全 文 ：福建林学院学报　2007, 27 (2):105-108 第 27卷 第 2期
JournalofFujianColegeofForestry 2007年 4月
　　基金项目:福建省自然科学基金资助项目(2006J0303);福建省教育厅科学基金资助项目(JB05298)。
　　作者简介:曹光球(1974-), 男 , 福建上杭人 , 助理研究员 , 从事森林培育 、 化学生态等领域研究。
　　＊通讯作者:林思祖(1953-), 男 , 福建福清人, 教授 , 博士生导师 , 从事森林培育等领域研究。 E-mail:szlin53@ 126.com。
　　收稿日期:2006-09-04;修回日期:2006-11-18。
杉木根分解 3个月后分解土化感物质生物评价
曹光球1 , 邹　娜 1 , 曾金株 1 , 胡宗庆2 , 刘　宝 1 , 林思祖1＊
(1.福建农林大学林学院 , 福建 福州 350002;2.福建林业职业技术学院 , 福建 南平 353000)
摘要:采用丙酮 、乙酸乙酯 、 蒸馏水(2∶2∶1)浸提杉木根分解 3个月后分解土化感物质 , 应用
杉木种子发芽试验进行生物检测 。研究结果表明:同一氮素水平条件下 , 随着质量浓度降低 ,
化感物质对杉木种子发芽抑制效应逐渐减弱;同一化感物质浓度不同氮素水平处理相比 , 氨态
氮及硝态氮处理 , 化感物质对杉木种子发芽的抑制作用基本强于不加氮素处理;杉木根分解 3
个月后分解土极性化感物质对杉木种子发芽的抑制作用强于弱极性化感物质。
关键词:杉木根;分解阶段;化感物质;生物检测
中图分类号:718.52　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1001-389X(2007)02-0105-04
Bioassaysofalelochemicalsfromdecompositedsoil
afterChinesefirrootsweredecompositedthreemonthes
CAOGuang-qiu1 , ZOUNa1 , ZENGJin-zhu1 , HUZong-qing2 , LIUBao1 , LINSi-zu1
(1.ColegeofForestry, FujianAgricultureandForestryUniversity, Fuzhou, Fujian350002, China;
2.FujianForestryVocationalandTechnicalColege, Nanping, Fujian353000, China)
Abstract:Alelochemicalsofdecompositedsoilwereextractedbyacetone, ethylacetateanddistilledwater(2∶2∶1)afterChinese
firrootweredecompositedforthreemonthes, bioassaysofChinesefirseedsgerminationwereconducted.Theresultshowedthatas
farasthesamenitrogenlevelanddifferentconcentrationswereconcerned, withthedecreaseofconcentrationsofalelochemicals,
theinhibitoryefectsongerminationofChinesefirtendedtobeweak;undertheconditionsofsameconcentrationanddifferentnitro-
genlevels, treatmentsofammonianitrogenandnitratenitrogenhadmoreinhibitoryefectsthanthatofnon-nitrogentreatment;and
polaralelochemicalsofdecompositedsoilhadmoreinhibitoryeffectsongerminationofChinesefirseedthanthatoflitter-polarallel-
ochemicals.
