全 文 ：西北林学院学报 2008 , 23(6):162 ～ 165
Journal o f No r thw est Fo restry Univer sity
火炬树化感作用的初步研究
＊吴长虹 , 　翟明普＊
(北京林业大学 省部共建森林培育与保护教育部重点实验室 ,北京 100083)
摘　要:初步探讨了火炬树根 、叶浸提液对紫穗槐 、侧柏 、火炬树的化感作用效应 ,对三个树种绝对
发芽率 、发芽指数 、化感效应指数进行比较。结果表明:(1)火炬树发芽率低于紫穗槐 、侧柏 。发芽
率顺序依次是:侧柏>紫穗槐>火炬树。(2)火炬树根浸提液处理的紫穗槐种子发芽率 、发芽指数
比对照低 ,化感效应指数均为负值;叶浸提液比根浸提液对紫穗槐种子萌发的抑制作用更明显 。当
浓度为 0.15 g ·L -1时 ,浸提液对紫穗槐种子发芽抑制最明显 ,其化感效应指数为-1.0392 。(3)
火炬树浸提液处理后 ,侧柏绝对发芽率和绝对发芽指数小于对照 ,说明其抑制作用明显;且叶浸提
液的化感抑制效应强于根浸提液。(4)火炬树浸提液对自身种子萌发基本没有影响 。
关键词:火炬树;化感作用;发芽率;发芽指数;化感效应指数
中图分类号:S789　　　文献标识码:A　　　文章编号:1001-7461(2008)06-0162-04
A Preliminary Study on Allelopathy of Rhus ty phina
WU Chang-hong , 　ZHAI Ming-pu
(The K ey Labora tory For S i lvicu lture and Conservat ion o f Ministr y o f Educat ion , Bei j in g Fores tr y Universi ty , Bei j in g 100083 , China)
Abstract:A preliminary study w as made on the allelopathy of the roo t and the aqueous ex tract f rom Rhus
typhina on Amorpha fruticosa , P laty clad us oriental is , and R.ty phina from the aspects o f g ermination
rate , germination index and response index.The results show ed that:(1)the ge rmination ra te of R .ty phi-
na was low er than tho se o f A.f ruticosa and P.oriental is w ith an o rder of P.oriental is >A.f rut icosa>
R.ty phina;(2)The germination rate and germination index of A.f ruticosa t reated by the roo t ex t ract
were low er than the contro l , response index of A.f ruticosa was negative.The inhibit ef fects of leaf ex-
t ract w as mo re signif icantly than tho se of roo t ex t ract.The strongest promot ion ef fects exhibited in the
t reatment of roo t 0.15 g ·L-1 w ith the R I -1.0392;(3)Root exudates obviously inhibi ted the germina-
tion o f seed o f P.orientalis.And the inhibition effect of leaf ext ract w as more significant than the roo t ex-
t ract;(4)Ex tracts had no evident effects on the germination rate , germination index and response index of
R.ty phina.
