管国伟,廖周瑜,陈 鹏2,王邵军,丁重飞,韦 畅

(1.西南林业大学生态与环境学院，云南 昆明 650224；2.云南省林业和草原科学院，昆明 650201)

云南松(Pinusyunnanensis)我国西南地区特有的树种，具有适应性强、抗旱能力强、耐干旱瘠薄、木材用途广等特点，是荒山造林的先锋树种[1]和云南省主要用材树种，在云南的林业生产和生态经济建设中占有重要的地位[1,2]。然而，近年来调查发现，在云南松天然林内及人工林林分里，林冠下幼苗、幼树极为少见，天然更新困难[3,4]。已有研究表明，云南松凋落叶的种类及厚度是引起云南松天然更新困难的因素之一[5]。化感自毒作用是指植物释放的化学物质抑制同种植物生长发育的现象[6,7]，其凋落叶是否释放化感自毒物质来影响种子的萌发和幼苗的生长，进而影响云南松的天然更新困难，这方面的研究尚未见文献报道。

森林天然更新是林木依靠种子繁殖对幼树进行补充的一个自然再生过程[8,9]，而种子萌发和早期成苗阶段是植物生长最重要、最关键的2个阶段，也是对环境因素最敏感的阶段[10,11]。因此，本研究以云南松种子为受体，采用生物检测方法，对云南松凋落叶水浸提液及乙醇浸提液的化感自毒作用进行了研究，探讨云南松林天然更新困难成因，为云南松天然林的更新管理提供一定科学依据。

1 材料与方法

1.1 云南松凋落叶浸提液制备

在昆明呼马山公园云南松林内，采集完整及无病斑的新鲜云南松凋落叶，带回实验室，洗净，室温下风干。称取风干后的云南松凋落叶，剪碎后置入三角瓶内，按照质量∶体积比为1∶10的比例，一瓶加入去离子水(浸提水溶性化感物质)，一瓶加入无水乙醇(浸提脂溶性化感物质)，并置于暗处在室温下浸提48 h 后，用2层定性滤纸过滤，得浓度为0.1 g·mL-1的浸提液，分别取部分0.1 g·mL-1的浸提液用对应的去离子水或无水乙醇稀释成浓度为0.05 g·mL-1、0.005 g·mL-1的浸提液，备用。

1.2 生测试验

选取完整饱满且大小均一的云南松种子(种子购自云南省林木种苗总站)并清洗干净，用过氧化氢消毒30 min后再次用清洗干净，晾干备用。

吸取上述制备的各浓度水浸提液5 mL，加入铺有2层滤纸的培养皿(Φ9 cm)中，以加入5 mL去离子水为水浸提液处理的对照，记作ck 1；各浓度无水乙醇浸提液加入5 mL至培养皿后，每皿再加入去离子水5 mL，以只加入无水乙醇5 mL，作乙醇挥发完全后国入5 mL去离子水作为乙醇浸提液处理的对照，记作ck 2 。在各培养皿中均匀放置20粒上述已消毒晾干的云南松种子，置入人工气候箱，设置光照14 h，温度为25 ℃;黑暗10 h，温度为20 ℃，湿度75%条件下进行培养；各浸提液浓度处理(包括相应的对照)设置5个重复。逐天统计各培养皿云南松发芽数(以露白为准)，直至不再发芽为止，测定种子幼苗根长及茎长。

1.3 数据统计及分析方法

1.3.1种子的萌发率(GR)、发芽指数(GI)

GR=(萌发种子数/供试种子总数)×100%

GI=∑(Gt/Dt)(式中，Gt为t时间内发芽数，Dt为相应的发芽天数)

1.3.2化感效应指数(RI)以及综合化感效应指数(SEI)

化感效应指数(RI)采用Williamson[12]的方法：

RI=1-C/T(当T≥C时)或RI=T/C-1 (当T

式中：C为对照值，T为处理值。当RI>0时，表示促进作用；当RI<0时，表示抑制作用[13]。RI绝对值的大小代表化感效应的不同强度大小。综合化感效应指数(SEI)根据上述几个测试项目RI值的和的均值来进行计算并进行评价。

所测得的所有实验数据，采用SPSS 17.0软件进行单因数方差分析，Duncan法检验各处理间的差异显著性[14]，用Excel 2018软件制图。

2 结果与分析

2.1 云南松凋落叶浸提液对云南松种子萌发的影响

不同浓度凋落叶水浸提液处理下，云南松种子的萌发率与对照相比，没有显著性的差异，萌发率均在82%以上；而不同浓度乙醇浸提处理时云南松种子萌发率虽均在80%以上，但不同浓度处理间则发生明显差异，但无论何种浸提液处理，萌发率变化的趋势大致是在低浓度(0.005 g·mL-1)处理时起促进萌发，萌发率增加，而高浓度(0.1 g·mL-1)处理时却抑制萌发，萌发率降低(表1)。

表1 云南松凋落物水及乙醇浸提液对其种子萌发的影响

注：表中同列不同小写字母表示各处理在0.05水平上的差异显著性。表中的数值为平均值正负标准偏差。

不同浓度水浸提液处理下，发芽指数虽无显著性的变化，但随浸提液浓度的增加而增加；而在不同浓度乙醇浸提液处理下，发芽指数均较对照有所降低，并随抑制浓度的增加而降低(表1)。