Keywords:Chinesefirroot;decompositedfrage;alelochemical;bioassays
植株残体及凋落物分解是化感物质的主要来源之一 。植株残体及凋落物化感物质在土壤微生物的作
用下 , 逐步向环境释放 , 这是一个动态过程;并且在不同分解阶段 , 由于土壤微生物种类变化较大 , 致
使不同分解阶段化感物质种类也不一样 , 这一结果已被诸多学者证实 [ 1-3] 。在影响土壤微生物活性的诸
多因素中 , 土壤氮含量是其中重要影响因素之一[ 4-5] 。土壤氮含量对植物枯死物分解释放出的化感物质
种类有较大的影响[ 6-7] 。以往 , 杉木自毒作用研究主要围绕鲜叶 、鲜根 、 尚未分解枯枝落叶自毒物质的
鉴定以及对这些自毒物质进行生物活性评价等工作[ 8-21] , 而对杉木根不同分解阶段化感物质对杉木的
化感效应却尚未报道 。通过杉木种子发芽试验 , 评价分解 3个月后杉木根分解土化感物质对杉木的化感
效应 , 从而为杉木自毒作用研究增添更为详实的资料。
1　材料与方法
1.1　材料来源与处理
杉木根取自当年杉木连栽 2代人工林采伐迹地 , 劈成小块后备用;丙酮 、乙酸乙酯 、 乙醇均为分析
纯 , 杉木种子为福建省林业厅提供的优良杉木种子 。
DOI :10.13324/j.cnki.j fcf.2007.02.003
在杉木 2代人工林山坡上部取其 20-60 cm深的土壤 , 并从撂荒迹地取 60-100 cm深的黄心土 。
将黄心土与杉木 2代林土壤按 5∶1充分混合 , 测定其含水率 、 全氮 、全磷 、 全钾 、速效磷 、速效钾含量
及 pH值。称取混合土 2 500g、 杉木根 250 g, 置于分解桶中 , 每桶分别加入 NaNO3和 NH4Cl各 100和
50 g(简称分解土), 以不加任何氮素处理为对照Ⅰ 。在分解期内每隔 15 d加 100 mL自来水。
1.2　化感物质提取
杉木根分解 3个月后 , 去除其未分解根。采用丙酮 、乙酸乙酯 、 蒸馏水(2∶2∶1)浸提分解土化感物
质 , 浸提时间为 3×2d。浸提液经离心(3 000 r·min-1)除去残留渣碛后 , 于旋转蒸发器中除去浸提剂 。
化感物质先经丙酮完全萃取后(弱极性化感物质), 再用无水乙醇萃取剩余化感物质(极性化感物质)。
1.3　试验添加液的制备
称取 0.004 g化感物质 , 用 2 mL无水乙醇溶解后 , 再加入 198 mL蒸馏水 , 配制成质量浓度为
200mg·kg-1母液后 , 分别稀释成 100和 50 mg·kg-1试验添加液。乙醇含量 1×104 mg·kg-1为对照 Ⅱ。
1.4　生物检测
整个发芽试验在人工气候箱中进行 , 温度(27±2)℃, 湿度(60±2)%;发芽前进行发芽皿消毒
(温度 180℃、 2h);种子消毒用 5.4mg·kg-1的福尔马林溶液浸泡 0.5 h, 绞干后闷 0.5h灭菌;将消毒
的种子清洗后 , 置于 45 ℃蒸馏水中自然冷却浸种 24h。每个培养皿放置 100粒种子 , 重复 4次 。对照
为 1×104 mg·kg-1乙醇溶液。每处理每天加入 2mL试验添加液 。第 3天开始统计发芽粒数 , 第 15天测
定发芽率 、 发芽势 、 胚根长 、 胚轴长 、鲜重与干重 。
2　结果与分析
2.1　分解土弱极性化感物质对杉木种子的发芽效应
不同 N素来源及同一 N素来源不同质量浓度分解土弱极性化感物质对杉木种子发芽具有不同的效
应(表 1)。就绝对发芽率而言 , 在 200mg·kg-1质量浓度下 , 不同氮素处理对杉木种子绝对发芽率的抑
制作用体现为 50gNH4Cl处理 >50gNaNO3处理 >100gNaNO3处理 >对照Ⅰ >100gNH4Cl处理;而对
绝对发芽势的抑制作用体现为 100 gNaNO3处理 >对照 Ⅰ >50 gNaNO3处理 >50 gNH4Cl处理 >100 g
NH4Cl处理 。与对照 Ⅱ相比 , 不同氮素处理 , 杉木根分解土弱极性化感物质对杉木种子发芽各指标基本
表现为随着质量浓度的提高 , 其抑制作用逐渐增强 。经方差分析及多重比较结果表明 , 50gNH4Cl化感
物质质量浓度为 100、 200 mg·kg-1处理以及 100gNaNO3化感物质质量浓度为 50 mg·kg-1处理 , 绝对发
