五爪金龙凋落叶腐解物的化感潜力研究
生态环境 2007, 16(4): 1249-1252
Ecology and Environment E-mail: editor@jeesci.com
五爪金龙凋落叶腐解物的化感潜力研究
1,21,311*廖周瑜，赵则海，侯玉平，彭少麟
1. 中山大学有害生物控制与资源利用国家重点实验室,广东 广州 510275;
2. 西南林学院环境科学与
工程
路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理
系, 云南 昆明 650224; 3. 肇庆学院生物学系,广东 肇庆 526061
摘要,采用莴苣种子为受体,测试了五爪金龙凋落叶早期腐解物的化感作用,并与其鲜叶及凋落叶的化感潜力进行了比较
分析
定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析
。结果如下,凋落叶40 d的腐解物、鲜叶及凋落叶的水提取液均具有较强的化感潜力,并表现出低促高抑的浓度效应,
-1在FW 0.1 g)mL高质量浓度下的综合化感抑制强度为凋落叶未能加土壤的腐解物,鲜叶,凋落叶加土壤的腐解物,凋落
-1叶,而在FW 0.005 g)mL低质量浓度下的综合化感促进作用是凋落叶,鲜叶,凋落叶加土壤的腐解物,凋落叶未加土壤的腐解物。鲜叶的抑制强度较凋落叶的大,表明叶片在衰老过程中抑制作用减弱。凋落叶未加土壤仅在空气微生物作用下的腐解物抑制作用最强,促进作用最小,而加入土壤后在土壤微生物作用下的腐解物的抑制作用却有所减弱,抑制强度介于鲜
促进作用却小于鲜叶和凋落叶,说明凋落叶腐解过程中微生物的参与对化感作用产生了复杂的影响。 叶和凋落叶的之间,
关键词,五爪金龙(Ipomoea cairica (L) Sweet),鲜叶,凋落叶,腐解物,化感作用
中图分类号,Q948.1 文献标识码,A 文章编号,1672-2175,2007,04-1249-04
植物在生长过程中,由于新陈代谢而死亡凋落1 材料与方法
大量的组织,如叶片、枝条等,这些死亡的组织进1.1 五爪金龙凋落叶腐解物的提取 入环境中,可以通过淋溶而释放化感物质,但其最取五爪金龙生长地的表层土壤,去除杂质,风主要途径则是通过环境非生物和生物因子的分解干后过60目筛,土样备用。采集五爪金龙最近凋或降解作用而释放的。植物大部分有效化感物质是落无病斑的叶片20 g,剪碎后加入相同重量的土样
[1]通过残体腐解释放的,因此,腐释是植物化感物混匀后再加少许蒸馏水,置入250 mL三解瓶中于质释放的一条重要途径。 室温下,约25 ?,腐解,另取20 g凋落叶片,剪
五爪金龙,Ipomoea cairica,为旋花科多年生碎后置入三角瓶中,加少许水直接进行腐解。40 d[2]草质藤本,具有非常强的缠绕攀缘能力,原产北后,加入10倍的蒸馏水提取48 h,充分过滤,得
-1美,现广泛分布于我国广东、广西、福建和云南等质量浓度为FW,鲜质量,0.1 g)mL提取液,取-1地,近年来在广州等地迅速生长蔓延,成为华南地部分提取液分别稀释至FW 0.05和0.005 g)mL区仅次于薇甘菊(Mikania micrantha)的重要入侵害质量浓度,保存备用。 [3]草。化感作用是外来植物入侵的一种有力的化学取20 g上述土样直接置于三角瓶中加入少许
[4-6]武器,五爪金龙在入侵过程中,除了以其生长迅蒸馏水作对照处理。
速且具攀缘性的枝条,占领空间,争夺阳光而取得1.2 五爪金龙鲜叶及凋落叶浸提液的制备 竞争优势外,已有研究表明五爪金龙的枝叶具有化采集生长良好的鲜叶以及和“1.1”节一致的凋落[7,8]感作用。叶子是植物进行光合作用的主要场所,叶各20 g,风干后,碾碎分别用10倍的蒸馏水浸
-1是植物体中数量最多、更新最快的器官,五爪金龙提48 h,充分过滤,得FW 0.1 g)mL质量浓度的生长过程中,凋落大量的叶片,一部分落到土壤中提取液,并稀释成与“1.1”节相同的质量浓度梯度,进行腐解,而由于其枝叶密集而缠绕,因此大部分备用。
的凋落叶则先是夹杂在地上部分密集的枝叶间枯1.3 生物活性检测
烂腐解,这些腐解物是否具有化感作用,其叶片在由于莴苣,Lactuca sativa,对化感物质的高敏生命进程中化感强度如何变化,为此,本文研究了感性而广泛用于化感的生测研究,因此本研究以莴五爪金龙叶片在生长、衰亡及腐解中化感潜力的变苣作为受体进行化感测试。选取饱满的莴苣种子,化情况,为进一步揭示五爪金龙的入侵机理及其有用蒸馏水清洗3次,晾干备用。 效防治提供基础信息。 吸取5 mL上述各处理的提取液加入铺有双层
基金项目,国家自然科学基金项目,30670385,,教育部重大项目,403037,
