粗枝云杉对4种常见园林配置植物种子萌发的化感作用

植物之间的化感作用(allelopathy)是当前化学生态学的研究热点.植物通过淋溶、挥发、残体分解和根系分泌向环境中释放化学物质，对周围植物(包括微生物)产生间接或直接的有害或有利的作用[1].植物的化感作用广泛地存在于自然界中，在外来物种入侵、种间互作、农田杂草控制、作物的虫害和病害的防治、减少连作障碍危害以及在调节植物生长和发育等方面起着重要的作用[2-4].

粗枝云杉(Picea asperata)属松科云杉属，为我国广布树种之一，也是我国重要的用材树种和工业原料提取树种，还常作为庭园绿化观赏树种，或与侧柏、白皮松、油松、刺槐等配植，或作草坪衬景.但在园林绿化经营或天然林自然更新过程中，常常出现景观缺失、连栽障碍、地力衰退等问题，如白星[5]曾报道青海云杉在林冠下的天然更新极差，更新不良和无更新的面积在祁连山西营河试验区达47.2%以上，有些林场甚至占85%左右[5]，造成这些问题的原因可能与种间竞争和管理不当等有关，但也不容忽视植物间的化感作用.如杨立学等[6]的研究结果表明，胡桃树的叶、皮能释放水溶性的葡萄糖甙胡桃醌，被雨雾淋溶到地上，经土壤微生物作用水解成毒性的胡桃醌杀死树下植物；张珊珊等[7]的研究结果表明，云南蓝果树种子外果皮和种仁中的抑制物影响云南蓝果树种子萌发.

因此，本研究以粗枝云杉常见园林配置树种刺槐、油松、侧柏及优良牧草种红豆草为对象，通过种子萌发法，观测粗枝云杉浸提液对其种子的萌发状况，以揭示粗枝云杉对红豆草和3种树种种子的化感作用，以期能对园林植物配置的设计、森林经营和管理及生产提供借鉴.

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供体材料 2013年3月在甘肃农业大学校园内采集粗枝云杉叶和凋落物，并在通风的室内自然风干后备用.

采用Overlap PCR的方法获得BnBZL2的点突变gDNA片段。分别采用2对引物proBnBZL2-EcoRI-F和BnBZL2-m-R以及BnBZL2-m-F和proBnBZL2-CA-BglⅡ-R，以全长BnBZL2为模板扩增2个片段，再以这2个片段为模板采用引物proBnBZL2-EcoRⅠ-F和proBnBZL2-CA-BglⅡ-R再次进行片段扩增，获得点突变后的BnBZL2*片段。采用酶切-连接法将扩增的点突变目的片段克隆到pCAMBIA1302载体中，获得BnBZL2点突变克隆载体pBnBZL2∷BnBZL2*-GFP。

超声波浸提法[11]：将上述准备好的材料放入超声波清洗器内，在功率360 W，水温25 ℃下，超声处理1 h.

由表1可知，4种受体植物种子的发芽率14.44%～58.89%，最高的是侧柏种子的发芽率达58.89%，最低的是红豆草种子的发芽率，为14.44%.发芽势、发芽指数分别为0.11～0.43、1.68～7.41，即4种受体植物种子萌发的速度和整齐度均较弱.

1.1.2 受体材料 均购自甘肃省农业科学研究院.其中草种为红豆草(Onobrychis viciaefolia)；树种为侧柏(Platycladus orientalis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、油松(Pinus tabuliformis).

1.2 方法

信息经济改变了社会生产组织方式，产生了一系列新兴经济领域和新业态，促进了生产要素更大范围的重新配置，释放了巨大消费潜力，极大影响了空间区位对经济活动和产业布局。信息经济为我国西部大开发提供了新的发展契机，西部地区既面临区位限制减小、市场距离拉近的重大机遇，也面临竞争门槛提高、要素流失加剧的严峻挑战。如何实现信息经济跨越式发展，是西部省区迫切需要解决的重要问题。

恒温振荡浸提法[9]：将上述准备好的材料放入摇床中，振荡处理72 h(每间隔3 h振荡1 h，振荡频率7 200次/h，摇床温度25 ℃).

称取3.6 g研磨试验材料粉末，转移至锥形瓶中，量取100 mL的蒸馏水，倒入盛有材料粉末的锥形瓶中，充分震荡，用保鲜膜对锥形瓶进行封口.经过4种不同浸提方法(恒温浸提法、恒温震荡浸提法、恒温震荡+紫外光照射浸提法、超声波浸提法)，浸提72 h，然后用四层纱布过滤，再转入离心机离心获得上清液，得到质量浓度分别为0.036 g/mL的植物浸提液，装入棕色磨口瓶，置于0 ℃冰箱保存备用.

