范愈新， 颜仕龙， 蔡 波， 朱朝华， 袁 洋, 敖 苏*

(1.海南大学热带农林学院， 海南 海口 5702282； 2.海南省农垦科学院， 海南 海口 571700； 3. 海南省气象局， 海南 海口 570203；4.海南省出入境检验检疫局， 海南 海口 570311； 5.海南省外来有害生物预警与检疫防控工程技术研究中心， 海南 海口 570311)

苦瓜(MomordicacharantiaL.)属葫芦科苦瓜属植物，药食两用。海南是我国冬季南菜北调和出口的主要产地，苦瓜是当地冬种瓜菜的主要品种之一，在实际生产中，当地农户往往采用先喷施除草剂再集中焚烧的方式处理苦瓜秸秆，此方法不仅浪费资源还污染环境。本项目组前期研究了苦瓜茎叶水浸提液对6种叶菜的化感作用[1]，结果表明苦瓜茎叶含有化感物质，对不同受体均存在一定的化感效应，但目前未见苦瓜对田间杂草化感作用的相关报道。本试验以苦瓜秸秆为材料，研究其不同部位的水浸体液对3种杂草的化感作用，旨在探索苦瓜秸秆在防治杂草方面的潜力，以期为苦瓜化感作用的合理利用和秸秆变废为宝提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

苦瓜秸秆采自海南屯昌枫木镇苦瓜基地，受体植物黑麦草(LoliumperenneL.)和苏丹草(Sorghumsudanense(Piper) Stapf)种子购于艾通园林有限公司，鬼针草(BidenspilosaL.)种子采自海南永兴岛。

1.2 浸提液制备

将采收后的苦瓜根茎叶各部位分开，阴干粉碎后分别称取20 g放入锥形瓶中，加蒸馏水200 mL，置于20±1℃，160 r·min-1的振荡培养箱中振荡浸泡48 h，用4层纱布过滤2次后，再用 0.2 μm孔径的微孔滤膜抽滤1次，即得100 mg·mL-1的母液。用蒸馏水稀释为2.5，5，10，20和40 mg·mL-15个浓度梯度的浸提液，存于4℃冰箱中备用[2]。

1.3 试验设计

种子萌发试验：用75%酒精对种子进行消毒处理3 min，选取饱满度和大小基本一致的种子放入垫有2层灭菌滤纸，直径为12 cm的培养皿中，每皿30粒，分别加入5个浓度的浸提液各5 mL，加蒸馏水作为对照，每个处理重复3次。放入白天和黑夜时段分别设定为温度25℃、湿度70%、光照4 000 lx(12 h)和温度15℃、湿度80%、光照0(12 h)的人工气候箱中培养，每天适当补充相应浓度的浸提液以保持滤纸湿润，每天记录种子萌发数，6 d后结束试验。

幼苗生长试验：将消毒后的种子培养至露白，在直径9 cm 培养皿中加入浸提液10 mL，充分润湿滤纸，每皿均匀放至20粒种子，重复3次，培养条件与种子萌发试验相同。7 d后移出幼苗进行测量，取20株幼苗的平均值为幼苗根茎长并称量其鲜重。放入105℃下杀青0.5 h，70℃烘干至恒重[3]后再称其干重。

各项指标计算公式如下：发芽率=(发芽种子数/供试种子数)×100%；发芽速率=2×[nX1+(n-1)X2+(n-2)X3+…+3X(n-2)+2X(n-1)+Xn)[4]，式中n是种子发芽的天数，X为每隔24 h发芽的种子数，X1为24 h记录的发芽数，X2为48 h

记录的发芽数，依次类推[4]；化感效应指数RI=1-C/T(T≥ C)或RI=T/C-1(T 0为促进作用，RI< 0为抑制作用，其绝对值大小反映化感作用的强弱[5]；化感综合效应为各项化感效应指数的算术平均值[6]。

1.4 数据分析

采用SPSS 13.0软件对试验结果进行单因素方差分析，Duncan检验各处理间的差异显著性，用Excel 2003做图。

2 结果与分析

2.1 苦瓜秸秆不同部位水浸提液对3种杂草种子萌发的影响

由图1可知，苦瓜各部位所有浓度的浸提液对黑麦草和鬼针草发芽率都表现出为抑制作用，且随着浸提液浓度增大抑制作用增强，表现出“剂量效应”；10 mg·mL-1的根和茎浸提液以及20 mg·mL-1的叶浸提液对苏丹草的发芽率表现出促进作用。

由图2可知，苦瓜秸秆各部位所有浓度的浸提液对黑麦草和鬼针草的发芽速率都表现出抑制作用，随浓度增大抑制作用增强，叶部浸提液的抑制作用整体低于根部和茎部；10 mg·mL-1的根、茎以及20 mg·mL-1叶浸提液对苏丹草的发芽速率表现出促进作用。

2.2 苦瓜秸秆不同部位水浸提液对3种杂草幼苗生长的影响

由表1可知，40 mg·mL-1的苦瓜秸秆各部位浸提液对黑麦草、苏丹草和鬼针草幼苗的根长、茎长和鲜重都表现出了抑制作用，且茎部浸提液的抑制作用是极显著的；40 mg·mL-1的根部和茎部浸提液对黑麦草幼苗的干重均表现出抑制作用，40 mg·mL-1的苦瓜各部位浸提液对苏丹草和鬼针草幼苗的干重都表现出促进作用。

