全 文 ：书铝、镁离子胁迫下决明对百喜草的化感作用
高承芳１，２，翁伯琦１，王义祥１，徐国忠１
（１．福建省农业科学院农业生态研究所，福建 福州３５００１３；２．福建省农业科学院畜牧兽医研究所，福建 福州３５００１３）
摘要：本试验探讨了在铝离子和镁离子胁迫条件下，圆叶决明 ＣＰＩ８６１３４、ＣＰＩ３４７２１和羽叶决明 ＡＴＦ２２１７、
ＡＴＦ２２１９对百喜草的化感作用。结果表明，不同浓度的铝离子和镁离子胁迫下，供体圆叶决明和羽叶决明对受体
百喜草的影响存在显著差异。圆叶决明ＣＰＩ８６１３４在３个不同的铝离子和镁离子浓度下对百喜草的种子发芽及幼
苗生长均有抑制作用，并且铝离子浓度在０．７ｇ／Ｌ时对百喜草种子发芽及根长抑制作用最明显；而羽叶决明在铝
离子浓度为１．１ｇ／Ｌ和镁离子浓度为０．０６０和０．１２３ｇ／Ｌ时对百喜草种子发芽及幼苗生长有抑制作用。受体百喜
草对供体圆叶决明和羽叶决明的根的化感物质的敏感性强于苗，说明同一植物不同部位对化感物质的敏感性存在
差异。
关键词：铝离子；镁离子；决明属；百喜草；化感作用
中图分类号：Ｓ５６７．０３；Ｑ９４５．７８　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２００９）０５００４００６
　 决明属牧草是世界上栽培较早的牧草之一，适应性强、产量高、品质好，是最优良的饲料［１～３］。国内有关决明
属牧草产量、品质以及高产栽培等方面研究的报道较多［３，４］，近年来，在新开的山地果园建设方面一直未能很好
解决垦后山地裸露和水土侵蚀问题，这不仅影响果树生产，而且会严重破坏山地生态平衡，搞好山地果园合理套
种和固土护坡覆盖种植已成为人们关注的热点问题之一；由于红壤山地中含大量的重金属元素，使一些牧草产生
毒害而不能很好的生长，从而限制了红壤丘陵山地作物的生长［５～８］。经研究发现决明属牧草很适宜热带、亚热带
红壤丘陵区种植，果园套种豆科牧草可改善其生长状况、减少土壤侵蚀、病虫草害等［９，１０］。豆科决明属牧草与禾
本科牧草百喜草（犘犪狊狆犪犾狌犿狀狅狋犪狋狌犿）混播不仅可以提高产量、改善品质，而且可以优化草业结构，为禾本科与豆
科牧草混播种植方式的进一步发展提供理论基础，同时豆科牧草还可以利用自身固氮作用，增加土壤肥力等以促
进共生禾本科牧草生长发育。但当前国内外关于牧草化感作用的研究主要集中于化感抑制方面，如各个生长时
期沙打旺（犃狊狋狉犪犵犪犾狌狊犪犱狊狌狉犵犲狀狊）的不同部位及其植株的水提液通常对受体植物的幼苗生长显示化感抑制作
用［１１］。毛苕子（犞犻犮犻犪狏犻犾犾狅狊犪）茎叶和根水浸提液处理对３种供试杂草的种子萌发和幼苗生长均有不同程度的抑
制作用，且存在明显的浓度效应［１２］。紫茎泽兰（犈狌狆犪狋狅狉犻狌犿犪犱犲狀狅狆犺狅狉狌犿）对多数牧草发芽势有显著抑制作用，
非洲狗尾草（犛犲狋犪狉犻犪狊狆犺犪犮犲犾犪狋犪ｃｖ．ｓｐｐ）、鸭茅（犇犪犮狋狔犾犻狊犵犾狅犿犲狉犪狋犪）、紫花苜蓿（犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪）、大翼豆（犕犪犮
狉狅狆狋犻犾犻狌犿犪狋狉狅狆狌狉狆狌狉犲狌犿ｃｖ．ｓｐｐ）、箭管豌豆（犞犻犮犻犪狊犪狋犻狏犪）和光叶紫花苕（犞犻犮犻犪狏犻犾犾狅狊犪ｖａｒ．ｇｌａｂｒｅｓｃｅｎｓ）是紫茎
泽兰牧草替代种植的适宜草种。对于化感促进方面的研究较少。笔者在研究了圆叶决明ＣＰＩ８６１３４、ＣＰＩ３４７２１
和羽叶决明ＡＴＦ２２１７、ＡＴＦ２２１９对百喜草的化感作用之后，挑选出两者相互促进生长的合适比例，从而在铝离
子和镁离子胁迫条件下来观察其化感作用的潜力，为深入研究决明属牧草化感作用提供理论依据，为决明属牧草
