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马铃薯连作对茄科作物的化感效应



全 文 :书北方园艺2012(20):1~4 ·试验研究·
第一作者简介:杜茜(1970-),女,硕士,副教授,现主要从事植物生
态和物种多样性研究工作。E-mail:duqian88@sina.com.
基金项目:国家自然科学基金资助项目(31160104);宁夏自然科学
基金资助项目(NZ0956)。
收稿日期:2012-06-11
马铃薯连作对茄科作物的化感效应
杜   茜1,童   娟2,卢   迪3
(1.北方民族大学 生物科学与工程学院,宁夏 银川750021;2.宁夏农业勘测设计院,宁夏 银川750021;3.宁夏大学 农学院,宁夏 银川750021)
  摘 要:以“陇薯1号”马铃薯为试材,研究了马铃薯秸秆、连作土壤浸提液对番茄、茄子、辣椒
等马铃薯同科植物的化感作用。结果表明:马铃薯秸秆水浸提液对番茄、茄子的发芽率以及3种
植物的发芽指数和胚根长均有抑制作用;对辣椒的发芽率和3种植物胚芽长随浸提液浓度的升
高表现出高浓度抑制低浓度促进的现象。连作土壤浸提液抑制3种植物的发芽率及发芽指数,
促进番茄和辣椒胚芽生长,3种植物胚根及茄子胚芽随着连作土壤浸提液浓度的增加呈先升高后
降低的趋势。马铃薯秸秆水浸提液和连作土壤水浸提液均对3种茄科作物具有化感作用,且对
发芽率、发芽指数、胚根长和胚芽长具有一定浓度效应。
关键词:马铃薯;连作;化感效应;茄科作物;水浸液;发芽
中图分类号:S 532 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2012)20-0001-04
  化感作用即植物、微生物之间相互的化学关系对植
物的生长产生促进或抑制的作用。研究发现,很多作物
都表现出一定程度的化感作用,包括粮食作物、经济作
物、园艺作物及杂草等,如大麦、水稻、小麦、高粱、荞麦、
燕麦;花椒、胡椒、向日葵、甘蔗;黄瓜、番茄、大蒜、辣椒、
草莓、西瓜等[1-8]。
目前对作物间化感作用研究表明,作物种间的化感
作用有的表现为相互有益的促进作用,有的表现为有害
的抑制作用。大量研究表明,化感物质具有选择性和专
一性、浓度效应和复合效应等特点。在实际生产和试验
研究中,植物间表现出相互抑制的化感作用较多,如黄
瓜和番茄同时种植,表现为相互抑制作用,使产量降低。
番茄产生的挥发物也可以使生菜的干物质含量降低[7]。
麦仙翁产生的化感物质可以促进小麦的萌发、对小麦的
化感作用表现为有益促进[8]。王立清[9]研究发现柳树
枝条的浸出液对花木扦插成活有促进作用,比用NAA
生长激素处理的成活率高10%以上。
随着对连作障碍的研究,发现植物的化感作用是植
物连作障碍的一大因素。近年来,利用植物根系土壤及
某个器官浸提液来验证连作后化感作用存在的试验越
来越多,邹丽芸[11]、袁照年[12]分别用西瓜根茎浸提液、
甘蔗根际土壤水浸提液对莴苣进行化感试验,结果表明
西瓜根系分泌物可以影响莴苣种子萌发及其胚根或胚
芽伸长,作用效果与浓度有关,随着浓度的增加,抑制作
用也随之增强。甘蔗根际土壤的水浸提液同样对莴苣
种子具有化感作用,表现为高浓度抑制低浓度促进。刘
素慧[14]研究表明,大蒜秸秆水浸液对同属作物具有有害
的化感作用,对洋葱和大葱的发芽率、胚芽长和鲜重、胚
根长和鲜重均表现为抑制作用。王广印等[15]试验结果
表明,当辣椒全株水浸液浓度为0.01g/mL时,对大白
菜和萝卜种子的发芽有促进作用;当辣椒全株水浸液浓
度等于或大于0.02g/mL时,大白菜和萝卜种子发芽均
表现为抑制作用,并且随着辣椒全株水浸液浓度的增
大,抑制作用增强。在化感作用中,化感物质不仅作为
外在因子对植物起作用,并且可以进入植物体内,直接
影响植物的生理生化过程,造成促进或抑制植物生长发
育的现象。赵杨景等[13]发现,西洋参茎叶和须根水浸提
物对西洋参种子的生长有较强的抑制作用。陈长宝
等[16]报道老参的土壤浸提物对人参种子发芽率及根伸
长有极显著影响。
作为粮菜兼用作物,马铃薯在我国乃至全世界都占
有举足轻重的地位,对全球粮食产量安全起到重要作用。
在宁夏,随着市场需求的增大,种植面积也迅速扩大,马铃
