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狼毒对新麦草、无芒雀麦化感作用的研究



全 文 :2011年第1期 总第182期2011年第1期 总第182期CAOYE YU XUMU 草业与畜牧 CAOYE YU XUMU草业与畜牧
收稿日期:2010-10-28
基金项目:中央级公益性科研院所基本科研业务费(中国农
业科学院草原研究所)项目(2006-01-10)
作者简介:王慧(1978- ),男,内蒙古人,硕士,主要从
事草地生态及草地毒害草的研究工作。
王 慧1,2 ,卫智军1,周淑清2,黄祖杰2
(1. 内蒙古农业大学生态环境学院,内蒙古 呼和浩特 010019;2. 中国农业科学院草原研究所,内蒙古 呼和浩特 010010)
狼毒对新麦草、无芒雀麦化感作用的研究
摘 要:为了弄清狼毒(Stellera chamaejasme L.)对两种优质牧草——新麦草(Psathyrostachys juncea(Fisch.)
Nevski)和无芒雀麦(Bromus inermis Leyss)的化感作用强弱,在恢复狼毒侵占严重的草地时,对草种进行合理的选择,
采用室内生物测定方法,研究了狼毒根、茎叶粉碎物在土壤里腐解过程中对新麦草和无芒雀麦幼苗生长的影响。结果表
明,狼毒对新麦草的化感综合效应(SE)随狼毒根、茎叶量的增加而增大,最大值分别为34.8%和17.0%。狼毒根对无芒
雀麦的SE也随狼毒根量的增加而增大,最大值为9.5%。狼毒茎叶对无芒雀麦幼苗的生长表现出促进作用,当茎叶量为5
克/盆时,促进作用最大,SE为-16.1%。说明对同一受试植物而言,狼毒根对其抑制作用强于茎叶,狼毒对他种植物的
化感抑制作用主要是通过根起作用。新麦草受狼毒化感抑制作用的影响大于无芒雀麦,在人工建植植被恢复狼毒侵占严
重的草地时,无芒雀麦可作为选择草种。
关键词:狼毒;新麦草;无芒雀麦;化感作用
中图分类号:S45 文献标识码:A 文章编号:1673-8403(2011)01-0017-04
狼毒(Stellera chamaejasme L.)为瑞香科狼毒属
植物,是我国草地重要的有毒植物,广泛分布于我国
干草原、沙质草原和典型草原的退化草地上,在重度
退化的草原上,已成为主要的建群种或优势种[1]。那
么在以狼毒为优势种的退化草地上,除了草地过度放
牧等不合理利用以及气候环境的不断恶化,是造成该
类草地退化的主要原因外,狼毒的化感作用是不是也
应该是一个重要的因素呢?有关这方面的研究报道很
少,近几年,只有周淑清等人做了一些相关的研究工
作[2~6]。本文选用饲用价值和生态价值都很高的禾本科
牧草新麦草(Psathyrostachys juncea(Fisch.)Nevski)
和无芒雀麦(Bromus inermis Leyss)作为受试草种,
旨在进一步研究狼毒对其他牧草的化感作用,探明狼
毒化感作用的机制机理,对狼毒侵占严重的退化草地
进行恢复重建,提供有价值的理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
2009年8月在内蒙古武川县(全境在北纬40°47′~
41°23′、东经110°31′~111°53′之间)采集生
长3年以上的狼毒植株,把狼毒根与茎叶分开,风干
后粉碎,过40目筛。新麦草与无芒雀麦种子由内蒙古
农业大学牧草试验站提供,所用土壤取自于中国农
科院草原研究所院内试验用地,取耕作层10 cm厚
的土壤,过筛(孔径0.5 cm)后充分混匀,装入高
15 cm、直径7.5 cm的培养盆内,每盆装土360 g。
1.2 试验设计与处理
将狼毒根、茎叶粉碎物分别设计为5、4、3、2、
1克/盆,以小盆内不含狼毒粉碎物(0 g)为对照,共
6个处理,然后将其混入上述装有土壤的小盆内,充
分混匀,每个处理设4次重复。在每个小盆内播种受
体植物种子20粒,待出苗后进行定苗,为5株/盆。将
所有处理置于25℃~30℃、光照强度150 μmol/m2·s、
光照时间为10 h/d、培养75 d,观测每个处理的生长
情况。在生长期间,保持每盆的浇水量一致。
1.3 调查测定方法
受体植物生长75 d后测定各处理的植株高度和干
重:每盆测量5株,取均值。
