全 文 ：第 18 卷
第 3 期

Vol. 18
No. 3
草
地
学
报
ACTA AGRESTIA SINICA



2010 年
5 月

May

2010
狗牙根对 5种禾本科杂草化感作用的研究
曹
璞 , 沈益新*
(南京农业大学动物科技学院, 南京
210095)
摘要: 为探讨狗牙根( Cynodon dacty lon Rich. )化感作用在杂草防除中应用的可行性,以培养皿砂培法研究了狗牙
根不同材料茎叶水浸提液处理对多花黑麦草( L olium multif lorum Lam. ) , 一年生早熟禾 ( Poa annua L . ) , 马唐
( Digitar ia sang uinalis ( L . ) Scop. ) , 稗草 ( Echinochloa crusg alli ( L. ) Beauv . )和牛筋草( Eleusine indica ( L . )
Gaerth. )等的化感作用; 并利用高效液相色谱( H PLC)法检测了狗牙根茎叶水浸提液中原儿茶酸、咖啡酸、邻羟基
苯甲酸、丁香酸、阿魏酸、香草酸、香豆酸、水杨酸、肉桂酸等 9 种酚酸的含量。结果表明: 狗牙根水浸提液处理对 5
种禾草种子萌发及幼苗生长均产生显著的化感抑制作用( P< 0. 05) , 对多花黑麦草、马唐和牛筋草的抑制作用尤为
明显;野生普通狗牙根的化感抑制作用强于育成品种。供试的 4 个狗牙根材料水浸提液中均检测到香草酸、香豆
酸和阿魏酸,但仅在部分材料水浸提液中检测到原儿茶酸、咖啡酸、邻羟基苯甲酸、丁香酸、水杨酸和肉桂酸 ;供试
狗牙根材料中, 3 个材料水浸提液的原儿茶酸含量最高, 且其含量的变化与水浸提液处理对禾草种子萌发、幼苗生
长的抑制作用强弱顺序基本一致。因此,原儿茶酸可能是狗牙根茎叶中对多花黑麦草、马唐和牛筋草发挥化感抑
制作用最大的酚酸物质。
关键词:狗牙根; 化感作用;杂草; 抑制作用
中图分类号: Q946. 91



文献标识码: A




文章编号: 1007-0435( 2010) 03-0452-04
Study on Allelopathic effects of Bermudagrass on Five Gramineous Weeds
CAO Pu, SHEN Y-i Xin
*
( Col lege of Animal S cience and Technology, Nanjing Agricul tu ral Un iversity, Nan jing, Jian gsu Pr ovin ce 210095, Ch ina)
Abstract: In or der to invest igate the allelopathic po tential of bermudagrass ( Cynodon dacty lon Rich. ) in
w eed management, a laboratory bioassay w as conducted w ith Italian ryegrass ( Lol ium mul ti f lorum
Lam. ) , annual bluegr ass ( Poa annua L. ) , common cr abgr ass ( Digi tar ia sanguinal is ( L . ) Scop. ) , barn-
yardg rass ( E chinochloa crusgal l i ( L. ) Beauv. ) and goo segrass ( E leusine indica ( L. ) Gaerth. ) as the ac-
ceptors. Effects of the aqueous ex tr acts of aboveg round part of bermudag rasses on seed germinat ion r ate
and seeding grow th of the acceptor s w er e invest igated, and 9 pheno lic acids namely protocatechuic, caf feic,
salicy lic, sy ring ic, ferulic, vanillic,
-coumaric, cinnamonic, and
-hydroxybenzoic acids in the aqueous
ex t racts w er e quant ified by high perfo rmance liquid chr omatogr aphy ( HPLC) . The r esults show that the
germinat ion and seedling g row th of 5 acceptor grasses, especially Italian ryegrass, common cr abgr ass and
goo segrass, w ere inhibited obviously by apply ing the aqueous ext racts, and inhibit ion rate by w ild bermud-
ag rass w as greater than Tif-419 and Tif-328. Vanillic,
- coumaric and ferulic acids w er e detected in all of
the w ater ext racts of 4 bermudagrasses, and the pro to catechuic, caffeic, salicylic, syr ingic,
-hydroxy-
benzoic, and cinnamonic aids w ere only detected in some o f the aquesous ext racts of the bermudag rass ma-
terials. Compar ed w ith o ther phenolic acids, concentrat ion of pro to catechuic acid in the aqueous ex t ract
w as highest , and the change of protocatechuic acid concentrat ion w as consistent w ith the inhibit ion of the
aqueous ex t racts on seed germ inat ion rate and seeding g row th of the accepto rs. T herefo re, protocatechuic
acid might be the most ef fect ive phenolic acid in bermudag rass on the inhibit ion of seed germinat ion and
seeding g row th of acceptor grasses.
Key words: Bermudagrass; Allelopathic ef fect ; Weed; Inhibit ion


