中间锦鸡儿茎水浸提液对荒漠草原10种草本的化感作用

摘要 ［目的］探究中间锦鸡儿在荒漠草原人工复合生态系统以及群落演替中的作用。［方法］以中间锦鸡儿茎水浸提液为供试材料，在室内模拟研究其对荒漠草原常见10种植物（苦豆子、针茅、草木樨、胡枝子、沙蒿、沙米、蒙古冰草、蒙农杂交冰草、扁穗冰草、沙生冰草）的种子萌发和幼苗生长情况的影响。［结果］浸提液质量浓度越高对扁穗冰草种子的相对胚轴干重的抑制作用越强；浸提液质量浓度越高对扁穗冰草的相对胚根长抑制作用也越强；浸提液质量浓度在0.05～10.00 mg/mL时对沙生冰草种子相对发芽指数呈促进作用，在5.00～50.00 mg/mL时对扁穗冰草的相对发芽指数呈抑制作用；浸提液质量浓度升高对沙米种子的相对胚轴长有促进作用；浸提液质量浓度越高，对沙米种子的相对胚轴长促进作用越强。［结论］中间锦鸡儿茎水浸提液对扁穗冰草、沙米、沙蒿、针茅表现出浓度效应，对沙生冰草则表现出低促高抑，对蒙古冰草、蒙农杂交冰草、苦豆子、草木樨则无显著影响。

关键词 荒漠草原；中间锦鸡儿；茎；水浸提液；草本；化感作用

中图分类号 X173 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2023）04-0025-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.04.006

Allelopathic Effect of Water Extract from Caragana intermedia Stems on 10 Herbaceous Species in Desert Steppe

XIN Jia-ning1， HU Ya-ling1， XU Kun2 et al

（1. School of Agriculture， Ningxia University， Yinchuan，Ningxia 750021; 2. College of Ecological Environment， Ningxia University， Yinchuan，Ningxia 750021）

Abstract ［Objective］To explore the role of Caragana intermedia in the artificial complex ecosystem and community succession of desert steppe.［Method］Taking the stalk water extract of Caragana intermedia as donor material， and the effects on seed germination and seedling growth of 10 common plants （Sophora alopecuroides， Stipa capillata， Melilotus officinalis， Lespedeza bicolor， Artemisia desertorum， Agriophyllum squarrosum， Agropyron mongolicum， A.cristaum×A.desertorum cv.Mengnong， Agropyron cristatum，Agropyron desertorum） in desert steppe were studied in indoor simulation.［Result］The higher the concentration of extract， the stronger the inhibitory effect on the relative hypocotyl dry weight of Agropyron cristatum seeds;the higher the concentration of extract， the stronger the inhibition of relative radicle length of Agropyron cristatum.When the concentration of the extract was 0.05-10.00 mg/mL， it promoted the relative germination index of Agropyron desertorum seeds， and when the concentration was 5.00-50.00 mg/mL， it inhibited the relative germination index of Agropyron cristatum seeds.The relative hypocotyl length of Agriophyllum squarrosum seeds increased with the increase of the concentration of extract; the higher the concentration of extract， the stronger the promoting effect on the relative hypocotyl length of Agriophyllum squarrosum seeds.［Conclusion］The stalk water extract of Caragana intermedia showed the concentration effect on Agropyron cristatum，Agriophyllum squarrosum， Artemisia desertorum and Stipa capillata， and showed low promotion and high inhibition on Agropyron desertorum， but had no significant effect on Agropyron mongolicum，A.cristaum×A.desertorum cv.Mengnong， Sophora alopecuroides and Melilotus officinalis.

Key words Desert steppe;Caragana intermedia;Stalk;Water extract; Herbaceous;Allelopathic effect

植物通过向环境中释放某种化学物质，而对其他植物或微生物产生一定影响（有利、有害）的过程被称为植物的化感作用［1］，在2 000多年前就有学者发现这种自然现象［2］，但对其展开系统的研究却是在20世纪40年代。化感作用是植物在漫长的发展演变过程中，通过自身的代谢产物对周围植物产生相互作用的一种现象［3］，在植物界中这种现象普遍存在。目前已有许多学者发现超过10万种不同的化感物质［4］，并且国内外对化感物质的作用机理、影响因素以及对生物入侵和群落演替过程的作用和贡献等方面开展了广泛研究［5-11］。戈峰［12］研究发现植物的化感作用是植物分布以及群落演替过程中的化学控制因素。

化感物质一般存在植物的根、茎、叶等营养器官和花、果实等生殖器官中，有研究表明植物的茎、叶等器官中化感物质的含量较多［13］。目前，众多学者研究表明化感作用的机理是外来物种在新的生境中对周围物质产生一定的影响［14］。化感物质的研究在可持续农业中的应用已成为研究热点［15］。中间锦鸡儿（Caragana intermedia）属于豆科锦鸡儿属的灌木植物，特别适应荒漠草原的环境，防风固沙能力及保持水土能力极强［16］，又是优质灌木饲料植物资源，经济价值较高，在我国西北的农牧交错带地区得到了极大的推广应用。并且有大量的研究表明中间锦鸡儿也具有化感作用［17-18］，且化感作用具有一定的特异性［19］。目前对于荒漠草原中的中间锦鸡儿林带，其对周边植物是否会产生化感作用的研究鲜见报道，因此对于中间锦鸡儿以及其化感作用的研究是很重要的［20］。

