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Inhibition of decomposing leaf litter of Cinnamomum camphora on growth of Capsicum annuum and the alleviation effect of nitrogen application.

香樟凋落叶分解对辣椒生长的抑制作用及施氮的缓解效应


采用盆栽试验,研究了香樟凋落叶分解对辣椒生长、生理特性和发育节律的影响及施氮对凋落叶分解效应的影响.试验设置对照(CK,每盆0 g)和每盆25 g(L25)、50 g(L50)、100 g(L100)3个水平凋落叶处理,凋落叶分解39 d后开始施氮处理(每盆3.0 g尿素,分6次施入).结果表明: 凋落叶分解明显抑制了辣椒的叶面积、株高、基径和生物量积累,且施用量越大,作用越强,持续时间越长;低量处理(L25)即可使其蕾数在观察期内(分解55~75 d)平均减少88.7%,96 d时的结实植株率减少40%,而中高量处理(L50和L100)下无植株现蕾和结实;各水平凋落叶处理的辣椒光合色素含量与净光合速率(Pn)几乎均低于CK;过氧化氢(H2O2)含量升高,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性升高,丙二醛(MDA)含量仅在高量处理(L100)下显著上升;施氮可明显减轻辣椒生长发育受抑制的现象,各凋落叶处理的辣椒叶面积在施氮后52 d,株高、基径、生物量在施氮后83 d几乎恢复至CK水平,现蕾和结实率也得以明显提升.

 

Effects of decomposing leaf litter of Cinnamomum camphora on growth, physiological and phenological traits of Capsicum annuum, and modification of these effects by nitrogen application were investigated using a pot experiment. C. camphora leaf litter was applied at rate of 0, 25, 50 100 g per pot, resulting into four treatments, i.e., CK (the control), L25, L50 and L100. Nitrogen application was firstly performed on the 39th d of decomposition (3.0 g urea was added to each pot six times). Leaf area, plant height, basal diameter and biomass production of C. annuum were all inhibited sharply by exposure to the leaf litter, and the inhibition effect increased with the increasing leaf litter in terms of both the intensity and the stability. Treated with L25, budding number   reduced by 88.7% averagely during 55th-75th d, and the rate of fructification plant decreased by 40% on the 96th d of decomposition, while neither buds nor fruits were observed when exposed to L50 and L100 at that time. Pigment contents and net photosynthetic rate (Pn) were impacted due to leaf litter addition, and malonaldehyde (MDA) was only markedly promoted by L100. Inhibition on growth and development of C. annuum caused by leaf litter decomposition could be alleviated by nitrogen application. Leaf area treated with leaf litter recovered to the control level on the 52nd d after nitrogen application, and similar results appeared on the 83rd d after nitrogen application for other growth traits. Budding and fructification status were also visibly improved.


全 文 :香樟凋落叶分解对辣椒生长的抑制作用
及施氮的缓解效应∗
陈  洪  胡庭兴∗∗  王  茜  胡红玲  蒋  雪  周光良  陈  刚
(四川农业大学林学院林业生态工程省级重点实验室, 四川雅安 625014)
摘  要  采用盆栽试验,研究了香樟凋落叶分解对辣椒生长、生理特性和发育节律的影响及
施氮对凋落叶分解效应的影响.试验设置对照(CK,每盆 0 g)和每盆 25 g(L25)、50 g(L50)、100
g(L100)3个水平凋落叶处理,凋落叶分解 39 d 后开始施氮处理(每盆 3.0 g 尿素,分 6 次施
入) .结果表明: 凋落叶分解明显抑制了辣椒的叶面积、株高、基径和生物量积累,且施用量越
大,作用越强,持续时间越长;低量处理(L25)即可使其蕾数在观察期内(分解 55 ~ 75 d)平均
减少 88.7%,96 d时的结实植株率减少 40%,而中高量处理(L50和 L100)下无植株现蕾和结实;
各水平凋落叶处理的辣椒光合色素含量与净光合速率(Pn)几乎均低于 CK;过氧化氢(H2O2)
含量升高,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性升高,丙二醛(MDA)含量仅在高
量处理(L100)下显著上升;施氮可明显减轻辣椒生长发育受抑制的现象,各凋落叶处理的辣椒
叶面积在施氮后 52 d,株高、基径、生物量在施氮后 83 d 几乎恢复至 CK 水平,现蕾和结实率
也得以明显提升.
关键词  香樟; 辣椒; 化感效应; 施氮; 发育
文章编号  1001-9332(2015)02-0457-09  中图分类号  Q945.7; S792.23  文献标识码  A
Inhibition of decomposing leaf litter of Cinnamomum camphora on growth of Capsicum annu⁃
um and the alleviation effect of nitrogen application. CHEN Hong, HU Ting⁃xing, WANG
Qian, HU Hong⁃ling, JIANG Xue, ZHOU Guang⁃liang, CHEN Gang ( Sichuan Provincial Key
Laboratory of Forestry Ecological Engineering, College of Forestry, Sichuan Agricultural University,
Ya’an 625014, Sichuan, China) . ⁃Chin. J. Appl. Ecol., 2015, 26(2): 457-465.
