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紫花苜蓿茎叶水浸提液对2种禾本科牧草的化感效应



全 文 :第41卷 第12期
2013年12月
西北农林科技大学学报(自然科学版)
Journal of Northwest A&F University(Nat.Sci.Ed.)
Vol.41 No.12
Dec.2013
网络出版时间:2013-11-21 17:14
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1390.S.20131121.1714.006.html
紫花苜蓿茎叶水浸提液对2种禾本科牧草的化感效应
 [收稿日期] 2013-03-25
 [基金项目] 内蒙古自治区2012年应用技术研发资金计划项目“优良牧草新品种培育及优质草产品加工关键技术研发”
 [作者简介] 孙 林(1988-),女,内蒙古清水河人,博士,主要从事饲草料加工与贮藏研究。E-mail:sunlin2013@126.com
 [通信作者] 贾玉山(1962-),男,内蒙古赤峰人,教授,博士生导师,主要从事饲草料加工与贮藏研究。E-mail:jys_nm@sina.com
孙 林1,任秀珍2,格根图1,冯骁骋1,刘 燕1,侯美玲1,贾玉山1
(1内蒙古农业大学 生态环境学院,内蒙古 呼和浩特010019;2内蒙古民族大学 农学院,内蒙古 通辽028043)
[摘 要]  【目的】探讨不同质量浓度(以苜蓿粉计)紫花苜蓿茎叶水浸提液对无芒雀麦和多年生黑麦草种子萌
发以及早期幼苗生长的影响。【方法】制备0.05,0.08和0.10g/mL紫花苜蓿茎叶水浸提液,采用培养皿滤纸发芽
法,以蒸馏水为对照,研究其对无芒雀麦和多年生黑麦草种子发芽率、幼苗高度和根长的影响。【结果】不同质量浓度
的紫花苜蓿茎叶水浸提液对多年生黑麦草和无芒雀麦种子的萌发、幼苗高度及根长均有抑制作用,并且随着紫花苜
蓿茎叶水浸提液质量浓度的增加,抑制作用增强。当紫花苜蓿茎叶水浸提液的质量浓度为0.05,0.08和0.10g/mL
时,其对无芒雀麦和多年生黑麦草种子发芽率、幼苗高度和根长抑制率的平均值分别为20.39%,28.42%,37.00%和
35.43%,46.77%,63.99%。【结论】无芒雀麦对紫花苜蓿化感抑制作用的适应性和抵抗能力比多年生黑麦草强,更
适合与紫花苜蓿混播。
[关键词] 紫花苜蓿;水浸提液;化感效应;无芒雀麦草;多年生黑麦草
[中图分类号] S541+.101 [文献标志码] A [文章编号] 1671-9387(2013)12-0049-05
Alelopathic efect of aqueous extracts from alfalfa stem and
leaf on two gramineous forages
SUN Lin1,REN Xiu-zhen2,GE Gen-tu1,FENG Xiao-cheng1,LIU Yan1,
HOU Mei-ling1,JIA Yu-shan1
(1 College of Ecology and Environmental Science,Inner Mongolia Agricultural University,Huhhot,Inner Mongolia 010019,China;
2 College of Agronomy,Inner Mongolia University for the Nationalities,Tongliao,Inner Mongolia 028043,China)
Abstract:【Objective】The effect of aqueous extracts from alfalfa stem and leaf at different concentra-
tions on the germination and prior seedling growth of Bromus inermis Leyss and Lolium perenne L.was
discussed in this study.【Method】The effect of aqueous extracts from alfalfa stem and leaf with concentra-
tions of 0.05,0.08,and 0.10g/mL on seed germination rate,seedlings length,and root length of B.inermis
Leyss and L.perenne L.was investigated with petri dish filter paper method compared with distiled water
method.【Result】Inhibitive effects of aqueous extracts from alfalfa stem and leaf with different concentra-
tions on seed germination,seedling length and root length of B.inermis Leyss and L.perenne L.were ob-
tained.The inhibition enhanced as the increase of concentrations.The average inhibition rates of extracts
with concentrations of 0.05,0.08,and 0.10g/mL on seed germination rate,seedling length and root length
of B.inermis Leyss were 20.39%,28.42%,and 37.00%,and those of L.perenne L.were 35.43%,
46.77%,and 63.99%.【Conclusion】B.inermis Leyss had stronger adaptability and resistance than
L.perenne L.against extracts from alfalfa.Thus,bromus inermis is more suitable for mixed sowing with
alfalfa.
DOI:10.13207/j.cnki.jnwafu.2013.12.088
Key words:alfalfa;aqueous extract;alelopathic effect;Bromus inermis Leyss;Lolium perenne L.