在红壤丘陵区的合理种植以及果园套种牧草方面提供理论依据和技术支撑。
１　材料与方法
１．１　试验材料
豆科牧草：圆叶决明（犆犺犪犿犪犲犮狉犻狊狋犪狉狅狋狌狀犱犻犳狅犾犻犪ｃｖ．Ｗｙｎｎ）ＣＰＩ３４７２１，圆叶决明（犆．狉狅狋狌狀犱犻犳狅犾犻犪）
ＣＰＩ８６１３４，羽叶决明（犆．狀犻犮狋犻狋犪狀狊）ＡＴＦ２２１９、ＡＴＦ２２１７设定为供体植物。
４０－４５
２００９年１０月
　　　草　业　学　报　　　
　　　ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ　　　
第１８卷　第５期
Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．５
 收稿日期：２００８１２０２；改回日期：２００９０２１９
基金项目：科技部农业成果转化项目（２００７ＧＢ２Ｃ４００１５１），科技部星火计划项目（２００７ＥＡ７２００１９）和福建省农业科学院科技创新团队建设基金
（ＳＴＩＦＹ０１）资助。
作者简介：高承芳（１９８３），女，河北石家庄人，在读硕士。Ｅｍａｉｌ：ｇａｏｃｈｅｎｇｆａｎｇ６０２＠１６３．ｃｏｍ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｂｏｑｉｗｅｎｇ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ
禾本科牧草：百喜草设定为受体植物。
试验牧草种子由福建省农业科学院农业生态研究所牧草种质资源圃提供。
１．２　试验方法
１．２．１　不同浓度下铝离子的胁迫　试验于２００８年７月在福建省农业科学院农业生态研究所实验室内进行。用
培养皿滤纸法，分别选取供体圆叶决明ＣＰＩ８６１３４种子２０粒、ＣＰＩ３４７２１种子１０粒和羽叶决明ＡＴＦ２２１７种子２０
粒、ＡＴＦ２２１９种子２０粒，分别播在垫有２层滤纸，直径为９ｃｍ的培养皿中，每皿中同时播入受体植物百喜草种
子５０粒，并设仅播５０粒百喜草种子为对照（ＣＫ）。３次重复，放在光照培养箱中培养，温度设为２５℃（光照时间
１２ｈ／ｄ），将铝离子［Ａｌ２（ＳＯ４）３·１８Ｈ２Ｏ］分别配制成０，０．７，１．１ｇ／Ｌ３种浓度梯度，每天在培养皿中加入约１ｍＬ
不同铝离子浓度的溶液，对种子进行胁迫，至种子发芽后，观察并记录发芽率，共同培养１５ｄ后，测定百喜草发芽
率、苗高和根长等指标。
１．２．２　不同浓度下镁离子的胁迫　方法同１．２．１，把镁离子（ＭｇＳＯ４·７Ｈ２Ｏ）分别配制成０，０．０６０，０．１２３ｇ／Ｌ３
种浓度梯度，每天在培养皿中分别加入约１ｍＬ不同镁离子浓度的溶液，对种子进行胁迫，至种子发芽后，观察并
记录发芽率，共同培养１５ｄ后，测定百喜草发芽率、苗高和根长等指标。
１．３　观测记载项目
发芽率：按牧草种子发芽试验技术规定的要求测定种子发芽率［１３］。发芽率＝（发芽种子总数／供试种子总
数）×１００％。
苗长和根长：测定完发芽势后在每培养皿内随机抽取１０株百喜草的幼苗，测量其苗高和根长，求其平均值。
１．４　数据处理
采用ＥＸＣＥＬ和ＤＰＳ６．８５专业版进行数据处理。
２　结果与分析
２．１　不同铝离子胁迫条件下决明属牧草对百喜草种子发芽及幼苗生长的影响
２．１．１　不同铝离子胁迫条件下决明属牧草对百喜草种子的发芽的影响　不同铝离子胁迫条件下各个品种对百
喜草种子发芽率有不同程度的影响（图１）。铝离子浓度为１．１ｇ／Ｌ时，决明品种均对百喜草种子发芽有抑制作
用，以羽叶决明的ＡＴＦ２２１９和ＡＴＦ２２１９抑制作用最为明显；铝离子浓度为０．７ｇ／Ｌ时，除ＡＴＦ２２１９对百喜草
