返青期白三葉對鴨茅種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

返青期白三葉對鴨茅種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

三葉白三葉是薔薇科車軸草屬的一種多年生蕨類植物，而雅草是科車軸草屬的一種稀疏草本植物。這2個草種均是飼料生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)牧草,也是防護(hù)道路及防止水土流失的優(yōu)質(zhì)草種,且有生長迅速,覆蓋力強(qiáng),耐貧瘠和持久性較強(qiáng)等優(yōu)點,在我國現(xiàn)代草業(yè)畜牧建設(shè)及西部地區(qū)生態(tài)環(huán)境治理中具有不可替代的作用。目前我國西南、西北地區(qū)等省區(qū)均有較大面積栽培。研究指出,白三葉存在較強(qiáng)的化感作用,對多年生黑麥草(Loliumperenne)、彎葉畫眉草(Eragrostiscurvula)、紅三葉(Trifoliumpratense)的生長造成一定程度的影響。白三葉與鴨茅混播建植人工草地歷史悠久,應(yīng)用廣泛,是云貴高原最常見的人工草地混播組合類型,且二者混播生長表現(xiàn)良好,利用年限可長達(dá)22年。白三葉+鴨茅混播草地建植時,2個草種通常為同期播種,在草地利用過程中還會根據(jù)實際情況進(jìn)行同時補(bǔ)播。種子萌發(fā)和幼苗生長是草地建植成功與否的關(guān)鍵時期。而有關(guān)白三葉對鴨茅是否存在化感作用鮮見報道,因此本試驗探討了返青期白三葉不同部位水浸提液對鴨茅種子萌發(fā)和幼苗生長的影響,旨在為人工混播草地成功建植和高效持久利用提供科學(xué)的指導(dǎo)依據(jù)。1材料和方法1.1云南小哨示范草場供體植物白三葉采自云南省草地動物科學(xué)研究院昆明小哨示范草場,該草場為白三葉+鴨茅混播草地,已種植3年。受體植物安巴鴨茅種子購自百綠公司。1.2測試方法1.2.1除腐葉、枯葉、干水分2013年5月于白三葉返青期采集新鮮植株,帶回實驗室剔除腐葉、枯葉后,用清水快速沖洗,再用無菌蒸餾水沖洗直至干凈,用無菌濾紙吸干水分。將白三葉的根、莖、葉分離,分別剪成1~2cm小段備用。1.2.2水浸提液母液的制備把洗凈、剪好的白三葉根、莖、葉樣品分別稱量后放入錐形瓶,按lg樣品鮮重4mL無菌蒸餾水的比例配制,配制后的溶液放于18~20℃室溫下震蕩浸泡48h,然后過濾得到濃度為0.25g·mL-1的浸提液母液;將母液用無菌蒸餾水稀釋為0.001,0.005,0.01,0.05,0.10,0.15,0.20g·mL-1濃度后,保存于4℃冰箱。1.2.3發(fā)芽率、發(fā)芽勢、化感作用抑制率在每個滅菌的培養(yǎng)皿(Φ=9cm)鋪2層濾紙,分別加各部位不同濃度水浸提液浸濕濾紙,無菌蒸餾水設(shè)為對照,每個處理4次重復(fù)。每皿擺放100粒顆粒飽滿、大小均勻、經(jīng)1%NaClO消毒15min的鴨茅種子,上蓋,用封口膜封好。將培養(yǎng)皿置于光照培養(yǎng)箱中20℃黑暗培養(yǎng)3d,從第4d起在25℃光照10h、20℃黑暗14h條件下培養(yǎng),并每日開蓋透氣15min,記錄發(fā)芽數(shù)(胚根突破種皮1~2mm時為萌發(fā));每3d補(bǔ)充3mL水浸提液或無菌蒸餾水1次。