Abstract: Effects of decomposing leaf litter of Cinnamomum camphora on growth, physiological and
phenological traits of Capsicum annuum, and modification of these effects by nitrogen application
were investigated using a pot experiment. C. camphora leaf litter was applied at rate of 0, 25, 50
100 g per pot, resulting into four treatments, i.e., CK ( the control), L25, L50 and L100 . Nitrogen
application was firstly performed on the 39th d of decomposition (3.0 g urea was added to each pot
six times). Leaf area, plant height, basal diameter and biomass production of C. annuum were all
inhibited sharply by exposure to the leaf litter, and the inhibition effect increased with the increa⁃
sing leaf litter in terms of both the intensity and the stability. Treated with L25, budding number re⁃
duced by 88.7% averagely during 55th-75th d, and the rate of fructification plant decreased by
40% on the 96th d of decomposition, while neither buds nor fruits were observed when exposed to
L50 and L100 at that time. Pigment contents and net photosynthetic rate (Pn) were impacted due to
leaf litter addition, and malonaldehyde (MDA) was only markedly promoted by L100 . Inhibition on
growth and development of C. annuum caused by leaf litter decomposition could be alleviated by ni⁃
trogen application. Leaf area treated with leaf litter recovered to the control level on the 52nd d after
nitrogen application, and similar results appeared on the 83rd d after nitrogen application for other
growth traits. Budding and fructification status were also visibly improved.
Key words: Cinnamomum camphora; Capsicum annuum; allelopathic effect; nitrogen application;
developmental growth.
∗“十二五”国家科技支撑计划项目(2011BAC09B05)和四川省“十二五”农作物育种攻关项目(2011NZ0098⁃10)资助.
∗∗通讯作者. E⁃mail: hutx001@ aliyun.com
2014⁃03⁃11收稿,2014⁃12⁃06接受.
应 用 生 态 学 报  2015年 2月  第 26卷  第 2期                                                         
Chinese Journal of Applied Ecology, Feb. 2015, 26(2): 457-465
    化感作用在群落演替、生物入侵和作物产出中
扮演着重要角色,已成为生态学和农学领域种间关
系研究的热点之一[1] .香樟(Cinnamomum campho⁃
ra)为樟科(Lauraceae)樟属(Cinnamomum)植物,为
我国南方珍贵乡土树种,目前在印度、日本和马来西
亚也有大量分布[2-3] .其树形整齐开展,枝叶浓绿,为
道路、园林绿化树种和珍贵的用材树种之一,组织器
官中含有的成分可应用于香料、医药、驱虫剂等日常
生活用品的制备[4-5] .已有报道指出,香樟叶片提取
物具有抗虫、抗菌等功效[4-6],并可对植物种子萌发
和幼苗生长产生影响[5,7],暗示香樟叶片可能具有
较强的化感潜力.香樟林下的草坪草在播种一段时
间后大量消亡可能与此有关[8] .但是,在已有的研究
中,大多存在着这样一个问题,即单一成分、挥发油
或浸提液处理的方式可能使化感物质高度浓缩,表
现出的效应与其在自然状态下的情况差异较大.事
实上,供体不论以何种途径释放的化感物质最终都
将进入土壤[9],缺少了土壤介质,可能使试验结果
缺乏生态学上的关联度[10],对生产实际的指导意义
较弱.香樟凋落叶量大而集中(多在 4—5月),在淋
溶和腐解过程中很可能对四旁花卉、农作物或者与
其间作的林作物产生影响.然而目前林木凋落物分
解的化感作用研究相对较少,在香樟上,仅见 Oka⁃
moto等[7]和王琛等[8]研究了其凋落叶粉末施入土
壤对水稻(Oryza sativa)和草坪草生长的影响,而黄
溦溦等[11] 和 Huang 等[12] 研究了其近缘种银木
(Cinnamomum septentrionale)凋落叶分解对小白菜
(Brassica rapa)和巨桉(Eucalyptus grandis)生长和
生理特性的影响.
目前,关于植物化感负效应的报道已有许多,其
影响涉及到受体植物养分吸收、光合生理等许多方
面[13] .受体植物开花、结实等生殖生长过程对化感
作用的响应也有研究[14],但关注相对不足.随着化
感作用机理认识的不断深入,探讨植物化感负效应
的缓解措施成为一个重要的方面,已报道的较为有
效的缓解措施有轮作、间作等耕作措施[15-16]以及施
氮、有机肥和微生物肥料等管理措施[17-19] .这些研
究主要集中于农业生态系统中的自毒作用,其中的
施氮不仅是农业和林业上重要的增产措施,也经常
被应用到干旱胁迫、盐胁迫等的缓解研究中[20-21] .
因此,本研究试图采用较为接近自然状态的方法,通
过盆栽试验模拟香樟凋落叶在土壤中分解对辣椒
(Capsicum annuum)生长、生理状况及物候节律的影
响,并初步探讨施氮的缓解效应,以期深入认识香樟
的化感作用机理,为香樟与农作物复合经营提供一
定的科学依据和技术参考.