种子发芽有促进作用外，其余决明品种均对百喜草种子发芽有抑制作用，尤其以ＣＰＩ８６１３４对百喜草的抑制作用
最为明显；铝离子浓度为０ｇ／Ｌ时，仍是ＡＴＦ２２１９对百喜草种子发芽有明显促进作用，其余决明品种对百喜草种
子发芽有抑制作用，但品种间差异不显著（犘＞０．０５）。说明，铝离子胁迫条件下决明品种对百喜草种子发芽的化
感作用较为明显。
图１　不同铝离子胁迫下圆叶决明犆犘犐８６１３４、犆犘犐３４７２１和羽叶决明犃犜犉２２１７、犃犜犉２２１９对百喜草种子发芽的影响
犉犻犵．１　犈犳犳犲犮狋狊狅犳犆犺犪犿犪犲犮狉犻狊狋犪狊狆狆狅狀犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狅犳犘．狀狅狋犪狋狌犿狌狀犱犲狉犪犾狌犿犻狀犻狌犿狊狋狉犲狊狊
　图中横坐标的处理分别代表ＣＰＩ８６１３４、ＣＰＩ３４７２１、ＡＴＦ２２１７和 ＡＴＦ２２１９与百喜草的混播，下同 ＴｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆａｂｓｃｉｓｓａｉｎｄｉｃａｔｅＣＰＩ８６１３４、
ＣＰＩ３４７２１、ＡＴＦ２２１７、ＡＴＦ２２１９ａｎｄ犘．狀狅狋犪狋狌犿ｓｏｗｅｄｗｉｔｈｍｉｘｅｄｐｅｒｅｎｎｉａｌ，Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ
１４第１８卷第５期 草业学报２００９年
２．１．２　不同铝离子胁迫条件下决明属牧草对百喜草苗高的影响　不同铝离子胁迫条件下各个品种对百喜草的
苗生长有不同程度的影响（图２）。铝离子浓度为１．１ｇ／Ｌ时，除ＣＰＩ３４７２１对百喜草苗生长有明显的促进作用
外，其余决明品种均对百喜草苗生长有明显抑制作用，以ＣＰＩ８６１３４抑制作用最为明显；铝离子浓度为０．７ｇ／Ｌ
时，除ＡＴＦ２２１９外，其余决明品种均对百喜草苗生长有明显的促进作用，差异显著（犘＜０．０１）；铝离子浓度为０
ｇ／Ｌ时，仍是以ＡＴＦ２２１９对百喜草苗长有抑制作用，其余决明品种对百喜草苗生长有促进作用。说明在铝离子
胁迫条件下决明品种对百喜草苗生长的化感作用影响较为明显，以ＡＴＦ２２１９对百喜草的化感作用最为突出。
图２　不同铝离子胁迫下圆叶决明犆犘犐８６１３４、犆犘犐３４７２１和羽叶决明犃犜犉２２１７、犃犜犉２２１９对百喜草苗高的影响
犉犻犵．２　犈犳犳犲犮狋狊狅犳犆犺犪犿犪犲犮狉犻狊狋犪狊狆狆狅狀狊犲犲犱犾犻狀犵犾犲狀犵狋犺狅犳犘．狀狅狋犪狋狌犿狌狀犱犲狉犪犾狌犿犻狀犻狌犿狊狋狉犲狊狊
２．１．３　不同铝离子胁迫条件下决明属牧草对百喜草根长的影响　不同铝离子胁迫条件下各个品种对百喜草的
根生长有不同程度的影响（图３）。铝离子浓度为１．１ｇ／Ｌ时，各个决明品种对百喜草根生长有明显的抑制作用，
以ＣＰＩ８６１３４对百喜草根生长的抑制作用最为明显；铝离子浓度为０．７ｇ／Ｌ时，各个决明品种对百喜草根生长有
明显的抑制作用，仍以ＣＰＩ８６１３４对百喜草根生长的抑制作用最为明显；铝离子浓度为０ｇ／Ｌ时，除ＡＴＦ２２１９以
外，其余决明品种均对百喜草根生长有促进作用，尤以ＣＰＩ８６１３４对百喜草的促进作用最为明显，达到了极显著
水平（犘＜０．０１）。说明在铝离子胁迫条件下各个决明品种对百喜草根生长的化感作用较为明显。
图３　不同铝离子胁迫下圆叶决明犆犘犐８６１３４、犆犘犐３４７２１和羽叶决明犃犜犉２２１７、犃犜犉２２１９对百喜草根长的影响
犉犻犵．３　犈犳犳犲犮狋狊狅犳犆犺犪犿犪犲犮狉犻狊狋犪狊狆狆狅狀狉狅狅狋犾犲狀犵狋犺狅犳犘．狀狅狋犪狋狌犿狌狀犱犲狉犪犾狌犿犻狀犻狌犿狊狋狉犲狊狊
