开花期醉马草对伴生种种子萌发和幼苗生长的影响

靳瑰丽，朱习雯，赛米拉克孜·台外库力，魏秀红，古丽夏依尔·阿克

(新疆农业大学草业与环境科学学院/新疆草地资源与生态重点实验室，乌鲁木齐 830052)



开花期醉马草对伴生种种子萌发和幼苗生长的影响

靳瑰丽，朱习雯，赛米拉克孜·台外库力，魏秀红，古丽夏依尔·阿克

(新疆农业大学草业与环境科学学院/新疆草地资源与生态重点实验室，乌鲁木齐 830052)

【目的】研究醉马草对伴生种的化感作用，探讨其对伊犁绢蒿和针茅种子萌发特性和幼苗生长的影响。【方法】以毒草醉马草为供体植物，伴生种伊犁绢蒿和针茅为受体植物，采用培养皿滤纸法做种子萌发实验，探讨其化感作用。【结果】开花期醉马草水浸液处理伴生种种子后，对种子萌发和幼苗生长的影响总体均表现为抑制作用；不同部位的化感作用强度为叶>茎>根，且均为浓度越大抑制作用越显著。【结论】醉马草水浸液对伊犁绢蒿和针茅种子具有一定的抑制效应，这可能是造成伴生种大面积退化的原因之一。

醉马草；伊犁绢蒿；针茅；种子萌发；幼苗生长

0 引 言

【研究意义】醉马草(Achnatheruminebrians)作为一种烈性毒草，在我国新疆、甘肃和内蒙古等地区分布广泛[1]。在新疆主要分布于天山山脉海拔1 000～2 400 m，在荒漠草地、荒漠草原草地、草原草地、草甸草原草地、草甸草地均有分布[2]；主要在退化严重的草地地段爆发，一般沿转场牧道、居民点、棚圈、饮水点等处由点及面向外辐射蔓延。醉马草侵占性极强，一旦发生，可迅速成为群落的优势种，严重威胁到原群落稳定性。【前人研究进展】迄今，大多学者从毒性成分[3，4]、防除[5-7]和利用[8]等方面进行研究，也有少数学者对化感作用[9]和种子萌发[10]进行了相关研究，但多从补播牧草方面入手，对其伴生种的化感作用上尚未见报道。【本研究切入点】伊犁绢蒿(Seriphidiumtransiliense)和针茅(Stipacapillata)是新疆荒漠草地和草原草地的重要物种，是我国野生牧草资源遗传育种和生物技术研究的重要物质基础，是生物多样性的重要组成部分[11]，以其为建群种的草地类型在新疆草地中占有重要地位，是主要的放牧场之一；然而该类草地由于利用强度大，退化严重，部分区域醉马草成为优势种，伊犁绢蒿和针茅退化为群落伴生种，甚至消失，草地群落生产性能急剧下降。研究开花期醉马草对伴生种种子萌发和幼苗生长的影响。【拟解决的关键问题】选择伊犁绢蒿和针茅为受体植物，研究不同部位的醉马草水浸液对其种子萌发特性的影响，分析其化感作用机理，为阐明原生群落优势种退化原因和恢复更新提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 供体植物的采集

2014年于醉马草开花期，在其爆发区乌鲁木齐市达坂城区阿克苏乡春秋草地(43.70° N，87.68° E)内选择5个10 m×10 m典型样地，从各样地中挖取中等株型、生长健康的植株5株，共计25株，分根、茎和叶3个部位进行备用。

1.1.2 受体植物

伴生种：伊犁绢蒿和针茅种子。

1.2 方 法

1.2.1 发芽处理

采用培养皿滤纸法。参照国家标准[12]，文献报道[13]和预备试验，确定醉马草水浸液质量浓度为0.2、0.1、0.05和0.025 g/mL。每处理3个重复，每个重复50粒种子，发芽期为20 d。

1.2.2 水浸液处理

在直径12 cm的培养皿中铺入2层滤纸，每皿放饱满的供试种子50粒，并分别向培养皿中加入质量浓度为0.2、0.1、0.05和0.025 g/mL醉马草根、茎、叶水浸液，且保持滤纸湿润；对照CK加蒸馏水。每24 h记录受体种子萌发数(以胚根突破种皮为准[14])情况，参照国家标准[12]结束种子萌发实验，并测量根长和苗长。

