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入侵植物薇甘菊对橡胶树小苗生长和叶绿素荧光特征的影响



全 文 :入侵植物薇甘菊对橡胶树小苗生长和
叶绿素荧光特征的影响①
王 丽 1,2)②范志伟 1)③ 程汉亭 1)
李晓霞 1) 沈奕德 1) 刘丽珍 1)
(1 中国热带农业科学院环境与植物保护研究所
农业部热带农林有害生物入侵监测与控制重点开放实验室
海南省热带农业有害生物监测与控制重点实验室
海南省热带作物病虫害生物防治工程技术研究中心(筹) 海南儋州 571737;
2 海南大学环境与植物保护学院 海南儋州 571737)
摘 要 通过测定薇甘菊水浸液、 茎叶覆盖和不同种植密度对盆栽橡胶树小苗生长和橡胶树小苗与薇甘菊叶绿
素荧光特性来研究入侵植物薇甘菊对橡胶树小苗生长的影响, 探讨橡胶树和薇甘菊间的化感与竞争潜能。 结果
表明, 薇甘菊鲜样水浸液 0.25g/mL处理 6个月后对橡胶树籽苗芽接小苗的茎围生长有显著促进作用, 而对小
苗的株高生长无显著作用。 薇甘菊茎叶覆盖处理 6个月后对橡胶树芽接小苗茎围增量显著高于种植薇甘菊 1株
处理, 而与其它处理没有显著差异; 在处理后 3和 9个月, 各处理间均没有显著差异。 实际光化学量子产量
(Yield)也反映了薇甘菊水浸液 0.25g/mL和薇甘菊覆盖处理的橡胶树小苗光合效率高。 因此, 在试验的时间内
和条件下, 薇甘菊植株对橡胶树小苗还未造成不良影响, 薇甘菊水浸液和茎叶覆盖能促进橡胶小苗生长, 生产
上可以用作有机绿肥, 但必需晒干以免造成入侵危害。
关键词 薇甘菊 ; 橡胶树小苗 ; 生长 ; 叶绿素荧光特征 ; 化感与竞争作用;
分类号 Q948.1; Q143; S794.1
Effects of Invasive Plant Mikania micrantha on Rubber Tree Seedling Growth
and Chlorophyll Fluorescence
WANG Li1,2) FAN Zhiwei1) CHENG Hanting1)
LI Xiaoxia1) SHEN Yide1) LIU Lizhen1)
(1 Environment and Plant Protection Institute/Ministry of Agriculture Key Laboratory
of Monitoring and Control of Tropical Agricultural and Forest Invasive Alien Pests/Key Laboratory
of Pests Detection and Control for Tropical Agriculture of Hainan Province/
Hainan Engineering Research Center for Biological Control of Tropical Crops Diseases and Insect
Pests, CATAS, Danzhou, Hainan 571737;
2 Environment and Plant Protection College, Hainan University, Danzhou, Hainan 571737)
Abstract In order to explore the influence of the invasive plant Mikania micrantha on the rubber tree
(Hevea brasiliensis) seedling growth and reveal the competition and allelopathy between the weed and the
crop, experiments were conducted to determine Mikania micrantha water extracts, mulch and various
planting densities on Hevea brasiliensis seedling growth and their chlorophyll fluorescence under pot
① 基金项目: 农业部 2009、 2011年病虫害监测与防治专项; 海南省重点科技项目(No.080149); 中国热带农业科学院环
境与植物保护研究所中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(No.2008hzs1J004、 No.2 9hzs1J018)。
收稿日期: 2011-03-11; 责任编辑/高 静; 编辑部E-mail: rdnk@163.com。
② 王 丽(1984~), 女, 硕士研究生。 研究方向: 植物源农药、 入侵植物生态。
③ 通讯作者: 范志伟。 电话: 0898-23300557; E-mail:fanweed@163.com。
Vol.31, No.4
2011年4月 热 带 农 业 科 学
CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTURE
第31卷第4期
Apr. 2011
1- -
2011年4月 第31卷第4期热带农业科学
conditions. The results indicated that the stem girth increase of rubber tree seedling buddings was
promoted significantly after irrigation of Mikania micrantha water extracts at 0.25 g/ml in six months, but
no significance on height increase. The stem girth increase of rubber tree budding seedlings was
significantly faster in the mulch with Mikania micrantha stems and leaves than in the one planting of
Mikania micrantha after six months. The rubber tree seedlings had highly actual light quantum yield in
both of Mikania micrantha water extracts at 0.25 g/ml and mulch. These demonstrated that rubber tree
seedlings had not been impacted by Mikania micrantha plants under trial period and conditions and
Mikania micrantha water extracts and mulch promoted rubber tree seedlings growth. Mikania micrantha
plant could be used for organic green manure in the rubber tree production.