1  材料与方法
1􀆰 1  试验材料准备
供体材料为香樟凋落叶,取自四川农业大学校
园 30 a生香樟林.选择新近凋落的叶片(从颜色和
质地判断),风干,剪成长宽约 1~2 cm的碎片,以利
于与土壤混合均匀;受体材料为“香辣王”辣椒,种
子由成都市种都种业公司提供.栽植盆为聚乙烯塑
料盆,口径 29 cm,底径 25 cm,高度 26 cm;土壤为当
地农田沙壤土,pH 7.85,有机质 24.38 g·kg-1,全氮
0.66 g·kg-1,全磷 0.67 g·kg-1,全钾 5.57 g·kg-1,
速效磷 14.73 mg·kg-1,速效钾 15.15 mg·kg-1 [22],
过 1 cm筛以去除较大的石砾和草根,之后充分混
匀,平铺晾置备用.试验在四川农业大学教学科研园
区的塑料大棚中进行,四周通风透气,除遮挡雨水
外,与外界环境几乎没有差别.
1􀆰 2  试验设计
1􀆰 2􀆰 1凋落叶处理试验  参考吴秀华等[22]和 Huang
等[12]的研究方法,调查得到该香樟林年凋落叶量
(约 8000 kg·hm-2),折算到栽植盆盆口面积(约
0􀆰 07 m2)上约 50 g.故以每盆 50 g 作为凋落叶基本
添加量,另设 50%基本量(每盆 25 g)和 200%基本
量(每盆 100 g),以不施加凋落叶为对照(每盆 0
g),各剂量处理依次记作 CK(对照)、L25、L50和 L100 .
根据上述设计,2013 年 4 月 1 日,将称量好的凋落
叶碎片与土壤 ( 10 kg,装盆时的质量含水量为
16􀆰 7%)混合均匀,然后装入盆中.浇透水,将辣椒种
子均匀点播于土表(每盆 30 粒),统一覆土 0.7 kg,
再少量浇水润湿表土.每处理重复 13 次(其中 3 次
用于观察施氮的效应),适时间苗,及时去除杂草.
1􀆰 2􀆰 2施氮的缓解试验  在凋落叶分解对受体植株
的影响表现较明显且植株具备一定木质化程度的时
候进行施氮处理(2013年 5月 10日),CK和 3 个水
平凋落叶处理各取 3 盆进行此项试验.根据韩明珠
等[23]和刘均霞等[24]的研究,施 N 约 200 kg·hm-2
最利于辣椒生长和产量提高,以此标准折算到盆口
面积上约为 1. 4 g.由于本试验氮源为尿素 (含 N
46􀆰 7%),故每盆总计施用尿素 3.0 g.为避免烧苗和
浪费,分 6次随浇水施入,每次施 0.5 g,首次施氮时
间为 2013年 5月 10日(凋落叶分解 39 d时),此后
5次分别于 5月 13日、5月 18日、5月 22日、5月 30
日和 6月 9日进行,CK、L25、L50和 L100基础上的施氮
854 应  用  生  态  学  报                                      26卷
处理依次记作 NCK、NL25、NL50和 NL100 .
1􀆰 3  测定项目与方法
1􀆰 3􀆰 1生长指标  采用坐标网格法测算辣椒子叶面
积、真叶面积和整株叶面积;用直尺测量辣椒株高,
用电子游标卡尺(精度 0.01 mm)于辣椒根颈处从两
个相互垂直方向测量基径,取平均值;用电子天平
(精度 0.0001 g)称取辣椒地上、地下部分鲜质量.
1􀆰 3􀆰 2叶绿体色素含量   参考李得孝等[25]推荐的
混合提取⁃分光光度法,采用的提取剂组成为丙酮 ∶
蒸馏水 ∶ 乙醇(体积比) = 4 ∶ 1 ∶ 5,在 UV⁃3200PC
紫外⁃可见分光光度计(Mapada Cor.,上海)下测定.
1􀆰 3􀆰 3活性氧代谢相关指标   过氧化氢(H2O2)含
量参考林植芳等[26]的方法,超氧化物歧化酶(SOD)
活性采用 NBT 光化还原法[27],过氧化氢酶(CAT)
活性采用紫外分光光度法[28],过氧化物酶(POD)活
性、蛋白质和丙二醛 (MDA)含量分别参考熊庆
娥[29]的愈创木酚法、考马斯亮蓝 G⁃250 法和硫代巴
比妥酸加热显色法.酶活力以每毫克蛋白中所具有
的酶活力单位数表示.
1􀆰 3􀆰 4净光合速率与气体交换参数的测定  于晴朗
天气条件下(2013 年 5 月 21 日),统一选择辣椒植
株主叉下的第二片叶,采用 Li⁃6400 便携式光合
作用仪(Li⁃Cor Inc., USA) 测定,人工控制光强
1200 μmol·m-2 · s-1,温度 25 ℃, CO2 浓度 400
μmol·mol-1,测定净光合速率(Pn)、气孔导度(gs)和
胞间 CO2浓度(Ci),3次重复,每重复记录 10个数据.