1.3 数据统计

所有数据均用Excel统计并作图，运用SPSS 13.0软件对不同处理下的发芽率、萌发指数和发芽势等指标进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 水浸液对伴生种种子发芽率的影响

研究表明，不同部位的醉马草水浸液对伴生种种子的发芽率具有一定的抑制作用，并随着水浸液浓度的增加，抑制作用越显著，但不同植物对其化感作用的响应不同。醉马草根水浸液在浓度为0～0.05 g/mL时对伊犁绢蒿和针茅种子的发芽率影响不大，之后随着水浸液浓度的增加，发芽率逐渐降低，但其发芽率始终高于茎和叶水浸液；伊犁绢蒿种子在叶水浸液的作用下，其发芽率呈现出显著(P<0.05)下降趋势，而针茅则在0～0.05 g/mL无显著差异；叶水浸液对两种伴生种种子的抑制作用最为明显，在0.2 g/mL时，伊犁绢蒿和针茅种子的发芽率为0，可见叶水浸液对伴生种的抑制作用最强。图1，图2

2.2 醉马草水浸液对伴生种种子萌发指数的影响

研究表明，不同部位、不同浓度的水浸液严重影响着伊犁绢蒿种子的萌发，各处理间都表现出显著性差异(P<0.05)，且浓度越大抑制作用越明显；而水浸液对针茅种子萌发指数的抑制作用不大，仅0.05和0.2 g/mL的叶水浸液对针茅种子的萌发指数有显著(P<0.05)的抑制作用，根和茎水浸液对萌发指数还有一定的促进作用，但作用不显著。图3，图4

图1 不同浓度醉马草水浸液下伊犁绢蒿种子发芽率变化Fig.1 Effect of aqueous extracts fromAchnatherum inebrians on germination rate ofSeriphidium transiliense

图2 不同浓度醉马草水浸液下针茅种子发芽率变化Fig.2 Effect of aqueous extracts fromAchnatherum inebrians on germination rate ofStipa capillata

图3 不同浓度醉马草水浸液下伊犁绢蒿种子萌发指数变化Fig.3 Effect of aqueous extracts fromAchnatherum inebrians on germination index ofSeriphidium transiliense

2.3 水浸液对伴生种种子发芽势的影响

研究表明，不同浓度的水浸液对伊犁绢蒿种子发芽势的影响存在显著性差异，且随着处理浓度的下降，发芽势逐步递增，与对照的数值差异越来越小，但始终低于对照；与伊犁绢蒿发芽势相似，较低浓度的水浸液对针茅种子发芽势的影响越来越小，但仍具有显著性差异(P<0.05)。且根水浸液的抑制作用均小于茎叶水浸液的抑制作用。醉马草水浸液对伴生种的发芽势具有一定的抑制效应。图5，图6

图4 不同浓度醉马草水浸液下针茅子萌发指数变化Fig.4 Effect of aqueous extracts fromAchnatherum inebrians on germination index ofStipa capillata

图5 不同浓度醉马草水浸液下伊犁绢蒿种子发芽势变化Fig.5 Effect of aqueous extracts fromAchnatherum inebrians on germination energy ofSeriphidium transiliense

图6 醉马草水浸液下针茅种子发芽势变化Fig.6 Effect of aqueous extracts fromAchnatherum inebrians on germination energy ofStipa capillata

2.4 水浸液对伴生种种子幼苗生长的影响

研究表明，不同部位的醉马草水浸液对伊犁绢蒿和针茅幼苗生长的影响存在着明显差异，但大体上呈现出一定的抑制作用。与对照相比，除了根水浸液对伊犁绢蒿种子的根长表现出促进作用外，其余部位水浸液对伊犁绢蒿种子的根长和苗长均显著性(P<0.05)抑制；针茅为0.025 g/mL表现出不显著促进作用，其余则均具有不同程度的抑制性。伊犁绢蒿和针茅种子的根长和苗长随着浓度的增加，水浸液的抑制效应越来越强。且不同部位水浸液对伴生种种子幼苗的抑制性由强到弱依次为叶水浸液>茎水浸液>根水浸液。表1，表2

表1 不同浓度醉马草水浸液下伊犁绢蒿种子幼苗生长情况Table 1 Effects of Achnatherum inebrians on seedling grow on of Seriphidium transiliense

注：表中不同小写字母代表同一指标不同处理在P<0.05水平上差异显著，下同

Nole：Different small letters mean significant difference in different treatment of the same indicators at 0.05 level, the same sa below