Keywords Mikania micrantha ; rubber tree seedling ; growth ; chlorophyll fluorescence ; competition and
allelopathy
薇甘菊(Mikania micrantha H. B. K.)是菊科假
泽兰属攀缘多年生草本植物, 原产中、 南美洲, 现
广泛分布于南亚、 东南亚及太平洋群岛, 对甘蔗、
香蕉、 茶树、 橡胶树、 柚木和生态林造成了极大的
危害, 是世界上最具危害的热带亚热带恶性杂草之
一[1]。 薇甘菊通过攀援并缠绕树木或作物, 占据冠
层, 并通过化感作用, 使受害植物失去光合作用和
重压死亡。 1884年在香港动植物园采集到薇甘菊
标本, 1919年在歌赋山采集到逸生的薇甘菊标本,
以后即在香港迅速扩散蔓延。 1983年和1984年在
云南省德宏州和广东省深圳市分别发现薇甘菊, 到
90年代末爆发成灾 , 造成巨大的经济损失[2-3]。
2003年在海南海口市和文昌市发现薇甘菊, 现已
发现扩散至 10个市县; 在文昌市, 薇甘菊已进入
胶园危害[4]。 薇甘菊对橡胶树小苗生长的影响在我
国还未见研究报道。 在马来西亚, 由于薇甘菊的快
速繁殖覆盖, 橡胶树种子的萌芽率降低了 27%, 橡
胶树的产量也在早期的32个月内减产27%~29%[5]。
叶绿素荧光动力学是研究植物间互作与抗逆生
理的重要理论[6]。 叶绿体光系统II(PSII)最大光化
学量子产量 Fv/Fm反映了 PSⅡ原初光能转化效率
及 PSⅡ潜在活性。 当植物处于非逆境条件下时,
该参数一般为 0.75~0.85[7-8], 但在逆境或受伤害
时会明显降低[9]。 实际光化学量子产量Yield值反
映PSⅡ的实际光能转化效率, 与 PSⅡ的活性呈正
相关。 叶绿素荧光的这两个参数也可能反映橡胶树
和薇甘菊生长的互作和逆境生理。
本试验通过比较一定时期内橡胶树小苗与薇甘
菊不同作用方式下, 橡胶树株高和茎围的变化以及
橡胶树和薇甘菊的叶绿素荧光特征, 探讨薇甘菊与
橡胶树间的竞争与化感作用, 为评估薇甘菊对橡胶
树生长的利弊提供实验依据。
1 材料和方法
1. 1 试验材料
本实验所用的薇甘菊(Mikania micrantha H. B.
K.)分别采自海南省文昌市、 海口市等地; 橡胶树
(Hevea brasiliensis Müll)籽苗芽接小苗和芽接小苗
品种为热研 7-33-97, 由中国热带农业科学院橡胶
研究所提供。
叶绿素荧光参数用 PAM-2500便携式调制叶绿
素荧光仪(德国WALZ公司)测定。
1. 2 试验处理与数据收集
橡胶树籽苗芽接小苗盆栽实验: 花盆直径16cm、
高22cm, 装混合土(土∶有机肥∶沙=3∶1∶1)5kg, 植入
高约 20~30 cm的籽苗芽接小苗, 置于室内培养
架, 用日光灯补充光照。
取新鲜的薇甘菊地上部分, 用清水洗净后, 称
取1000g, 剪成1cm长的小段, 放入2000mL水,
常温下浸泡48h, 3层纱布过滤后得到浸提液原液,
浓度为0.5g/mL, 存于冰箱中待用。 薇甘菊水浸液设
5个浓度: 0、 0.5、 0.25、 0.125、 0.0625g/mL。 每盆
每周浇灌 1次, 每次 50mL。 处理前测量橡胶树小
苗株高和茎围基数(表1), 处理后6个月再测量株
高和茎围, 计算株高和茎围变化量。
橡胶树芽接小苗盆栽试验: 花盆直径 33cm、
高 36cm, 装混合土(土∶有机肥∶沙=3∶1∶1)25kg,
植入芽接桩, 置于大棚。 待小苗高约 100cm时进
2- -
王 丽 等 入侵植物薇甘菊对橡胶树小苗生长和叶绿素荧光特征的影响
表 3 薇甘菊水浸液 5个浓度对橡胶籽苗芽
接小苗株高和茎围的影响
说明: 数据为平均值±标准误差, n=5。 不同字母表示差异达显
著水平。 下同。
水浸液/(g·mL-1) 株高增量/cm 茎围增量/cm
0 (0.60±0.37)a (0.035± 1)b
0.5 (2.78±1.01)a (0.063± 1)ab
0.25 (2.60±1.68)a (0.078± 1)a
0.125 (3.64±1 06)a (0.036± 1)b
0.0625 (0.68±0.18)a (0.051± 1)ab