1􀆰 3􀆰 5现蕾和结实   当发现有植株现蕾后,立即对
各处理辣椒植株挂牌、编号(原样组每处理 6 盆,施
氮组每处理 3盆,每盆 5 株),仔细跟踪观察每一编
号植株的蕾发育状况并记录现蕾数量.当果实达到
采收标准时(从形态、色泽和质感判断)采摘、称量.
1􀆰 4  数据处理
采用 SPSS 16. 0 统计分析软件 ( SPSS Inc.,
USA)对数据进行单因素方差分析( one⁃way ANO⁃
VA)、两因子方差分析和重复测量方差分析,用最
小显著差数法(LSD法)进行多重比较(α = 0. 05).
Excel 2007 和 SigmaPlot 10. 0 ( Systat Software Inc.,
USA)软件制作图表.图表中数据为平均值±标准差.
2  结果与分析
2􀆰 1  香樟凋落叶处理对辣椒生长的影响
2􀆰 1􀆰 1叶面积  在香樟凋落叶分解的初期(分解 22
d时)就对辣椒子叶面积产生了明显的抑制作用,即
使在低量处理(L25)下与 CK 的差异也达到了显著
水平;当辣椒长出真叶后(分解 39、44 和 70 d),这
种抑制作用在真叶面积上表现得更为突出,L25、L50
和 L100处理在分解 39~70 d 3 次测定中的平均抑制
率分别达 57%、95%和 97%左右;在分解到 91 d 时,
低量凋落叶处理(L25)与 CK 的叶面积差异已不显
著,而中高量处理(L50和 L100)仍维持着强烈的抑制
效应(表 1).
2􀆰 1􀆰 2株高、基径和生物量  由表 2 可知,凋落叶处
理对辣椒株高产生了显著的抑制作用,且随着分解
时间的延长表现出先强后弱的规律,分解 63 ~ 70 d
时抑制作用最强,122 d 时减弱甚至在 L25处理下消
失;辣椒基径同样受到凋落叶分解的显著抑制,且同
样表现为低量处理(L25)的抑制效应消减较快,与
70 d时相比,122 d时 L25处理与 CK差异明显缩小,
而 L50和 L100处理的基径仍受到较大程度的抑制.
辣椒的地上、地下生物量积累明显受到香樟凋
落叶处理的影响.在分解的 36 ~ 56 d,3 个凋落叶处
理对地上部分生物量的抑制效应随时间不断增强,
到 56 d时分别达 75%、92%和 95%;到 122 d时,低量
处理(L25)的辣椒地上部分生物量与 CK不再有显著
差异,中量处理(L50)的抑制效应稍有减弱,而高量处
理(L100)强烈的抑制效应几乎没有变化(表 3).
2􀆰 2  香樟凋落叶处理对辣椒生理特性的影响
2􀆰 2􀆰 1 光合生理   由表4可知,辣椒的叶绿素和类
表 1  香樟凋落叶分解对辣椒叶面积的影响
Table 1  Effects of decomposing leaf litter of Cinnamomum camphora on leaf area of Capsicum annuum (cm2)
处理
Treatment
分解天数 Decomposing days
22 39 44 70 91
CK 0.96±0.14a 3.10±0.56a 4.25±0.58a 130.21±22.30a 189.41±36.52a
L25 0.72±0.10b 1.33±0.43b 1.73±0.34b 58.06±13.87b 184.38±28.06a
L50 0.53±0.09c 0.14±0.08c 0.33±0.21c 3.60±2.45c 21.72±14.24b
L100 0.51±0.07c 0.12±0.09c 0.19±0.11c 2.18±0.83c 10.49±2.51b
凋落叶分解 22 d时测定子叶面积,39和 44 d时测定第一真叶面积,70和 91 d时测定整株叶面积 Data determined at the 22nd d showed the cotyle⁃
don area, while that determined at 39th and 44th d showed the area of the first euphylla, and that determined at 70th and 91st d showed the total leaf area
of the plant. 同列不同字母表示处理间差异显著(P<0􀆰 05)Different small letters in the same column meant significant difference among treatments at
0.05 level. 下同 The same below.
9542期                      陈  洪等: 香樟凋落叶分解对辣椒生长的抑制作用及施氮的缓解效应           
表 2  香樟凋落叶分解对辣椒株高和基径的影响
Table 2  Effects of decomposing leaf litter of Cinnamomum camphora on plant height and basal diameter of Capsicum annu⁃
um
处理
Treatment
株高 Plant height (cm)
39 d 63 d 70 d 122 d
基径 Basal diameter (mm)
70 d 122 d
CK 3.80±0.56a 13.19±0.70a 15.99±0.70a 23.39±1.08a 3.52±0.36a 5.27±0.19a
L25 3.06±0.33b 7.71±0.72b 10.27±1.08b 23.68±1.50a 2.40±0.35b 4.90±0.32b
L50 1.96±0.21c 3.09±0.21c 3.52±0.34c 11.04±0.80b 1.32±0.06c 2.67±0.18c
L100 1.91±0.18c 2.84±0.28c 3.18±0.21c 7.21±0.45c 1.22±0.13c 1.86±0.06d
表 3  香樟凋落叶分解对辣椒植株生物量的影响
Table 3  Effects of decomposing leaf litter of Cinnamomum camphora on plant biomass of Capsicum annuum
处理
Treatment
地上生物量 Shoot biomass (mg)
36 d 47 d 56 d 122 d∗
地下生物量 Root biomass (mg)
122 d
CK 231.0±64.3a 329.1±73.2a 899.0±141.9a 2451.9±339.4a 2806.9±412.8a
L25 131.8±40.3b 147.4±17.1b 228.0±25.1b 2455.1±459.8a 2083.5±394.1b
L50 58.0±18.0c 70.9±9.8c 73.6±38.5c 362.1±62.1b 260.4±48.9c
L100 45.6±4.3c 50.7±3.2c 46.2±15.2c 106.6±12.9c 61.8±7.9d
∗由于分解 122 d时各处理辣椒叶片衰老、凋落程度不同,因而此时地上生物量的测定去除了叶片 The shoot biomass determined at 122nd d was
free of leaves because of the differences in the status of leaf senescence and falling among treatments. 下同 The same below.