由表3可知，从发芽率来看，抑制作用最强的是凋落物常温水浸提液，其抑制率为13.21%，其次为叶-常温和叶-超声波水浸提液，其抑制率值均为1.89%，凋落物-紫外提取液与对照相同，其余均有促进作用；8种供体植物的水浸提液对侧柏种子萌发的影响均较小，但不同提取方法所得提取液影响效果不同，既有促进又有抑制.同时，由表3可知，8种供体植物的水浸提液对侧柏种子萌发的发芽势和发芽指数影响作用同发芽率一致.对照组与各处理组均不具显著差异(P<0.05).

2) 当不确定加箱或减箱事件发生时见图2b)，进入下一阶段t=t+1，更新集装箱序列和船舶贝内箱位序列，减箱事件对应的集装箱c4和箱位p6从序列中被删除，加箱事件对应的集装箱c7被添加到集装箱序列。

恒温振荡+紫外光照射浸提法[10]：将上述准备好的材料放入摇床中，振荡处理72 h(每间隔3 h振荡1 h，振荡频率7 200次/h，振荡的同时开启紫外线灯，摇床温度25 ℃).

叶：采集粗枝云杉不同方位小枝，将健康绿色针叶剪下后阴干备用.

1.2.3 受体种子的预处理 选择籽粒饱满的受体植物种子，用0.2%的NaClO溶液表面消毒10 min，再用蒸馏水冲洗干净，浸种1 h，供试验用.

1.2.4 粗枝云杉浸提液对受体植物的生物测定 采用培养皿滤纸法进行种子萌发试验[12].培养皿用75%酒精消毒处理，并铺有2层定性滤纸，每个培养皿摆放预处理后的种子30粒，置于人工气候箱培养(温度：25/15 ℃日/夜；光周期：16/8暗/光；相对湿度：80%)，定期补充等量不同的浸提液，以补充等量蒸馏水为对照，每处理设置3个重复.种子萌发以胚根突破种皮为标准，按照发芽的当天为第1天，第2天后每天观察，并统计记录种子发芽数.

(2)顺桥向的地震主要影响桥塔纵桥向的反应，横桥向地震主要影响桥塔横桥向的反应。地震引起桥塔的轴力相对于桥塔自重较小，因此可以忽略不计。

1.2.5 研究指标及数据处理 发芽势：指在发芽过程中日发芽种子数达到最高峰时，发芽的种子数占供测样品种子数的比例.

发芽率

发芽指数(GI)=∑(Gt/Dt)=G1/1+G2/2+G3/3…

式中，Gt为在t日内的萌发率， Dt为第t天.

参照林文雄等[13]介绍的方法，采用化感作用抑制率(Inhibitory rate ，IR)研究化感作用.

2013年9月7日，习近平总书记在哈萨克斯坦纳扎尔巴耶夫大学发表演讲，在谈到环境保护问题时指出：“我们既要绿水青山，也要金山银山。宁要绿水青山，不要金山银山，而且绿水青山就是金山银山。”十八大以来，习近平总书记在国内国际多个场合，用这三句话来阐明生态文明建设的重要性，为建设美丽中国指引方向。“绿水青山就是金山银山理念”是习近平总书记关于生态文明思想的重要内容，是习近平新时代中国特色社会主义思想的重要组成部分。

抑制率(IR)=(C-T)/C×100%

式中，T为受体植物的各项指标值，C为对照值.

试验数据采用SPSS 13.0的LSD多重比较法，用邓肯氏新复极差法分析不同处理间的差异显著性[14].

2 结果与分析

2.1 4种受体植物种子常规处理下的萌发指标

凋落物：在粗枝云杉绿化带中，沿绿化带延伸方向，采用系统抽样法，每间隔1 m选区0.3 m×0.3 m的区域，采集地面表层1.5 cm的半分解状态的凋落物.

表1 4种受体植物种子常规处理下萌发指标

Table 1 The germination indexes of 4 donor plant seeds with conventional processing

测定指标红豆草侧柏刺槐油松发芽率/%14.4458.8921.1126.67发芽势/%0.110.430.140.12发芽指数2.637.412.141.68

2.2 粗枝云杉8种水浸提液对油松种子萌发的影响

由表2可知，8种供体植物水浸提液，除了粗枝云杉凋落物的紫外线水浸提液对油松的萌发表现出一定促进作用外，其余的水浸提液对油松种子的萌发率、发芽速度和发芽整齐度均具有强烈的抑制作用，且叶的浸提液总体较凋落物浸提液的抑制效果强，如叶的3种提取方法(常温、紫外线、振荡)所得提取液其抑制率均达到100%，凋落物-常温、凋落物-振荡的水浸提液抑制率达100.00%.凋落物-紫外线的水浸提液与其他处理间具显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)差异.

