野胡萝卜水浸提液对两种禾本科杂草的化感作用

陶俊杰，李 玮，郭青云*

(1.青海大学，青海 西宁 810016;2.青海农林科学院 农业部西宁作物有害生物科学观测实验站/青海省农业有害生物综合治理重点实验室，青海 西宁 810016)

一些植物通过向周围环境中释放化感物质从而影响邻近植物的生长发育，这一自然想象称为植物化感作用(Allelopathy)［1-4］。高等植物间的化感物质通过活体植物(供体植物)的茎叶挥发、茎叶淋溶、根系分泌等途径释放到环境中，从而对周围邻近植物(受体植物)产生有害或有益的影响［5］，是广泛存在于自然界中的一种重要的化学生态学防御机制。利用植物间的化感作用控制农田杂草对于在农业可持续性发展中建立合理栽培技术与耕作制度［6-7］，及新一代环境友好型农药与植物生长发育调节剂的研发等方面有着广泛的应用前景［8-9］

野胡萝卜(Daucus carota Linn)隶属于伞形花科，性寒、味苦微甘属二年生草本植物，分布广泛，主要生于田野荒地、山坡、路旁，野生条件下生长迅速，全国各地均有分布。是我国北方甘肃、陕西，青海等地的主要杂草，目前国内外还没有学者研究野胡萝卜水浸提取液对禾本科杂草的化感作用，但对野胡萝卜的成分的研究已经相当成熟。秦巧慧等［10］对其化学成分研究报道了其对蚊幼虫具有毒杀活性。党俊伟［11］对野胡萝卜净油化学成分进行了研究。野燕麦，旱雀麦均为禾本科［12］，均属一年生草本植物，是青海省农田中常见的杂草，尤其是青藏高原的青稞地中较多。

本实验采用室内生物测定的方法，初步研究了不同浓度的野胡萝卜水浸提液对野燕麦，旱雀麦种子发芽率和幼苗生长的影响，旨在为探寻杂草资源的综合开发利用和麦类作物杂草综合防控技术提供理论和实践依据，同时筛选出化感潜力较强的高原野生植物，为研制植物源除草剂和开发青藏高原化感植物资源提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供体材料 野胡萝卜(Daucus carota L.)于2013 年9 月上旬采集于青海省海西蒙古族自治州境内。

1.1.2 受体材料 野燕麦，旱雀麦于2013 年9 月采集于青海省海北藏族自治州境内。

1.1.3 试验仪器及药品 SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵、恒温循环器HX-1050、EYELA(N-1100)旋转蒸发仪、1 000 mL 三角瓶、2%NaClO。

1.2 试验方法

1.2.1 野胡萝卜水浸提液的制备 将野胡萝卜全株采回，清水洗净泥土，室内自然晾干后，用剪刀将植株剪成4～5 cm 长度。置于1 000 mL 的三角瓶中用蒸馏水浸泡，3 d 后，将浸泡液过滤，用旋转蒸发仪在低温、真空下进行蒸干，将蒸干物分别配置成浓度为5，2，1，0.5 mg/mL 的溶液。

1.2.2 野胡萝卜水浸提液对野燕麦，旱雀麦种子萌发的测试 受体旱雀麦、野燕麦种子用2% NaClO 溶液浸泡10 min，取出后用蒸馏水冲洗3～5 次，催芽24 h，挑选露白一致的种子进行测试。种子发芽法进行测定。在直径为9 cm 的培养皿中铺双层滤纸，分别加上上述不同浓度的野胡萝卜提取稀释液，以蒸馏水为对照，每个浓度每皿各放置露白一致的旱雀麦种子30 粒，野燕麦种子20 粒，每个处理3 次重复。

1.3 培养与测定

在分别播种了野燕麦和旱雀麦之后，将培养皿放在24 ℃恒温培养箱中黑暗培养，每天光照12 h，无光照12 h。培养期间加适量无菌水保持滤纸湿润，每天统计其发芽率，连续观察6 d。野胡萝卜水浸提液对野燕麦，旱雀麦幼苗的生长主要测试其根长、芽长、鲜质量和干质量的生长指标。统计野燕麦和旱雀麦的发芽率，发芽势，及抑制率(%)［13］

然后将野燕麦和旱雀麦幼苗分别从培养皿中取出，用20 cm 长的直尺分别测量每株野燕麦及旱雀麦幼苗的根长、芽长。记录所有数据后将每个浓度对应的野燕麦、旱雀麦幼苗分别称取鲜质量(g)，称取鲜质量后放入烘箱中烘干并称取干质量，试验采用完全随机试验，所得数据用SPSS20.0 进行方差分析和显著性测验，并将测得的生长指标转换为RI 值［14］后进行比较，RI 值的计算公式如下:

(4)式中，C 为对照值，T 为处理值，RI＞0 表示促进作用，RI 值＜0 表示抑制作用，其绝对值的大小与作用强度一致。

2 结果与分析

2.1 野胡萝卜水浸提液对野燕麦，旱雀麦种子发芽率、发芽势的影响

表1 野胡萝卜水浸提液处理后杂草种子萌发特征Tab.1 Wild carrot water leaching characteristics of germination of weed seeds extract treatment

图1 野胡萝卜对旱雀麦、野燕麦种子的发芽影响Fig.1 Effect of germination of wheat，wild carrot dry lack of wild oat seeds