薯的广泛种植使传统的耕作模式被迫改变,连作模式逐渐
取代了轮作倒茬。宁夏南部山区是宁夏马铃薯的主要种
植区,同时也属生态脆弱地区,大面积种植马铃薯连作最
终会引起土壤质量的变化和土地退化。另外,马铃薯属于
忌连作作物,连作会使其产量降低、品质下降,引发连作障
碍。国内外学者对很多植物的连作障碍进行了大量研究,
不同的作物,其连作障碍产生的原因也不同,迄今为止,关
于马铃薯连作障碍的报道尚少。该试验采用盆栽方式,研

·试验研究· 北方园艺2012(20):1~4
究马铃薯连作产生的化感效应,进一步揭示马铃薯连作障
碍产生的机理,为维护健康的农田生态系统环境、保障马
铃薯的产量安全奠定基础。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
供试土壤采自宁夏固原市张易镇马场村,该区域
是宁南黄土高原和六盘山阴湿区的过度区域,位于东
经106°05′37.8″~106°06′16.3″,北纬35°54′45.3″~
35°55′17.0″,海拔2 133~2 276m,降雨量自北向南递增,
年均降水量400mm,年均蒸发量1 361mm,平均气温
5~7℃。土壤以黑垆土为主,是黄土母质上形成的典型
地带性土壤,供试土壤基本理化性状见表1。
  表1 供试土壤基本养分状况
  Table 1  Soil basic physical and chemical characteristic
连作年限
Continous cropping years
全氮Total N
/g·kg-1
全磷Total P
/g·kg-1
速钾 Available K
/mg·kg-1
速效磷 Available P
/mg·kg-1
碱解氮 Alkali-hydrolyzable nitrogen
/mg·kg-1
有机质 Orgaric matter
/g·kg-1
10a 0.77±0.01  0.84±0.03  352±11.39  8.36±0.70  110.37±1.93  32.93±2.96
1.2 试验材料
供试马铃薯品种为“陇薯1号”。
1.3 试验方法
试验采用盆栽,于2011年3~7月在北方民族大学
日光温室内进行。
1.3.1 马铃薯秸秆水浸提液对茄科作物的化感效应 
取马铃薯秸秆(地上部分、地下部分)洗净、风干,称取
100g粉碎,加1L的蒸馏水,封口放在40℃恒温水浴振
荡机上振荡2h,浸提24h后倒出浸提物过滤,滤液作为
浸提液母液,分别配成以下浓度:0.10、0.04、0.02和
0.01g/mL备用,以蒸馏水为对照。选择均匀饱满、大小
一致的番茄、辣椒、茄子种子备用。播种前用5%次氯酸
钠溶液灭菌30min,无菌水冲3次,再在蒸馏水中浸
泡5h。将供试种子放在垫有2层滤纸、直径为11cm
培养皿中,在24℃、光照强度4 000lx条件下培养。各处
理均为30粒种子,3次重复。每2d补充水浸液或水
2mL,每24h调查其发芽种子数,10d后计算发芽率、
发芽指数,并测量胚根、胚芽长。
1.3.2 马铃薯连作土壤浸提液对茄科作物的化感效应
 将采集的马铃薯根际土壤在屋内阴凉处自然风干,过
1mm的筛子。称取土壤500g,用2L蒸馏水浸泡72h,
充分溶解土壤中可溶物质,过滤、旋转蒸发(45±2)℃后将
其浓缩至100mL备用。该浓缩液1mL含有5g土壤的
提取物。将浸提液设置5、2、1、0.5、0.2g/mL 5个浓度,以
蒸馏水为对照。选择均匀饱满、大小一致的番茄、辣椒、茄
子种子备用。播种前用5%次氯酸钠溶液灭菌30min,无
菌水冲3次,再在蒸馏水中浸泡5h。将供试种子放置在
垫有2层滤纸、直径为11cm培养皿中,在24℃、光照强度
4 000lx条件下培养。各处理均为30粒种子,3次重复。
每2d补充水浸液或水2mL,每24h调查其发芽种子数,
10d后计算发芽率、发芽指数,并测量胚根、胚芽长。
2 结果与分析
2.1 马铃薯秸秆水浸提液对受体植物发芽率和发芽指
数的影响
由表2可知,随着马铃薯秸秆水浸提液浓度的增
加,3种受体植物的发芽率均受到不同程度的影响。
番茄和茄子的发芽率均随着马铃薯秸秆水浸提液浓
度的增加而降低。当马铃薯秸秆水浸提液浓度为0.02、
0.04g/mL时,番茄的发芽率与对照相比,分别下降了