  植物化感作用是指植物在其生长发育过程中,
通过茎叶挥发、淋溶、根系分泌以及植物残株腐解等
途径向环境中释放化学物质,从而影响自身或其他
植物的生长发育[1-4]。化感作用广泛存在于自然界
中,是植物普遍存在的一种化学生态防御机制,与
光、水分、养分和空间竞争一起构成了植物间的相互
作用,也是某些植物提高自身生存竞争力的化学手
段[5-6]。在生态系统中,化感作用普遍存在于植被的
形成和演替过程中及农业生产中的间作、混作、套
作、轮作、前后茬搭配和作物与杂草等方面。研究并
应用植物化感作用在增加作物产量、植物保护、植物
病害、生物防治、生态环境保护和促进农业可持续发
展等方面有着十分重要的意义和广阔的应用前
景[7-8]。
紫花苜蓿(Madicago sadiva L.)是一种优良的
豆科牧草,目前在我国北方地区广泛种植。一般情
况下,紫花苜蓿生长2~4年后,产量达到最大,此后
根系活力逐渐衰退,生产力逐渐下降。研究表明,前
茬紫花苜蓿收获后,间隔短期重茬种植,后茬植株难
以成活[9];间隔较长时间种植,后茬植物虽能够成
活,但与前茬相比产量明显降低[10-11]。也有研究表
明,紫花苜蓿茬口对不同的后茬作物产生的影响不
同[12]。大量研究和实践证明,紫花苜蓿是化感植物
之一,不仅具有自毒效应[13-14],并且也能对其他作物
产生化感作用[14-16]。近年来,随着我国农业产业结
构调整力度的不断加大,紫花苜蓿种植面积也在不
断扩大,与粮食作物、经济作物间作、轮作等种植方
式逐渐增多,研究其对其他作物的化感作用,对指导
实际生产意义重大。
本试验通过室内生物测定,初步探讨了紫花苜
蓿茎叶水浸提液对2种禾本科牧草(无芒雀麦和多
年生黑麦草)种子萌发和早期幼苗生长的化感作用,
旨在为紫花苜蓿与这2种禾本科牧草的混播、轮作
提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
于2012-07中旬在内蒙古民族大学试验基地采
集处于分枝期的茎叶,自然风干后粉碎成粉末,装袋
密封,贮藏备用。受试植物有无芒雀麦(Bromus in-
ermis Leyss.)和多年生黑麦草(Lolium perenne
L.),其种子采自内蒙古民族大学试验基地。
1.2 紫花苜蓿水浸提液的制备
分别取0.05,0.08和0.10g紫花苜蓿茎叶粉
末,加1mL蒸馏水,在18~20℃浸泡48h,先用纱
网过滤,再用定性滤纸和定量滤纸双重过滤,收集滤
液,得到不同质量浓度(以苜蓿粉计)的紫花苜蓿茎
叶水浸提液,保存在4℃的冰箱中,备用。
1.3 紫花苜蓿茎叶水浸提液化感作用的检测
采用种子培养皿滤纸发芽法[17]进行紫花苜蓿
化感作用的生物检测。在直径9cm的培养皿中铺
2层滤纸,加入5mL紫花苜蓿茎叶水浸提液,盖培
养皿盖,以蒸馏水为对照(CK)。将受体种子预先用
体积分数70%酒精溶液消毒15min,用自来水冲洗
3次,再用蒸馏水冲洗5次。在每个培养皿中放置
大小均匀的多年生黑麦草种子和无芒雀麦种子各
30粒,培养皿置于25℃光照培养箱中进行发芽试
验,每天补充适量紫花苜蓿茎叶水浸提液,每处理重
复3次。
1.4 测定指标
根据《国际种子检验规程》,将多年生黑麦草和
无芒雀麦种子培养14d。培养期间,每隔24h记录
1次不同处理受体种子发芽数(胚根或胚芽突破种
皮2mm即视为萌发),计算发芽率,并测定幼苗高
度和根长。
发芽率=发芽终期全部正常发芽的种子数/供
试种子总数×100%。
幼苗高度(cm)=发芽终期全部正常发芽幼苗
的高度总和/供试幼苗总数。
幼苗根长(cm)=发芽终期全部正常发芽幼苗
根长总和/供试幼苗总数。
参照Lin等[18]的方法计算紫花苜蓿茎叶水浸
提液对种子发芽率、幼苗高度和根长的抑制率(In-
hibitory rate,IR)。
IR=(1-处理/对照)×100。
IR>0表示抑制作用,IR=0表示无抑制作用,
IR<0表示促进作用,IR的绝对值代表作用强度的
大小。
1.5 数据统计与分析
所有数据均使用SPSS 13.0数据分析软件进行
One-Way ANOVA分析,各个处理组间的差异性统
计分析采用最小显著差数法(LSD)做多重比较,用
Microsoft Office Excel 2003制作图表。
05 西北农林科技大学学报(自然科学版) 第41卷
2 结果与分析
2.1 紫花苜蓿茎叶水浸提液对2种禾本科牧草种
子发芽率的影响
由表1可见,无芒雀麦和多年生黑麦草种子的
发芽率均随着紫花苜蓿茎叶水浸提液质量浓度的增
加而下降,即紫花苜蓿茎叶水浸提液对2种牧草种
子的萌发均有抑制作用,只是受到抑制的程度略有
不同。当紫花苜蓿茎叶水浸提液质量浓度为0.05
g/mL时,多年生黑麦草种子的萌发即被极显著地
抑制(P<0.01);在紫花苜蓿茎叶水浸提液质量浓
度为0.08g/mL时,无芒雀麦种子的萌发才被显著
地抑制(P<0.05)。当紫花苜蓿茎叶水浸提液质量
浓度为0.10g/mL时,无芒雀麦和多年生黑麦草种
子的发芽率与 CK 相比分别降低了35.28%和