第7d分別隨機(jī)從每個培養(yǎng)皿里抽取10~15株幼苗(高濃度處理只能測到4~5株的數(shù)據(jù))測定其幼根、幼苗長(取出后不放回培養(yǎng)皿)。試驗共16d,試驗結(jié)束后計算發(fā)芽率。發(fā)芽率(%)=(發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100;發(fā)芽勢(%)=(7d正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100;化感作用抑制率(inhibitoryrate,IR):IR(%)=(Ti-T0)÷T0×100,Ti為測試項目的處理值,T0為對照值。IR≥0表示具有促進(jìn)作用,IR<0表示具有抑制作用。IR的絕對值越大,其化感作用潛力(促進(jìn)或抑制作用)越大。1.3數(shù)據(jù)分析采用SPSS17.0進(jìn)行二因素方差分析,多重比較采用Duncan’s法;Sigmaplot10.0作圖。2結(jié)果與分析2.1不同部位水浸提液對鴨茅種子萌發(fā)的影響由表1可知,返青期白三葉莖、葉及根水浸提液對鴨茅發(fā)芽的影響差異極顯著(P<0.01),鴨茅發(fā)芽勢與發(fā)芽率,隨著白三葉各部位水浸提液濃度的增加均呈現(xiàn)出降低趨勢;在濃度0.05~0.20g·mL-1時,根、莖、葉水浸提液對鴨茅的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均表現(xiàn)出抑制作用,且在高濃度0.15和0.20g·mL-1時,鴨茅種子受到極其嚴(yán)重的抑制,發(fā)芽勢和發(fā)芽率均為0,化感抑制率均為-100%。除根水浸提液外,葉和莖水浸提液均在低濃度0.001~0.01g·mL-1時對鴨茅種子發(fā)芽勢的影響與對照差異不顯著,而在高濃度(≥0.05g·mL-1)處理下,所有供試部位水浸提液處理下的鴨茅發(fā)芽勢均極顯著低于對照處理(P<0.01),表明白三葉不同部位水浸提液均在高濃度(≥0.05g·mL-1)處理下對鴨茅種子萌發(fā)產(chǎn)生明顯的抑制作用,化感抑制率為-43%~-100%。而根水浸提液對鴨茅發(fā)芽勢的響應(yīng)比對莖葉水浸提液的響應(yīng)更為敏感,在低濃度0.001g·mL-1時就開始表現(xiàn)出極顯著的受抑反應(yīng)(P<0.01),≥0.001g·mL-1濃度下發(fā)芽勢均極顯著低于對照(P<0.01)。表明鴨茅發(fā)芽勢對返青期白三葉不同部位水浸提液的響應(yīng)不一致,對莖葉水浸提液的響應(yīng)模式為低濃度(0.001~0.01g·mL-1)無明顯影響,高濃度(≥0.05g·mL-1)抑制,對根水浸提液則表現(xiàn)出整體受抑的響應(yīng)。與發(fā)芽勢相似,返青期白三葉莖、葉及根水浸提液對鴨茅發(fā)芽率的影響差異極顯著(P<0.01)。除根水浸提液外,葉和莖水浸提液均在低濃度0.001~0.005g·mL-1時對鴨茅發(fā)芽率的影響與對照差異不顯著,而當(dāng)濃度≥0.01g·mL-1時,鴨茅發(fā)芽率開始顯著低于對照處理(P<0.05),表明濃度≥0.01g·mL-1的水浸提液對鴨茅種子萌發(fā)產(chǎn)生明顯的抑制作用,化感抑制率為-10%~-100%。