11.11%和42.42%,在浓度为0.04g/mL时,差异达到了
极显著水平,浓度为0.10g/mL时,番茄种子不萌发。在
马铃薯秸秆水浸提液浓度为0.01、0.02、0.04、0.10g/mL
时,茄子的发芽率较对照分别下降了2.81%、43.66%、
87.32、98.59%,在浸提液浓度为0.02、0.04、0.10g/mL
时,二者差异均达到极显著水平。辣椒的发芽率随着马
铃薯秸秆水浸提液浓度的增加表现出高浓度抑制低浓
度促进的现象。在浸提液浓度为0.01g/mL时,辣椒的
发芽率达到最大水平,是对照的1.05倍,表现出促进作
用,当浸提液浓度为0.02、0.04、0.10g/mL时,发芽率比
对照分别降低了2.15%、3.23%、68.82%,表现出抑制作
用。3种受体植物的发芽指数均随着马铃薯秸秆水浸提
液浓度的增加而减小。其中,番茄表现最为敏感,当浸
提液浓度升高0.01g/mL,发芽指数则下降20.49%~
43.80%、辣椒次之,下降8.85%~20.03%,茄子受到的
影响最小,发芽指数下降1.45%~17.81%。
  表2 马铃薯秸秆水浸提液对受体植物发芽率和发芽指数的影响
  Table 2 Efects of potato stalk water leach liquor on germination rate and germination index
处理浓度Treatment
concentration/g·mL-1
番茄Tomato 辣椒 Hot pepper 茄子Eggplant
发芽率
Germination rate/%
发芽指数
Germination index
发芽率
Germination rate/%
发芽指数
Germination index
发芽率
Germination rate/%
发芽指数
Germination index
CK(0) 99±2A 27.91±1.13A 93±3AB  37.63±4.23A 71±10A 8.96±2.04A
0.01  99±2A 22.19±5.14B 98±2A 34.30±1.53A 69±23A 8.03±2.77A
0.02  88±2A 12.47±0.85C 91±5AB  27.43±3.74B 40±9B 6.60±0.89B
0.04  57±2.7B 3.14±1.83D 90±7B 23.91±3.31B 9±2C 0.81±0.45C
0.10  0±0C 0±0D 29±2C 6.24±0.90C 1±2C 0.07±0.12C
  注:同一列数据后不同大写字母表示处理间差异极显著(P<0.01)。下同。

北方园艺2012(20):1~4 ·试验研究·
2.2 马铃薯秸秆水浸提液对受体植物胚根、胚芽的
影响
由图1可知,马铃薯秸秆水浸提液对番茄、辣椒、茄
子3种受体植物的胚根长有显著影响,不同浓度的浸提
液对受体植物胚根长的影响不同,总体表现为3种受体
植物的胚根长度随着浸提液浓度的升高而减小。当浸
提液浓度为0g/mL时,3种受体植物的胚根长度最大,
该浓度下,番茄的胚根长度分别是其它浓度(0.01、0.02、
0.04g/mL)的1.18、1.79、3.11倍,辣椒的胚根长度分别
是其它浓度(0.01、0.02、0.04、0.10g/mL)的1.07、1.28、
1.58、5.71倍,茄子的胚根长度分别是其它浓度(0.01、
0.02、0.04、0.10g/mL)的1.44、2.20、4.81、6.76倍。在
3种受体植物均萌发的条件下,同一浓度,3种受体植物
的胚根长均表现为:番茄>辣椒>茄子,其中,番茄是辣
椒的1.04~2.04倍,是茄子的2.31~3.55倍。
图1 马铃薯秸秆水浸提液对受体植物胚根长的影响
Fig.1 Efects of potato stalk water leach liquor on radical length
由图2可知,当浸提液浓度为0.02g/mL时,番茄
的胚芽长度最大,是对照的1.44倍,是0.04g/mL浓度
下胚芽长的1.32倍,均具有显著差异。辣椒和茄子均在
浸提液浓度为0.01g/mL时,胚芽长度最大,分别是对
照的1.27、1.14倍,当浸提液浓度为0.04g/mL时,辣椒