２．２　不同镁离子胁迫条件下决明属牧草对百喜草种子发芽及幼苗生长的影响
２．２．１　不同镁离子胁迫条件下决明属牧草对百喜草种子发芽的影响　不同镁离子胁迫条件下各个品种对百喜
草种子发芽有不同程度的影响（图４）。镁离子浓度为０．１２３ｇ／Ｌ时，各个决明品种均对百喜草种子发芽有明显
的抑制作用，以ＡＴＦ２２１７和ＡＴＦ２２１９对百喜草种子发芽的抑制作用最为突出；镁离子浓度为０．０６０ｇ／Ｌ时，各
个决明品种均对百喜草种子发芽有明显的抑制作用，以ＣＰＩ３４７２１和ＡＴＦ２２１９对百喜草种子发芽的抑制作用最
为明显；镁离子浓度为０ｇ／Ｌ时，各决明品种对百喜草种子发芽有明显的抑制，以ＣＰＩ８６１３４对百喜草种子发芽的
抑制作用最为明显。说明在不同的镁离子胁迫条件下各决明品种对百喜草种子发芽有不同程度的抑制作用。
２４ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２００９） Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．５
图４　不同镁离子条件下圆叶决明犆犘犐８６１３４、犆犘犐３４７２１和羽叶决明犃犜犉２２１７、犃犜犉２２１９对百喜草种子发芽的影响
犉犻犵．４　犈犳犳犲犮狋狊狅犳犆犺犪犿犪犲犮狉犻狊狋犪狊狆狆狅狀犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狅犳犘．狀狅狋犪狋狌犿狌狀犱犲狉犿犪犵狀犲狊犻狌犿狊狋狉犲狊狊
２．２．２　不同镁离子胁迫条件下决明属牧草对百喜草苗高的影响　不同镁离子胁迫条件下各个品种对百喜草苗
生长有不同程度的影响（图５）。镁离子浓度为０．１２３ｇ／Ｌ时，除ＡＴＦ２２１９外，其余决明品种均对百喜草苗生长
有促进作用，效果不显著；镁离子浓度为０．０６０ｇ／Ｌ时，除ＣＰＩ８６１３４外，其余各决明品种均对百喜草苗生长有促
进作用，效果不显著（犘＞０．０５）；镁离子浓度为０ｇ／Ｌ时，除ＣＰＩ８６１３４和ＣＰＩ３４７２１以外，其余决明品种均对百喜
草种子发芽有促进作用，效果不显著（犘＞０．０５）。说明在镁离子胁迫条件下决明对百喜草苗生长的化感作用不
明显。
图５　不同镁离子胁迫下圆叶决明犆犘犐８６１３４、犆犘犐３４７２１和羽叶决明犃犜犉２２１７、犃犜犉２２１９对百喜草苗高的影响
犉犻犵．５　犈犳犳犲犮狋狊狅犳犆犺犪犿犪犲犮狉犻狊狋犪狊狆狆狅狀狊犲犲犱犾犻狀犵犾犲狀犵狋犺狅犳犘．狀狅狋犪狋狌犿狌狀犱犲狉犿犪犵狀犲狊犻狌犿狊狋狉犲狊狊
２．２．３　不同镁离子胁迫条件下决明属牧草对百喜草根长的影响　不同镁离子胁迫条件下各个品种对百喜草苗
生长有不同程度的影响（图６）。镁离子浓度为０．１２３ｇ／Ｌ时，决明品种对百喜草根长有抑制作用，以ＣＰＩ８６１３４
和ＡＴＦ２２１７的抑制作用最为明显；镁离子浓度为０．０６０ｇ／Ｌ时，决明品种对百喜草根长有明显的抑制作用，效果
显著（犘＜０．０５），以ＣＰＩ３４７２１的抑制作用最为明显；镁离子浓度为０ｇ／Ｌ时，决明品种对百喜草根长有明显的抑
制作用。说明镁离子胁迫条件下决明品种对百喜草根长的化感作用较为明显。
图６　不同镁离子胁迫下圆叶决明犆犘犐８６１３４、犆犘犐３４７２１和羽叶决明犃犜犉２２１７、犃犜犉２２１９对百喜草根长的影响
犉犻犵．６　犈犳犳犲犮狋狊狅犳犆犺犪犿犪犲犮狉犻狊狋犪狊狆狆狅狀狉狅狅狋犾犲狀犵狋犺狅犳犘．狀狅狋犪狋狌犿狌狀犱犲狉犿犪犵狀犲狊犻狌犿狊狋狉犲狊狊
３４第１８卷第５期 草业学报２００９年
３　讨论
不同浓度的铝离子和镁离子胁迫条件下圆叶决明和羽叶决明对百喜草的化感作用研究表明，低浓度的铝、镁