而鴨茅發(fā)芽率對根水浸提液的響應(yīng)要滯后于對葉和莖水浸提液的響應(yīng),這與發(fā)芽勢的響應(yīng)正好相反;在濃度為0.05g·mL-1時,才開始表現(xiàn)出極顯著的受抑反應(yīng)(P<0.01),濃度≥0.05g·mL-1時發(fā)芽率均極顯著低于對照(P<0.01),化感抑制率為-39%~-100%。表明鴨茅發(fā)芽率對白三葉不同部位水浸提液的響應(yīng)不一致,表現(xiàn)為低濃度(0.001~0.005g·mL-1)無明顯影響,高濃度(≥0.01g·mL-1)抑制;但整體對莖葉水浸提液的響應(yīng)較對根水浸提液的響應(yīng)敏感,莖葉水浸提液在濃度0.01g·mL-1時,鴨茅發(fā)芽率就開始表現(xiàn)出受抑響應(yīng),而根水浸提液對鴨茅發(fā)芽率影響是在濃度0.05g·mL-1時才開始表現(xiàn)出抑制作用。2.2鴨茅幼苗伸長受或限制的試驗由圖1可知,白三葉不同濃度葉水浸提液對鴨茅幼苗的生長產(chǎn)生極顯著影響(P<0.01),鴨茅幼苗長和幼根長對不同濃度葉水浸提液濃度的響應(yīng)不一致。幼苗長度隨葉水浸提液濃度的增加表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢,低濃度0.001~0.05g·mL-1下幼苗長度極顯著高于對照(P<0.01);在濃度0.10g·mL-1時,鴨茅幼苗長出現(xiàn)急劇下降趨勢且極顯著低于對照(P<0.01),≥0.10g·mL-1濃度時鴨茅幼苗伸長受到嚴(yán)重的抑制(P<0.01)。而幼根長度隨著濃度的增加則表現(xiàn)出降低趨勢,其對濃度的響應(yīng)整體較幼苗長度的響應(yīng)敏感,在濃度0.05g·mL-1時就開始表現(xiàn)出極顯著的受抑現(xiàn)象(P<0.01),≥0.05g·mL-1濃度對鴨茅幼根生長造成極嚴(yán)重的抑制(P<0.01)。表明鴨茅幼苗長度對白三葉葉水浸提液表現(xiàn)出低濃度(0.001~0.05g·mL-1)促進(jìn),高濃度(≥0.10g·mL-1)抑制的響應(yīng),而幼根長度則表現(xiàn)出低濃度(0.001~0.01g·mL-1)無顯著影響,高濃度(≥0.05g·mL-1)受抑的反應(yīng);且幼苗對濃度的響應(yīng)整體滯后于幼根。隨著白三葉葉水浸提液濃度的不斷升高,鴨茅幼根長/幼苗長整體表現(xiàn)出降低的趨勢。在低濃度(0.001~0.01g·mL-1)時,幼根長/幼苗長>1,即幼根長>幼苗長;而在高濃度(0.05~0.20g·mL-1)時,鴨茅幼根長/幼苗長<1。表明白三葉葉水浸提液不僅影響鴨茅幼苗和幼根的伸長,對鴨茅植株形態(tài)也產(chǎn)生顯著影響,高濃度(≥0.05g·mL-1)時造成植株頭重腳輕的不穩(wěn)狀態(tài),這將會對鴨茅幼苗的后續(xù)生長造成嚴(yán)重影響。2.3鴨茅幼根的生長由圖2可知,白三葉不同濃度莖水浸提液對鴨茅幼苗的生長產(chǎn)生極顯著影響(P<0.01),且隨著白三葉莖浸提液濃度的升高,鴨茅幼苗長和幼根長均表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢。鴨茅幼苗長在低濃度0.001~0.05g·mL-1時極顯著高于對照和其他濃度(P<0.01);在濃度0.10g·mL-1時與對照差異不顯著;在濃度0.15g·mL-1時急劇下降且與對照差異極顯著(P<0.01)。