Key words:Rhus ty phina;allelopathy ;germination ra te;germination index ;response index
　　火炬树(Rhus typhina)属漆树科盐肤木属 ,原
产加拿大和美国 。它是先锋造林树种 ,用途多 ,适应
性广 。并具有很好的观赏价值 ,早为各国引种栽培 。
我国 1959年由中国科学院植物研究所引种 , 1974
年以来向全国各省 、区推广。目前 ,以黄河流域以北
各省(区)栽培较多 ,主要用于荒山绿化兼作盐碱荒
地风景林树种[ 1] 。
火炬树具有许多优良的生物学特性 ,但又具有
许多入侵物种的特性 ,如适应能力强 ,根蘖繁殖 ,常
成片分布 ,成熟早 ,结实量大等 。Richard 把火炬树
列为美国和加拿大南部地区的杂草之一[ 2] 。2002
年 ,刘全儒等[ 3] 将火炬树列为北京地区外来入侵植
＊　收稿日期:2008-02-21　修回日期:2008-06-10
　基金项目:国家自然科学基金项目(1011547)
　作者简介:吴长虹 ,女 ,硕士研究生 ,专业方向为城市林业。＊通讯作者:翟明普 ,男 ,教授 ,博士生导师 ,研究方向为森林培育。
物之一。
化感作用是近年来逐步受到各国科学家重视的
一个活跃研究领域 ,在生物入侵发展中有重要的意
义。植物群落内除了进行激烈资源竞争外 ,进行着
“化学竞争” ,即植物通过向体外环境分泌一些化感
活性物质 ,从而对邻近的植物产生相克或相生的作
用[ 4] 。Cal law ay 和 Ridenour(2004)提出了“新武器
假说”(Novel w eapon hypothesis),即某些外来入侵
植物能产生一些化学物质 ,它们可以发挥较强的化
感作用或者是成为植物和土壤微生物之间的相互作
用的调节者。由于不同区域的植物群落共同进化的
轨迹不同 ,被入侵群落的植物对这些化学物质缺乏
适应性 ,因此 ,这些物质就成为外来种入侵的利
器[ 5-7] 。
本研究用火炬树根和叶浸提液处理紫穗槐 、侧
柏 、火炬树的种子 ,对比其发芽率和发芽指数 ,以期
探明火炬树对本地植物的化感作用 ,为火炬树入侵
性研究提供理论依据 。
1　材料与方法
1.1　试验地概况
试验地位于海淀区八家附近苗圃。该区属温带
湿润季风气候区 ,冬季寒冷干燥 ,盛行西北风 ,夏季
高温多雨 ,盛行东南风。年均气温 11.6℃,1月平均
气温-4.4℃,极端最低气温为-21.7℃, 7 月平均
气温为 25.8℃,极端最高气温 41.6℃。年日照时数
2 662 h ,无霜期 211 d 。年平均降水量 628.9 mm ,
集中于 6-8月 ,降水量为 465.1 mm ,占全年降水
的 70%;12-2月降水量最少 ,仅占 1%。该区的气
候特点是夏季雨水多 ,春秋干旱 ,冬季寒冷干燥。
1.2　材 料
以火炬树根 、叶浸提液为供体 ,侧柏 、紫穗槐 、火
炬树 3种植物的种子为受体。所有种子均由中国林
木种子公司提供 。
1.3　方 法
1.3.1　浸提液的制备　选取发育良好的火炬树植
株 ,采集其地上部分(取功能叶 6 ～ 9片)和地下部分
(选取须根),用水冲净表面 ,自然风干后剪成长 3
cm 的小段备用。称取剪好的叶 、根材料各 15 g ,分
别加入 1 000 mL 水 ,于室温下浸泡 24 h ,过滤后分
别得到叶和根 15 g · L-1浸提液。将原液加入蒸馏
水配制成0.015 、0.150 、1.500 g ·L -1的浸提液。把
培养皿 、滤纸放在恒温箱内加温至 100℃并维持 2 h
灭菌 ,自然冷却后备用。托盘 、镊子 、发芽箱 、玻璃棒
均用 70%(体积)酒精擦拭 ,待气味散尽后使用 。
1.3.2　生物测定方法　将浸过水的紫穗槐 、火炬树
种子放入 0.3%的高锰酸钾溶液中浸泡 15 min 消
毒 ,取出后用蒸馏水冲洗 2 ～ 3次 ,在 80℃水中浸烫
至冷却。侧柏种子用 0.3%高锰酸钾浸泡 2 h ,捞出
后将消毒水洗净 ,再用蒸馏水冲洗干净。
先用浸提液将培养皿充分润湿 ,然后铺上 2层
滤纸 ,紧贴培养皿底部展开 ,排除气泡 。将消过毒的
大小均匀 、籽粒饱满的种子均匀摆在滤纸上 ,火炬树
种子每个培养皿摆放 100粒 ,紫穗槐和侧柏种子每
个培养皿摆放 50 粒。每种分别设浸提液浓度
0.015 、0.150 、1.500 、15.000 g ·L-1 、对照(清水)5