胡萝卜素含量随凋落叶施用量的增大而显著降低,
两类色素受影响的程度相近,在 L25、L50和 L100处理
下比 CK分别下降约 40%、50%和 70%;低量(L25)
和中量(L50)凋落叶处理增大了叶绿素 a 与 b 的比
值(Chl a / b),而高量处理(L100)减小了 Chl a / b值.
辣椒叶片净光合速率(Pn)在凋落叶处理下降
低,其中 L25与 L100处理与 CK差异达到显著水平.同
时,3 个凋落叶处理均显著增大辣椒叶片的胞间
CO2浓度(C i),对其气孔导度(gs)也有提升作用,且
在中、高量处理(L50和 L100)下与 CK 差异达显著水
平(表 5).
2􀆰 2􀆰 2活性氧代谢  由图 1可见,3个凋落叶处理均
显著增加了辣椒体内过氧化氢(H2O2)含量,以 L25
处理下最高;丙二醛(MDA)含量随凋落叶施用量的
增大表现出上升趋势,但仅高量处理(L100)显著高
于 CK.超氧化物歧化酶(SOD)活性在中、低量处理
(L25和 L50)下显著升高,但在高量处理(L100)下无
明显变化;而过氧化物酶( POD)和过氧化氢酶
表 4  香樟凋落叶分解对辣椒光合色素含量的影响
Table 4  Effects of decomposing leaf litter of Cinnamomum
camphora on pigment contents of Capsicum annuum
处理
Treat⁃
ment
叶绿素含量
Chlorophyll content
(mg·g-1 FM)
类胡萝卜素含量
Carotenoids content
(mg·g-1 FM)
Chl a / b
CK 2.42±0.21a 0.50±0.03a 3.69±0.05b
L25 1.38±0.06b 0.30±0.01b 3.88±0.11a
L50 1.13±0.06c 0.25±0.01c 3.92±0.01a
L100 0.60±0.04d 0.14±0.01d 3.51±0.11c
测定时间在分解的 42 d Determination was performed at 42nd d of
decomposition.
(CAT)活性在低量处理(L25)下均未见显著变化,在
中、高量处理(L50和 L100)下分别显著降低和显著升
高.这说明辣椒可通过诱导抗氧化酶活性升高来应
对活性氧伤害,但不同的酶响应程度不同.
2􀆰 3  香樟凋落叶处理对辣椒现蕾和结实的影响
在整个观察期内(凋落叶分解 55~75 d 期间),
中、高量处理(L50和 L100)的辣椒未见现蕾,低量处
理(L25)的辣椒现蕾也出现了明显的延缓.从蕾数上
看(图 2),观察期内 L25处理的辣椒蕾数均显著低于
CK,平均降低 89%.重复测量方差分析也显示,总体
上凋落叶处理对辣椒蕾数起到了显著的抑制作用,
可见凋落叶分解明显制约了辣椒的生殖生长.这一
点也体现在结实上,从表 6可以看出,即使低量处理
(L25)下植株结实比例也降低 40%,不过单果质量与
CK并无显著差异.中、高量处理(L50和 L100)下无结
实植株出现.
表 5  香樟凋落叶分解对辣椒净光合速率及气体交换参数
的影响
Table 5  Effects of decomposing leaf litter of Cinnamomum
camphora on net photosynthetic rate and gas exchange
parameters of Capsicum annuum
处理
Treat⁃
ment
Pn
(μmol CO2·
m-2·s-1)
gs
(mol H2O·
m-2·s-1)
Ci
(mmol CO2·
mol-1)
CK 24.24±1.68a 0.161±0.007c 109.40±11.97c
L25 19.29±0.77bc 0.172±0.012bc 175.77±9.85b
L50 21.50±2.37ab 0.194±0.003a 175.47±20.69b
L100 18.26±0.98c 0.177±0.008b 200.90±5.20a
测定时间在分解的 50 d Determination was performed at 50th d of
decomposition.
064 应  用  生  态  学  报                                      26卷
图 1  香樟凋落叶处理对辣椒活性氧代谢的影响
Fig.1  Effects of leaf litter decomposing of Cinnamomum cam⁃
phora on metabolism of reactive oxygen of Capsicum annuum.
