、 琼脂法、 无菌浮石法、 海绵法
等[1,7-8,11-12]。
沿阶草（Ophiopogon japonicus）是百合科沿阶草属
多年生草本地被植物， 是民间传统中草药，《神农本草
经》中很早就有关于它的记载，Lin 等[12]和徐莹梅等 [13]均
已证明其具有较强的化感潜力。 常见的恶性杂草三叶
收稿日期：2013-10-18
基金项目：国家“973”计划项目（2011CB100400-G）子项目
作者简介：易自成（1987-），男，在读硕士生，E-mail:yicheng.
137@163.com
通讯作者：黎华寿（1964-），男，博士，教授， E-mail:lihuashou
@scau.edu.cn
广东农业科学 2014 年第 9期 59
C M Y K
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2014.09.022
注： 表中同列数据后小写英文字母不同者表示经 Duncans
检验差异显著，表 2 同。
表 1 4 种不同培养基质中沿阶草叶浸提液
对三叶鬼针草株高、根长和生物量的影响
土培
泡棉
沙培
水培
CK
1∶400
1∶200
1∶40
CK
1∶400
1∶200
1∶40
CK
1∶400
1∶200
1∶40
CK
1∶400
1∶200
1∶40
根长(cm)
4.50±0.74ab
6.63±1.09a
5.03±0.72ab
3.87±0.28b
12.07±0.70ab
14.03±0.68a
11.7±0.92b
6.80±0.32c
4.63±0.52a
4.73±0.76a
5.47±0.82a
3.73±0.13a
11.87±0.77a
4.93±0.09b
3.83±0.22bc
3.43±0.28c
株高(cm)
9.20±0.35a
9.20±0.36a
7.80±0.65ab
6.63±0.57b
9.47±0.43a
9.37±0.34a
8.63±0.09ab
8.00±0.49b
8.63±0.34a
7.53±0.64a
8.70±0.50a
7.37±0.38a
9.43±0.32a
8.73±0.56ab
8.47±0.59ab
7.63±0.47b
根鲜重(g)
0.02±0.00a
0.05±0.02a
0.03±0.01a
0.01±0.01a
0.04±0.00a
0.04±0.00a
0.04±0.00a
0.03±0.00b
0.07±0.03a
0.08±0.02a
0.07±0.02a
0.02±0.01b
0.06±0.00a
0.06±0.01a
0.04±0.00b
0.01±0.00c
苗鲜重(g)
0.11±0.01a
0.22±0.06a
0.16±0.03a
0.13±0.03a
0.24±0.04a
0.23±0.01a
0.23±0.01ab
0.16±0.02b
0.22±0.06ab
0.24±0.05ab
0.37±0.11a
0.05±0.00b
0.30±0.04a
0.30±0.02a
0.22±0.05ab
0.12±0.02b
处理
鬼针草（Bidens pilosa L.）具有较强的生态可塑性已被
广泛证实[14-15]。 同时已有大量研究证明，由于新陈代谢
高度活跃和根系开始木质化[16-17]，植株幼苗期是植物生
长周期中对化感物质非常敏感的时期[18]。因此本研究以
三叶鬼针草幼苗为化感受体，研究不同培养基质中，沿
阶草叶水浸提液对三叶鬼针草幼苗化感生物测定结果
的影响，以期为规范化感试验生物测定条件提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
植物材料： 供试的沿阶草健康植株处于生长旺盛
期、三叶鬼针草为萌发不久的幼苗，均于 2011 年 7 月
采自华南农业大学校园内。
培养基质： 土壤采集于华南农业大学跃进南水稻
田，风干后过 2 mm 筛，理化性质如下：pH 6.28，土壤有
机质、全氮、全磷、全钾分别为 24.16、1.18、0.86、27.08 g/kg，
