免费文献传递   相关文献

桉树叶水浸提液对香根草根系生长及部分生理指标的影响



全 文 :林下经济是充分利用林地的生态环境, 在林冠
下开展林、 农、 牧等多种项目的复合经营, 主要有
林草、 林药、 林牧、 林油、 林粮等模式。 发展林下
经济是保护森林资源、 优化林种结构、 实现绿色增
长的重要途径, 国家给予了高度的重视, 颇受到林
学家的广泛关注。 香根草(Vetiveria zizanioides)又
名岩兰草, 属禾本科多年生草本植物, 具有根系发
达、 适应性强、 生物量大、 生长期长、 经济利用价
值高等优点, 具有很大的发展和经济应用前景。 近
年来被广泛应用于水土保持、 退化生态系统的恢
复、 矿区植物修复等方面 [1]。 有研究表明, 香根草
的根际周围含有 15 种固氮菌, 能有效提高土壤养
分含量 ,改善理化性状, 减少土壤的养分流失 [2~5]。
桉树(Eucalyptus)是中国华南各省区最重要和栽培
面积最大的速生阔叶造林树种, 据 2009 年数据统
计显示, 中国栽培面积约 260 万hm2, 仅次于巴西
热带作物学报 2011, 32 (11): 2109-2112
Chinese Journal of Tropical Crops
收稿日期: 2011-10-31 修回日期: 2011-11-01
基金项目: 国家自然科学基金项目 “桉树人工林土壤氮矿化演变特征及机制研究”(No. 31160152); 广西自然科学青年基金项目 “广西桉树
人工林土壤种子库及其幼苗生态适应机制研究”(No. 桂科青 0832100); 广西教育厅项目(No. 200609LX068)。
作者简介: 朱宇林(1975 年—), 男, 汉族, 博士, 副教授。 研究方向: 生态学、 环境生物学和森林培育学。 E-mail: gxzyl@163.com。
桉树叶水浸提液对香根草根系
生长及部分生理指标的影响
朱宇林 1, 谭 萍 1, 陆绍锋 2, 黄肇宇 1, 陈艳梅 1
1玉林师范学院资源与环境研究所, 广西玉林 537000
2 广西大学商学院, 广西南宁 530004
摘 要 为探讨香根草能否作为桉树人工林可选的林下经济植物, 通过土培试验, 研究桉树叶水浸提液对香根
草根系生长及叶片部分生理指标的影响。 结果表明: 桉树叶水浸提液对香根草根系伸长和干重呈现出先促进后
抑制的作用, 但与对照相比差异不显著; 香根草根系活力、 叶绿素含量受桉树化感效应非常敏感, 均随浓度的
升高而呈现出先明显增加后显著下降的趋势; 各浓度处理的香根草植株内丙二醛含量均高于对照, 处理浓度≤
40%时, 差异不显著; 高浓度≥60%, 差异极显著。 研究结果表明, 香根草对桉树化感物质有较强的抗逆性,
浓度≤40%桉树叶水浸提液促进了香根草的生长, 仅在浓度≥60%时才表现为抑制作用。 香根草有作为发展桉
树人工林林下经济栽培植物的应用价值。
关键词 桉树; 香根草; 化感作用; 浸提液
中图分类号 S792.39 文献标识码 A
Effects of Water Extract of Eucalyptus Leaves on Vetiver Root
Growth and Some Physiological Indices
ZHU Yulin1, TAN Ping1, LU Shaofeng2, HUANG Zhaoyu1, CHEN Yanmei1
1 Institute of Resource and Environment, Yulin Normal University, Yulin, Guangxi 537000
2 The Business School of Guangxi University, Nanning, Jiangsu 530004
Abstract Agro-forestry management is one of the models of developing forest-under-economy. In order to study
whether Vetiveria zizanioides was chosen as the economical plant in Eucalyptus plantation, effects of water extract
of Eucalyptus leaves on Vetiver root growth and some physiological indices were studied with soil culture method.
The results showed that: The root elongation and dry weight of Vetiveria zizanioides were first increased and then
decreased, but they were not evident compared with the control. The root activity and chlorophyll content were
sensitive to the allelopathy of Eucalyptus, and was first obviously increased and then significantly decreased with
the increase of the concentration. The MDA content of Vetiver in different treatments was higher than that in
control, and it was no obvious difference in low concentration(under equal or lower concentration of 40%). But it
was obvious difference in high concentration (the treatment concentration was equal to or above 60%) . Results
indicated that Vetiveria zizanioides had more strong viability to the effect of allelochemicals of Eucalyptus and had
application foreground of developing agro-forestry management Eucalyptus plantation.
Key words Eucalyptus; Vetiveria zizanioides; Allelopathy; Water extract
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2011.11.021
第 32 卷热 带 作 物 学 报
不同小写字母表示处理间有显著的差异(p<0.05); 不同大写字母表示处理间有极显著的差异(p<0.01)。 下同。
图 1 不同浓度桉树叶水浸提液处理对香根草根长(A)和根系干重(B)的影响