行试验。 试验设6个处理: 薇甘菊每盆种植 1株、
2株和3株(分别剪取 10cm带芽茎段薇甘菊进行扦插); 薇
甘菊覆盖(野外采回薇甘菊地上部分自然阴干, 每盆覆盖1kg
干样); 薇甘菊水浸液浇灌(采薇甘菊鲜样12kg剪成2cm
长的小段, 加水24kg浸泡48h, 3层纱布过滤后得到0.5g/mL
浓度水浸液, 每盆每月浇灌 2次 , 每次 1000 mL); 空白对
照。 处理前测量橡胶小苗茎围基数(表2), 处理后
3、 6、 9个月分别测量茎围, 计算茎围增量。
叶绿素荧光参数的测定: 利用PAM-2500便携式
调制叶绿素荧光仪进行整株测定, 选取位置、 大小相
当, 长势良好的成熟叶片, 选定5~10个圆形测试目
标区(AOI, area of interest), 测量前用暗光夹夹住叶
片20 min, 活体全叶片检测时先用测量光(0.5μmol/m2·s)
测定初始荧光F0, 饱和光(2700μmol/m2·s)脉冲(1s)诱
导 Fm, 光化光强度为 186μmol/m2·s。 相关的叶绿
素荧光参数分别表示为 : Fv/Fm,
PSII最大光化学量子产量; Yield,
PSII实际光化学量子产量。 橡胶树
籽苗芽接小苗处理后 6个月测定,
芽接小苗处理后9个月测定。
1. 3 试验设计与统计分析
试验为完全随机设计, 每个处
理 5次重复。 用株高和茎围增量
(处理后株高/茎围-处理前株高/茎围)表
示结果。 用DPS进行完全随机设计单因素试验统计
方差分析, 多重比较采用 Duncan新复极差法。 数
据采用平均值±标准误(mean±SE)表示。
2 结果与分析
2. 1 薇甘菊对橡胶小苗生长的影响
2. 1. 1 薇甘菊水浸液对橡胶籽苗芽接小苗株高和
茎围的影响
薇甘菊水浸液处理6个月后, 其株高增量间无
显著性差异, 而茎围增量间差异达显著水平(见表
3)。 浓度为0.25g/mL的水浸液处理后, 橡胶籽苗
芽接小苗的茎围增量显著高于 0.125g/mL处理和
空白对照, 而与其它浓度无显著差异。
2. 1. 2 薇甘菊不同处理对橡胶芽接小苗茎围的影响
薇甘菊覆盖处理6个月后, 对橡胶树芽接小苗
的茎围增量显著高于薇甘菊种植1株处理, 而与其
余处理无显著差异。 薇甘菊各处理之间在处理 3、
9个月后, 对橡胶树芽接小苗的茎围增量无显著影
响(见表4)。
薇甘菊 3个不同密度种植处理之间 9个月后,
薇甘菊种植3株的鲜重显著高于2株的鲜重, 而与
1株的鲜重没有显著差异(见表4)。
说明: 重复5次, 下同。
表 1 薇甘菊水浸液 5个浓度处理前橡胶籽
苗芽接小苗平均株高和茎围
水浸液/(g·mL-1) 平均株高/cm 平均茎围/cm
0 25.84 0.402
0.5 33.58 0.389
0.25 24.92 0.360
0.125 27.10 0.397
0.0625 38.28 0.426
表 2 薇甘菊 6个处理前橡胶芽接小苗平均茎围
薇甘菊处理 平均茎围/cm
对照 1.421
茎叶覆盖 1.443
水浸液浇灌 1.340
种植1株 1.461
种植2株 1.600
种植3株 1.320
表 4 薇甘菊 6个处理对橡胶芽接小苗茎围增量的影响
薇甘菊处理
茎围增量/cm 薇甘菊鲜重
9个月/g3个月 6个月 9个月
对照 (0.10±0.02)a (0.29±0.03)ab (0.38±0.0 )a -
茎叶覆盖 (0.08±0.03)a (0.41±0.11) a (0.51±0.10)a -
水浸液浇灌 (0.07±0.03)a (0.36±0.06)ab (0.41±0.06)a -
种植1株 (0.13±0.05)a (0.19±0.05) b (0.34±0.04)a (134.40±16.49)ab
种植2株 (0.06±0.02)a (0.30±0.08)ab (0.39±0.06)a (94.00± .27) b
种植3株 (0.09±0.02)a (0.40±0.06)ab (0.47±0.07)a (206.00±51.54)a
3- -
2011年4月 第31卷第4期热带农业科学
2. 2 薇甘菊对橡胶树小苗叶绿素荧光特性的影响
2. 2. 1 薇甘菊水浸液对橡胶树籽苗芽接小苗叶绿
素荧光特征的影响
薇甘菊水浸液 0.125g/mL处理 6个月后, 橡