叶绿素相对含量:均采自受体植株中部叶片进行
测定(仪器:CM-1000,非接触型叶绿素含量测定
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仪,北京科学器材有限公司)。
叶面积测定:测定每组处理的受体植物单株全部
叶片面积(测定仪器:AM-300便携式叶面积仪)。
1.4 试验数据分析与处理
采用DPS数据处理系统进行统计分析[7]。
将受体植物的株高、干重、叶绿素含量、叶面积
测定值换算成对照抑制百分率[8]。
对照抑制百分率=(1-处理/对照)×100%
计算化感综合效应指数(SE) [9]。SE为同一处理
下受体植物的株高、干重、叶绿素含量、叶面积的对
照抑制百分率的算术平均值[10]。
2 结果与分析
2.1 狼毒根、茎叶粉碎物在土壤里腐解过程中对新麦
草幼苗的化感作用
2.1.1 狼毒粉碎物对新麦草幼苗株高和干重的影响
(见表1):由表1可知,狼毒粉碎物对新麦草幼苗干重
的影响较大,当狼毒根量为1克/盆时,新麦草幼苗干
重受到一定的促进,但与对照相比不显著 (P>
0.05),狼毒根量再逐渐增大时,新麦草幼苗干重则随
之逐渐减小,并且在4克/盆时与对照相比达到显著水
平(P<0.05),在狼毒根量为5克/盆时达到极显著水
平(P<0.01);狼毒茎叶量在1~2克/盆时,新麦草干
重有所增加,在3~5克/盆时新麦草干重随之逐渐减
小,但均未达到显著水平(P>0.05)。从表1还可看
出,在各处理下,狼毒对新麦草株高无显著抑制或促
进作用(P>0.05)。
2.1.2 狼毒粉碎物对新麦草幼苗叶面积和叶绿素含量
的影响:随着狼毒根量的增加,新麦草的叶面积逐渐
减小(见表 1),但与对照相比差异不显著(P>
0.05);狼毒茎叶量为1~4克/盆时,对新麦草叶面积
有一定的促进作用,狼毒茎叶量为5克/盆时,新麦草
叶面积小于对照,但是与对照相比,促进和抑制作用
均不显著(P>0.05)。随着狼毒根量的增加,新麦草
叶绿素含量逐渐减少,并且狼毒根量≥2克/盆时与对
照相比达到显著水平(P<0.05),当狼毒根量≥4克/盆
时,与对照相比差异极显著(P<0.01);狼毒茎叶粉
碎物对新麦草叶绿素含量影响也很明显,当狼毒茎叶
量为1克/盆时,叶绿素含量与对照相比表现出显著的
促进作用(P<0.05),当狼毒茎叶量≥4克/盆时,叶绿
素含量与对照相比表现出明显的抑制作用(P<0.05)。
表1 狼毒粉碎物在土壤里腐解过程中对新麦草幼苗生长的影响
注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05),不同大写字母表示差异极显著(P<0.01),下同。
狼毒根
狼毒茎叶
狼毒量(克/盆)
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
株高(cm)
19.41aA
19.22aA
18.68aA
19.58aA
16.61aA
18.12aA
22.02aA
21.31aA
19.49aA
21.23aA
19.82aA
19.08aA
干重(克/盆)
0.3183aAB
0.3625aA
0.2333abABC
0.2303abABC
0.1618bBC
0.1085bC
0.3121abAB
0.3586abAB
0.4282aA
0.2795bAB
0.2423bB
0.2235bB
叶面积(mm2)
1791aA
1383aA
1308aA
1225aA
1267aA
921aA
1717aA
2307aA
1778aA
1920aA
1808aA
1583aA
叶绿素含量
38.9aA
34.1abAB
29.6bAB
29.2bAB
28.15bB
27.9bB
43.5bABC
51.2aA
45.3abAB
39.6bcBC
34.2cC
35.5cBC
SE(%)
5.6
20.4
20.8
30.1
34.8
-16.0
-8.4
2.8
12.1
17.0
2.2 狼毒根、茎叶粉碎物在土壤里腐解过程中对无芒
雀麦幼苗的化感作用
2.2.1 狼毒粉碎物对无芒雀麦幼苗株高和干重的影
响(见表2):由表2可看出,当狼毒根量为1~2克/盆
时,对无芒雀麦株高有一定的促进作用,但与对照相
比差异并不显著(P>0.05),当狼毒根量≥4克/盆时,