/c
m
处理
A0 A1 A2 A3 A4 A5
a
25
20
15
10
5
0
a
a a
a a BbBb
Aa
BCb
Cc


/g
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0.00
处理
A0 A1 A2 A3 A4 A5
Bb
A B
和印度, 居世界第 3 位。 但对于桉树人工林的发
展, 目前在学术界和社会上存在许多争仪, 如土壤
退化、 土地生产力下降、 生物多样性减弱等[6、 7]。因
此, 加强桉树人工林生态效应与调控机制研究, 寻
找可恢复桉树人工林植物多样性的林下植物为当前
亟待解决的重大课题。 为此, 本研究选择经济用途
广泛和生态效益高的香根草为受体, 选取广林桉 9
号作为供体, 探讨桉树叶水浸提液对香根草根系生
长和生理指标的影响, 以期为桉树人工林可持续经
营和林下经济的发展提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 试验材料 供体材料为 5 年生的广林 9 号
桉(Eucalyptus urophylla×E.grandis)新鲜叶片, 采自
玉林师范学院挂傍山, 采样时间为 2011 年 2 月;
而作为受体的香根草购于广西桂林龙胜。
1.1.2 桉树叶水浸提液 模拟自然条件实验, 在
制备桉树叶片浸提液时, 取新鲜桉树叶片洗净剪碎
成 1~2 cm, 剁碎桉树叶片和蒸馏水按 1 ∶ 2.5 的比
例配比, 即 1 kg 新鲜桉树叶用 2 500 mL 的蒸馏水
于常温下浸泡 3 d, 浸泡过程中不断搅动, 过滤后
得桉树叶片水浸提取母液。
1.2 方法
1.2.1 试验设计 将桉叶浸提母液用蒸馏水稀释
成 5 个不同的相对处理浓度(桉树鲜叶重: 蒸馏水
的比例): 10%、 20%、 40%、 60%、 80%,分别标
记为 A1、 A2、 A3、 A4、 A5; 另设一对照组, 用
蒸馏水处理, 记作 A0, 每个处理 5 次重复。 采用
土培试验方法, 供试土壤采于玉林师范学院苗圃基
地, 土壤有机质为 5.12 g/kg、 水解氮 7.14 mg/kg、
有效磷 11.02 mg/kg、 速效钾 40.25 mg/kg, pH 为
6.7, 每盆装土 3 kg(干重)。 选取长势一致的香根
草幼苗为受体, 每盆栽植香草根幼苗6株。 分别取
不同浓度的桉树叶水浸提液对相应标记的 6组香根草
进行浇灌处理, 每盆香根草用处理液的量为 100 mL。
其间为减少处理浓度的误差, 隔 10 d用相应浓度的
水浸提液补浇一次香根草, 相同处理连续重复 3
次。 每隔 3 d等量浇水(100 mL)1次, 以保持土壤
湿度为田间含水量的 75%~80%。 处理 30 d 后开始
采样进行实验测定数据。
1.2.2 各指标的实验测定方法 处理 30 d 后, 将
香根草从盆中挖起, 用去离子水清洗干净根系, 吸
水纸吸干表面水分, 小心分成老根和新根, 用测量
尺测其长度, 取根长平均值用以分析。 样根称鲜重
后放人 85 ℃烘箱中烘干至恒重。 根系活力用 TTC
法测定 [8], 单位 μg/g·h; 叶绿素含量(鲜重)的测定
参考文献[9], 单位 mg/g; 叶片丙二醛(MDA)含量用
TBA(硫代巴比妥酸)法测定 [10], 单位 μmoL/L。 试
验数据采用 Excel 制图及 SAS 统计软件进行差异显
著性分析(ANOVA)和多重比较(Duncan法)。
2 结果与分析
2.1 不同浓度桉树叶水浸提液处理对香根草根长
和干重的影响
植物的根长是反应生长势强弱的标志之一。 由
图 1A 可看出, 不同浓度桉树叶水浸提液对香根草
根长的影响有先促进后抑制的作用。 当相对处理浓
度≤40%时, 香根草根长均大于对照 A0; 处理浓
度≥40%时, 根长则呈现下降的趋势, A4 和 A5
处理的根长分别为对照的 90.1%和 81.7%, 较高浓
度的处理对香根草根系伸长有一定的抑制作用。 但
方差分析表明, 各处理浓度对香根草根长的生长影
响没有达到显著的水平 (f=1.21, p=0.362>0.05),
表明香根草根系受桉树的化感作用的影响不明显。
由图 1B 显示, 香根草根系干重受桉树化感物
质的影响非常明显(f=13.71, p=0.000 1), 随处理
浓度的增加表现出与根系伸长相同的变化趋势。 浓
度为 20%和 80%的根重与对照的差异达极显著水
平 (p<0.01), 分别为对照的 131.57%和 88.98%。
2110- -
第 11期 朱宇林等: 桉树叶水浸提液对香根草根系生长及部分生理指标的影响
0.018
0.016
0.014
0.012
0.010
0.008
0.006
0.004
0.002
0
Cb
BCb
ABa Aa
Cb
BCb
处理
A0 A1 A2 A3 A4 A5