而鴨茅幼根長在低濃度0.001~0.01g·mL-1時極顯著高于對照和其他濃度(P<0.01);≥0.05g·mL-1時極顯著低于對照(P<0.01)。鴨茅幼根長在白三葉莖水浸提液濃度為0.05g·mL-1時,開始表現(xiàn)出極顯著的受抑現(xiàn)象(P<0.01);而鴨茅幼苗長則是在莖水浸提液濃度為0.15g·mL-1時才開始表現(xiàn)出受抑反應(yīng)。這表明鴨茅幼苗和幼根伸長對白三葉莖水浸提液的響應(yīng)均為“低促高抑”,鴨茅幼苗長表現(xiàn)為“低濃度(0.001~0.05g·mL-1)促進(jìn),高濃度(≥0.15g·mL-1)抑制”;幼根長表現(xiàn)為“低濃度(0.001~0.01g·mL-1)促進(jìn),高濃度(≥0.05g·mL-1)抑制”,且鴨茅幼根對白三葉莖水浸提液的敏感性要高于幼苗。與葉水浸提液相似,隨著白三葉莖水浸提液濃度的不斷升高,鴨茅幼根長/幼苗長整體表現(xiàn)出降低趨勢,在低濃度0.001~0.01g·mL-1時,鴨茅幼根長/幼苗長均大于1;在濃度≥0.05g·mL-1開始,鴨茅幼根長/幼苗長小于1,較對照減少了24%,這表明高濃度(≥0.05g·mL-1)莖水浸提液對鴨茅植株形態(tài)產(chǎn)生明顯的影響,造成植株頭重腳輕的現(xiàn)象。且在白三葉莖水浸提液濃度為0.15和0.20g·mL-1時,鴨茅受到嚴(yán)重抑制,導(dǎo)致其種子未萌發(fā)。2.4gml-1濃度由圖3可見,白三葉不同濃度根水浸提液對鴨茅幼苗生長產(chǎn)生極顯著的抑制作用(P<0.01),且隨著根水浸提液濃度的升高,鴨茅幼苗長和幼根長均表現(xiàn)出降低趨勢。鴨茅幼苗長在低濃度0.001~0.05g·mL-1時與對照差異不顯著,在≥0.10g·mL-1濃度時極顯著低于對照(P<0.01)。而幼根長在濃度0.05g·mL-1時,表現(xiàn)出極顯著的受抑現(xiàn)象(P<0.01)。表明鴨茅幼苗和幼根伸長對白三葉根水浸提液的響應(yīng)較一致,響應(yīng)模式為“低濃度(0.001~0.01g·mL-1)無影響,高濃度(≥0.05g·mL-1)抑制”;且鴨茅幼根對白三葉根水浸提液的敏感性要高于幼苗。隨著白三葉根水浸提液濃度的不斷升高,鴨茅幼根長/幼苗長表現(xiàn)出降低趨勢,低濃度0.001~0.01g·mL-1時,鴨茅幼根長/幼苗長均大于1;從濃度0.05g·mL-1到0.10g·mL-1,鴨茅幼根長/幼苗長呈現(xiàn)急劇下降的趨勢,之后成緩慢下降趨勢。這表明高濃度(≥0.05g·mL-1)根水浸提液對鴨茅植株形態(tài)產(chǎn)生明顯的影響,嚴(yán)重抑制幼苗和幼根的伸長。3發(fā)芽率對鴨茅幼苗生長的影響化感作用有促進(jìn)和抑制2個方面,是植物實現(xiàn)競爭優(yōu)勢的重要手段之一。Jonsson等研究指出化感作用很可能是生物間捕食與被捕食、寄生與被寄生相互作用的一種非適應(yīng)性副效應(yīng)。通常化感作用通過對受體植物的種子萌發(fā)和幼苗生長等生長發(fā)育產(chǎn)生抑制或促進(jìn)作用來實現(xiàn)其對受體植株的化感影響?；形镔|(zhì)主要來源于供體植物的地上部分以及凋落物的揮發(fā)、淋溶及地下根系的分泌和植株殘體的腐爛分解,且供體植物通過揮發(fā)、淋溶、分解和分泌等途徑將化感物質(zhì)釋放到環(huán)境中,對周圍的生物產(chǎn)生直接或間接的作用,進(jìn)而為化感供體植物生長創(chuàng)造更好的條件。