无芒雀麦株高与对照相比,受到了显著的抑制作用
(P<0.05),而狼毒茎叶在各处理下,对无芒雀麦株高
的影响都不显著。
表2中还可看出,随着狼毒根量的增加,无芒雀麦
幼苗干重随之明显的减小,并且当狼毒根量≥1克/盆时
就表现出明显的抑制作用(P<0.01),而狼毒茎叶对无
芒雀麦幼苗干重的影响也都不显著(P>0.05)。
2.2.2 狼毒粉碎物对无芒雀麦叶面积和叶绿素含量的
影响:由表2可知,狼毒根在各处理下,对无芒雀麦
叶面积的影响并不显著(P>0.05),而狼毒茎叶在各
处理下对无芒雀麦的叶面积均表现出一定的促进作
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用,并且当其用量为5克/盆时,促进作用达到显著水
平(P<0.05);狼毒对无芒雀麦叶绿素含量的影响恰
好与其对叶面积的影响相反,当狼毒根量为5克/盆
时,无芒雀麦的叶绿素含量与对照相比,受到明显的
抑制作用(P<0.05),而狼毒茎叶在各处理下对无芒
雀麦叶绿素含量也无显著影响(P>0.05)。
表2 狼毒粉碎物在土壤里腐解过程中对无芒雀麦幼苗生长的影响
狼毒根
狼毒茎叶
狼毒量(克/盆)
0
1
2
3
4
5
0
1
2
3
4
5
株高(cm)
24.82abAB
25.20abAB
27.51aA
23.81bcBC
20.89dC
21.86cdBC
24.08aA
26.30aA
25.97aA
25.31aA
26.59aA
25.03aA
干重(克/盆)
0.6122aA
0.5248bB
0.4988bcBC
0.4445cdBC
0.4318dC
0.5012bcBC
0.6012abcAB
0.6454abA
0.5828bcAB
0.6057abAB
0.6477aA
0.5412cB
叶面积(mm2)
2659aA
3051aA
2930aA
3303aA
3680aA
2783aA
3605bA
4226abA
4854abA
4358abA
4650abA
5101aA
叶绿素含量
34.5aA
32.8abA
31.8abA
35.4aA
33.6abA
30.1bA
34.6aA
34.7aA
33.3aA
35.2aA
33.7aA
37.7aA
SE(%)
0.8
1.3
1.2
2.4
9.5
-8.5
-8.9
-7.1
-11.1
-16.1
2.3 综合效应分析
通过分析表3可看出,随着狼毒根和茎叶量的增
加,狼毒对两种受试植物各项测量指标的抑制百分率
的变化规律并不明显,对新麦草而言,大致还可以找
到一些变化的趋势,而无芒雀麦则基本没有明显的变
化规律。在通过分析表1和表2可看出,化感综合效
应指数SE值随狼毒量的变化,基本呈现出有规律的
变化。随着狼毒根和茎叶量的增加,狼毒对新麦草的
SE值也随之增大。狼毒根和茎叶量由1克/盆增加到
5克/盆时,SE值分别由5.6%提高到34.8%、-16.0%提
高到17.0%(见表1),说明随着狼毒量的增加,其对
新麦草的化感作用逐渐增强。随着狼毒根量的增加,
狼毒对无芒雀麦的SE值也随之增大,狼毒根量由
1克/盆增加到5克/盆时,其SE值由0.8%增加到9.5%
(见表2);而随着狼毒茎叶量的增加,其SE值的绝对
值大小并无明显的变化规律,但其值都为负值,说明
狼毒茎叶对无芒雀麦的生长表现出一定的促进作用。
表3 狼毒粉碎物在土壤里腐解过程中对新麦草、无芒雀麦生长影响(抑制百分率)
狼毒根
狼毒茎叶
狼毒量
(克/盆)
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
株高(%)
新麦草
1.0
3.8
-0.9
14.4
6.6
3.2
11.5
3.6
10.0
13.4
无芒雀麦
-1.5
-10.8
4.1
15.8
11.9
-9.2
-7.9
-5.1
-10.4
-3.9
干重(%)
新麦草
-13.9
26.7
27.6
49.2
65.9
-15.0
-37.2
10.4
22.4
28.4
无芒雀麦
14.3
18.5
27.4
29.5
18.1
-7.4
3.1
-0.75
-7.7
-10.0
叶绿素含量(%)
新麦草
12.3
23.9
24.9
27.5
18.2
-17.7.