胶树籽苗芽接小苗的Fv/Fm值显著低于对照, 而与
其余浓度处理没有显著差异(图1), 这和茎围增量
结果一致, 与株高增量结果相反, 说明此浓度处理
的橡胶树小苗生长处于荫蔽的逆境, 高生长优于茎
围生长。 其余浓度处理与对照无显著差异。
薇甘菊水浸液0.25g/mL处理6个月后, 橡胶
树籽苗芽接小苗的 Yield值显著高于其它处理(图
2), 说明此浓度使橡胶树小苗生长处于有利环境,
与茎围增量结果一致。
2. 2. 2 薇甘菊不同处理对橡胶芽接小苗叶绿素荧
光特征的影响
薇甘菊种植2株处理9个月后, 橡胶树芽接小
苗的Fv/Fm值显著高于对照, 而与其它处理均无显
著差异。 薇甘菊覆盖、 水浸液浇灌和 1、 3株处理
与对照也无显著差异(图3)。
薇甘菊覆盖处理9个月后, 橡胶树芽接小苗的
Yield值显著高于薇甘菊水浸液浇灌、 2株种植和
3株种植处理, 而与对照和1株种植处理之间均没
有显著性差异, 这与茎围增量结果相似。 所有处理
的实际光量子产量都在0.5以下(图4)。
2. 3 薇甘菊自身不同密度叶绿素荧光特性的变化
薇甘菊种植 2株数的 Fv/Fm值比 1和 3株低,
虽无著差异, 但仍可看见其处于逆境环境中(图5)。
薇甘菊种植 1株处理的 Yield值极显著高于
2、 3株种植密度处理(图6)。 这和薇甘菊鲜重结果
不完全相符。
图 1 薇甘菊水浸液 5个浓度处理对橡胶树籽苗芽接小苗
叶绿素荧光参数 Fv/ Fm的影响
0.70
0.65
0.75
0.80
0.85
a
ab
ab b
ab
0 0.5 0.25 0.125 0.0625
水浸液浓度/(g·mL-1)
Fv
/F
m
0.20
0.00
0.40
0.60
0.80
b b
a
b
b
0 0.5 0.25 0.125 0.0625
水浸液浓度/(g·mL-1)
Yi
el
d
图 2 薇甘菊水浸液 5个浓度处理对橡胶树籽苗芽接小苗
叶绿素荧光参数 Yi el d的影响
图 3 薇甘菊 6个处理对橡胶芽接小苗
叶绿素荧光参数 Fv/ Fm的影响
0.72
0.70
0.74
0.76
0.80 a
ab ab
b
ab
对照 覆盖 灌溉 1株
薇甘菊处理
Fv
/F
m
ab
2株 3株
0.78
0.20
0.00
0.40
0.80
a
ab abb
对照 覆盖 灌溉 1株
薇甘菊处理
Yi
el
d
b
2株 3株
0.60
b
图 4 薇甘菊 6个处理对橡胶芽接小苗
叶绿素荧光参数 Yi el d的影响
1株 2株 3株
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
Fv
/F
m
薇甘菊株数
a
a
a
图 5 薇甘菊不同种植密度的叶绿素荧光参数 Fv/ Fm的比较
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王 丽 等 入侵植物薇甘菊对橡胶树小苗生长和叶绿素荧光特征的影响
3 讨论与结论
本研究涉及薇甘菊水浸液和茎叶覆盖对橡胶树
小苗的化感影响, 薇甘菊和橡胶树小苗同栽的相互
间化感与竞争作用, 拟揭示薇甘菊对橡胶树的化感
作用与竞争潜力。 从结果来看, 薇甘菊鲜样水浸液
和茎叶覆盖有利于橡胶树小苗的生长; 薇甘菊和橡
胶树小苗同栽, 在试验条件下, 薇甘菊对橡胶树小
苗还未造成不良影响。 但随着时间的延长, 薇甘菊
对橡胶树小苗是否造成影响, 有待进一步研究。
叶绿素荧光特征可用于薇甘菊和橡胶树间的化
感作用与竞争试验研究, 但结果只能部分反映植物
的生长情况, 可作为参考辅助。
薇甘菊自身也存在竞争与化感作用。 但本试验
还未能找到薇甘菊的最大适宜密度。
在生产上, 薇甘菊茎叶可作有机绿肥使用, 但
一定要用晒干的茎叶覆盖或水浸液。 由于薇甘菊生
命力极强, 活体茎叶不能作为胶园覆盖, 以免复生,
1株 2株 3株
0
0.1
0.2
0.3
Yi
el
d
薇甘菊株数
a
b
b
图 6 薇甘菊不同种植密度的叶绿素荧光参数 Yi el d的比较
并大面积覆盖胶园, 影响橡胶树小苗的生长和橡胶
的产量。 马来西亚橡胶园就是很好的经验教训[5]。
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