不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)Different letters indicated sig⁃
nificant difference among treatments at 0.05 level. 测定时间为分解后的
42 d Determination was performed at 42nd d of decomposition.
图 2  香樟凋落叶分解对辣椒现蕾的影响
Fig.2  Effects of decomposing leaf litter of Cinnamomum cam⁃
phora on budding of Capsicum annuum (n= 30).
L25处理在分解 59 d 前没有现蕾,L50和 L100处理在观察时段内没有
现蕾 No buds were observed in L25 before 59th d and in L50 and L100 dur⁃
ing the whole observation period. ∗表示相应观察时间下 L25处理与
CK间差异达到显著水平(P<0.05)∗indicated significant difference
among treatment L25and CK at the corresponding observation time at 0.05
level.
2􀆰 4  香樟凋落叶分解过程中施氮对辣椒生长及现
蕾和结实的影响
2􀆰 4􀆰 1叶面积  由表 7 可见,施氮后仅 5 d(凋落叶
分解 44 d 时),在叶面积上已显现出缓解效应,L25、
L50和 L100处理对叶面积的抑制效应分别由不施氮时
的 59%、92%和 96%降至 38%、83%和 86%.随着时
间的推移,施氮的缓解效应越发明显,到施氮后 52 d
(分解 91 d 时),施氮使 L50和 L100处理对叶面积的
抑制率分别从 89%、94%降至 19%、17%,而且此时
施氮组的辣椒叶面积在各凋落叶处理间差异不
显著.
2􀆰 4􀆰 2株高、基径和生物量   由表 8 可知,施氮后
L25处理辣椒株高、基径和生物量相对于 CK 的变化
幅度与不施氮时差异较小,而施氮对 L50和 L100处理
的辣椒形态生长受抑制的现象具有明显的缓解作
用.其中,施氮后 31 d(分解 70 d 时),L50的株高、基
径受抑制的程度分别从不施氮的 78%、63%降至
54%、44%,L100的株高、基径受抑制的程度分别从不
施氮的 80%、65%降至 55%、47%;施氮后 83 d(分解
122 d时),除 L50处理的地下生物量外,凋落叶处理
不再对辣椒的生长存在显著的抑制作用.
2􀆰 4􀆰 3现蕾和结实   与不施氮相比,施氮后的辣椒
蕾发育加快.尽管施氮并没有明显减弱 L25处理对辣
表 6  香樟凋落叶分解对辣椒结实的影响∗
Table 6  Effects of decomposing leaf litter of Cinnamomum
camphora on fructification of Capsicum annuum
处理
Treatment
结实植株率1)
Rate of fruited plants
(%)
单果质量2)
Single fruit mass
(mg)
CK 76.7 6515±4093a
L25 36.7 7493±2791a
L50 - -
L100 - -
1) 结实植株率的统计截止于分解的 96 d The rate of fruited plants
were calculated based on data observed at 96th d of decomposition; 2) 单
果质量为达到采收标准的果实质量 The single fruit mass was calculat⁃
ed using the fruits that could be harvested. 下同 The same below.
表 7  香樟凋落叶分解过程中施氮对辣椒叶面积的影响
Table 7  Effects of nitrogen application on leaf area of Cap⁃
sicum annuum during the decomposition of Cinnamomum
camphora leaf litter (cm2)
处理
Treatment
分解天数 Decomposing days
44 70 91
NCK 4.15±0.59a 291.78±23.05a 544.67±72.34a
NL25 2.59±0.95b 134.17±46.39b 550.11±12.23a
NL50 0.71±0.16c 72.39±18.00c 441.98±34.40a
NL100 0.58±0.10c 68.35±22.50c 450.59±65.08a
L <0.001 <0.001 <0.001
N 0.002 <0.001 <0.001
L×N 0.040 <0.001 0.094
L、N和 L×N分别表示经双因素方差分析所得的凋落叶效应、施氮效
应和它们的交互效应 The abbreviation L, N and L×N represent the leaf
litter effect, nitrogen application effect and their interaction, respective⁃
ly, which were obtained by running the two⁃factor analysis of SPSS. 分解
44 d测定第一真叶面积,70 和 91 d 时测定整株叶面积 Data deter⁃
mined at 44th d showed the area of the first euphylla, and which deter⁃
mined at 70th and 91st d showed the total leaf area of the plant.