-4.1
9.0
21.4
18.4
无芒雀麦
4.9
7.8
-2.6
2.6
12.8
-0.3
3.7
-1.7
2.6
-9.0
叶面积(%)
新麦草
22.8
27.0
31.6
29.3
48.6
-34.4
-3.6.
-11.8
-5.3
7.8
无芒雀麦
-14.7
-10.2
-24.2
-38.4
-4.7
-17.2
-34.6
-20.9
-29.0
-41.5
3 讨论
化感作用[11,12]是一个活体植物通过向环境中释放
其生产的某些化学物质,从而影响周围植物的生长发
育,这种作用表现为抑制和促进两个方面。本试验选
择将狼毒根和茎叶粉碎后拌入土壤中腐解,目的是通
过这种处理方式尽可能的模拟或还原出狼毒在自然状
态下释放化感物质影响他种植物的这一过程。该试验
结果表明,随着狼毒根量的增加,狼毒对新麦草的化
感抑制作用逐渐增大,狼毒茎叶量为低用量时,其对
新麦草的化感作用表现为促进,当狼毒茎叶量为高用
量时,其对新麦草表现出抑制作用,这与前人的[13~15]
化感物质低促高抑的研究结果是一致的。狼毒根和茎
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叶对新麦草的化感综合效应指数SE值最大分别为
34.8%和17.0%,还不到35%,在自然的状态下,狼毒
一般都达不到试验的最大用量(5克/盆),因此可判断
在自然状态下狼毒并不会严重的抑制新麦草的生长。
同样,狼毒根和茎叶对无芒雀麦的化感综合效应指数
SE值最大分别为9.5%和-16.1%,还不足10%,因此
也可判断狼毒对无芒雀麦的抑制作用不明显,但是若
要得此结论,还需进行更多更充分的研究。
该试验结果显示狼毒根对新麦草的SE值大于狼
毒根对无芒雀麦的SE值,而随狼毒茎叶量的变化,
狼毒茎叶对新麦草的化感作用表现为低促高抑,对无
芒雀麦的化感作用全部都表现为促进(SE值均<0)。
因此,可说明狼毒对新麦草的化感抑制作用强于对无
芒雀麦的。
4 结论
两种受试牧草中,狼毒对新麦草的化感抑制作用
强于对无芒雀麦的抑制作用,因此,在人工恢复狼毒
侵占严重的草地时,可将无芒雀麦作为选择草种。
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Study on Allelopathic Effect of Stellera chamaejasme
on Psathyrostachys juncea (Fisch.)and Bromus inermis
WANG Hui1,2,WEI Zhi-jun1 ,ZHOU Shu-qing2, HUANG Zu-jie2
(1.College of Ecology and Environment science, Inner Mongolia Agricultural University, Hohhot 010019,China;
2.Grassland Research Institute of Chinese Academy of Agriculture Sciences, Hohhot 010010,China)
Abstract: In order to make it clear that the allelopathic effect of Stellera chamaejasme on the Psathyrostachys
juncea (Fisch.) and Bromus inermis ,The allelopathic effect of root smashing, stem and leaf smashing of Stellera
chamaejasme in the process of spoiled solution in the soil on the seedling growth of Psathyrostachys juncea (Fisch.) and
Bromus inermis was investigated in the bioassay method. Results indicated that synthetic inhibitory effect (SE) of
Stellera chamaejasme on Psathyrostachys juncea (Fisch.) increased with increased amount of root ,stem and leaves of
Stellera chamaejasme applied into the soils. The maximum of SE were 34.8%and17.0% respectively. The allelopathic
inhibited effect on Bromus inermis increased with the root weight of Stellera chamaejasme. The maximum of SE was
9.5%. Seedling growth of Bromus inermis was accelerated by stem and leaves of Stellera chamaejasme. When the weight
of Stellera chamaejasme was 5g per pot, The maximum of SE was -16.1% . The results showed that the allelopathic
inhibition of Stellera chamaejasme’s root was stronger than that of its stem and leaves. So the allelopathic of Stellera
chamaejasme occur mainly by its root. The allelopathic effect of Stellera chamaejasme on Psathyrostachys juncea (Fisch.)
was stronger than on Bromus inermis . So Psathyrostachys juncea (Fisch.) can be used to restore the grassland invaded by
Stellera chamaejasme.
Key words: S. chamaejasme; Bromus inermis ; Psathyrostachys juncea (Fisch.); Allelopathy
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