碱解氮、 速效磷、 速效钾分别为 157.26、47.73、142.93
mg/kg。 细沙采集于华南农业大学校园工地， 过 2 mm
筛，用盐酸（1∶3）浸泡 24 h，用纯水多次清洗至 pH 接近
7，120 ℃烘 6 h。 试验所用吸湿性塑料泡棉经纯水多次
清洗后 50℃烘干。
1.2 沿阶草不同浓度浸提液的制备
沿阶草浸提液的制备参考高兴祥等 [19]的方法：采集
健康的沿阶草，将其地上部和地下部分开，用清水洗净
地上部，室内阴干后分别剪成 1 cm 左右的小段，置于
棕色玻璃瓶中，用 20 倍（G/L）离子水于 24℃条件下浸
泡，期间或震荡，72 h 后超声波 20 min，然后用双层分
析滤纸抽滤，得到配比为 1∶20浸提液母液。将母液分别
稀释 5 倍及 10 倍， 得到配比为 1∶100 和 1∶200 的稀释
液，之后再配成 1/2 Hoagland 营养液（pH 6.0），即得到
1∶40、1∶200、1∶400倍目标液，放入 4℃冰箱备用。
1.3 试验方法
试验共有土壤、吸湿塑料泡棉、细河沙和营养水培
液 4种培养基质，其中土培和沙培为分别称取 200 g 准
备好的土壤或细沙放入体积为 200 mL 的塑料杯中；泡
棉整理成团后，同样放入 200 mL 的塑料杯中；水培则
以 50 mL 的离心管为培养容器。 每种培养基质均设有
3种不同浓度的沿阶草叶浸提液， 即 1∶40、1∶200、1∶400
目标液， 以没有添加浸提液的 1/2 Hogland 营养液（pH
6.0）做空白对照。 各个处理分别添加 50 mL 目标液和
种植 1株株高约为 7~8 cm、根长约为 3~4 cm的三叶鬼
针草幼苗。 每处理重复 3次，试验在人工气候箱中进行
（14 h 光照/10 h 黑暗，25℃，相对湿度 90%），试验培养
时间为 10 d，其中前 5 d 每个处理每天各补充 5 mL 的
水浸提液，后 5 d 每天补充 10 mL 水浸提液，同时水培
处理组每天曝气 5 min，并保持液面深度。 10 d 后培养
结束，测量三叶鬼针草根长、株高和鲜重，并用根系扫
描 仪 和 WinRHIZO （Canada Regent Instruments
company, 2009）对根系进行定量分析。
1.4 数据处理
试验数据均采用 SPSS 13.0 和 Excel 2010 进行统
计分析和作图，采用单因素方差分析(One-way ANOVA)
对测试项目统计结果进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 不同培养基质对三叶鬼针草生物测定指标的影响
如表 1 所示，沿阶草叶部浸提液作用下三叶鬼针
草幼苗的生物测定指标变化趋势在各种培养基质条
件中并不完全一致。 土培条件下，1∶200 和 1∶400 的沿
阶草叶部浸提液能促进三叶鬼针草幼苗根的伸长 ，
1∶40 浓度下则表现为抑制作用，有比较明显的“低促
高抑”的化感规律；在细沙培养基质中，各个浓度之间
差异不明显；而不同浓度叶浸提液直接水培的处理组
则全部表现为抑制作用。 就地上部生物量和地下部生
物量来看 ， 土壤基质处理有低浓度促进生长 （G/L，
1 ∶400）而高浓度 （G/L，1 ∶40）则表现出抑制作用的趋
势，但处理间差异不显著；在吸湿泡棉和直接以浸提
液 (水培 )为基质的培养条件下，幼苗地上部和地下部
生物量均表现出随化感物质浓度增加而减少的趋势；
但是在沙培条件下，“低促高抑”的规律明显，特别是
对地上部生物量的影响。
2.2 不同培养基质对三叶鬼针草根系形态的影响
沿阶草叶浸提液作用下三叶鬼针草幼苗的根系扫
描结果见表 2。 与生物测定结果（表 1）相似，其变化趋
60
C M Y K
表 3 4 种不同培养基质对三叶鬼针草根长和总根长方差分析结果的影响
处理
土培
泡棉
沙培
水培
变差
组间变差
组内变差
总变差
组间变差
组内变差
总变差
组间变差
组内变差
总变差
组间变差
组内变差
总变差
SS
12.6090
