全 文 ：收稿日期:1998-06-15＊江西省自然科学基金资助项目第一作者:女 , 1972年生 ,硕士
芒萁水提液对几种农作物生长的影响＊
罗丽萍 葛 刚 袁宜如 叶居新
(南昌大学生物科学工程系 南昌 330047)
摘 要 从生化他感角度 ,研究了芒萁地上 、地下部分水提液对油菜 、白菜 、水稻 、绿豆 、萝卜 、玉米
等农作物生长的影响。实验表明 ,芒萁地下部分水提液对所有供试植物种子萌发无抑制作用;地
上部分水提液除对白菜 、萝卜有极显著抑制作用外 ,对其它几种供试植物无抑制作用;两种水提液
对全部供试植物的根生长和多数供试植物的苗高 、全株鲜重有抑制作用;地上部分对幼苗生长的
抑制强于地下部分;水提液对幼苗根生长的抑制强于对茎 、叶。
关键词 生化他感 ,芒萁 , 农作物
分类号 Q945.3
植物生化他感作用是植物在生长发育过程中 ,通过排出体外的次生代谢产物 ,改变其周围
的微生态环境 ,从而导致同一生境中植物与植物(以及微生物)之间相互抑制 、排斥或促进的自
然现象〔1〕 。E.Rice在其专著中阐述了生化他感作用的普遍性和非资源性〔2〕;其它专门性的实
验研究已多见报道;国内关于生化他感作用也有大量研究工作 ,但其中有关蕨类植物的研究不
多。本工作以芒萁为供体进行了实验研究。
芒萁 Dicranopteris pedata(Houtt.)Nakaike属里白科 ,芒萁属 ,是我国热带 、亚热带地区
广泛分布的酸性土指示植物〔3〕 。野外观察可见 ,芒萁具有较强的竞争能力和对某些植物的排
斥作用;叶居新等已证明 ,该种对几种牧草植物有抑制作用〔4〕 。本文通过实验 ,探索了芒萁对
农作物的生化他感优势及生化他感物质在芒萁体内分布规律 ,并作如下报道。
1 实验材料
1.1 芒萁水提液的制备
采集新鲜芒萁植物体(地下部分含根及根状茎),于室内去除枯枝败叶 、烂根 ,洗去附着的
泥土杂物 ,分地上部分和地下部分散放 ,风干表面水分后 ,用侧刀切成 1 ～ 2 cm 长的小段 。地
上部分用 10倍于材料重的蒸馏水 ,地下部分用 6倍于材料重的蒸馏水煮沸后 ,浸泡36 h ,再用
三层脱脂纱布过滤 ,得上清液 。水提液一般的物理性质见表 1 。
用1 moL·L-1NaOH 溶液调节水提液 pH与双蒸水相等(pH5.5)后 ,装入玻璃瓶 ,贮于冰
箱中备用 。
1.2 供试植物
十字花科的油菜(Brassica campestris)、白菜(Brassica pekinensis)、萝卜(Raphanus
sativus)、禾本科的水稻(Oryza sativa)、玉米(Zea mays)、豆科的绿豆(Phaseolus aureus)。种
子均由省种子公司提供 ,经水选取下层种子备用。
第 22 卷第 4 期
1998年 12 月
南昌大学学报(理科版)
Journal of Nanchang University(Natural Science)
Vol.22 No.4
Dec.1998
表 1 芒萁水提液的一般物理性质
水提液 透明度 颜色 气味 pH 沸点(℃)
浓度
(gFW/ mL) 其它
地上部分水提液 较差 深绿茶色 青菜味 4.18 101 0.1 振荡后产生丰富的白色泡沫
地下部分水提液 较好 淡绿茶色 较淡青菜味 4.44 99 0.17 振荡后产生较少白色泡沫
＊水提液浓度单位为克鲜重/毫升(gFW/mL), 表示每毫升水中含有 Xg鲜重材料的水提取物质〔6〕 ,以下
同。
2 实验方法
2.1 种子发芽实验
2.1.1 在进行种子发芽实验之前 ,用 0.5%升汞水溶液将种子消毒 5 min ,然后用无菌水洗
净。
2.1.2 为每种供试植物配备 9付培养皿(CK组及两个处理组各 3付),铺4层滤纸 ,展平后加
盖 ,置于高压锅内 ,经 120 ℃蒸汽灭菌 20 min ,待冷却后取出 ,在CK 及两个处理组中分别加入
5 mL 无菌水和 5 mL经过滤灭菌处理的两种水提液 。
2.1.3 将种子置于各培养皿中放匀 ,均放置于25 ℃恒温箱中培养 ,实验中不断适时加入等量