芽率与对照 Ⅱ相比差异达到极显著水平;100 gNH4Cl化感物质质量浓度为50 mg·kg-1处理 、 50gNH4Cl
化感物质质量浓度为 50mg·kg-1处理 、 100gNaNO3化感物质质量浓度为 200mg·kg-1处理 、 50gNaNO3
化感物质质量浓度为 200 mg·kg-1处理以及对照 Ⅰ化感物质质量浓度为 200 mg·kg-1处理 , 绝对发芽率
与对照 Ⅱ相比差异达到显著水平。
2.2　分解土极性化感物质对杉木种子的发芽效应
由表 2可知 , 不同 N素处理及同一 N素处理不同质量浓度杉木根分解 3个月后分解土极性化感物
质对杉木种子发芽具有不同的影响。同一质量浓度不同处理间相比 , 不同氮素处理对杉木种子发芽各指
标具有不同的效应;就绝对发芽率而言 , 在 200 mg·kg-1质量浓度下 , 不同氮素处理对杉木种子绝对发
芽率的抑制作用体现为 100gNH4Cl处理 >对照Ⅰ >100gNH4Cl处理 >100gNaNO3处理 >50gNaNO3处
理;而对绝对发芽势的抑制作用体现为 50 gNaNO3处理 >50 gNH4Cl处理 >100 gNH4Cl处理 >对照 Ⅰ>
100gNaNO3处理 。不同氮素处理 , 杉木根分解土极性化感物质对杉木种子发芽各指标基本表现为随着
质量浓度的升高 , 其抑制作用逐渐增强 , 其中 200gNH4Cl质量浓度为 200mg·kg-1处理 , 绝对发芽率 、
绝对发芽势 、 胚根长 、 胚轴长 、 鲜重及干重比同一氮素水平 50mg·kg-1处理分别降低 21.39%、
21.97%、 60.67%、 49.64%、 65.88%及 27.78%。经方差分析及多重比较结果表明 , 100 gNH4Cl化感
物质质量浓度为 50、 100、 200mg·kg-1处理以及对照Ⅰ质量浓度为 100、 200 mg·kg-1处理 , 绝对发芽率与对
照Ⅱ相比差异达到极显著水平;50gNH4Cl化感物质质量浓度为 50、 100 mg·kg-1处理及 100 gNaNO3化感
物质质量浓度为 100、 200mg·kg-1处理 , 绝对发芽率与对照Ⅱ相比差异达到显著水平。
106 福　建　林　学　院　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　第 27卷
表 1　分解土弱极性化感物质对杉木种子的发芽效应
Table1　Effectofliter-polaralelochemicalsofdecompositedsoilongerminationofChinesefirseeds
N素处理　　 ρ/(mg·kg-1) 绝对发芽率 /% 绝对发芽势 /% l胚根 /cm l胚轴 /cm m鲜 /g m干 /g
100 gNH4Cl 50 51.19＊ 56.14 1.63＊ 1.91 1.70 0.28
100 56.99 40.35＊ 1.14＊＊ 1.55 1.56＊ 0.28
200 62.49 46.20 0.62＊＊ 1.35 1.72 0.30
50 gNH4Cl 50 51.44＊ 42.11 1.09＊＊ 1.63 1.70 0.28
100 42.19＊＊ 39.77＊ 1.62 1.49 1.37＊＊ 0.25＊
200 44.97＊＊ 39.77＊ 0.88＊＊ 1.23＊＊ 1.22＊＊ 0.19＊＊
100 gNaNO3 50 42.49＊＊ 30.41＊＊ 1.47＊＊ 1.63＊ 1.67 0.27
100 60.36 20.47＊＊ 1.53＊＊ 1.54 1.58＊ 0.26＊
200 54.35＊ 18.84＊＊ 1.60 1.54 1.40＊＊ 0.24＊
50 gNaNO3 50 54.98 51.46 1.52＊＊ 1.93 1.75 0.30
100 50.48＊ 43.27 1.36＊＊ 1.69 1.54＊ 0.24＊
200 52.66 28.07＊＊ 1.55＊＊ 1.30＊ 1.03＊＊ 0.19＊＊
对照Ⅰ 50 60.00 49.12 1.68 1.89 1.57 0.26＊
100 56.99 39.18＊ 1.36＊ 1.61 1.61 0.26＊