离子胁迫下羽叶决明ＡＴＦ２２１７和ＡＴＦ２２１９对百喜草的种子发芽表现出促进作用，而对幼苗生长则表现出抑制
作用，同一植物不同部位对化感物质的敏感性存在显著差异［１４，１５］。镁离子浓度为０．０６０ｇ／Ｌ时，各个品种对百
喜草种子发芽的促进作用明显高于镁离子浓度在０和０．１２３ｇ／Ｌ时对种子的影响。低镁胁迫下对百喜草生长有
促进作用，高镁胁迫有抑制作用。但随着离子浓度的加大，对百喜草的种子萌发和幼苗生长均表现出抑制作用；
而圆叶决明ＣＰＩ３４７２１和ＣＰＩ８６１３４则在３个浓度梯度下均对百喜草的种子萌发和幼苗生长有抑制作用。这种
现象可能是由于植物本身受到铝和镁离子的毒害，当离子浓度高时植物本身的生理指标发生变化，从而使供体植
物与受体植物的生长受到了影响。化感作用会受到生长条件的影响，如在低水平营养条件下，具有化感作用的水
稻（犗狉狔狕犪狊犪狋犻狏犪）品种能通过增强自身的化感抑草能力，保持其在种间竞争中的优势地位，而对于非化感水稻，
在低水平营养条件时，生态位竞争加剧，最终表现为水稻对伴生杂草抑制作用增大，即抑制率提高［１６］。与正常营
养条件相比，用低磷营养下生长的化感水稻ＰＩ３１２７７７的根系分泌物处理稗草（犈犮犺犻狀狅犮犺犾狅犪犫犲犪狌狏）不同天数时，
受体稗草叶片中过氧化化氢酶（ＰＯＤ）活性、吲哚乙酸氧化酶活性和硝酸还原酶活性都有显著的提高。在低磷营
养胁迫下，向日葵（犎犲犾犻犪狀狋犺狌狊）根分泌物中酚类物质的含量显著增加，而酚类化合物在植物化感作用中起着重要
的作用［１７］，但其具体部位化感物质的产生还需进一步研究。
铝离子对根的毒害作用部位是根尖，包括根冠与根分生区，因此植物发生铝毒害的最主要症状是其根生长的
快速受阻；其机理研究表明铝可能通过一种未知的信号传导途径（包括根冠，根分生区，激素以及其他信号）间接
抑制根的生长［１８］。圆叶决明ＣＰＩ８６１３４在铝离子存在的条件下对百喜草根长产生抑制作用，在铝浓度为０．７ｇ／Ｌ
时，抑制作用最强。这说明，铝离子直接影响了百喜草根的伸长，或者是铝离子产生一些物质抑制圆叶决明根尖
的某种物质的产生，这种物质正好对百喜草的生长能产生促进作用。这些判断还有待进一步试验的确定。铝离
子浓度为１．１ｇ／Ｌ时，各个品种对百喜草根长的促进作用与０ｇ／Ｌ相比，有明显的提高，但各个品种对百喜草根
长的影响相比对照有明显的降低。这可能是因为，百喜草存在一定的耐铝性，在有铝离子存在的情况下有产生一
些物质，这些物质能保护植物根尖受损害。镁可抵御不良因子对膜的损害。有研究表明，镁能逆转亚麻酸对光合
膜造成的损伤，镁在生理代谢中的主要功能是激活几乎所有的磷酸化酶和磷酸激梅，活化二磷酸核酮糖羧化酶，
加强碳的固定，促进光合作用［１９］。
通过研究发现圆叶决明、羽叶决明与百喜草混播时不仅要考虑混播的密度和种植的比例，土壤环境因子对其
混播的影响也是不容忽视的。尤其应在铝离子和镁离子浓度适宜的土壤条件下进行播种，才能达到不同的化感
效应。
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Ｃｈｉｎａ；２．ＡｎｉｍａｌＨｕｓｂａｎｄｒｙａｎｄＶｅｔｅｒｉｎａｒｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＦｕｊｉａｎＡｃａｄｅｍｙ
ｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｆｕｚｈｏｕ３５００１３，Ｃｈｉｎａ）
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５４第１８卷第５期 草业学报２００９年