研究指出,白三葉水浸提液中含有對羥基苯甲酸等酚酸類物質(zhì),且其腐解液中含有帶鄰、間位羥基的酚類物質(zhì),這些活性化感物質(zhì)對多年生黑麥草、高羊茅(Festucaarundinacea)、紫羊茅(Festucarubra)、匍匐翦股穎(Agrostisstolonifera)和草地早熟禾(Poapratensis)種子萌發(fā)產(chǎn)生“低促高抑”的雙重濃度效應(yīng)。本研究中,鴨茅種子發(fā)芽勢對白三葉根水浸提液所有供試濃度均表現(xiàn)出受抑響應(yīng),而對白三葉莖葉水浸提液則表現(xiàn)為“低濃度無明顯影響,高濃度明顯抑制”的響應(yīng);鴨茅發(fā)芽率對白三葉各部位水浸提液均表現(xiàn)出低濃度無明顯影響,高濃度抑制的響應(yīng)。這與紫花苜蓿(Medicagosativa)莖葉水浸提液對受體植物多花黑麥草、高羊茅、白三葉和紅三葉,蘆葦(Phragmitescommunis)水浸提液對受體植物虉草(Phalarisarundinacea),海法白三葉水浸提液對雜三葉(T.hybridumL.)、哈默大葉紅三葉(T.pratense‘GrasslandsHamua’)、二倍體鴨茅(Dactytisglomerata‘GrasslandsApanui’)等種子萌發(fā)的影響研究結(jié)果相似。而劉桂霞等研究指出艾蒿(Artemisiaargyi)莖葉水浸提液對冰草(Agropyroncristatum)和披堿草(Elymusdahuricus)種子萌發(fā)的化感作用不明顯,這與本研究的結(jié)果不同。表明化感作用不僅與受體植物種類有關(guān),同時與供體植物本身也有關(guān)聯(lián)。白三葉對白菜(BrassicapekinensisL.)、紫花地丁(Violayedoensis‘Makino’)幼苗生長的化感作用表現(xiàn)為抑制效應(yīng);紫花苜蓿莖葉水浸提液對多花黑麥草、高羊茅、白三葉、紅三葉等苗長和根長產(chǎn)生明顯的抑制作用,且隨著濃度的升高而加強(qiáng),這與本研究結(jié)果不同,白三葉莖葉水浸提液對鴨茅幼苗苗長表現(xiàn)為“低促高抑”作用。而冷蒿(Artemisiafrigida)莖葉水浸提液對糙隱子草(Cleistogenessquarrosa)幼苗根長有“低促高抑”的作用,且幼苗根的敏感性大于苗,這與本研究中鴨茅幼根對莖水浸提液的響應(yīng)相似。白三葉腐解液對多花黑麥草等禾本科牧草及大薊(Crisiumjaponicum)對黃瓜(Cucumissativus)、油菜(Brassicacampestris)化感研究均得出“低促高抑”的作用,這與本研究莖葉水浸提液的研究相似。這可能是白三葉不同部位水浸提液中的化感物質(zhì)通過對鴨茅幼苗葉片和根系細(xì)胞生長和分化的影響而實現(xiàn)的,且不同部位的化感效應(yīng)不同,表現(xiàn)為“低濃度(0.001~0.01g·mL-1)促進(jìn)或無影響,高濃度(≥0.10g·mL-1)抑制的響應(yīng)。劉桂霞等研究指出冰草與披堿草幼苗生長期對艾蒿化感作用的敏感性強(qiáng)于種子萌發(fā)期,這與本研究結(jié)果不同。本研究中,鴨茅種子萌發(fā)期對白三葉化感作用的敏感性整體上要強(qiáng)于鴨茅幼苗,