( u
m
oL
/L
l
图 4 桉树叶水浸提液处理对香根草丙二醛(MDA)含量的影响
60
50
40
30
20
10
0
Bb
Aa
Cc
Dd
Aa
Ee





g/

h)
处理
A0 A1 A2 A3 A4 A5
图 2 桉树叶水浸提液处理对香根草根系活力的影响
图 3 桉树叶水浸提液处理对香根草叶绿素a(chla)、 叶绿素b(chlb)含量(A)和叶绿素a/b(chla/b)(B)的影响
处理
A0 A1 A2 A3 A4 A5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
chla chlb

绿

a(
ch
la
)含

/m
g.
g
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
Cc
Aa Bb
Cc
Ee
Dd
处理
A0 A1 A2 A3 A4 A5

绿

b(
ch
lb
)含

/m
g.
g
3.5
3.4
3.3
3.2
3.1
3.0
2.9
Bb
Cc
Aa
Bb Bb Bb
A B
处理浓度≤60%均高于对照, 但除浓度为 20%外,
与对照的差异性水平不显著。 表明低浓度的桉树叶
水提液处理能有效促进香根草根系的生长, 但随处理
浓度的增加, 这种促进作用逐渐减弱为抑制作用。
2.2 不同浓度桉树叶水浸提液对香根草根系活力
的影响
根系活力是衡量植物根系长势好坏的重要指
标。 由图 2显示, 桉树化感物质对香根草根系活力
有显著性的影响(f=1 077.02, p<0.000 1), 随浓度
的增加呈现出先显著增强后急剧减弱的趋势。 其中
在 A1、 A2 浓度处理时根系活力显著高于对照的
19.4%和 20.1%; 浓度>A2 时, 根系活力明显下
降, 分别比对照下降了 26.3%、 36.7%和 66.5%。
由此可见, 低浓度的桉树叶水浸提液有利于增强根
系的代谢水平, 高浓度的浸提液则抑制根系的代
谢, 而且浓度越高抑制作用越明显。
2.3 不同浓度桉树叶水浸提液对香根草叶绿素含
量的影响
由图 3可看出, 桉树叶水浸提液对香根草叶绿
素各指标含量有显著的影响作用(fchla=10 411.4, p<
0.000 1; fchlb=504.13, p <0.000 1; fchl=6 561.94, p <
0.000 1; fchl a/b=31.89, p<0.000 1)。随桉树叶水浸提液
浓度的增加, 香根草体内叶绿素a(chla)、 叶绿素b
(chlb)、 叶绿素总量(chl)、叶绿素a/b(chla/ chlb)变
化趋势基本一致, 都呈先升高后降低的趋势。 与对
照相比, 处理浓度≤40%(A3)的香根草chla、chlb、
chl显著 高于对照的 2.32% ~17.12% 、 1.05% ~
16.77%、 2.02%~15.52%; 而浓度≥60% (A4)的
香根草 chla、 chlb、 chl 则显著低 2.66%~16.12%、
2.42%~16.39%、 2.61%~16.18%。 除浓度 A1、 A2
外, 其他浓度的香根草 chla/chlb 与对照差异不显
著。 由上表明, 在浸提液的影响下 ,叶绿素含量的
变化主要源于叶绿素 a 的变化, 在一定浓度范围内
桉树叶水浸提液可促进叶绿素的合成, 超过阀值浓
度则表现为抑制作用。
2.4 不同浓度桉树叶水浸提液对香根草丙二醛含
量的影响
图 4显示, 随着处理浓度的升高香根草丙二醛
的含量呈明显的上升趋势(f=10.36, p=0.0005)。 与