杂草不仅影响草坪的景观与功能, 而且是导致
草坪退化的重要因子之一[ 1]。因此, 杂草防除是草
坪管理的重要内容之一。当前, 草坪杂草防除主要
依赖各种除草剂, 但大面积使用除草剂既会增强杂
草的抗逆性和抗药性强,也会造成严重的环境污染。


化感作用主要指一个活体植物(供体植物)地上
收稿日期: 2009-04-21;修回日期: 2010- 05-06
基金项目:公益性行业(农业)科研专项( nyhyzx o07-022)资助
作者简介:曹璞, ( 1983- ) ,男,内蒙古包头市人,硕士研究生,研究方向为草坪生态与管理, E- mail : 2006105077@ njau. edu. cn ; * 通讯作者
Auth or for correspon dence, E-mail: yx shen@ njau. edu . cn
第 3期 曹璞等:狗牙根对 5种禾本科杂草化感作用的研究
茎叶挥发、淋溶和根系分泌等向环境中释放某些化
学物质,从而影响周围植物(受体植物)生长和发育
的现象。化感作用是植物与植物、植物与微生物之
间的生物化学关系,也是植物通过化学媒介在生态
系统中的一种自然调控作用[ 2]。在自然群落形成和
演替、植被恢复以及农牧业生产中,化感作用起着重
要作用,相关研究对于植物的合理种植、杂草控制等
方面具有重要意义 [ 3]。许多研究证实, 紫花苜蓿
( Med icago sat iv a L. )
[ 4] 、毛苕子 ( Vicia vi l losa
( L. ) Roth. ) [ 6]、高 羊 茅 ( Fescue ar undinacea
Shreb. ) [ 5]等牧草存在化感作用, 并且对杂草有明显
的抑制作用[ 6]。
在长江中下游地区, 建植草坪和各类运动场地
中多用狗牙根( Cynodon dacty lon Rich. )。狗牙根
释放的化感物质香豆酸和阿魏酸对紫花苜蓿和菟丝
子( Cuscuta chinensis Lam. )的生长有抑制作用 [ 7]。
为探讨狗牙根的化感作用潜力及在草坪绿化中对杂
草的抑制能力, 本试验以狗牙根茎叶水浸提液处理
多花黑麦草( L olium mul ti f lorum Lam. )、一年生
早熟禾( Poa annua L. )、马唐( Digi tar ia sanguina-
l i s ( L . ) Scop. )、稗草( Echinochloa cr usgall i ( L . )
Beauv. )、牛筋草( Eleusine ind ica ( L. ) Gaer th. )等
禾本科植物种子,初步研究了狗牙根对草坪中常见
的禾本科草类的化感作用, 并利用高效液相色谱
( HPLC)法测定了狗牙根茎叶水浸提液中的主要酚
酸含量,以分析主要化感作用的酚酸类物质。
1
材料与方法
1. 1
供试材料
供体狗牙根为 T if-419、T if-328 和采自南京及
泰州的野生普通狗牙根。2007年 4月中旬于南京
农业大学牌楼实验基地进行狗牙根材料营养。繁殖
受体材料为多花黑麦草、一年生早熟禾、马唐、稗草
和牛筋草(种子采自南农江浦试验基地)。
1. 2
试验方法
狗牙根水浸提液的制备: 2007年 4~ 7 月采集
各供试材料的地上部分, 将其剪成 2 cm 长的小段
混匀后, 以 75 g
500 mL 蒸馏水室温下浸提 72 h。
浸提液经二重过滤, 第一重用定量滤纸过滤, 第二
重经滤膜( 0. 45滤元单位)过滤。得到的不含微生
物污染的浸提液作为母液( 0. 150 g
mL - 1 ) , 再取
部分母液稀释为 0. 050 g
mL- 1和 0. 100 g