1.2.1 粗枝云杉浸提液的制备 根据浸提液对种子萌发影响的预实验得知：叶和凋落物的浸提液对4种种子萌发的平均抑制中质量浓度为0.036 g/mL，即每1 mL浸提液中含有供体材料0.036 g.故，供体植物浸提液的质量浓度定为0.036 g/mL.

表2 粗枝云杉8种水浸提液对油松 种子萌发的影响

Table 2 The effect of 8 kinds of water extracting liquid of P.asperata on seed germinatio of P.tabulaeformis

不同浸提方法抑制率 (IR)/%发芽率发芽势发芽指数叶-常温100.00aA100.00aA100.00aA叶-紫外线100.00aA100.00aA100.00aA叶-振荡100.00aA100.00aA100.00aA叶-超声波33.33aAB66.67aA43.33aA凋-常温100.00aA100.00aA100.00aA凋-紫外线-166.67bB-133.33bB-763.33bB凋-振荡100.00aA100.00aA100.00aA凋-超声波66.67aA66.67aA61.11aA对照0.00aAB0.00aAB0.00aA

2.3 粗枝云杉8种水浸提液对侧柏种子萌发的影响

1.2.2 粗枝云杉化感物质的不同提取方法 恒温浸提法[8]：将上述准备好的材料放入25 ℃的恒温箱中浸提72 h.

2.4 粗枝云杉8种水浸提液对刺槐种子萌发的影响

由表4可知，8种供体植物的水浸提液均对受体刺槐种子的萌发有抑制作用，且叶的4种浸提液的抑制效果均高于凋落物的4种浸提液；其中以叶-振荡、叶-超声波所得浸提液的抑制效果最强，其对发芽率、发芽势和发芽指数的抑制作用均达到100%，而凋落物提取液中以振荡法所得提取液的抑制作用最高，其对发芽率的抑制作用高达73.68%，与叶的浸提液相比，抑制作用较小.对照组与各处理组均具有显著差异(P<0.05)或极显著差异(P<0.01).

表3 粗枝云杉8种水浸提液对侧柏种子的影响结果 Table 3 The effect of 8 kinds of water extracting liquid of P.asperata on seed germination of P.orientalis

浸提方法抑制率(IR)/%发芽率发芽势发芽指数叶-常温1.89aA35.90aA18.06aA叶-紫外线-5.66aA-23.08aA-15.91aA叶-振荡-16.98aA-12.82aA-16.85aA叶-超声波1.89aA10.26aA5.08aA凋-常温13.21aA15.38aA15.07aA凋-紫外线0.00aA20.51aA10.54aA凋-振荡-9.43aA-5.13aA-9.90aA凋-超声波-1.89aA10.26aA0.70aA对照0.00aA0.00aA0.00aA

表4 粗枝云杉8种水浸提液对刺槐种子的影响结果

Table 4 The effect of 8 kinds of water extracting liquid of P.asperata on seed germination of R.pseudoacacia

浸提方法抑制率(IR)/%发芽率发芽势发芽指数叶-常温94.74aA92.31aA92.21aAB叶-紫外线78.95aAB84.62abA86.10aABC叶-振荡100.00aA100.00aA100.00aA叶-超声波100.00aA100.00aA100.00aA凋-常温26.32bBCD15.38cdBC37.05bcdBCD凋-紫外线68.42aABC76.92abA73.49abABC凋-振荡73.68aABC69.23abAB70.52abcABC凋-超声波21.05bCD46.15bcABC29.89cdCD对照0.00bD0.00dC0.00dD

2.5 粗枝云杉8种水浸提液对红豆草种子萌发的影响

由表5可知：粗枝云杉8种水浸提液对红豆草的抑制作用中，叶-紫外线浸提液的抑制作用最强，其抑制率值达到84.62%，叶-振荡水浸提液的抑制作用次之，其抑制率值为61.54%.而凋落物浸提液中最高抑制仅为46.15%，凋-常温浸提液的抑制作用最小，仅为15.38%.粗枝云杉8种水浸提液均对红豆草种子萌发具有抑制作用.对照组与各处理组均不具有极显著差异(P<0.01)，但具有显著差异(P<0.05).