个处理 ,每个处理 3次重复。之后将培养皿放在光
照发芽箱内 ,温度控制在 25℃左右 ,每天观察发芽
情况 ,并及时补充浸提液(以后每天加 0.5 mL 左
右 ,保持种子周围不出现水膜)。每天记录受试植物
种子萌发数量(种子萌发以胚根突破种皮 2 mm 为
标准)并计算萌发率 ,种子发芽恒定后 ,计算发芽率
(GR)、发芽指数(GI)[ 8] 。
GR=΢Gt/ N×100% (1)
GI=΢(Gt/Dt) (2)
式中:Gt为在 t 日内的发芽数;Dt为相应的发芽天
数;N为种子总数 。
化感效应指数(R I)计算式为:
R I=1-C/T (当 T ≥C时)
R I=T/C-1(当 T 式中:C为对照值 , T 为处理值 ,R I 为化感效应 。当
R I>0时 ,表示促进作用 , R I <0时为抑制作用 , RI
的绝对值代表作用强度的大小。
1.3.3　数据统计分析 　用 SPSS(spss for w in-
dow s)软件对火炬树根和叶的浸提液对紫穗槐 、侧
柏 、火炬树种子发芽情况进行统计分析和差异显著
性检验 。
2　结果与分析
2.1　火炬树根 、叶浸提液对紫穗槐种子萌发的影响
　　从表 1知 ,火炬树根浸提液对紫穗槐的萌发产
生抑制作用 ,不同浓度对紫穗槐影响程度不一致。
根提取液浓度为 0.015 g ·L-1处理时 ,紫穗槐发芽
率和对照相同 ,化感效应指数为 0 ,但发芽指数为
41.533 1 ,低于对照(43.693 5),说明根浓度 0.015
g ·L-1处理没有影响紫穗槐发芽率却影响其发芽
速度。其他根浸提液浓度处理下的紫穗槐种子发芽
率均小于对照。因此 ,火炬树根浸提液对紫穗槐种
子萌发有一定程度的影响。
　　通过比较 ,火炬树叶浸提液比根浸提液对紫穗
163第 6 期 　　　　　吴长虹等　火炬树化感作用的初步研究
表 1　火炬树根 、叶浸提液对紫穗槐种子萌发的影响
Table 1　Ef fect of the root s and leaves ext ract of R.t yph ina
on the seed gremination of A.f r uticosa
浓度/(g· L-1) 绝对发芽率/ % 发芽指数 化感效应指数
0.015 69.34 41.533 1 0
0.150 60.00 34.915 4 -0.134 6
根 1.500 65.34 37.260 7 -0.057 7
15.000 51.34 29.479 1 -0.350 7
0.015 41.34 19.478 8 -0.677 4
叶 0.150 34.00 16.856 6 -1.039 2
1.500 58.66 33.069 3 -0.181 8
15.000 42.00 21.301 2 -0.650 8
对照 69.34 43.693 5
槐发芽的影响更大。根浸提液对紫穗槐影响最大的
浓度为 15.000 g · L-1 , 其化感效应指数为
-0.350 7;而叶浸提液对紫穗槐发芽抑制最明显的
浓度 为 0.150 g · L-1 , 其 化感 效 应指 数 为
-1.039 2。用 SPSS 处理得知 , 叶浸提液浓度
15.000 、0.150 、0.015 g ·L-1时 ,紫穗槐种子的发芽
率 、发芽指数与对照发芽率 、发芽指数差异显著(P
<0.05);根浸提液处理时与对照差异不明显 。
2.2　火炬树根 、叶浸提液对侧柏种子萌发的影响
　　表 2表明 ,火炬树根浸提液对侧柏的发芽影响
较小 。浓度为 0.015 g ·L-1和 1.500 g · L-1对侧
柏发芽有一定抑制作用 ,与对照(发芽率为77.34%)
相比 ,其绝对发芽率分别为69.34%和76.66%。处
理浓度为 0.150 g · L-1和 15.000 g · L-1时 ,对侧
柏种子萌发有一定促进作用 ,其化感效应指数分别
为0.129 3和 0.137 9。
表 2　火炬树根叶浸提液对侧柏种子萌发的影响
Table 2　Effect of the root s and leaf ex t racts of R.t y phina
on the seed germinat ion P.orientali s
浓度/(g· L-1) 绝对发芽率/ % 发芽指数 化感效应指数
0.015 69.34 46.314 6 -0.115 4
根 0.150 87.34 76.086 5 0.129 3