mL - 1 ,一同保存在 4
的冰箱中备用 [ 6]。
生物检测:在直径为 9 cm 的培养皿中加入70 g
石英砂,每皿中加 20 mL 的 0. 050 g
mL- 1、0. 100
g
mL- 1和 0. 150 g
mL- 1供试狗牙根茎叶水浸提
液,对照加等量蒸馏,水浸提液加入后不再补充, 如
有需要可适当补充蒸馏水。每皿均匀播入受体植物
种子50粒。受体种子用 1% NaCLO消毒0. 5 h,先
用自来水冲洗,再用蒸馏水冲洗 2~ 3遍。25
光照
培养(光照时间 12 h
d- 1 , 光照强度 4000lx )。多
花黑麦草和一年生早熟禾分别培养 7 d 和 21 d[ 8]
(根据
国际种子检验规程
)后计种子的发芽数, 稗
草培养7 d,马唐和牛筋草培养 9 d(根据预实验结果确
定)后计种子的发芽数。测定完种子的发芽数后,在每
个培养皿中随机取 10株幼苗测其幼叶和幼根长,并将
其叶与根分离, 105
杀青 0. 5 h后, 70
烘干至恒重,
并测量干重。试验采用完全随机区组设计, 3次重复。
化感效应综合指数( SE) [ 9] : 测定同一水浸提液
处理下受体种子发芽率、幼苗长、幼苗干重、幼根长
及幼根干重的化感抑制率的算术平均值。SE> 0为
抑制效应, SE< 0为促进效应, SE 的绝对值代表作
用强度的大小 [ 10]。SE=
n
i = 1
Ck i- T i
nCk i

100% , 其中
Ck i、T i 分别为经生物统计分析后在不同处理水平
下受体种子的发芽率、幼苗长、幼苗重、幼根长及幼
根重的对照值和测定项均值, n为测定项个数。
1. 3
狗牙根水浸提液酚酸含量的高效液相色谱
(HPLC)测定
检测仪器为日本岛津高效液相色谱仪, LC-
10ATvp液相色谱泵,岛津 SPD-10Avp紫外可见检
测器, CT O-10A svp柱温箱和 N-2000岛津液相色谱
工作站。色谱柱采用岛津 C18, 4. 6
250 mm( U-l
t rasphere-ODS( 5
m) )。流动相为乙腈( A泵)和含
0. 25%冰醋酸的水( B泵) , 柱温为 33
, 进样量 20

L,检测波长 214 nm。利用原儿茶酸、咖啡酸、邻
羟基苯甲酸、丁香酸、香草酸、香豆酸、阿魏酸、水杨
酸和肉桂酸等 9种酚酸标准品测得其浓度与紫外吸
收峰面积之间的回归关系。得到标准曲线后,进行
各供试狗牙根水浸提母液的测定。
1. 4
数据分析
采用 Excel 2003、SPSS12. 0软件对数据进行整
理和单因素方差分析[ 11] 。
2
结果与分析
2. 1
狗牙根水浸提液处理对 5种禾本科植物的化
感效应综合指数比较
用 4种狗牙根材料茎叶水浸提液处理 5种受体
禾草,其化感综合效应指数多数呈现正值,表现为对
受体禾草产生抑制效应(图 1) ,但 T if-419和南京野
生普通狗牙根分别对多花黑麦草和稗草的化感综合
效应指数呈现负值,表现为对受体禾草产生促进效应。
453
草
地
学
报 第 18卷
图 1
各供试狗牙根茎叶不同浓度水浸提液处理对受体禾草的化感作用综合效应的比较
Fig . 1
Allelopathic effect comparison among the different concentration aqueous
extr acts o f bermudag rass aboveg round part on gr amineous g rasses