水及乙醇不同溶性的浸提液，对云南松种子萌发产生的效应不同，总体上，乙醇(脂溶性)化感物质浸提液对云南松的种子萌发表现出更强的抑制效应。

2.2 凋落叶浸提液对云南松幼苗生长的影响

不同浓度凋落叶水浸提液处理下，与对照(2.28 cm)相比，云南松幼苗根的生长均受到不同程度的抑制,根长介于0.96～1.24 cm之间，比对照下降了45.61%～57.89%，随浸提液浓度的升高，抑制作用先增强后又有所降低。乙醇浸提液处理下，云南松幼苗根的生长均较对照(0.95 cm)受到不同程度的抑制,根长介于0.35～0.83 cm之间，并随浸提液浓度的升高根长逐渐降低(图1 A)。

云南松幼苗茎在不同浓度水浸提液处理下幼苗茎的生长仅在浸提液浓度为0.05 g·mL-1时与对照(ck 1)相比表现为轻微抑制作用外，其他浓度处理下则表现为轻微促进作用，但相差不显著；而不同浓度乙醇浸提液处理下，与对照(ck 2)相比,幼苗茎的生长均呈现出抑制效应的现象，随浸提液浓度的增加、抑制效应逐渐加强，从3.24 cm(0.005 g·mL-1)下降到2.28 cm(0.1 g·mL-1)(图1 B)。

注：图中同类柱状图上不同小写字母表示各处理在0.05水平上的差异显著性。图1 凋落叶浸提液对云南松幼苗生长的影响

表2 云南松凋落叶浸提液对其种子萌发及幼苗生长的化感效应

总体上，水和乙醇提液对云南松幼苗生长大致均表现出不同程度的抑制效应，而乙醇浸提液的抑制效应更强些。

2.3 云南松凋落叶浸提液的综合化感效应

云南松凋落叶乙醇浸提液的化感作用规律性较强，呈现出“低促高抑”的规律，随浸提液浓度的升高，化感抑制作用逐渐增强；除在乙醇浸提液浓度为0.005 g·mL-1处理时对种子萌发表现为轻微促进作用外(RI=0.07)，其他各指标RI值均为负值(-0.06～-0.55)，均表现为化感抑制作用(表2)。

云南松凋落叶水浸提液的化感作用规律性较差，未表现“低促高抑”现象，甚至出现高浓度促进而低浓度抑制现象，如水浸提液处理下茎长的RI0.1=0.06，而RI0.005=-0.01，发芽指数的RI0.1=0.01，而RI0.005=-0.25，这些可能与化感物质作用的复杂性有关。总体上，水浸提液浓度为0.05 g·mL-1处理时的化感抑制作用较强(表2)。

从综合化感效应指数(SEI)来看，水和乙醇浸提液处理对云南松种子萌发及幼苗生长均表现出化感抑制作用；水浸提液在浓度为0.05 g·mL-1处理时的综合化感抑制强度最大，SEI=-0.19；而乙醇浸提液处理时，SEI值均为负数，表现出化感抑制效应，并随浸提液浓度的升高，其综合化感抑制效应逐渐增强，SEI值的绝对值逐渐增大(表2)。

在浸提液浓度很低(0.005 g·mL-1)时，水及乙醇浸提液处理下SEI值均呈负值，说明云南松凋落叶浸提液具有较强的化感自毒作用，而化感自毒作用抑制了云南松种子的萌发和幼苗的生长，这也是导致云南松天然林更新障碍的成因之一。

3 结论与讨论

森林更新是林业再生产的根本保证，是森林永续利用的基础，天然更新则是森林的主要更新方式。种子萌发和幼苗生长是植物生活史的重要阶段，是其天然更新的关键，而植物化感自毒作用引起种子萌发和幼苗生长受到化感抑制作用，从而导致植物的天然更新障碍、生存力的下降和连作障碍。已有研究证实杉木的化感自毒作用是导致杉木林地力衰退，生产力下降及连栽障碍的重要原因之一[13-16]。

本研究结果表明，云南松凋落叶乙醇浸提液处理对其种子的萌发率、发芽指数、根长及茎长等指标均表现出低浓度处理时为化感促进(RI>0)或轻微化感抑制作用、高浓度则表现为化感抑制作用(RI<0)的浓度效应规律，化感抑制作用强度随浸提液浓度的不断升高而逐渐增强；凋落叶水浸提液的化感作用的浓度效应规律不明显，低浓度(0.005 g·mL-1)处理时，其发芽指数、根长及茎长呈现出化感抑制作用，而高浓度(0.1 g·mL-1)处理下对茎长却表现出化感促进作用，说明水浸提液对种子萌发及幼苗生长的化感作用比较复杂。

云南松凋落叶浸提液对其种子萌发及幼苗的生长的综合表现均为化感抑制作用。不同浓度的水和乙醇浸提液处理下，综合化感效应指数(SEI)均为负值，表明云南松凋落叶具有较强的化感自毒作用。

云南松林的天然更新主要依靠其种子的自然再生补充，而种子萌发和幼苗生长是云南松林自然再生更新的基础[4]。云南松凋落叶中不仅含有各种化感物质，也有植物生长所需要的养分物质，故在凋落叶中化感物质释放初期，浓度较低，对云南松种子的萌发和幼苗生长可能起到促进作用或不明显的抑制作用[17]；在后期，凋落叶化感物质释放增多，浓度增大，对种子的萌发和生长的化感抑制作用显现出来，呈现出化感自毒现象，进而阻碍了云南松林的天然更新，这也是云南松天然更新障碍的重要成因之一。有关云南松的化感自毒作用的机制及效应，还需要进一步深入研究。