91.23%,差异均达极显著水平(P<0.01)。
表1 紫花苜蓿茎叶水浸提液对2种禾本科牧草种子发芽率的影响
Table 1 Influence of aqueous extracts from alfalfa stem and leaf with different concentrations on seed
germination rates of Bromus inermis Leyss and Lolium perenne L. %
处理
Treatment
无芒雀麦
B.inermis
多年生黑麦草
L.perenne
处理
Treatment
无芒雀麦
B.inermis
多年生黑麦草
L.perenne
CK  91.67aA  95.00aA  0.08g/mL ASLAE  71.67bAB  33.33cC
0.05g/mL ASLAE  90.00aA  56.67bB  0.10g/mL ASLAE  59.33bB  8.33dD
  注:同列数据后标不同小写字母者表示差异显著(P<0.05),标不同大写字母者表示差异极显著(P<0.01);ASLAE.紫花苜蓿茎汁水浸
提液。表2同。
Note:Different lowercase and uppercase letters indicate significant difference(P<0.05)and extremely significant difference(P<0.01),
respectively;ASLAE.Alfalfa stem and leaf equeous exeracts.The same as table 2.
2.2 紫花苜蓿茎叶水浸提液对2种禾本科牧草幼
苗高度的影响
试验结果见图1。
图1 不同质量浓度紫花苜蓿茎叶水浸提液
对2种禾本科牧草幼苗高度的影响
同种牧草不同处理相比,标不同小写字母者表示差异显著(P<0.05),
标不同大写字母者表示差异极显著(P<0.01)。下图同
Fig.1 Influence of aqueous extracts from alfalfa stem and
leaf with different concentrations on seedling lengths of
B.inermis Leyss and L.perenne L.
Compared with different treatment of same forage grass
species,means with different smal and capital letters for the
same forage are significantly different at the
0.05and 0.01level.The same as below
  由图1可知,紫花苜蓿茎叶水浸提液对无芒雀
麦和多年生黑麦草幼苗高度均起到了显著或极显著
的抑制作用,并且随着紫花苜蓿茎叶水浸提液质量
浓度的递增抑制作用加强。当紫花苜蓿茎叶水浸提
液质量浓度为0.05g/mL时,无芒雀麦幼苗高度极
显著低于对照(P<0.01),多年生黑麦草幼苗高度
与对照无显著差异(P>0.05);当紫花苜蓿茎叶水
浸提液质量浓度为0.10g/mL时,无芒雀麦和多年
生黑麦草幼苗高度分别为9.6和6.9cm,与CK相
比分别降低了11.60%和16.71%,差异均达极显著
水平(P<0.01)。
2.3 紫花苜蓿茎叶水浸提液对2种禾本科牧草幼
苗根长的影响
不同质量浓度紫花苜蓿茎叶水浸提液对无芒雀
麦和多年生黑麦草幼苗根长的影响见图2。由图2
可知,无芒雀麦和多年生黑麦草种子的幼苗根长均
随着紫花苜蓿茎叶水浸提液质量浓度的增加呈明显
下降的趋势,即紫花苜蓿茎叶水浸提液对2种牧草
的幼苗根长都具有强烈的抑制效应,只是抑制的程
度略有不同。与CK相比,0.05,0.08和0.10g/mL
紫花苜蓿茎叶水浸提液极显著抑制了2种牧草幼苗
根的生长(P<0.01)。对无芒雀麦而言,0.05与
0.08g/mL紫花苜蓿茎叶水浸提液处理之间幼苗根
长差异不明显,但与0.10g/mL紫花苜蓿茎叶水浸
提液处理间差异均极显著(P<0.01);对于多年生
黑麦草而言,各处理间根长均差异极显著(P<
0.01)。当紫花苜蓿茎叶水浸提液质量浓度为0.10
g/mL时,无芒雀麦和多年生黑麦草的幼苗根长分
别为4.57和1.59cm,与 CK 相比分别降低了
64.10%和84.07%。
15第12期 孙 林,等:紫花苜蓿茎叶水浸提液对2种禾本科牧草的化感效应
图2 不同质量浓度紫花苜蓿茎叶水浸提液
对2种禾本科牧草幼苗根长的影响
Fig.2 Influence of aqueous extracts from alfalfa stem and
leaf with different concentrations on seedling root lengths of
B.inermis Leyss and L.perenne L.