表5 粗枝云杉8种水浸提液对红豆草种子的影响结果

Table 5 The effect of 8 kinds of water extracting liquid of P.asperata on seed germination of O.viciaefolia

浸提方法抑制率(IR)/%发芽率发芽势发芽指数叶-常温30.77abA20.00aA6.67aA叶-紫外线84.62aA90.00aA84.80aA叶-振荡61.54abA60.00aA52.49aA叶-超声波53.85abA70.00aA60.94aA凋-常温15.38abA20.00aA24.92aA凋-紫外线46.15abA60.00aA36.65aA凋-振荡23.08abA50.00aA22.50aA凋-超声波30.77abA40.00aA26.09aA对照0.00bA0.00aA0.00aA

3 讨论

化感作用最常用的生物测定法是测定供体材料对种子发芽的影响，这种方法具有简单、快速，需要较少的化感物质的优点[8].目前世界上在化感作用研究领域还没有统一的种子萌发方法，通常还是采用培养皿滤纸法.为保证实验在“控制变量下”进行，对4种受体材料的种子在相同的试验条件下进行了消毒、浸种.红豆草、刺槐属于豆科，豆科植物种子中普遍存在着种子硬实的现象，主要是由种皮的不透水性造成的.如潘睿[15]研究表明，豆科植物的种子萌发率为11.3%～74.0%，与本研究测定结果一致.盛升等[17]研究表明不同地理种源的侧柏种子在发芽率、发芽势、发芽指数等指标间存在很大差异，如不同地理种源的侧柏种子的发芽率的变幅为6.50%～65.0%，最高值是最低值的10倍.

在自然界中，土壤中化感物质的分布是不均匀的，淋雨、耕作、灌溉、化感植物密度和生长发育阶段等均会影响化感物质分布.因此化感物质与受体植物根的接触有一定的或然性[18].化感物质的形成受作物遗传特性和环境条件双重因素的决定[19].由于浓度效应影响，同一化感物质对同一受体植物，可能出现浓度高时产生抑制作用，而浓度低时则产生促进作用，相互作用的两种植物都可能产生和释放对环境起作用的物质，最终结果取决于彼此释放的化合物的相对浓度[20].本研究所涉及的4种受体植物在粗枝云杉不同部位不同方法浸提液的作用下，发芽率、发芽势、发芽指数的抑制率的变幅分别为-166.67%～100.00%，-133.33%～100.00%、-763.33%～100.00%，且不同物种抑制率的变幅不同.这一结果与Lieb等[18]、戚建华等[19]、张爽等[20]研究结论相一致.

化感物质的提取是化感作用研究中的一个重要环节，它对之后的分离、鉴定及机理性研究都是一个重要的铺垫，而且还会影响到对化感效应的评估.本研究涉及的4种浸提方法中，其水浸提液的化感物质对不同种子的萌发影响相差并不大.另外，根据张燕等[2]对化感物质成分的研究表明，紫外线照射对化感物质的浸提有一定程度的促进作用.但本研究结果显示，只有凋落物-紫外线浸提对油松种子萌发影响显著，对其他浸提液影响不明显.

比如教学人教版小学语文《草原》这一课时，文章重点描绘了草原优美及壮观的景色，表达了作者初次见到草原的愉悦心情。在实际教学中，教师可采取以读代讲的方式对学生进行指导，并且在学生进行实际阅读前，还可向学生提出如下问题：(1)找出文章中描写草原景色的句子、段落；(2)思考一下这些描写景物的句子及段落描绘出草原怎样的景象。学生带着教师的提问去阅读文章，常常会用心沉浸到课文阅读中，并且探寻到课文的中心思想。在学生找出句子与段落后，教师可对词语及句子进行讲解，这样可让学生准确掌握草原特色，加深学生的理解与体会。

本研究所涉及的4种受体植物在粗枝云杉叶浸提液作用下的发芽率、发芽势、发芽指数的抑制率明显比凋落物的大.由此可以得出：粗枝云杉叶浸提液的化感作用比凋落物的大，粗枝云杉化感物质主要存在于叶中.这是由于凋落物中的化感作用物质挥发、降水淋溶、土壤微生物对其的消耗[22-23]，使其含量也逐渐减少.此外，土壤中一些有机物(尿素、农家肥)，以及无机盐(N、P、K等)也会通过物质交换、附着等过程，影响凋落物中的化感作用物质，同时这一部分物质在浸提液中，也会对受体植物的种子萌发有一定促进作用.