1.500 76.66 55.089 4 -0.008 7
15.000 88.00 57.303 6 0.137 9
0.015 53.00 19.495 4 -0.314 7
叶 0.150 34.66 11.150 4 -0.551 7
1.500 69.34 52.514 7 -0.103 5
15.000 29.34 16.504 2 -0.620 7
对照 77.34 64.706 1
　　随着浓度的加大 ,火炬树叶浸提液处理的侧柏
种子发芽率都有抑制作用。但浓度为 1.500 g ·
L-1时 ,种子发芽率 、发芽指数与对照差异不明显 ,
其化感效应指数仅为-0.103 5。而浓度为 15.000
g ·L-1时 ,叶浸提液对侧柏发芽抑制最明显 ,与对
照差异显著。
　　研究表明 ,火炬树叶浸提液较根浸提液对侧柏
种子发芽影响更加显著。叶浸提液各个浓度对侧柏
种子萌发都有抑制作用 ,而根浸提液处理对侧柏种
子萌发既有促进作用也有抑制作用 ,且作用不明显。
统计分析得知 ,叶浸提液处理中 ,除 1.500 g ·L-1
外 ,其他几个浓度处理的种子发芽情况与对照差异
显著(P <0.05);而根浸提液处理的种子发芽情况
与对照差异不显著 。
2.3　火炬树根 、叶浸提液对自身种子萌发的影响
　　由表 3知 ,各浓度处理下和对照一样 ,火炬树发
芽率和发芽势较低。除根浓度为 0.015 g · L-1和
1.500 g ·L-1对火炬树发芽有轻微的抑制作用外 ,
其他浓度处理的火炬树发芽情况均正常。而火炬树
叶浸提液对自身种子萌发有轻微的促进作用。
SPSS 分析表明 ,火炬树根 、叶浸提液处理与对照没
有显著差异(P<0.05)。
表 3　火炬树根 、叶浸提液对火炬树种子萌发的影响
Table 3　 Ef fect of the root and leaf ext ract s of R.ty ph ina
on the seed germination of R.t yp hina
浓度/(g· L -1) 绝对发芽率/ % 发芽指数 化感效应指数
0.015 2.67 6.903 0 -0.111 1
根 0.150 3.00 7.187 4 0
1.500 2.67 6.145 2 -0.111 1
15.000 3.00 5.755 5 0
0.015 4.00 6.171 2 0.250 0
叶 0.150 4.67 5.104 0 0.357 1
1.500 5.00 10.932 7 0.400 0
15.000 3.67 5.792 9 0.181 8
对照 3.00 5.234 1
2.4　火炬树根 、叶浸提液对 3种植物种子萌发影响
的比较
　　图 1表明 ,火炬树叶浸提液比根浸提液对紫穗
槐和侧柏的种子萌发影响更加显著 ,对自身种子萌
发基本没有影响。火炬树浸提液对紫穗槐种子萌发
抑制作用最明显 。相同浓度处理时 ,火炬树浸提液
对紫穗槐种子萌发的影响均大于对侧柏种子萌发的
影响。在叶浸提液浓度为 0.150 g ·L-1时 ,紫穗槐
化感效应指数达到-1.039 2 。而根浸提液在浓度
为 0.150 g ·L-1和 15.000 g · L-1时 ,对紫穗槐和
侧柏产生不同的影响 ,对紫穗槐是抑制作用 ,对侧柏
却有轻微的促进作用。
因此 ,火炬树根 、叶浸提液对紫穗槐和侧柏种子萌
发具有化感作用潜力 ,对自身种子萌发影响不显著。
3　结论与讨论
种子萌发对物种至关重要 ,种子发芽率和发芽
势降低可能会降低本地种在群落中的多度和早期竞
争力 ,相应提高外来种对地上和地下资源的竞争
力[ 9-11] 。化感物质对胚根生长的抑制使植株矮小瘦
弱 ,光合作用变弱 ,降低本地种对资源的有效利用 ,
进而直接影响本地种以后的生长发育及其在群落中
的地位和作用[ 12] 。
164 西北林学院学报 23 卷　
图 1　火炬树叶 、根不同浓度浸提液对紫穗槐 、侧柏及本身种子化感效应指数的影响比较
Fig.1　T he com paris on of respon se index of th ree seed s
　　火炬树根 、叶浸提液对紫穗槐和侧柏种子萌发
都有不同程度的抑制作用 ,但对火炬树自身种子萌
发没有明显的影响。其中 ,火炬树叶浸提液比根浸
提液对紫穗槐和侧柏发芽抑制作用更加突出 。火炬
树根浸提液浓度为 0.015 g · L-1时 ,对紫穗槐没有