对照相比, 处理浓度≤40%的香根草丙二醛含量均
高于对照, 但差异不显著; 而在浓度≥60%的香根
草丙二醛含量显著高于对照的 30.73%~31.99%。
由上表明, 在低于浓度 40%范围内, 香根草内膜
脂过氧化水平受桉树叶水浸提液的影响用不明显。
当处理浓度大于 60%, 香根草体内活性氧产生和
清除的平衡受到破坏, 产生并积累的大量活性氧引
发膜脂过氧化, 浓度越高膜脂氧化程度也越高, 质
膜破坏越严重。
2111- -
第 32 卷热 带 作 物 学 报
3 讨论与结论
植物幼苗生长是衡量植物化感效应较为灵敏的
指标之一 [11]。 郝建等[12]研究表明尾巨桉纯林土壤水
浸提液对菜心、 白菜、 萝卜、 水稻的种子萌发及苗
期生长具有不同程度的抑制。 朱宇林等[13]发现桉树
叶水浸提液对绿豆、 水稻、 芥菜、 油菜等 4种受体
植物的根长和苗高均有一定的抑制作用, 且抑制作
用随着浓度的增大而加强。 本研究发现香根草在桉
树叶水浸提液处理下, 根系的伸长受桉树的化感作
用的影响不明显。 根系干重随处理浓度的增加表现
为先促进后抑制, 但除浓度为 20%外, 与对照相
比差异性不显著。 香根草根系生长没有表现出明显
的受害症状, 说明香根草对桉树化感效应不敏感,
表现出较高的耐性。
根系活力是反应根系代谢水平的指标。 有研究
认为, 在自然界中, 水溶性的化感物质主要通过雨
水和雾滴的淋溶而进入土壤发生化感作用。 当化感
物质在土壤中积累到一定量后, 就会抑制植物幼苗
生长, 从而影响植物的竞争力 [11, 14]。 实验结果显
示, 低浓度的桉树叶水浸提液有利于增强根系的代
谢水平, 高浓度的浸提液则抑制根系的代谢, 这种
抑制作用具有浓度效应, 即抑制作用强度随化感物
质浓度的增大而增大。 说明在桉树人工林中有化感
作用的现象存在, 其原因可能是人类强烈干扰经营
加剧所致。 但在自然环境中桉树叶挥发物质经过雨
水的淋溶积累在土壤中的化感物质要达到影响植物
生长的浓度通常需要一个相当长的时期 [15]。 因此,
在桉树人工林经营中改变管理模式和筛选经济价值
高的经济植物以发展林下经济对于提高桉树人工林
生物多样性是可行的。
叶绿素含量的高低反映了植物利用光能及制造
有机物的能力。 本实验显示, 处理浓度≤40%对香根
草 chla、 chlb、 chl 有显著的促进作用, 而浓度≥
60%的桉叶水提液则显著地抑制了香根草 chla、
chlb、 chl。 其原因可能是桉树叶释放的化感物质可能
进入香根草植株体内, 影响香根草叶绿素合成的酶系
统, 干扰了叶绿素的生物合成或加速分解, 导致光合
能力减弱, 从而进一步抑制了香根草的生长。
植物体内丙二醛含量是反映生物体膜系统膜脂
化的重要指标。 实验中香根草叶丙二醛含量随桉树
叶水浸提液浓度的升高而显著增加。 低浓度水提液
处理香根草内膜脂过氧化水平受桉树叶水浸提液的
影响用不明显。 但高浓度处理则显著增加, 其原因
可能是桉树化感物质能够加大植物细胞的膜脂过氧
化程度, 使植物组织明显受到破坏, 即植物对逆境
条件反应增强。 此结果与林杰等 [16]、 熊俊等 [17]的研
究结果是一致的。
综上所述, 仅在高浓度的桉叶水浸提液作用
下, 香根草在生理上才表现出受伤害的症状, 表明
香根草对桉树化感物质有较强的抗逆性。 香根草是
一种品质优良的青饲料作物、 工业用造纸和提取香
精的原料、 优质手工编织的材料, 已被广泛称为
“神奇之草”[18], 其作为发展桉树人工林林下经济栽
培植物具有广阔的应用价值。 但在今后的研究中还
需要进一步深入探讨桉树根际区域和林地土壤等对