200 54.55＊ 25.73＊＊ 1.15＊＊ 1.21＊＊ 0.92＊＊ 0.23＊＊
对照Ⅱ 1×104 64.57 48.83 1.98 1.42 1.78 0.35
　　注:表中数据为 4个重复的平均值;＊为处理与对照Ⅱ进行 t检验达 0.05显著水平 , ＊＊为处理与对照Ⅱ进行t检验达 0.01极显著水平。
表 2　分解土极性化感物质对杉木种子的发芽效应
Table2　EfectofpolaralelochemicalsofdecompositedsoilongerminationofChinesefirseeds
N素处理　　 ρ/(mg·kg-1) 绝对发芽率 /% 绝对发芽势 /% l胚根 /cm l胚轴 /cm m鲜 /g m干 /g
100 gNH4Cl 50 46.46＊＊ 29.08＊＊ 1.36＊ 1.59＊ 1.54 0.25
100 41.15＊＊ 33.09＊＊ 1.27＊ 1.51 1.67 0.27
200 36.24＊＊ 35.42＊＊ 0.79＊＊ 1.56 1.20＊ 0.21＊＊
50 gNH4Cl 50 59.71 42.97 1.43 2.08＊ 1.41 0.23＊＊
100 54.48＊ 44.86 1.24＊ 1.34 1.15＊＊ 0.21＊＊
200 49.19＊ 35.23＊ 0.89＊＊ 1.39 0.85＊＊ 0.18＊＊
100 gNaNO3 50 54.97 38.86＊ 0.82＊＊ 1.85＊ 1.44 0.24＊
100 51.84＊ 49.48 1.44 1.89＊ 1.21＊ 0.22＊＊
200 51.99＊ 41.49＊ 1.08＊ 1.69 1.45 0.24＊
50 gNaNO3 50 63.76 43.46 1.41 1.79＊ 1.79 0.29
100 73.03 45.03 1.35 1.55 1.41 0.24＊
200 58.22 34.31＊＊ 1.21 1.84 0.94＊＊ 0.21＊＊
对照Ⅰ 50 57.67 38.96＊ 0.76＊＊ 1.76＊ 1.67 0.27
100 42.13＊＊ 26.27＊＊ 1.07＊＊ 1.43 0.89＊＊ 0.20＊＊
200 48.88＊＊ 37.42＊ 1.12＊＊ 1.30 1.12＊＊ 0.21＊＊
对照Ⅱ 1×104 64.57 48.83 1.98 1.42 1.78 0.35
　　注:表中数据为 4个重复的平均值;＊为处理与对照Ⅱ进行 t检验达 0.05显著水平 , ＊＊为处理与对照Ⅱ进行t检验达 0.01极显著水平。
3　结论与讨论
化感物质对种子的萌发和胚根生长的影响 , Rice[ 7]概括为影响激素的合成和利用 , 改变了细胞的分
裂 、伸长亚显微结构;影响膜的透性;影响植物对矿物质的吸收;影响光合和呼吸作用;影响蛋白质的
107第 2期 　　　　　　　　　　　曹光球等:杉木根分解 3个月后分解土化感物质生物评价
合成;影响了茎对水分的传导作用。杉木根分解 3个月后不同氮素水平分解土化感物质对杉木种子的发
芽指标影响不一 , 这主要是因为在不同氮素水平条件下 , 杉木根分解过程中的微生物种类不太相同 , 从
而影响杉木根的分解速度 , 并导致分解土中的化感物质种类不尽相同 。至于分解土中的微生物及化感物
质种类 , 有待进一步研究。化感物质可利用其在 2个不相溶的溶剂或部分互溶的溶剂中溶解度的不同来
达到初步分离纯化的目的 [ 22 -23] 。杉木根分解 3个月后 , 分解土极性化感物质以及弱极性化感物质对杉
木种子的发芽影响表现不一 , 其中极性化感物质对杉木种子发芽的抑制作用强于弱极性化感物质。极性
化感物质易溶于土壤水 , 并且通过杉木根系吸收进入杉木体内 , 从而造成杉木的毒害。化感物质对杉木
的毒害作用存在一个浓度问题 , 当杉木林土壤化感物质积累到一定浓度后就会产生毒害作用 , 这应引起
林业生产部门的注意 。至于杉木根其余分解阶段化感物质对杉木的化感效应 , 见另文报道。
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(责任编校:卢凤美)
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