供试狗牙根材料水浸提液处理对禾草的化感抑
制效应呈现明显的浓度效应。随着各供试狗牙根材
料水浸提液浓度的升高, 各受体的化感综合效应指
数基本一致表现出增长,即狗牙根水浸提液在 0. 15 g

mL- 1浓度时对禾草的化感抑制效应最强, 0. 10 g

mL - 1次之, 0. 05 g
mL - 1最小。
从供体角度来看,供试狗牙根水浸提液对同种
禾草种子的化感抑制效应表现为野生普通狗牙的化
感抑制效应要强于狗牙根育成品种。其中以 0. 15
g/ mL 浓度浸提液浓度处理下表现最为明显。各供
试狗牙根材料对禾草种子的化感抑制效应强弱为泰
州野生普通狗牙根最强, 南京野生普通狗牙根次之,
T if-328和 Tif-419最弱。
从受体角度来看,狗牙根水浸提液处理对多花
黑麦草、马唐和牛筋草的化感抑制效应大于一年生
早熟禾和稗草。在 0. 15 g/ mL 浓度处理下,各供试
狗牙根水浸提液对多花黑麦草、马唐和牛筋草的化
感综合效应指数的平均值分别为 58. 5%、66. 1%和
56. 1% ,而一年生早熟禾和稗草为 45. 3%和 32. 8%。
2. 2
狗牙根水浸提液中酚酸的 HPLC测定结果
如表 2所示, 在供试狗牙根茎叶水浸提液母液
中检测了原儿茶酸、咖啡酸、羟基苯甲酸、丁香酸、阿
魏酸、香草酸和香豆酸等 9种酚酸,但 9种酚酸的含
量及其总量在材料间存在很大差异。
采自泰州的野生普通狗牙根水浸提液中 9种酚
酸总量最高,显著高于其他供试材料( P< 0. 05) ; 其
次为采自南京的野生普通狗牙根和 T if-419; T if-
328水浸提液中 9种酚酸的总量最低。这一结果与
狗牙根水浸提液处理对受体禾草种子的化感抑制效
应的强弱顺序基本一致。
T if-419水浸提液中咖啡酸、香草酸和香豆酸含
量最高,分别为3. 10、4. 36和 1. 71
mol
mL - 1 ,显
著高于其他水浸提液中的含量( P< 0. 05) ;未检测
到原儿茶酸、丁香酸和肉桂酸。Tif-328水浸提液中
原儿茶酸和香草酸分别占总量的 46. 4%和 34. 8%,
但显著低于野生普通狗牙根水浸提液中的含量( P
< 0. 05) ;未检测到咖啡酸、邻羟基苯甲酸和肉桂酸。
南京野生普通狗牙根水浸提液中除丁香酸和水杨酸
未检测到之外,检测到了其余 7种酚酸,其中原儿茶
酸含量最高,为7. 36
mol
mL- 1 ,占9种检测酚酸
总量的 47. 9% , 显著高于育成品种 T if-419和 T if-
328水浸提掖中的含量( P< 0. 05) ,但又显著低于泰
州野生普通狗牙根的含量( P< 0. 05)。泰州野生普
通狗牙根水浸提液中检测到原儿茶酸、丁香酸、香草
酸、香豆酸、阿魏酸、水杨酸和肉桂酸等 7种酚酸,其
中原儿茶酸和丁香酸的含量为供试材料中最高, 分
别达到 13. 00和12. 30
mo l
mL- 1 ,显著高于其他
供试材料中的含量( P< 0. 05)。
3
讨论
试验结果表明, 4 个供试狗牙根材料水浸提液
处理对 5种禾草的化感作用呈现明显的抑制效应,
且抑制效应的强弱因供体材料而异。其中,采自泰
州和南京的野生普通狗牙根茎叶水浸提液处理的化
感抑制效应明显强于育成品种 Tif-419和 T if-328。
何华勤等[ 12]研究表明,水稻的野生种质资源对稗草
的化感抑制效应强于水稻育成品种。Einhellig[ 13]
和 Ho lt等[ 14] 研究证实, 化感特性存在于许多作物
的野生系列中,赋予它们抵抗虫害和杂草的能力;然
454
第 3期 曹璞等:狗牙根对 5种禾本科杂草化感作用的研究
表 2
供试狗牙根茎叶水浸提液中 9 种酚酸含量
T able 2
Concentr ations of 9 phenolic acids in aqueous ex tracts of bermudag r ass aboveg round par t
施体植物
Don or plant
水浸提液中各酚酸含量(
m ol/ L) Ph enolic acid concent ration in the ext ract
原儿茶酸
Pro A
咖啡酸
Caf A
邻羟基苯甲酸
Sal A
丁香酸
Syr A
香草酸
Van A
香豆酸