1642期                      陈  洪等: 香樟凋落叶分解对辣椒生长的抑制作用及施氮的缓解效应           
表 8  香樟凋落叶分解过程中施氮对辣椒株高、基径和生物量的影响
Table 8  Effects of nitrogen application on plant height, basal diameter and biomass of Capsicum annuum during the decom⁃
position of Cinnamomum camphora leaf litter (n=3)
处理
Treatment
株高 Plant height (cm)
70 d 122 d
基径 Basal diameter (mm)
70 d 122 d
地上生物量∗
Shoot biomass (mg)
122 d
地下生物量
Root biomass (mg)
122 d
NCK 20.20±1.60a 29.31±2.34bc 4.26±0.33a 6.46±0.62a 6350.7±1260.9a 3725.8±935.8ab
NL25 13.07±1.96b 29.11±2.56c 3.13±0.54b 6.32±0.76a 6394.8±1993.5a 2941.2±1032.8bc
NL50 9.30±2.02c 31.17±1.62ab 2.37±0.27c 6.56±0.61a 6723.3±1843.0a 2587.5±845.1c
NL100 9.04±1.27c 32.47±3.06a 2.24±0.19c 6.72±0.60a 7543.4±2039.3a 3991.8±1048.5a
L <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 0.019 <0.001
N <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001 <0.001
L×N <0.001 <0.001 0.22 <0.001 <0.001 <0.001
椒蕾数的抑制程度(平均抑制率均在 85%左右),但
使其现蕾时间比不施氮时(59 d 前未见现蕾)提早
(58 d时已现蕾).不施氮时,L50和 L100处理的辣椒在
观察期内(凋落叶分解 56 ~ 75 d)不现蕾(图 2),但
施氮后它们均在这段时期现蕾(图 3).施氮还能增
加各凋落叶处理辣椒的结实植株率,CK、L25、L50和
图 3  香樟凋落叶分解过程中施氮对辣椒现蕾的影响
Fig.3  Effects of nitrogen application on budding of Capsicum
annuum during the decomposition of Cinnamomum camphora leaf
litter (n= 15).
同一时间不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)Different letters at
the same day indicated significant difference among treatments at 0. 05
level. NL25、NL50和 NL100处理分别在分解的 56 d、62 d和 67 d前未见
现蕾 No buds were observed before 56th d, 62nd d and 67th d of decom⁃
position in treatment NL25, NL50 and NL100, respectively.
表 9  香樟凋落叶分解过程中施氮对辣椒结实的影响
Table 9  Effects of nitrogen application on fructification of
Capsicum annuum during the decomposition of Cinnamo⁃
mum camphora leaf litter
处理
Treatment
结实植株率1)
Rate of fruited plants
(%)
单果质量2)
Single fruit mass
(mg)
NCK 100.0 14458±3566ab
NL25 85.7 12433±3850b
NL50 70.0 12638±3792b
NL100 70.0 17035±4122a
L100处理的结实植株率分别从不施氮时的 77%、
37%、0%和 0%升至 100%、86%、70%和 70%.单果质
量也受到施氮的促进,且各凋落叶处理与 CK 间无
显著差异(表 9).
3  讨    论
3􀆰 1  香樟凋落叶分解对辣椒生长发育的影响
近年来,林木凋落物分解的化感作用研究在桉
属[17,30]、樟属[11-12]、杉木 ( Cunninghamia lanceola⁃
ta) [31-32]等树种上逐渐增多.这些研究较多地报道了
化感树种凋落物分解抑制受体植物生长的结果.本
研究同样发现,香樟凋落叶分解过程中能显著抑制
辣椒的叶面积、株高、基径和生物量积累(表 1 ~表
3).我们前期的研究已表明,凋落叶加入后对土壤通
气透水性的影响不是受体植物生长受抑的主要原
因[11,22],本文中施氮的缓解效应也间接地佐证了这
一点.
在约 120 d 的分解过程中,香樟凋落叶产生的
抑制效应随施用量的增大而增强,而随着分解时间
的延长,各剂量凋落叶抑制效应均呈现先增强后减
弱的变化趋势,总体上以 60~70 d表现最为明显.这
可能与凋落叶中次生代谢物质释放并在土壤中积
累、降解的动态有关.梁晓兰等[33]研究发现,花椒
(Zanthoxylum bungeanum)凋落物分解的 60 d 内酚
酸类物质呈现明显的动态变化,从而对土壤生化特
性造成不同程度的影响;Huang 等[12]的研究认为,
银木凋落叶分解释放化感物质主要在分解初期,之
后养分释放的增多对受体植物生长起到促进作用.
据本试验检测,香樟凋落叶中的次生代谢物质以萜
类为主(相对总量 67%),其中含量较高且分解后明
显减少的物质为樟脑、丁子香烯、芳樟醇和 1,8⁃桉
叶油素(待发表).已有报道显示,这些物质可对草本
植物和微生物生长产生抑制效应[1,34-35],它们随着
264 应  用  生  态  学  报                                      26卷
凋落叶分解在土壤中积累,逐渐表现出较强的化感
效应,而后又因迁移、降解等而逐渐消减,加之凋落
叶分解释放养分逐渐占据主导地位,因此化感效应
减弱.但供体材料是通过化感物质直接影响还是通
过土壤学过程间接地影响受体植物生长,尚存在争
议.Hodge等[36]指出,输入的有机残体可能因为具有
较高的 C / N,使土壤微生物进行 N固定,造成土壤 N
库中可利用的 N 缺乏.但 Bonanomi 等[37]研究认为,
凋落叶分解影响植物生长主要是其中有毒成分造成
的,并不是微生物进行 N 固定所致.可见,土壤生化
特性与化感作用间的互作关系较为复杂,有必要对
香樟凋落叶和土壤中次生代谢物质、主要养分及相
关生化过程等进行系统的跟踪研究.