除“庖丁解牛”外,还有“痀偻者承蜩”、“津人操舟若神”、“吕梁丈夫蹈水”、“梓庆削木为鐻”等故事,他们不外乎都是超脱了利害得失的考虑,通过长期刻苦的实践,物我合一,达到出神入化的技艺,即悟“道”、求“道”。

元祐元年《市易法》废罢时，京师欠市易务钱的行户计2万7千1百55户，共欠237万余贯。苏辙在《乞放市易欠钱状》中揭露，为了收回这些欠款，市易务招收一千余人催欠。日夜骚扰欠户。为防止欠户逃亡，市易务白天“差人监逐”，夜晚“公行寄禁”，对欠户“得钱即放，无钱即禁，榜笞摔 缚，何所不至”，民不堪命。

4 结论

粗枝云杉存在强烈化感抑制作用，这完全可以解释其林下植物配置困难的原因.同时，不同提取方法的粗枝云杉水浸提液均强烈地抑制了油松、刺槐、红豆草种子的萌发，对刺槐种子的抑制效果最大，对侧柏种子的萌发较弱.由此认为，在园林植物配置及人工混交林营林中，粗枝云杉可以与侧柏混栽，但不可与油松、刺槐混栽，且在林下也不适宜种植红豆草；粗枝云杉化感物质主要存在于叶中；不同物理辅助方法对粗枝云杉化感物质的浸提效果没有显著影响.

参考文献

[1] RICE,E L.Allelopathy[M].2nd ed.New York:Academic Press Inc FL,1984:267-290.

[2] 张燕,慕小倩.外来杂草反枝苋对农作物的化感作用及其风险评价[J].西北植物学报,2008,28(4)：4771-4776.

[3] HARSHPB,RAMARAOV,SIMONG,et al.Allelopathy and exotic plant invasion:from molecules and genes to species interactions[J].Science,2003,301(5638):1377-1380.

[4] ALASTAIR F.Making allelopathy respectable[J].Science,2003,301(5638):1337-1338.

[5] 白星.祁连山水源林经营决策的研究[J].甘肃林业科技,1996(1):31-34.

[6] 杨立学,孙跃志.不同林龄胡桃楸林下植物多样性的差异[J].生态学杂志,2013,32(4):807-812.

[7] 张珊珊,向振勇,康洪梅,等.云南蓝果树对种子萌发及幼苗生长的自毒效应[J].林业科学研究,2014,27(4):502-507.

[8] 曾任森.化感作用研究中的生物测定方法综述[J].应用生态学报,1999,10(1):125-128.

[9] 董立尧,王鸣华,武淑文,等.小麦对直播稻田千金子的化感作用及化感物质分离鉴定[J].中国水稻科学,2005,19(6):551-555.

[10] 宋圆圆,黄珂,石木标,等.链霉菌6803菌株对植物的化感作用[J].应用生态学报,2012,23(10):2728-2736.

[11] 王春会,程智慧,牛青,等.大蒜植株超声波浸提液对不同受体蔬菜的化感作用[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2009,37(7):103-109.

[12] 梁晓华,冯建孟,李国树,等.紫茎泽兰不同器官水提液对小白菜种子萌发和幼苗生长的影响[J].甘肃农业大学学报,2011,46(3):56-58.

[13] LIN W X，KIM K U，SMIN D H.Rice allelopathic potential and its modes of action on barnyardgrass (Echinochloa crus galli)[J].Allelopathy,2000,7(2):215-224

[14] 张燕,慕小倩.外来杂草反枝苋对农作物的化感作用及其风险评价[J].西北植物学报,2008,28(4):4771-4776.

[15] 潘睿.豆科硬实种子形成机理的研究[D].长春：东北师范大学,2005.

[16] 武亚敬,张金香,史靖,等.浸种对油松种子发芽的影响[J].河北农业科学,2010,14(4):18-20.

[17] 盛升,周继磊,邢世岩,等.侧柏不同地理种源种子发芽能力分析[J].西南林学院学报,2009,29(4):6-9.

[18] LIEBL R A,WORSHAM A D.Inhibi tion of pit ted morning glory (Ipomoea lacunosa L.) and certain other weed spcies by phytotoxic components of wheat(Triticum aestivum L .)straw[J].J Chem Ecol,1983(9):1027-1043 .

[19] 戚建华,梁银丽,梁宗锁.农业生态系统中化感作用研究综述[J].西北农业学报,2004,13(2):115-118.

[20] 张爽,潘伟.植物化感作用研究进展[J].现代化农业,2006(8):16-17.

[21] STEPHEN O D,PUTNAM A R.Reproduction and Ecophysiology[M].CRC Press：Boca Raton,Fla,1985.

[22] 张燕军,郑建旭,张爱军.植物化感作用研究方法综述[J].安徽农学通报,2008(21):66-67+5.

[23] 王晓英.油松叶水提液对高羊茅的化感效应研究[J].草原与草坪，2016，36(2)：14-20.