表2 不同浓度醉马草水浸液下针茅种子幼苗生长情况Table 2 Effects of Achnatherum inebrians on seedling grow on of Stipa capillata

3 讨 论

3.1 在自然生境中，植物萌发势降低，会延缓萌发，推迟幼苗出土，严重影响植物对光照、水、肥等地上、地下资源的利用[15]。发芽势、发芽率和萌发指数分别反应了醉马草水浸液对伴生种植物种子萌发的化感作用。发芽率高、发芽势强，表示出苗生长又快又整齐，苗壮；发芽率高、而发芽势弱，表现出苗不齐、弱苗多。发芽势反应的是受试植物种子萌发的发芽速度及整齐度，发芽率反应的是种子发芽数占测试种子总数的百分比。种子萌发指数反映受体植物种子的萌发过程[16]。不同部位醉马草水浸液对伊犁绢蒿和针茅种子发芽率、萌发指数、发芽势表现为一定的抑制，且不同浓度的水浸液对植物种子萌发也表现抑制作用，大体为浓度越高抑制效应越显著。由于受醉马草化感作用的影响，伴生种伊犁绢蒿和针茅种子发芽延后，影响了其繁殖，加速了草地退化。

3.2 种子恢复后，其活力是决定能否建植成功的因素之一[17]。因此，初生根和胚芽生命力的强弱也比较重要。研究表明，茎和叶水浸液对伴生种种子的根长和苗长具有显著的抑制效应，但根水浸液对伊犁绢蒿的根长反而表现为促进作用，对针茅种子则为低浓度促进高浓度抑制的现象。说明不同植物对醉马草化感作用的敏感性不同，李雪枫等[18]的研究也与此结论相似，这反映出植物间互作的复杂性，在研究化感效应时应多考虑几个受体。此外，不同部位的醉马草对伴生种种子大致表现为叶水浸液的抑制作用略高于茎，远远强于根，这可能和不同种植物构件差异所导致。

4 结 论

开花期醉马草水浸液处理伴生种种子后，其发芽率和发芽势表现为不同程度的抑制作用，萌发指数则呈现对伊犁绢蒿为抑制作用，对针茅则具有一定波动性；且当浓度为0.2 g/mL时，伴生种种子萌发的各项指标均为0；不同部位的化感作用强度大致表现为叶>茎>根，且均为浓度越大，抑制作用越显著；不同部位的醉马草水浸液对伴生种幼苗生长的影响存在着明显差异，但大体上呈现出一定的抑制作用。总体看来，醉马草水浸液对伊犁绢蒿和针茅种子具有一定的抑制效应，这可能是伴生种大面积退化的原因之一。

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Fund project:Supported by Special funds for nonprofit industry (agriculture) research "the occurrence rule and control technology for poisonous weeds in grassland" (201203062).

Seed Germination and Seedling Growth of Accompanying Species

JIN Gui-li, ZHU Xi-wen, Saimilakezi Taiwaikuli, WEI Xiu-hong, Gulixiayier Ake

(College of Pratacultural and Environmental Sciences / Xinjiang Key Laboratory of Grassland ResourcesandEcology,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China)

【Objective】 To studyAchnatheruminebriansallelopathic effect on accompanying species and discuss germination and seedling growth characteristics ofSeriphidiumtransilienseandStipacapillataseed.【Method】Poisonous weedsAchnatheruminebriansas donor plants, associated speciesS.transilienseandS.capillataas receptor plants, using Petri dish with filter paper method for seed germination experiments to explore the allelopathic effect.【Result】AfterA.inebriansat the flowering stage treatment seed, on seed germination and seedling growth of the overall performance of inhibition; Allelopathy intensity in different parts of the performance substantially leaf > stem > root, and the higher the concentration, the more significant of inhibition would be.【Conclusion】Overall,A.inebriansaqueous extractsS.transilienseandS.capillataseeds have a certain inhibitory effect, which may be one of the reasons for the degradation of a large area of associated species.

Achnatheruminebrians;Seriphidiumtransiliense;Stipacapillata; germination; seedling growth

10.6048/j.issn.1001-4330.2016.08.018

2016-03-25

公益性行业(农业)科研专项“草原主要毒害草发生规律及防控技术研究”(201203062)

靳瑰丽(1979-)，女，河南兰考人，副教授，博士，研究方向为草地资源与生态，(E-mail)jguili@126.com

S812

A

1001-4330(2016)08-1494-06