无菌水和水提液 ,使滤纸始终保持湿润 。
2.1.4 从开始发芽起 ,每天记载发芽数直至发芽结束 。所得数据按下列公式检验〔6〕:
Z = P-P′
S 2/ N +S 2/ N′
式中:P 为对照(CK)组的种子死亡率;P′为处理组种子死亡率;N 为对照(CK)组种子数;
N′为处理组种子数;S 2=P″(100-P″),其中 P″=A+A′N+N′×100 , A 为对照(CK)组的发
芽数;A′为处理组发芽数 。
2.2 供试植物幼苗生长实验
采用“小杯法”〔8〕测定处理对供试植物幼苗生长的影响 。
为每种供试植物配备 6只 100 mL 小烧杯(CK 组及两个处理组各 2只),烧杯底部铺 4层
滤纸 ,CK 组加入 6 mL 双蒸水 ,处理组Ⅰ加入 6 mL10.1 gFW/mL 的地上部分水提液 ,处理组
Ⅱ加入 6 mL10.17gFW/mL 的地下部分水提液 。供试植物种子预先作浸种催芽处理 ,每杯选
取 5 ～ 10粒均匀已出芽的种子放在滤纸上 ,加盖。置于 LRH-250-G 型人工气候箱中培养 。
培养条件为:25 ℃,12 h光照+12 h 黑暗 。
培养过程中不再加入任何物质 。培养 5 d后 ,每杯选取生长一致的数枚植株 ,分别测定幼
苗苗高 、根长和全株鲜重(用电子天平称量),所得数据用 t测验进行差异显著性检验〔9〕 。
2.3 芒萁地下部分水提液的浓度梯度效应实验
本实验采用“小杯法”〔7〕 。
以减压浓缩和稀释法 ,将 0.1 gFW/mL 的地上部分水提液配制成 6 种浓度:0.4 , 0.2 ,
0.1 , 0.05 ,0.02 ,0.01gFW/mL ,以双蒸水为对照 。为每种供试植物配备 14只 100 mL 小烧杯
·303·第 4 期 罗丽萍等:芒萁水提液对几种农作物生长的影响＊
(每一处理浓度及 CK 各 2只),烧杯中垫 4层滤纸 ,分别加入 6 mL 上述各浓度的处理液 。每
个烧杯中放 10粒均匀已出芽的种子 ,加盖 。置于 LRH-250-G型人工气候箱中培养 ,培养
条件同 2.2。
5 d后 ,每杯选取 5株较整齐植株 ,逐一测量苗高 、根长。
3 结 果
3.1 对种子发芽的影响
水提液对供试植物种子发芽的影响见表 2 。
表 2 芒萁水提液对供试植物发芽的影响＊
植物 种子数(粒)
CK ET ES
发芽(粒)
CK ET ES
死亡率(%)
CK ET ES
Z
ET ES
差异显著率
ET ES
油菜 300 300 300 297 294 300 1 2 0 1.01 -1.75 N N
白菜 177 150 168 177 123 168 0 18 0 5.90 0 VR N
水稻 153 147 150 141 138 132 7.84 6.12 12 -0.58 1.21 N N
绿豆 150 150 150 150 150 150 0 0 0 0 0 N N
萝卜 120 120 120 114 84 111 5 30 7.5 5.10 0.80 VR N
玉米 60 60 60 54 57 60 10 5 0 -1.04-2.52 N R
＊ET:地上部分水提液处理;ES:地下部分水提液处理;R:显著;VR:极显著;以下文字符号同此。
从表 2可知 ,芒萁地上部分水提液对白菜 、萝卜的种子萌发有极显著抑制作用 ,对其它供
试植物种子萌发无显著影响;地下部分水提液除对玉米有显著促进作用外 ,对其它几种供试植
物种子萌发无显著影响。
3.2 对供试植物幼苗生长的影响
培养 5 d后 ,处理组的幼苗在形态上明显发生以下畸变:初生根短而粗 、褐色 ,次生根减少
或残缺;初生根呈圆锥状;胚轴明显缩短 、增粗 、弯曲 。双子叶植物的子叶皱缩紧包真叶;单子
叶植物胚芽鞘紧包胚芽 ,使幼叶难以伸出。且上述畸变程度均与受抑制程度有关。
逐一测量幼苗的苗高 、根长 、全株鲜重 ,所得数据用 t测验判定差异显著度 ,结果见表 3。
从表 3可见 ,差异同样达到显著或极显著水平者 ,无论是苗高 、根长 、全株鲜重 ,经地上部