香根草生长的影响实验, 从而有可能为香根草的开
发应用提供更科学的理论依据。
参考文献
[1] 林 杰, 柯金炼, 魏道军. 铅胁迫对香根草叶片膜系统及抗氧
化系统的影响[J]. 福建农业学报, 2009, 24(3): 254-257.
[2] 夏汉平, 敖惠修, 何道泉, 等. 香根草在土壤改良和水土保持
中的作用[J]. 热带地理, 1996, 16(3): 265-270.
[3] 许 峰, 蔡强国, 吴淑安, 等. 香根草植物篱控制坡地侵蚀与
养分流失研究[J]. 山地农业生物学报, 2000, 19(2): 75-82.
[4] 徐礼煜. 香根草系统在我国的应用与发展20年历程回顾[J]. 生
态学杂志, 2009, 28(7): 1 406-1 414.
[5] 赵现伟, 彭桂香, 张志英,等. 细菌聚类新方法: ddT聚类技术
分析香根草联合固氮菌多样性 [J]. 科学通报 , 2010, 55(7):
562-571.
[6] 陈秋波 . 桉树人工林生物多样性研究进展[J]. 热带作物学报,
2001, 22(4): 82-97.
[7] 温远光, 刘世荣, 陈 放. 连栽对桉树人工林下物种多样性的
影响[J]. 应用生态学报, 2005, 16(9): 1 667-1 671.
[8] 王学奎. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京: 高等教育出
版社, 2006: 118-119.
[9] 张志良, 瞿伟菁. 植物生理学实验指导[M]. 北京:高等教育出
版社, 2008: 67-70.
[10] 张治安, 陈展宇. 植物生理学实验技术[M]. 长春: 吉林大学出
版社, 2008: 92-193.
[11] 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.
[12] 郝 建, 陈厚荣, 王凌晖, 等. 尾巨桉纯林土壤浸提液对4种作
物的生理影响[J]. 浙江农林大学学报, 2011, 28(5): 823-828.
[13] 朱宇林, 谭 萍, 陆绍锋, 等. 桉树叶水浸提液对4种植物种
子化感作用的生物测定 [J]. 西北林学院学报 ,2011, 26(1):
134-137.
[14] Witkowski E T F. Growth and competition between seedlings
of Protea repens(L.)and the alien invasive, Acacia saligna(Labill.)
Wendle. in relation to nutrient availability[J]. Functional Ecology,
1991(5): 101-110.
[15] 杨小波, 李东海,李跃烈. 桉树人工林土壤环境对植物种子发
芽和生长的影响[J]. 林业科学, 2006, 42(12): 148-153.
[16] 林 杰, 柯金炼, 魏道军. 铅胁迫对香根草叶片膜系统及抗氧
化系统的影响[J]. 福建农业学报, 2009, 24(3): 254-257.
[17] 熊 俊, 袁 喜, 王 飞, 等. 重金属铅对香根草、 麦冬生理
生化特性的影响[J]. 三峡环境与生态, 2010, 32(6): 9-12.
[18] 孔旭晖 , 高丽霞 , 洪 浩 . 香根草系统在广东的研究与应
用 [J]. 中国农学通报, 2010, 26(18): 379-383.
责任编辑: 张海东
2112- -