作者简介,廖周瑜,1970,,,男,博士,主要从事植物生态学研究。E-mail: liaozhyu@sohu.com
通讯作者,彭少麟,1956,,,男,广东省特聘教授,博士,博士生导师。E-mail: lsspsl@mail.sysu.edu.cn
收稿日期,2007-06-05
1250 生态环境 第16卷第4期,2007年7月, 滤纸的直径为9 cm培养皿中,每皿均匀放置20粒腐解物对受体根长生长影响的基本情况同种子
-1上述莴苣种子,以蒸馏水为对照,设3个重复,于萌发率,但不同处理影响差异较大。在FW 0.1 g?mL室温下遮光培养,实验期间室温平均为26 ?。5 d质量浓度处理下,凋落叶加土壤的腐解物,T1,对后统计萌发率,GR,,以胚根长度?1 mm为萌发标根长的影响并不显著,抑制率仅为2.46%, 而未加土准,GR=(发芽种子数/供试种子总数)×100%,并测壤的腐解物,T2,则表现出显著的抑制作用,抑制
-1定根长,RL,。 率高达66.92%,在FW 0.05和0.005 g?mL质量浓1.3 化感潜力评价 度处理下,凋落叶加土壤的腐解物均表现出促进作
[9]化感效应指数(RI)采用Williamson的方法, 用,但都未达到显著差异水平,促进率分别为20.44%RI=1-C/T,当T?C时,或RI=T/C-1,当T
0时,表示g?mL质量浓度却表现出显著的抑制作用,抑制率达-1促进作用,当RI<0时,表示抑制作用。RI绝对值22.96%,但在FW 0.005 g)mL质量浓度处理下却的大小代表化感作用强度。综合化感强度用所测试表现出促进作用,促进率达15.36%。 项目中抑制或促进作用的RI的均值进行评价。 用土壤提取液测试结果,CK1,和蒸馏水测试2 结果及分析 的结果,CK0,之间无显著差异,图1,,表明土壤2.1 五爪金龙凋落叶早期腐解物的化感作用 本身的化学性质等对受体种子萌发及根长生长的
实验结果见图1。从图1可看出,五爪金龙凋影响甚微,凋落叶加土壤的腐解物水提取液对受种落叶早期,40 d,腐解物对受体种子萌发和根长生子萌发及根长生长所产生的抑制或促进作用主要长均产生明显影响,并随着腐解物提取液质量浓度是其腐解物中的化感物质引起的。 -1的变化而变化。在FW 0.1 g)mL微生物在植物残体的腐解中起着主导作用。以质量浓度处理下,
腐解物对莴苣种子萌发的抑制达到显著水平,凋落上分析表明,五爪金龙凋落叶未加土壤而仅在空气
中微生物作用下,腐解物具有较强的抑制作用,而叶加土壤的腐解物,T1,的抑制率为58.67%,而
未加土壤的腐解物,T2,的抑制率则达到91.11%,加土壤后在土壤微生物作用下,腐解物的抑制作用是加土壤的腐解物的1.6倍,随着质量浓度的降低,较弱,由于凋落叶在土壤中腐解时也有空气中微生
-1抑制作用减弱,在FW 0.05 g)mL质量浓度处理物的参与,因此土壤微生物可能分解了部分化感物下,凋落叶加土壤的腐解物的抑制率仅为8.89%,质,从而导致化感抑制效应的减弱。 而未加土壤的腐解物的抑制率为68.89%,达到显著2.2 五爪金龙鲜叶与凋落叶水浸提液的化感作用 差异水平,表明凋落叶仅在空气微生物作用下的腐鲜叶,T3,与凋落叶,T4,的水浸提液对受体
-1解物具有更大的抑制效应。在FW 0.005 g)mL质种子萌发和根长生长产生较明显的化感作用,下页-1量浓度处理下,凋落叶加土壤的腐解物对受体种子图2,。在FW 0.1 g)mL质量浓度下,鲜叶浸提液萌发抑制率仅2.22%,而未加土壤的腐解物却表现对受体种子的萌发及根长生长均表现出显著的抑制为促进作用,促进率达20%,但都未达到差异显著作用,抑制率分别为62.22%和50.62%,凋落叶浸提水平,图1,。 液对受体种子萌发也表现出显著的抑制作用,抑制
-1 -1 -1-14处理的鲜物质量浓度: g?mL处理的鲜物质量浓度: g?mL处理浓度:gFW(mL处理浓度:gFW(mL a100ababab0.10.050.0050.10.050.0053.5 90ababbabb3bcb80 c702.5 602 50c根长/cm1.5根长/cm 40萌发率(%)dcd萌发率/%30 120 d0.510 00T1T2CK1CK0 T1T2CK1CK0处理类型处理类型
图1 五爪金龙凋落叶早期腐解物对莴苣种子萌发及根长生长的影响
Fig. 1 Effects of early decomposition of leaf litter of I. cairica on the seed germination and root growth of lettuce (Lactuca sativa)