14.0000
26.6090
74.2492
10.9400
85.1892
4.5425
9.2667
13.8092
140.5100
4.3667
144.8767
df
3
8
11
3
8
11
3
8
11
3
8
11
MS
4.2030
1.7500
24.7497
1.3675
1.5142
1.1583
46.8367
0.5458
F
2.4020
18.0985
1.3072
85.8076
P
0.1430
0.0006
0.3374
0.0000
SS
2230.4090
4061.7590
6292.1680
1307.6531
1349.1239
2656.7771
14709.7753
17165.1096
31874.8849
15038.8915
4243.0165
19281.9080
df
3
8
11
3
8
11
3
8
11
3
8
11
MS
743.4700
507.7200
435.8844
168.6405
4903.2584
2145.6387
5012.9638
530.3771
F
1.4640
2.5847
2.2852
9.4517
P
0.2960
0.1258
0.1557
0.0052
根长 总根长
土培
泡棉
沙培
水培
CK
1∶400
1∶200
1∶40
CK
1∶400
1∶200
1∶40
CK
1∶400
1∶200
1∶40
CK
1∶400
1∶200
1∶40
总根长(cm)
25.04±4.12a
53.42±42.53a
32.15±11.00a
16.63±9.16a
66.87±4.60a
79.11±4.55a
68.14±6.77a
43.19±11.87b
63.92±33.91ab
91.91±50.85ab
121.47±67.72a
26.63±16.17b
119.73±41.78a
74.32±15.73b
41.81±2.42bc
27.63±11.10c
总表面积(cm2)
2.41±0.32a
5.67±4.77a
3.51±1.41a
1.81±1.09a
6.20±0.90ab
7.13±0.01a
5.73±0.20ab
4.15±1.66b
6.48±4.06ab
8.96±4.31ab
11.66±6.32a
2.22±1.40b
10.17±4.20a
7.61±1.16ab
4.43±0.52bc
2.62±1.12c
总体积(cm3)
0.02±0.00a
0.05±0.04a
0.03±0.01a
0.01±0.01a
0.05±0.01a
0.04±0.01a
0.04±0.00a
0.03±0.02a
0.06±0.04ab
0.07±0.03ab
0.09±0.05a
0.01±0.01b
0.07±0.03a
0.06±0.01a
0.04±0.01ab
0.02±0.01b
平均根直径(mm)
0.31±0.02a
0.33±0.03a
0.34±0.05a
0.33±0.03a
0.30±0.01a
0.29±0.01a
0.27±0.01a
0.29±0.01b
0.32±0.05a
0.32±0.04a
0.30±0.03a
0.27±0.02a
0.27±0.02b
0.33±0.02a
0.34±0.02a
0.30±0.02ab
根尖数(n)
69.00±16.09a
166.33±141.18a
81.67±16.17a
45.33±25.42a
360.67±91.76a
354.33±53.80a
375.67±73.91a
119.33±92.95b
139.67±46.28a
379.00±254.00a
415.67±145.90a
105.00±30.35a
172.00±40.36b
357.33±64.26a
231.67±37.45b
163.67±80.58b
表 2 4 种不同培养基质中沿阶草叶浸提液对三叶鬼针草根系形态的影响
势在各种培养基质中并不完全一致。 在土壤基质中，三
叶鬼针草幼苗在不同处理下差异不明显； 而其他基质