植物茎部是植物的六大器官之一，同时茎部具有输导营养物质和水分以及支持叶、花和果实在一定空间的作用，随着空气流动及雨水顺着植物茎部落下等方式使化感物质传播，因此在化感作用中起到很重要的作用。目前，对于中间锦鸡儿化感作用的研究主要集中在根系［21］，对其茎部的研究较少。因考虑到在实验地选取样地周围各种作物与中间锦鸡儿分布较为稀疏，无法控制相同试验条件的情况［22］，故笔者以荒漠草原10种草本为研究对象，研究中间锦鸡儿茎系提取液对其的化感作用［19］，为后面深入了解中间锦鸡儿的化感作用以及其对荒漠草原生态系统中草本等的作用机制提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试植物茎部采集于宁夏盐池县建植的中间锦鸡儿围栏封育区内。受试植物分别为苦豆子、针茅、草木樨、胡枝子、沙米、沙蒿、蒙古冰草、蒙农杂交冰草、扁穗冰草、沙生冰草（表1），种子均购自宁夏盐池县绿苗草种公司。

1.2 研究方法

1.2.1

中间锦鸡儿茎水浸提液的制备。提取植物化感物质的方法对研究相应化感作用特别重要。若使用有机溶剂提取植物化感物质并不符合自然界中的实际情况，有机溶剂也具有一定的毒性，从而影响试验研究的准确性。在自然界中的实际情况为水溶性的化感物质主要是通过雨水和雾滴等的淋溶而进入土壤发生化感作用，对植物的生长产生重要促进效果或抑制效果。因此，在室内最能呈现实际自然状态的办法为在常温下进行蒸馏水提取。该试验将事先采集好的中间锦鸡儿的茎部用自来水反复冲洗干净，自然风干，碎成小段，粉碎后过0.250 mm筛孔。该试验称取茎部粉末样品10 g，加入100 mL蒸馏水，在室温下静置浸泡48 h，将提取液先用5层纱布过滤，再使用定量滤纸进行过滤，得到质量浓度为100 mg/mL的浸提液母液，再分别取相对应数量母液加入不同量蒸馏水分别稀释成0.05、1.00、5.00、10.00、25.00、50.00 mg/mL 6种浓度的中间锦鸡儿茎部浸提液，后置于5 ℃冰箱中密封保存，备用。

1.2.2 种子萌发和幼苗生长试验。该试验主要从种子萌发过程及萌发成功种子的生长情况方面研究中间锦鸡儿茎部水浸提液对种子萌发情况的影响，通过分别模拟种子萌发环境和生长初期（幼苗）阶段［16］。种子萌发过程：将采购的种子送入种子分析仪中分析，选取一定数量饱满健壮、表面无损害、无病虫害的种子，使用浓度为0.3%的高锰酸钾溶液对受体种子浸泡消毒10 min后，使用蒸馏水将浸泡消毒过的种子反复冲洗干净。试验前对双手进行消毒，取出新购买的培养皿，使用浓度为65%的乙醇对试验使用的培养皿进行消毒，重复2～3次；在培养皿底部铺上双层滤纸，滴入定量蒸馏水使滤纸与培养皿底部贴合并排尽空气以排除空气对试验结果的干扰，并为每个培养皿编号。

将选取出的良种依次放入受试培养皿中，每个培养皿里放30粒，摆放整齐，并在完全放置后向其中加入相对应不同浓度的处理液，该试验共设置6个浓度梯度，并加一组蒸馏水作为空白对照。加好对应浓度处理液后将其放入室内培养箱中（培养箱设置条件为光照强度70%，湿度66%，昼14 h夜10 h）进行为期15 d的萌发培养试验，自种植第2天起每天记录种子发芽数。以胚根冲破种皮1～2 mm为发芽标准，每天为各培养皿适量补充对应浓度的浸提液或蒸馏水。在第16天时将其取出使用游标卡尺测量成功发芽受试种子胚根长、胚轴长及胚轴直径，并使用十万分之一天平称其鲜重，放入烘箱中65 ℃恒温烘干至恒重后称其干重。

1.3 数据处理及分析

因不同物种间种子萌发情况和其生长参数差异性较大，为了便于比较之间差异，此次研究使用相对值（对照的百分比）来表示发芽率、发芽指数、发芽时间、胚轴长、胚轴粗、胚根长、胚轴干重、胚根干重。

发芽率=发芽种子数/供试种子总数×100%（1）

相对发芽率=处理发芽率×100/对照发芽率（2）

相对发芽指数=处理发芽指数×100/对照发芽指数 （3）