和茄子的胚芽长与对照相比,分别下降了12.32%、
59.34%。 
图2 马铃薯秸秆水浸提液对受体胚芽长的影响
Fig.2 Efects of potato stalk water leach liquor on germ length
2.3 马铃薯连作土壤浸提液对受体植物发芽率和发芽
指数的影响
由表3可知,随着马铃薯连作土壤浸提液浓度的增
加,3种受体植物的发芽率均呈下降趋势。当浸提液浓
度为0.5、1.0、2.0、5.0g/mL时,番茄的发芽率与对照相
比,具有极显著差异。在浸提液浓度为0.2、0.5、1.0、
2.0、5.0g/mL时,辣椒的发芽率较对照分别下降了
1.09%、1.09%、2.17%、3.26%、3.26%,差异显著。茄子
的发芽率在浸提液浓度为1.0g/mL时,是对照的
91.17%,差异极显著。3种受体植物的发芽指数均随着
马铃薯连作土壤浸提液浓度的增加而减小。其中,茄子
的发芽指数下降幅度最大,较对照分别下降了1.85%、
8.84%、15.30%、15.57%、66.36%,均呈极显著差异。番
茄次之,差异显著。辣椒的发芽指数变化最小,不同浸
提液浓度下,其发芽指数间差异不显著。
表3 马铃薯连作土壤浸提液对受体植物发芽率和发芽指数的影响
  Table 3 Efects of soil water leach liquor on germination rate and germination index
处理浓度Treatment
concentration/g·mL-1
番茄Tomato 辣椒 Hot pepper 茄子Eggplant
发芽率
Germination rate/%
发芽指数
Germination index
发芽率
Germination rate/%
发芽指数
Germination index
发芽率
Germination rate/%
发芽指数
Germination index
CK(0) 97±6A 22.64±1.84a 92±7A 25.93±0.84  68±5A 7.58±3.55A
0.2  97±5A 21.22±0.95ab  91±4B 24.70±2.11  68±12A 7.44±5.37B
0.5  93±13B 18.62±2.83abc  91±2B 24.36±2.51  67±18A 6.91±5.68C
1.0  93±4B 17.32±3.54bc  90±9BC  24.30±3.78  62±4B 6.42±2.54D
2.0  91±4B 15.47±1.23cd  89±5C 24.25±3.90  56±8C  6.40±3.43E
5.0  87±9C 11.51±4.83d 89±7C 23.31±2.65  43±12D  2.55±1.31F
2.4 马铃薯连作土壤浸提液对受体植物胚根、胚芽的
影响
由图3可知,随着马铃薯连作土壤浸提液浓度的增
加,3种受体植物的胚根长度均呈先升高后降低的趋势。
浸提液浓度为0~1.0g/mL时,番茄、辣椒、茄子3种受
体植物的胚根长呈上升趋势,浓度为1.0g/mL时,胚根
长度值最大,分别是对照的1.60、1.26、1.26倍。浸提液
浓度在1.0~5.0g/mL之间,胚根长均呈下降趋势,浸
提液浓度为5.0g/mL时,胚根长度值最小,与最大值相
比,分别下降了31.74%、11.35%、23.15%。在同一浓度
下,3种受体植物的胚根长表现为:番茄>辣椒>茄子,
番茄胚根长度是辣椒的1.42~1.85倍,是茄子的2.49~
3.17倍。
由图4可知,随着马铃薯连作土壤浸提液浓度的增
加,番茄和辣椒的胚芽长呈上升趋势,浸提液浓度为5.0
g/mL时,番茄和辣椒的胚芽长分别是对照的1.43、1.42
倍。茄子的胚芽长随浸提液浓度的升高表现出先升高后
降低的现象。浸提液浓度为1.0g/mL时,胚芽长度最大,

·试验研究· 北方园艺2012(20):1~4
图3 马铃薯连作土壤浸提液对受体胚根长的影响
Fig.3 Efects of soil water leach liquor on radical length
是对照的1.40倍。在同一土壤浸提液浓度下,3种受体植