香樟凋落叶分解对辣椒生长造成影响可能是通
过降低其光合能力实现的.本研究发现,经凋落叶处
理后辣椒叶绿素含量和净光合速率(Pn)呈下降趋
势(表 4和表 5);吴秀华等[22]和 Li 等[38]在巨桉凋
落叶分解的研究中也得到相似的结果.由于辣椒气
孔导度(gs)和胞间 CO2浓度(C i)的变化方向与 Pn
变化方向相反(表 5),根据目前的普遍认识,其 Pn
降低可能主要是非气孔限制(RuBP 羧化酶活性降
低、光合磷酸化过程受限等)而不是气孔开度减小
影响了气体交换所致[39] .单位叶面积上 Pn的降低,
加之叶面积的大幅下降,致使辣椒光合产物积累大
量减少,生长受限.另外,过氧化氢(H2O2)含量在各
凋落叶处理下均显著高于 CK(图 1),表明活性氧的
积累和毒害也可能成为影响辣椒生长的机制之一,
这在陈洪等[40]和黄溦溦等[11]关于巨桉和银木凋落
叶分解效应的研究中有较充分的体现.但由于本研
究中辣椒的抗氧化酶(SOD 和 CAT)起到了良好的
防御作用,因此丙二醛(MDA)含量仅在最高量(每
盆 100 g)处理下显著升高.值得注意的是,POD已被
证实参与 IAA 氧化和乙烯的合成进而与植物衰老
有关[41-42],凋落叶处理(每盆 50和 100 g)后较低的
POD活性可能预示着较高的 IAA 水平和较低的乙
烯水平(图 1),所以辣椒经凋落叶处理后现蕾和结
实延迟(图 2和表 6).
3􀆰 2  施氮对香樟凋落叶化感作用的缓解效应
Blum等[17]曾研究了多种有机碳、氮源对 p⁃香
豆酸化感效应的影响,发现甲硫氨酸和葡萄糖会降
低 p⁃香豆酸对牵牛花( Ipomoea hederacea)生物量产
生 10%抑制率所需的剂量,而施用 NO3
- ⁃N 则增加
其产生同等抑制效应所需的剂量;徐涛等[43]也发
现,与在 Hoagland 全营养液中相比,在缺 N 和缺 P
营养液中胜红蓟(Ageratum conyzoides)挥发油的化
感作用有所增强.本文得到类似的结果:施氮对香樟
凋落叶分解的化感作用的缓解效应快速而明显,施
氮仅 5 d(凋落叶分解 44 d时)就可明显改善辣椒叶
面积受抑制的状况(表 7),施氮 31 d(分解 70 d时)
及以后则更明显地缓解其株高、基径和生物量等形
态指标及现蕾、结实受抑制的状况,在中、高剂量处
理(每盆 50 和 100 g)中表现更明显(表 8、表 9 和
图 3).
香樟凋落叶处理的辣椒生长在施氮后得以恢复
可能有以下两个方面的原因:其一,施氮可能影响了
凋落叶化感物质的释放与转化.王凌霄等[31]认为,
土壤中的氮含量会影响土壤微生物种类和数量,进
而影响分解过程,最终影响分解释放的化感物质种
类和含量.孔垂华等[44]则证实,土壤有机质和营养
元素水平可影响胜红蓟释放的化感物质在土壤中的
转化;其二,从上述凋落物施入引起土壤 N 匮乏的
观点来看,施入速效 N无疑直接补充了植物的 N需
求.一定量的 N 输入不仅可以促进凋落物分
解[45-46],加快养分释放,而且可以降低凋落物的
C / N[47],减弱甚至消除土壤微生物的 N 固定效应,
使辣椒可利用 N充足,生长得以明显恢复.而 122 d
时施氮对最高量(每盆 100 g)处理的辣椒缓解作用
最明显,应该是因为此时其释放养分最多,对辣椒生
长所起的补偿效应最大所致.另外,施氮过程中受体
植物体内激素水平的恢复可能是其中的一个缓解环
节,因为据 Terzi 等48]的研究,外源 GA 和激动素
(KIN)可缓解胡桃醌对水芹(Lepidium sativum)种子
萌发和幼苗生长的抑制作用.
综上,香樟凋落叶在土壤中分解对辣椒的形态
生长及发育具有强烈的抑制作用,且具有先增强后
减弱的时间效应和随施用量增大而增强的剂量效
应,这可能是通过影响辣椒光合作用、活性氧代谢和
激素水平来实现的;施氮(尿素)能够快速有效地缓
解香樟凋落叶分解中的化感效应,但其机理有待进
一步探讨.在樟⁃农复合经营实践中,应将过多的香
樟凋落叶清除,以免随耕作进入土壤后影响邻近作
物的生长,或在林间林缘套种作物时适量施氮以缓
解其化感效应,促进作物生长.
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作者简介  陈  洪,男,1988 年生,博士研究生.主要从事林
木栽培生理和森林生态研究. E⁃mail: hongchen4117@ 163.
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责任编辑  张凤丽
5642期                      陈  洪等: 香樟凋落叶分解对辣椒生长的抑制作用及施氮的缓解效应