-Cou A
阿魏酸
Fer A
水杨酸

-Hyd A
肉桂酸
Cin A
量
Sum
T if-419 - 3. 10a 1. 29 - 4. 36a 1. 71a 0. 74 0. 26 - 11. 47 b
T if-328 2. 59c - - 0. 64b 1. 94c 0. 11b 0. 24 0. 06 - 5. 58 c
南京野生普通狗牙根
Wild berm udagrass ( Nanjing)
7. 36b 2. 22b 1. 82 - 2. 70b 0. 75b 0. 32 - 0. 18 15. 35 b
泰州野生普通狗牙根
Wild berm udagrass ( T aizhou)
13. 00a - - 12. 30a 3. 48b 0. 13b 0. 13 0. 20 0. 32 29. 55 a


注:同一列数据后标不同小写字母表示差异达显著水平 ( P < 0. 05) .
-
表示未检出
Note: M eans wi th dif f erent let ters in the s ame column are signif icant ly diff erent at the 0. 05 level;
-
means not detected; Pr o A, Caf A,
S al A, Syr A, Van A,
-C ou A, Fer A,
- Hyd A, and Cin A indicate protocatechuic acid, caffeic acid, salicyl ic acid, syrin gic acid, vanillic acid,

- coumaric acid, ferulic acid,
- hydroxybenzoic acid, and cinn amonic acid, respectively
而,在栽培过程中编码合成化感物质的基因随着高
产和快速生长等优良性状选育而逐渐消失。本试验
结果显示,野生普通狗牙根含有合成强化感抑草物
质的基因,但这些基因随着品种选育而部分丢失。
因此,在今后的品种选育过程中应尽量避免因特定
性状的选育而导致优良抗草基因的丢失; 同时也可
利用野生普通狗牙根所含有的强化感抑草基因进行
品种选育。本试验结果还表明, 狗牙根茎叶水浸提
液处理对多花黑麦草、马唐和牛筋草的化感抑制效
应要明显强于稗草和一年生早熟禾。这也是植物化
感效应专一性和选择性的表现 [ 15]。因此,在应用狗
牙根化感抑制杂草时, 不仅要选用强化感抑制效应
的材料, 还需选择好目标杂草, 即对多花黑麦草、马
唐和牛筋草危害严重的农田可以获得满意的效果,
而对稗草和一年生早熟禾的防治效果会比较差。
有研究表明,化感效应与高等植物所含的酚类、
萜类和含氮化合物有密切的关系, 即它们的种类、浓
度变化和相互作用会对受体植物产生显著地影
响[ 16]。本试验利用 H PLC 在供试狗牙根水浸提母
液中检测了原儿茶酸、咖啡酸、羟基苯甲酸、丁香酸、
阿魏酸、水杨酸、肉桂酸、香草酸和香豆酸等 9 种酚
酸。其中,供试的 4个狗牙根材料的水浸提液中均
检测到香草酸、香豆酸和阿魏酸, 但原儿茶酸、咖啡
酸、邻羟基苯甲酸、丁香酸、水杨酸和肉桂酸仅在部
分材料的水浸提液中检测到。除 T if-419 外, 泰州
野生普通狗牙根、南京野生普通狗牙根和育成品种
Tif-328水浸提液中原儿茶酸含量分别为 13. 00、
7. 36 和 2. 59
mol
mL - 1 ,分别占检测酚酸总量的
44. 1%、47. 9%和 46. 4%。原儿茶酸含量的高低与
水浸提液处理对 5种禾草的化感抑制效应强弱顺序
基本一致。邬彩霞等[ 17] 在豆科牧草水浸提液中检
测了羟基苯甲酸、绿原酸、咖啡酸、香豆酸、阿魏酸、
原儿茶酸、丁香酸、香草酸和肉桂酸等 9种酚酸物
质,并发现原儿茶酸、丁香酸和香草酸的纯品溶液要
比其它 6种酚酸纯品对受体种子的化感抑制效应
强,且其浓度大小与化感强度呈明显的正相关。故
此,我们认为狗牙根植物体内所含的原儿茶酸可能