图中T1为凋落叶加土壤的腐解物,T2为凋落叶未加土壤的腐解物,CK1为土壤提取液对照,CK0为蒸馏水对照.
柱形图上不同小写字母表示差异达0.05显著水平,Duncan法,.
廖周瑜等,五爪金龙凋落叶腐解物的化感潜力研究 1251
-1 100-1处理的鲜物质量浓度: g?mL处理浓度:gFW(mL -1 900.10.050.005处理的鲜物质量浓度: g?mL-14.5a处理浓度:gFW(mL aaaa0.10.050.00580a4a 703.5b bb b603 502.5 b402萌发率(%)b萌发率/% 根长/cmc301.5根长/cm 201 100.5 00 T3T4CK0T3T4CK0处理类型 处理类型图2 五爪金龙鲜叶及凋落叶水浸提液对莴苣种子萌发及根长生长的影响
Fig. 2 Effects of fresh leaf and leaf litter of I. cairica on the seed germination root growth of lettuce,Lactuca sativa
图中T3为鲜叶,T4为凋落叶,CK0为蒸馏水对照. 柱形图上不同小写字母表示差异达0.05显著水平,Duncan法,
表1 五爪金龙叶片不同时期的综合化感强度 率达57.78%,但其对受体根长生长的抑制作用却未Table 1 Synthetic allelopathic effects of leaves of 达到显著水平,抑制率仅为2.25%。随着浸提液质量I. cairica in different life stage 浓度的降低,鲜叶与凋落叶对受体种子萌发的化感腐解期 化感作用 生长期 凋落期 抑制作用均减弱,抑制效应均未达到显著差异水平。空气中腐解 土壤中腐解 -1对受体根长生长,鲜叶和凋落叶浸提液均表现出一抑制,FW 0.1 g?mL, -0.57 -0.3 -0.79 -0.32 -1-1促进,FW 0.005 g?mL, 0.12 0.27 0.15 0.16 定化感促进作用,但鲜叶在FW 0.05和0.005 g)mL
质量浓度下其促进作用均未达到差异显著水平,促
落时期,化感抑制强度减弱,促进作用却增强。进率分别为7.37%和13.86%,而凋落叶浸提液在这
这是由于在生长期,物质合成旺盛,叶片内所含两种质量浓度下对根长生长的促进作用均达到了显
化感物质量较多,因而化感抑制强度较大,而促著水平,促进率分别为37.83%和37.58%。
进作用较弱,而在衰老死亡时,由于物质的回还,以上分析可看出,在较高浓度下,鲜叶的抑制
化感物质量减小,导致化感抑制强度减小而促进作用较凋落叶的强,而低浓度下,凋落叶的促进作
作用增强。在腐解期,仅在空气中的微生物作用用较强。鲜叶是植物生长的功能器官,叶片通过光
下,腐解物的化感抑制强度最大,而促进作用较合作用,合成大量的化合物,其中包括化感物质,
弱,而加入土壤后,化感抑制强度减弱,化感促因此鲜叶中化感物质的含量较高,而叶片在凋落之[10]进作用增大,表明空气和土壤微生物对腐解物的前,衰老叶片内的物质会向存活组织运输转移,
化感作用具有不同的影响。 部分化感物质也可能转移到其它存活部位,从而导
总体来看,五爪金龙的化感抑制强度是凋落叶致凋落叶中化感物质的含量较鲜叶的低,化感抑制
未加土壤的腐解物,鲜叶,凋落叶加土壤的腐解强度减弱,而促进作用却有所增强。
物,凋落叶,而化感促进作用是凋落叶,鲜叶,凋2.3 五爪金龙叶片不同时期的化感强度
落叶加土壤的腐解物,凋落叶未加土壤的腐解物。 根据五爪金龙叶片的生长特性,将其叶片的生
3 讨论 命过程简单地分为三个时期,即叶片的生长期,以
凋落叶腐解物具有多重影响。一方面,死亡凋鲜叶反映,,凋落期,以凋落叶反映,,腐解期,即
落的叶片腐解后能增加土壤有机质,改善土壤的物凋落后的分解及物质归还期,包括悬挂于密集枝叶
理结构等,从而促进植物的生长,另一方面,凋落中在空气中微生物作用下的腐解和落入土壤中在
叶在分解过程中,释放的化感物质,可能抑制土壤土壤微生物作用下的腐解。化感物质一般都具有低
[11]病源微生物和邻近植物的种子萌发及生长,从而为浓度下促进而高浓度下抑制的浓度效应,本文以-1自身或其下一轮的生长创造良好的土壤条件和空FW 0.1 g)mL质量浓度处理下的RI值代表化感
-1间。因此,植物通过死亡残体腐释途径向环境释放抑制强度,以FW 0.005 g?mL质量浓度下的RI值
大量的化感物质,而产生的化感作用是植物在进化代表化感促进强度,五爪金龙叶片在生命进程中综[11]过程中产生的一个自然生态功能。 合化感强度的变化见表1。
凋落叶在腐解过程中,微生物对其化感作用产从表1可看出,在叶片生长期,化感抑制强