物的胚根长表现为:番茄>辣椒>茄子,番茄胚根长度是
辣椒的1.48~1.62倍,是茄子的1.69~3.13倍。
图4 马铃薯连作土壤浸提液对受体胚芽长的影响
Fig.4 Efects of soil water leach liquor on germ length
3 结论与讨论
该试验研究了马铃薯秸秆、连作土壤浸提液对马铃
薯同科植物(番茄、茄子、辣椒)的化感作用,结果表明,马
铃薯秸秆水浸提液对番茄、茄子的发芽率、对3种受体
植物的发芽指数和胚根长均有抑制作用,且随着浓度的
升高呈降低趋势,辣椒的发芽率和3种受体植物胚芽长
随浸提液浓度的升高表现出高浓度抑制低浓度促进的
现象;连作土壤浸提液抑制3种受体植物的发芽率及发
芽指数,促进番茄和辣椒胚芽生长,3种受体植物胚根及
茄子胚芽随着连作土壤浸提液浓度的增加呈先升高后
降低的趋势。由此可以看出,马铃薯秸秆水浸提液和连
作土壤水浸提液均对同科作物具有化感作用,且对发芽
率、发芽指数、胚根长和胚芽长具有一定浓度效应,说明马
铃薯秸秆和连作土壤中具有水溶性化感物质。但对马铃
薯的化感物质和连作障碍的机理仍有待进一步研究。
参考文献
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Aleopathic Effect of Potato Continuous Cropping on Solanaceae
DU Qian1,TONG Juan2,LU Di 3
(1.Colege of Biological Science and Engineering,Beifang University of Nationalities,Yinchuan,Ningxia 750021;2.Ningxia Survey and Design
Institute of Agriculture,Yinchuan,Ningxia 750021;3.Colege of Agriculture,Ningxia University,Yinchuan,Ningxia 750021)
Abstract:Taking‘Longshu No.1’as test materials,potato stalk and soil water leach liquor were used,the alelopathic
efect of potato continuous cropping on Solanaceae(tomato,eggplant and pepper)were studied.The results showed that
the potato stalk water leach liquor inhibited germination and germination index of the three species.Peppers germinating
capacities and the germ length of three species with liquor concentration increases showed a phenomenon of high levels
inhibiting and low concentration promoting.Soil leach liquor inhibited the three species germination rate and germination
index,but promoted the tomatoes and peppers germ growth.Potato stalk and soil water leach liquor both had alelopathy
on three Solanaceae crops germination rate,germination index,radicle length and germ length,and also had certain
concentration efect.
Key words:potato;continuous cropping;alelopathic efect;Solanaceae;water leach liquor;germination