是化感抑制禾草种子萌发及幼苗生长的主要酚酸物质。
参考文献
[ 1]
韩烈保,邓刚.北京地区常见草坪杂草种类的初步调查 [ J] . 草
业科学, 1997( 1) : 51-52
[ 2]
Rice E L. Allelopathy. 2nd edit ion [ M ] . Oklahoma: U niver-
sity of 0klahoma Press, 1984. 1320-1344
[ 3]
刘建新,胡浩斌.多裂骆驼蓬水浸液对多年生黑麦草的化感作
用与生理生化表现[ J] .草地学报, 2008, 16 ( 4) : 374-379
[ 4]
李志华.紫花苜蓿化感效应的研究[ D] : [学位论文 ] .南京: 南
京农业大学, 2005
[ 5]
朱旺生,沈益新.白三叶和高羊茅对青菜幼苗生长的化感抑制
效应[ J] .草业学报, 2004, 13( 5) : 106-111
[ 6]
郭晓霞,沈益新.几种豆科牧草地上部水浸提液对稗草种子和
幼苗的化感效应[ J] .草地学报, 2006, 14 ( 4) : 356-359
[ 7]
Muller C H. Allelopathy as a factor in ecological p roces s [ J] .
Vegetat io, 1969, 18: 348-357
[ 8]
国际种子检验协会 ( IST A) .国际种子检验规程[ M ] .北京: 中
国农业出版社, 1999
[ 9]
曾任森.化感作用研究中的生物测定方法综述[ J] .应用生态学
报, 1999, 10( 1) : 123-126
[ 10] Wil liamson G B, Richardson D. Bioas says for allelopath y:
measu ring tr eatm ent respon ses w ith indep endent cont rol s [ J ] .
Journ al of Ch emical Ecology, 1988, 14( 1) : 181-187
[ 11] 郝黎仁. SPSS实验统计分析[ M ] .北京:中国水利水电出版社,
2003: 77-108
[ 12] 何华勤,林文雄.水稻化感作用生理生化特性研究[ J ] .中国生
态农业学报, 2001, 9( 3) : 55- 56
[ 13] Einh ell ig F A. In teract ive effect s of allelochemicals and en v-i
ronmental st ress [ J ] . Phytoch emical E cology, 1990, 16 ( 4 ) :
1371-1383
[ 14] H ol t J S. Plant response to l ight : a potent ial tool for w eed
manag ement [ J ] . Weed S cien ce, 1995, 43: 472-482
[ 15] 孔垂华,胡飞.植物化感作用及其应用[ M ] .北京: 中国农业出
版社, 2001. 78
[ 16] Murp hy J B, Stut te C A. Analysis for subs tituted benzoic an d
cinnmaic acids us ing h igh p ressure liquid chr om atography [ J ] .
Analyt ical Biochem ist ry, 1978, 86: 220-228
[ 17] 邬彩霞,沈益新,李志华.豆科牧草水浸提液中几种酚酸物质的
含量及其化感潜力[ J] .草地学报, 2007, 15( 5) : 401-406
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扬)
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