当水提取液浓度为0.5 mg/mL 时，旱雀麦种子的发芽率、发芽势均未受到影响，而且比对照还相对具有较好的发芽率。当随着浓度逐渐增大时，发芽率和发芽势开始逐渐减小。而野燕麦的萌发特征表现出不同的趋势，在浓度为1 mg/mL 时，发芽率和发芽势达到最大，浓度越大其发芽率和发芽势越小，但其在低浓度时表现为较低的萌发特征。

从图1 可以看出，6 d 后野胡萝卜不同浓度的水浸提液对旱雀麦和野燕麦发芽率的影响不一致，对于旱雀麦随着浓度的增加发芽率呈递减的趋势在浓度为0.5 mg/mL 时发芽率达到最大。对于野燕麦在浓度为1 mg/mL 时发芽率达到最大。旱雀麦的发芽率于对照相比无明显的变化，野燕麦在不同的浓度时发芽率受到的影响较大。

2.2 野胡萝卜水浸提液对旱雀麦，野燕麦幼苗生长的影响

不同浓度的野胡萝卜水浸提液对绝大多数的根长、芽长、鲜质量、干质量均有一定程度的抑制作用，且随着浓度的升高其抑制作用增强。在浓度达到5 mg/mL 时，芽长生长的抑制率最大分别为26.02%，50.4%。对于根长生长来说:旱雀麦在浓度为2 mg/mL 时抑制率最大为52.1%，野燕麦在浓度为5 mg/mL 时抑制率最大为77.14%，对于鲜质量旱雀麦在浓度为5 mg/mL 时抑制率为19.49%，野燕麦鲜质量的抑制率为46.74%。对于旱雀麦干质量而言，在浓度为2 mg/mL 时，抑制率达到最大为66.83%，野燕麦在浓度为5 mg/mL 时，抑制率为53.79%，达到最大。可知野胡萝卜水提取液对旱雀麦、野燕麦的根长、芽长、鲜质量、干质量均具有一定的抑制作用。相比而言对于根长生长的抑制率最大。

表2 野胡萝卜水浸提液对旱雀麦，野燕麦幼苗生长的影响Tab.2 Wild carrot water extract on the dry lack of wheat，effects of wild oat seedling growth

2.3 化感指数

将野胡萝卜水浸提液对旱雀麦、野燕麦测得的各项生理指标转化为RI 值，根长、芽长、鲜质量、干质量的RI 值见图2。

图2 旱雀麦、野燕麦芽长、根长、鲜质量、干质量RI 值比较Fig.1 Dry lack of wheat，wild oat root length，fresh weight，dry weight of RI value

转换后的RI 值，排除了一些因试验条件造成的测试值之间的差异，可以在同一个标准下进行统一比较。从图中可以看出芽长的RI 值在-0.504 0～-0.021 4，根长的RI 值在-0.771 4～-0.142 8，鲜质量的RI 值在-0.467 4～-0.017 9，干质量的RI 值在-0.668 4～-0.019 0。由此可知在同一个标准下野胡萝卜水浸提液对旱雀麦、野燕麦的根长、芽长、鲜质量、干质量的化感强度，地下部分的化感强度要大于地上部分。

3 讨论

本实验中，野胡萝卜水浸提液对禾本科杂草旱雀麦和野燕麦种子的发芽率及幼苗生长的根长、芽长、鲜质量、干质量的抑制作用，在浓度为1 mg/mL 时，两种杂草种子的发芽率都相对较高，野燕麦的种子发芽率高于对照，表现出促进作用，旱雀麦的发芽率和对照差异不大。而野燕麦在浓度为0.5 mg/mL时却表现出抑制作用，中浓度促进，高浓度抑制的生长趋势，还需进一步验证［15］。两种不同杂草对同种处理表现出不同的生长趋势，此为2 种杂草对相同胁迫适应性策略的另一差异。

试验中发现，当野胡萝卜供试浓度较低时，对野燕麦、旱雀麦幼苗根长、鲜质量等生产有一定的促进作用。由此可见生化他感作用的“高抑低促”恰当的反应了同一生境中不同植物间相互竞争的复杂关系。植物化感物质及其作用机制是十分复杂的生理生化过程。受试验条件的限制，本试验仅从野胡萝卜对野燕麦、旱雀麦的发芽率、根长、芽长、鲜质量、干质量等几个指标进行了初步探索，而对其受体的化感作用机制和野胡萝卜化感物质的纯化鉴定分析，还有待于进一步研究。此外许多研究表明植物提取液对种子的萌发大多具有抑制作用，且随着浓度的增大，抑制效果就越明显。然而本试验却发现在野燕麦的种子萌发中低浓度具有轻微的促进作用。已有研究证明，低度干旱胁迫［16］能促进亚麻(Linum usitatissimum)种子的萌发，然而在自然生境中，这一试验结果还未得到证实，仍需进一步验证。

通过野胡萝卜水浸提取液对旱雀麦、野燕麦各个生产指标的抑制率分析，可以得出对幼苗的生长抑制作用从大到小依次为:根长、芽长、鲜质量，说明两种受体禾本科杂草对野胡萝卜的化感抑制作用反应敏感，也说明野胡萝卜的化感物质具有较强的水溶性，可溶解在水中对野燕麦、旱雀麦产生化感作用。通过对野燕麦、旱雀麦各生长指标的抑制率分析可以得出，受体的根长更能反映化感潜力的大小。这主要是因为根系是化感物质分泌的主要途径，作用点就是受体的根部，这使得受体根部最先感受化感作用，因此受影响也最大，而根部又是植物体吸收水分、养分等物质的重要部位，所以植株的地上部分所表现出的化感胁迫症状也是通过根部吸收、传导造成的相应影响［17］。

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