2.4 紫花苜蓿茎叶水浸提液对2种禾本科牧草的
抑制效应
紫花苜蓿茎叶水浸提液对无芒雀麦和多年生黑
麦草种子发芽率、幼苗高度和根长度的抑制率见表2。
由表2可知,紫花苜蓿茎叶水浸提液对2种牧草种子
的发芽率、苗高和根长均起到显著的抑制效应,且表
现出了明显的质量浓度效应,即质量浓度越大抑制作
用越强。无论受体植物是无芒雀麦还是多年生黑麦
草,紫花苜蓿茎叶水浸提液对根的抑制作用明显强于
幼苗高度;当紫花苜蓿茎叶水浸提液质量浓度分
别为0.05,0.08,0.10g/mL时,其对受体植物无芒雀
麦和多年生黑麦草种子发芽率、幼苗高度和根长抑制
率的平均值分别为20.39%,28.42%,37.00%和
35.43%,46.77%,63.99%,表明紫花苜蓿茎叶水浸
提液对多年生黑麦草的抑制作用强于无芒雀麦。
表2 紫花苜蓿茎叶水浸提液对2种禾本科牧草种子发芽率、幼苗高度和根长的抑制率
Table 2 Inhibition of aqueous extracts from alfalfa stem and leaf with different concentrations on seed germination rates,
seedling lengths and root lengths of B.inermis Leyss and L.perenne L.
受体植物
Rceptor plants
ASLAE质量浓度/
(g·mL-1)
Etract mass
concentration
抑制率/%Inhibition rate
发芽率
Rate of
seed germination
幼苗高度
Seedling
height
根长
Seedling
root length
平均值
Average
value
无芒雀麦
B.inermis Leyss
0.05  1.82  5.67  53.67  20.39
0.08  21.82  8.08  55.37  28.42
0.10  35.27  11.63  64.09  37.00
多年生黑麦草
L.perenne L.
0.05  40.35  3.99  61.94  35.43
0.08  64.91  9.06  66.35  46.77
0.10  91.23  16.70  84.03  63.99
3 结论与讨论
本试验结果表明,不同质量浓度的紫花苜蓿茎
叶水浸提液均不同程度地抑制了2种禾本科牧草种
子的萌发,且2种牧草对紫花苜蓿化感作用的反应
不同。当紫花苜蓿茎叶水浸提液质量浓度为0.05
g/mL时,多年生黑麦草种子的萌发受到了极显著
抑制(P<0.01);而当其质量浓度≥0.08g/mL时,
无芒雀麦种子的萌发才被显著抑制(P<0.05)。由
此可见,不同受体植物对紫花苜蓿茎叶水浸提液化
感作用的敏感程度存在差异。这与何广礼[19]在小
黑麦上的研究结果基本一致。
本研究中,紫花苜蓿茎叶水浸提液对无芒雀麦
和多年生黑麦草幼苗高度和根长都产生了抑制作
用,且随其质量浓度的增加抑制作用逐渐增强,但化
感抑制作用在不同牧草间存在一定差异。当紫花苜
蓿茎叶水浸提液质量浓度相同时,其对多年生黑麦
草幼苗高度和根长的抑制作用强于无芒雀麦。对于
同一受体植物而言,紫花苜蓿茎叶水浸提液对根长
和幼苗高度的化感效应也存在差异,其对根长的抑
制作用明显强于幼苗高度,说明2种牧草的根对紫
花苜蓿茎叶水浸提液的敏感程度强于幼苗。本试验
中,作者还发现当紫花苜蓿水浸提液质量浓度为0.10
g/mL时,会造成部分供试牧草幼根、幼苗腐烂变质,
甚至导致初始培养的种子死亡。由此表明,植物产生
的化感效应具有多样性,化感作用对不同受体植物或
同一受体植物不同部位的影响程度存在差异。
就本研究中紫花苜蓿茎叶水浸提液对供试的2
种禾本科牧草的化感效应而言,无芒雀麦的适应性
和抵抗能力比多年生黑麦草强,更适合与紫花苜蓿
混播。因此,生产实践中进行紫花苜蓿与其他牧草
混播时,除了考虑产量和品质外,还应高度重视紫花
苜蓿的化感作用,以有效降低其对其他植物的抑制
作用,实现草地畜牧业的优质、高效和可持续性发
展。
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