中，试验结果趋势相对一致。 对于总根长，土壤基质和
泡棉基质的结果相似， 均在浸提液浓度为 1∶400 时，总
根长最大，分别是 53.42、79.11 cm；在沙培条件下，总根
长最大值出现在 1∶200的处理中，平均值为 121.47 cm；
而以浸提液直接作为水培处理时， 空白处理的总根长
值最大，平均值为 119.73 cm，其他处理均表现为抑制
作用。 根系总表面积与总根长表现出相类似的规律，而
根尖数在部分培养基质中呈现出不一样的规律， 如在
水培条件下，CK的总根长数值最大，而 1∶400 处理下根
尖数数值最大，这可能是在此种培养条件下，浸提液抑
制根的伸长，但是低浓度的浸提液却促进根的萌生。
2.3 4 种不同培养基对三叶鬼针草幼苗根长和总根长
试验数据方差分析的影响
为对比 4 种不同培养基质对试验数据的影响，筛
选了三叶鬼针草幼苗根长和总根长两组数据进行分
析，其方差分析结果见表 3所示。 F值是两个均方的比
值(效应项/误差项)，其值越大，处理之间差异越明显，误
差项越小说明试验精度越高。 对于根长，变化趋势为
F 水培（85.8076）＞ F 泡棉（18.0985）＞ F 土培（2.4020）＞ F 沙培
（1.3072）。 对于总根长，变化趋势则为，F 水培（9.4517）＞F
泡棉（2.5847）＞F 沙培（2.2852）＞ F 土培（1.4640）。可见在 4种
培养基质中，水培处理组数据重复性最好，处理之间差
异最明显，其次为泡棉。
处理
61
C M Y K
3 结论与讨论
供体植物释放的化感物质可通过挥发、淋溶、根分
泌和残茬腐解等途径进入环境中， 对受体植物产生促
进或者抑制的化感作用。 自然条件下化感物质在土壤
中会发生迁移、吸附-解吸附或者降解等环境行为[20]。植
物化感强度取决于化感物质活性， 而活性强弱受其浓
度、分子结构及互作方式的影响[21]。 可见任何对化感物
质浓度、 分子结构和作用方式产生影响的因素都可能
影响化感作用强弱。 在化感研究中，实验室内人工模拟
无法还原自然状态， 因此化感试验结果可能因模拟条
件的差异而导致偏差。
本研究结果表明：沿阶草叶部浸提液对三叶鬼针草
幼苗的生物测定结果在不同培养基质条件中并不完全
一致，尽管苗高在各个培养基质中差异不大，但根长变
化规律在不同培养方式下各有不同，这表明同样的试验
对象在不同的培养基质中得出不同的结果。 在 CK处理
中，由于培养基质机械阻力不同，土培和沙培下的三叶
鬼针草幼苗根系伸长与泡棉和水培处理相比，明显受到
抑制，且处理间变化幅度也没有后两者大，同时由于土
壤固体对化感物质的吸附与扩散作用不同于其他基质，
可能化感物质在土壤内分布不均， 试验重复性不好，试
验误差较大，可见短期试验采用土培法效果不好。
另外，在一般情况下，植物根系具有生态可塑性[22-23]，
即不同生态环境下同一种植物根系的形态及结构有所
不同。 三叶鬼针草根系发达，这也是其抗逆性强、入侵
生态位广的原因之一[14]。通过对三叶鬼针草幼苗根系扫
描结果分析可知， 根系形态结构变化在各个处理间并
不一致。 营养液水培处理组 F 值最大，试验效果最佳，
但与野外实际条件相差较大。 因此，基于对三叶鬼针草
根长和总根长的数据分析， 本研究的化感试验建议使
用泡棉作培养基较好。
我国对化感作用研究虽然已有数十年之久，但很多
研究还停留在简单地阐明化感作用现象等方面[1,24-25]。 化
感作用的生物测定方法很多，但极缺乏规范的方法。 本
试验表明， 实验室化感作用生物测定的结果和结论会
因培养基质不同而有所差异，应慎重选择培养基质。 如
何获得更简易灵敏而又科学规范的生物测定方法，保
证研究结果更符合实际从而有助于更好地阐明化感的
生态学意义，仍有待研究工作者进一步努力。
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（责任编辑 王玉梅）
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