分水提液处理的 t值普遍高于地下部分 ,即就对幼苗生长的影响而言 ,地上部分水提液的生化
他感作用强于地下部分。
3.3 芒萁地上部分水提液的浓度梯度效应
将芒萁地上部分水提液浓缩或稀释成 6种浓度 ,它们对油菜 、白菜 、水稻 、绿豆 、萝卜 、玉米
等 6种供试植物幼苗生长影响 ,随着浓度增加而增加 ,在低浓度下 ,对白菜 、油菜生长有促进作
用;在同一浓度时 ,对供试幼苗根生长抑制作用比对芽更显著 ,经邓肯氏新复极差(SSR)测
验〔8〕 ,水提液对 6种供试幼苗生长显著抑制的最低浓度见表 4。
表 4显示 ,除绿豆外 ,芒萁地上部分水提液显著抑制其它 5种植物根生长的最低浓度低于
芽生长。
另可求得对各供试植物幼苗芽生长 50%抑制量(相对于对照)的水提液浓度(IDs50)与对
根生长 50%抑制量的水提液浓度(IDr50),结果见表 5。
·304· 南昌大学学报(理科版) 1998 年
表 3 芒萁水提液对供试植物幼苗的苗高 、根长 、全株鲜重的影响
植物 处理 株数 苗高(mm)
Xi t 差异
根长(mm)
Xi t 差异
全株鲜重(mg)
Xi t 差异
CK 10 17.8 57.8 23.4
油菜 ET 10 6.4 9.05 VR 1.8 17.28 VR 20.9 0.96 N
ES 10 17.8 0 N 7.0 14.11 VR 25.7 -0.88 N
CK 10 16.6 42.4 23.4
白菜 ET 10 10.5 4.15 VR 2.4 15.04 VR 17.7 2.96 R
ES 10 16.1 0.41 N 4.2 14.00 VR 24.4 0.42 N
CK 8 35.7 39.5 64.6
水稻 ET 8 29.2 2.45 R 14.8 5.29 VR 51.3 2.31 R
ES 8 32.6 1.02 N 23 3.67 VR 55.4 2.14 N
CK 10 8.5 18.4 142.2
绿豆 ET 10 6 3.91 VR 3.2 13.45 VR 111 3.64 VR
ES 10 8.0 0.70 N 5.6 9.85 VR 117.5 2.80 R
CK 7 45.4 121.3 142.9
萝卜 ET 7 39.1 1.73 N 35.9 10.16 VR 127.8 0.92 N
ES 7 40.1 1.58 N 49.7 9.42 VR 131.1 0.72 N
表 4 地上部分水提液显著抑制供试植物
幼苗生长的最低浓度
供试植物 油菜 白菜 水稻 绿豆 萝卜 玉米
芽生长 0.1 0.1 0.05 0.02 0.2 0.05
根生长 0.05 0.05 0.02 0.02 0.02 0.02
表 5 对供试植物幼苗生长
50%抑制量浓度
供试植物 油菜 白菜 水稻 绿豆 萝卜 玉米
IDs50 >0.4 0.37 >0.4 0.19 0.16 0.23
IDr50 0.06 0.04 0.08 0.08 0.02 0.03
由表 5可知 , IDr50 IDs50 ,说明芒萁地上部分水提液对根生长的抑制作用比对芽更强 。
4 讨 论
E.Haeckel(1866 ,1869)将生态学定义为研究生物有机体与其环境之间相互关系的科学 。
而“环境”除无机 、有机因子之外也包括主体之外的一切动 、植物和微生物 。如此 ,若将生态学
理解为“关系学” ,则研究生化他感作用 ,必将有助于生态学理论的发展和正确认识群落组分间
相互作用 ,群落的结构 、功能 、演替和分布。而且该研究对于营林造林 、农田换茬 、土地利用 、杂
草防除 、草场经营 、园林设计 、环境保护等都具有十分重要的意义 。
本研究结果说明 ,芒萁水提液对供试植物的种子萌发 、根系生长 、幼芽伸长 、幼苗鲜重等都
具有不同程度的抑制作用 。
芒萁的生化他感作用具有选择性和阶段性 ,即不同植物及同一植物在不同生长发育阶段
对芒萁生化他感物质的反应具不同的敏感性程度。在种子萌发阶段 ,对供试植物抑制作用不