图1 苦瓜秸秆水浸提液对不同受体植物种子发芽率的影响Fig.1 Effects of aqueous extract of M. charantia on seed germination rate of tested plants注：图中不同大小写字母分别表示各处理在0.01和0.05水平上的差异显著Note: Different capital and lowercase letters indicate significant differences between treatments at the 0.01 and 0.05 level, respectively

图2 苦瓜秸秆水浸提液对受体植物种子发芽速率的影响Fig.2 Effects of aqueous extract of M. charantia on germination rate of tested plants

2.3 苦瓜秸秆不同部位水浸提液对3种杂草的化感综合效应

由表2可知，所有浓度的苦瓜根浸提液对鬼针草的化感综合效应为负值，且化感综合效应随根浸提液浓度增大而减小，即抑制作用不断增强；10 mg·mL-1浓度下的苦瓜各部位浸提液对苏丹草的化感综合效应均为正值；40 mg·mL-1浓度下的苦瓜秸秆各部位浸提液对3种杂草的化感综合效应均为负值；苦瓜秸秆各部位浸提液对3种杂草的化感综合效应平均值均为负值，受化感抑制作用由强到弱顺序为：鬼针草>黑麦草>苏丹草。

表1 苦瓜秸秆水浸提液对受体植物幼苗生长的影响Table 1 Effects of aqueous extract of M. charantia on seedling growth of tested plants

注：同列不同大写字母表示同一物种不同处理浓度间差异极显著(P<0.01)，不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

Note: Different capital and lowercase letters in the same column indicate significant difference between different concentrations at the 0.01 and 0.05 level, respectively

表2 苦瓜秸秆水浸提液对受体植物化感作用综合效应Table 2 Allelopathic comprehensive effects of aqueous extract of M. charantia on tested plants

3 讨论

本试验结果显示，苦瓜秸秆不同部位的水浸提液对3种杂草均有一定的化感效应，同一浸提液浓度对不同受体植物种子萌发和幼苗生长阶段的化感综合效应不同，有促进作用、抑制作用和促进/抑制双重作用等多种形式，这与王云[7]等研究发现直立婆婆纳和波斯婆婆纳不同部位水浸提液对7种受体的化感抑制作用强弱不同的现象研究结果一致。郭金春等[8]用95%乙醇浸提苦瓜茎叶，以1 g·mL-1的粗提物处理黑麦草幼苗，发现对其幼根和幼芽生长有强烈的抑制作用，抑制率分别达到99.5%和99.1%。本研究用水浸提苦瓜秸秆的根、茎和叶部，以不同浓度的水浸提液处理黑麦草幼苗后发现40 mg·mL-1的苦瓜秸秆各部位水浸提液对黑麦草幼苗的根长抑制作用极显著，40 mg·mL-1的苦瓜茎部和叶部水浸提液对其幼苗的茎长抑制作用极显著，而根部对其抑制作用低于茎部和叶部，这是由植物供体不同器官产生的化感物质不同、释放途径有差异，以及浓度的高低所导致的[9]。除了对黑麦草幼苗有影响外，本研究还发现苦瓜各部位浸提液对黑麦草种子的发芽率和发芽速率均表现为抑制作用，且浓度越高抑制作用越强。为了模拟自然环境，本研究采用了水浸提法，后期为了进一步开展化感物质分离鉴定的相关研究，可采用有机溶剂浸提法以便更快更多地提取化感物质。另外，苦瓜秸秆在田间分解的过程中会向环境释放化感物质，并在一定程度上改变微生境条件，本试验仅为室内研究结果，在复杂的自然环境，特别是在土壤微生物的影响下能否产生相同作用尚待进一步研究。

“秸秆”广义概念是指收获作物主产品之后在田间剩余的副产物，称之为“田间秸秆”，按照作物种类对秸秆进行分类主要包括大田作物秸秆(Field crop residue)和园艺作物秸秆(Horticultural crop residue)[10]。作物秸秆资源丰富，占作物生物总量的50%左右，是一类极其丰富的最能直接利用的可再生有机资源[11-12]，是培肥土壤很好的有机肥源[13]，长期秸秆还田不仅能增加土壤中养分、改善土壤结构、增加作物产量，具有良好的环境与生态效应[14]，而且因为利用了植物体在生态系统中的化学物质，不会导致农药残留等环境问题[15]，现有研究也主要集中在小麦[16-19]和水稻等[20-23]大田作物秸秆上。目前我国秸秆未利用资源量高达2.15亿吨，秸秆资源如果利用或处理不当，会造成一系列的环境问题[24]，今后应加大秸秆特别是园艺作物秸秆在化感应用方面的研究力度，将其化害为利，变废为宝。

4 结论

在种子萌发阶段，苦瓜秸秆各部位所有浓度的浸提液对黑麦草和鬼针草种子的发芽率、发芽速率都表现出抑制作用，40 mg·mL-1苦瓜秸秆各部位的浸提液对苏丹草的发芽率和发芽速率表现出极显著的抑制作用。在幼苗生长阶段，40 mg·mL-1的各部位浸提液对黑麦草、鬼针草和苏丹草幼苗的根长、茎长和鲜重都表现出了抑制作用，对其幼苗干重均表现出促进作用。为避免用单一指标来反映化感作用的大小所导致的片面性，本研究在所涉及的6项指标基础上，采用化感综合效应从整体上更为客观地反映供体或受体的化感敏感性，结果表明：苦瓜秸秆不同部位对3种杂草均表现出抑制作用，对鬼针草化感抑制作用最明显，其次为黑麦草和苏丹草，苦瓜秸秆的除草活性值得进一步关注。