生了复杂的影响。微生物作为生态系统中的重要分度较大,此时化感促进作用较弱,而到了衰亡凋
1252 生态环境 第16卷第4期,2007年7月,
136. 解者,是植物残体腐解的主要执行者,因而植物残LI Zhenyu, XIE Yan. Invasive Alien Species in China[M]. Beijing: 体中化感物质的腐解释放过程中,微生物起着主导China Forestry Publishing House, 2003,136 [3] 胡玉佳, 王永繁. 两种草质藤本杂草营养生长与生殖生长研究[J]. 作用。五爪金龙凋落叶未加土壤仅在空气中微生物中山大学学报: 自然利学派版, 2001, 40(1): 93-96. 作用下腐解物的化感作用较强,而加土壤后,化感HU Yujia, WANG Yongfan. A study on the vegetation and reproduc-tion of two weedy herbaceous Vines[J]. Acta Scientiarum Naturalium 强度有所减弱,说明凋落叶在腐解过程中微生物的Universitatis Sunyatseni, 2001, 40(1): 93-96.. 参与对其化感作用产生复杂的影响,一方面微生物[4] 吴锦容, 彭少麟. 化感: 外来入侵植物的“Novel Weapon”[J]. 生态学报,2005, 25(11): 3093-3097. 能加速叶片的腐解,从而可能释放更多的化感物WU Jinrong, PENG Shaolin. Allelopathy: “Novel Weapons”of exotic 质,另一方面,微生物也可能将一些活性的化感物invasive plant[J]. Acta Ecologica Sinica, 2005, 25(11): 3093-3097. [5] CALLAWAY R M, RIDENOUR W M. Novel weapons:invasive suc-质分解为小分子而失去活性。植物残体腐解是一个cess and the evolution of increased competitive ability[J]. Frontiers in 较为漫长而复杂的过程,本文仅是对凋落叶早期腐Ecology and Environment, 2004, 2(8): 436-443. [6] MENGES R M. Allelopathic effects of Palmer Amaranth (Amaranthus 解物的化感潜力进行了分析,其化感潜力随腐解进pahmeri) on seeding growth[J]. Weed Science, 1988, 36: 325-328. 程的变化规律还需进一步研究。 [7] 刘伟, 侯任昭, 叶蕙, 等. 五爪金龙的化感作用[J]. 华南农业大学学报, 1997, 18: 119-120, 122. 五爪金龙叶片不同时期所具有的较强化感抑制LIU Wei, HOU Renzhao, YIE Hui, et al. Study on the allelopathy of 潜力对其生存和入侵具有重要意义。外来植物的入侵Ipomoea cairica[J]. Journal of South China Agricultural University, 1997, 18:119-120,122. 过程实质上是一个抑制其邻近植物生长,使邻近植物[8] WU J R, CHEN Z Q, PENG S L. Allelopathic potential of invasive 不断受到排斥的过程。五爪金龙是多年生缠绕型藤本weeds:Alternanthera philoxeroide, Ipomoea cairica and Spartina al-terniflora[J]. Allelopathy Journal, 2006, 17(2): 279-285. 植物,除了以其密集缠绕的枝叶对附主植物产生盖幕[9] WILLIAMSON G B, RICHARDSON D. Bioassays for allelopathy: 危害作用外,其鲜叶、凋落叶都具有较强的化感抑制measuring treatment responses within dependent controls[J]. Journal
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Allelopathic potentional of early decomposition of leaf litter of Ipomoea cairica