明显 ,甚至产生促进作用;而在出苗后的生长过程中 ,对供试植物则普遍具有抑制作用。
工作证明 ,芒萁地上部分水提液的生化他感作用明显强于地下部分;芒萁对供试植物地下
部分的抑制作用显著强于地上部分 ,均说明芒萁在天然群落中主要通过雨水或雾 、露的淋洗将
叶部液态分泌物通过淋溶过程释放到土壤中 ,然后通过受体根系对受体产生影响。
·305·第 4 期 罗丽萍等:芒萁水提液对几种农作物生长的影响＊
芒萁在我国亚热带地区广泛分布 ,常形成茂密的纯植丛 ,对水土保持十分有利。在自然状
况下 ,可见到马尾松 — 木—芒萁 、马尾松—映山红 —芒萁 、油茶—芒萁等植物群落类型 。已
有工作证明芒萁对马尾松 、油茶无抑制作用 ,人们可顺应自然规律 ,采取人工措施发展马尾松
林 、油茶林 ,以获取松脂 、茶籽 ,并提高生态 、经济效益。
参 考 文 献
〔1〕 张宝琛 , 白雪芳 ,陶燕铎.生化他感作用与高寒草甸人工草场自然退化现象的研究.生态学报 , 1989 , 9
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〔3〕 侯学煜.中国境内酸性土 、钙质土和盐碱土的指示植物.1954
〔4〕 叶居新 , 洪瑞川 ,聂义如等.芒萁植株浸出液对几种植物生长的影响.植物生态学与地植物学学报 ,
1987 , 11(8):203～ 211
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1997 , 8(3):304 ～ 308
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360～ 366
〔8〕 南京农学院主编.田间试验和统计方法.北京:农业出版社 , 1972
EFFECTSOF EXTRACT FROM DICRANOPTERIS PEDATA
ON SEVERAL CROPS GROWTH
Luo Liping Ge Gang Yuan Yiru Ye Juxin
(Department of Bio logical Science and Technolog y , Nanchang University , Nanchang , 330047)
Abstract In aspect of allelopathy , we studied the ef fects of the ext ract of terreneous part and
subterreneous part from Dicranopteris pedata on several crops g row th.The experimental results
show:Except the ext ract of terreneous part can rest rain the budding of Brassica pekinensis and
Raphanus sativus , the ex t racts haven t remarkable ef fects on the experimental crops.They can
rest rain the roo t length of all acceptors , the shoo t height and wet w eight of the majority.The
terreneous part has st ronger allelopathic ef fects on seedling g row th than the subterreneous.The
ex tracts can restrain the roo t g row th mo re st rongly than the leaf and stem.
Key words allelopathy , Dicranopteris pedata , crops
·306· 南昌大学学报(理科版) 1998 年