化感作用 ,其他根 、叶浸提液浓度处理对紫穗槐种子
萌发都有一定程度的影响 。叶浸提液浓度 15.000 、
0.150 、0.015 g ·L-1处理时 ,紫穗槐种子的发芽率 、
发芽指数与对照差异显著(P<0.05)。根浸提液处
理时与对照差异不显著。火炬树根 、叶浸提液除了
根0.15 g ·L-1和 15 g ·L -1对侧柏有一定促进作用
外 ,其他浓度均对侧柏种子萌发有抑制作用 。其中 ,
叶浸提液处理中 ,除 1.500 g ·L -1外 ,其他几个浓度
与对照差异显著(P <0.05)。根浸提液与对照差异
不显著。
研究结果初步证实了火炬树地上和地下部分浸
提液都有一定的化感活性 。然而 ,火炬树的化感作
用是否普遍存在于自然界 ,对本土树种有无化感作
用 ,是否排挤本土树种? 火炬树是否是通过淋溶或
根部分泌化学物质或其他方式抑制其他植物种子萌
发及幼苗的生长及发育 ,从而达到迅速入侵的目的?
这些问题还需要进一步研究 。对于火炬树化感作用
物质及机理更需要深入探讨。
参考文献:
[ 1] 　潘志刚 ,游应天.中国主要外来树种引种栽培[ M] .北京:北京
科学技术出版社 , 1994:525-528.
[ 2] 　RICHARD H , JESEPH C , JOSEPH M D.Weeds of th e No rth-
eas t[ M ] .New York:C om stock Publi shing A ssociates , 1997:
326-327.
[ 3] 　刘全儒 ,于明 ,周云龙.北京地区外来入侵植物的初步研究[ J] .
北京师范大学学报:自然科学版 , 2002 , 38(3):399-402.
[ 4] 　MOLISH H D.Einfluss ciner pf lanze au f die-andere alleopathie
[ J] .Fisher J ena , 1992:243-250.
[ 5] 　吴锦容 ,彭少麟.化感—外来植物的“ novel w eapons”[ J] .生态
学报 , 2005 , 25(11):3093-3097.
[ 6] 　VIVANCO JM , BAIS H P , STERMITZ F R , et al.Bio-
geograp hical variat ion in communi ty respon se to root alleo-
chemist ry:novel w eapons and exotic invasion[ J] .Ecology Let-
t ers , 2004 , 7:285-292.
[ 7] 　FIT TER A.Making alleopathy respectable[ J] .Science , 2003 ,
301:1337-1338.
[ 8] 　董沁方 ,程智慧.百合地上部分水浸液的化感效应研究[ J] .西
北农业学报 , 2006 , 15(2):144-147 , 151.
[ 9] 　T URK M A , T AWAHA A M.Alleopathic ef fect of black
m ustard(Brassia nigra L.)on germinat ion and grow th of w ild
oat(Avena fatua L.)[ J] .C rop Protection , 2003 , 22:673-677.
[ 10] 　WEINER J , WRIGH T D , CAST RO S.Symm etry of b elow-
ground competi ti on betw een K ochia scop aria in dividu als[ J] .
Oikos , 1997 , 79:85-91.
[ 11] 　FOWLER N.The role of competi ti on in plant communit ies in
arid and semi-arid regions [ J] .Annual Review of Ecological
Sys tematics , 1986 , 17:89-110.
[ 12] 　郑丽 ,冯玉龙.紫茎泽兰叶片化感作用对 10 种草本植物种子
萌发和幼苗生长的影响[ J] .生态学报 , 2005 , 25(10):2782-
2787.
165第 6 期 　　　　　吴长虹等　火炬树化感作用的初步研究