1,21,311LIAO Zhouyu, ZHAO Zehai, HOU Yuping, PENG Shaolin
1. State Key Laboratory of Biocontrol//Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China;
2. Department of Environmental Science and Engineering, Southwest Forestry University, Kunming 650224, China;
3. Department of Biology, Zhaoqing University, Zhaoqing 526061, China.
Abstract: Ipomoea cairica, is a serious invaded weed in South China. The allelopathic potentional of water soluble compounds from
early (40 days) decomposition of leaf litter, fresh leaf and leaf litter of I. cairica were examined. Lettuce seeds (Lactuca sativa), the
common allelopathy bioassay system, were germinated in the presence of aqueous extracts, percent seed germination and root length
of the treated seedlings were measured for evaluating the allelopathic potential. Results showed that allelopathic effects could be
produced during the decomposition of leaf litter. The aqueous extracts from early decomposition with not soil had the highest inhibi-tory effects, which significantly inhibited seed germination and root growth of lettuce with increasing of extracts concentration; but
the extracts from decomposition with soil had less inhibitory effects, its allelopathy inhibition was between that of fresh leaf and leaf
litter, these indicated that microorganisms, including aerial and edaphic microorganisms, could produce complicated influence on the
liberation or transformation of allelopathic chemicals in the process of decomposition of leaf litter. The aqueous extracts from fresh
leaf had greater inhibitory effects than that of leaf litter, which indicated that allelopathic inhibitory effects would reduce with the
decline of leaf. The higher allelopathic inhibitory effects of fresh leaves, leaf litter and their decomposition may play an important
role in the processes of survival and success invasion of I. cairica.
Key words: Ipomoea cairica (L.) Sweet; fresh leaf ;leaf litter; decomposition; allelopathy
浙公网安备 33021202002483