黄良伟，傅蝶子，白 婧，彭友林，杨泽良

(1.湖南人文科技学院 农业与生物技术学院，湖南娄底 417000；2.湖南文理学院 生命与环境科学学院，湖南常德 415000)

杂草对农业危害巨大，其通过种间竞争，占领农作物所处生态环境位置，逐渐掠夺作物光照、温度、土壤养分、水分及空间等资源，导致农作物的产量及品质发生变化[1-2]。细叶旱芹属伞形科1 a生草本，为中国广泛分布的一种恶性入侵杂草，已经对中国的作物经济、生物多样性和环境生态都造成了严重影响[3]。

细叶旱芹植株高70～120 cm，叶卵形，细小，边缘具有细齿；花伞形，着生于顶端或叶腋处；7月进入结果期，一直持续到9月。实地观察发现，细叶芹在蔬菜地、果园、人工草坪及牧草中近年来大量出现，主要是由于其生长期雨水较多，生长速度比作物快，造成细叶旱芹快速侵占空间及营养资源，严重影响了作物的生长，造成作物长势弱小、抗性差，导致产量的低下[4-5]。出现这种现象，推测化感作用在帮助细叶旱芹的入侵和扩张过程中起了重要作用。国内对细叶旱芹的研究较少，因此研究细叶旱芹对其他草本植物的化感作用是非常必要的。本研究从化学方式即化感作用方面入手，以湖南娄底人工草坪中细叶旱芹为研究对象，通过细叶旱芹地上部化感物质对4种草坪草和5种牧草种子萌发及幼苗生长的影响，为进一步探索细叶旱芹入侵的机制和有效防除提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

细叶旱芹的收集：2017年4—5月，在湖南娄底市湖南人文科技学院人工草坪，采集连根带土整株细叶旱芹，带回实验室备用。去除细叶旱芹地下部，选取地上(植株茎、叶)部分作为浸提液的来源。

受体材料：选择目前草坪景观常用的狗牙根(CynodondactylonL.Pers.)、马尼拉(Zoysiamatrella)、白三叶(TrifoliumrepensL.)和红三叶(TrifoliumpratenseL.)4种草坪草种子，以及选用容易栽培的紫云英(AstragalussinicusL.)、黑麦草(LoliumperenneL.)、高丹草(Sorghum-Sudangrass)、苏丹草(Sorghumsudanense(Piper) Stapf)和苜蓿(MedicagosativaL.)5种牧草种子为受体植物，播种前选择饱满、大小均一的种粒，用φ=0.1%高锰酸钾消毒15 min，蒸馏水冲洗5次，晾干待用。

1.2 试验方法

1.2.2 粗分离物的制备 分别用石油醚、氯仿(三氯甲烷)、乙酸乙酯和正丁醇4种极性递增的溶剂依次对“1.2.1”所制取的乙醇浸提液进行萃取，等体积萃取3次后合并萃取液，再用旋转蒸发仪(上海一恒旋转蒸发仪RV-211A)制成膏状，最后用1 L蒸馏水溶解配制成质量浓度为0.5 g·L-1溶液备用。

1.2.3 种子萌发和幼苗生长试验 采用滤纸培养皿法进行试验，在有两层滤纸的培养皿中加入20 mL“1.2.2”制备的粗馏分物溶液，每个培养皿均各自放30粒已消毒的9种草种，以20 mL蒸馏水处理为对照，每种处理设4个重复。播种后，将培养皿置于智能人工气候箱(浙江托普公司RTOP-400Y)培养7 d，白天温度25 ℃，湿度80%；晚上20 ℃，湿度70%，每天12 h光照，每24 h观察并记录种子萌发情况，第3天测定种子发芽势(第3天发芽种子数占供测种子数的百分比)，第7天测定种子发芽率(发芽种子数占供测种子数的百分比)以及幼苗的根长、苗长，每皿取20株幼苗测量，取其平均值。

1.3 数据处理

依据化感作用抑制率(Inhibitory rate，IR)反映细叶旱芹地上部化感物质对4种草坪草和5种牧草是否存在抑制或促进作用[8-9]。

IR=(C-T)×100%

式中:C对照值，T为处理值。IR≤0表示促进作用； IR>0表示抑制作用， IR绝对值越大，其化感作用越大。

综合效应(SE)[10-11]计算公式为：

SE=RI1+RI2+RI3+RI4

式中：RI为化感效应指数值，RI=1-C/T (T≥C)或T/C-1(T0表示总体表现为促进；SE<0 表示总体表现为抑制作用。

据村民反映，当地政府最近又打算重启旅游开发，并且强制要求沿途村民将“有碍观瞻”的老旧房屋拆除。村民对此颇有意见，石城原是江西的烟草大县，家家户户都生产烤烟，道路沿途不少房屋正是村民们的烤烟房，大家不免担心起来，拆除烤烟房后收入能有保障吗？村民们普遍表示，真希望上面的领导不要想到一出是一出，多考虑考虑当地的实际情况，少点折腾。

采用DPS 7.05进行数据的方差分析，用LSD方法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 细叶旱芹地上部化感物质粗分离物对4种草坪草和5种牧草种子萌发的影响

2.1.1 粗分离物对4 种草坪草种子萌发的影响 由图1和图2可知，5种馏分对4 种草坪草种子萌发均有一定的抑制作用，表现为发芽势、发芽率的化感效应指数都有部分为负值或化感抑制率大于0；从对种子萌发的影响结果来看，石油醚相对狗牙根、马尼拉、白三叶和红三叶4种草坪草种子萌发势都产生了较强的抑制作用，与其他馏分相比达到显著差异，抑制率分别为78.12%、 88.89%、42.37%和26.31%；从发芽率来看，马尼拉和白三叶显著受到石油醚相的抑制，抑制率分别为18.6%和31.7%，而红三叶受到石油醚相抑制作用不明显。以上说明，细叶旱芹影响 4 种草坪草种子萌发的化感物质主要存在于石油醚相中，其他 4 种馏分产生的抑制作用没有石油醚相产生的强烈。

不同小写字母表示同品种不同处理剂处理下差异显著(P<0.05),下同

图2 细叶旱芹地上部化感物质粗分离物下4种草坪草的发芽率Fig.2 Germination percentage of four turfgrasses under crude extracts of allelopathic substances from aboveground part of Cyclospermum leptophyllum

2.1.2 粗分离物对5种牧草种子萌发的影响 由图3和图4可知，5种馏分物对5种牧草种子萌发均有抑制作用，表现为发芽势、发芽率两种指标化感效应指数均为负值或化感作用抑制率均为正值。石油醚相、氯仿相、乙酸乙酯相和正丁醇相4种馏分都能显著抑制5种牧草的发芽势；其中紫云英、黑麦草、高丹草和苏丹草4种牧草的两种指标受到石油醚相的影响最强，而苜蓿则是受到正丁醇相的抑制作用最明显。用石油醚相处理5种牧草，其发芽势和发芽率都受到强烈的抑制作用，抑制率都高于50%，其中受影响最严重的是高丹草，抑制率达96.3%和80.0%，其次是黑麦草，抑制率为92.6%和71.0%，紫云英、苏丹草和苜蓿受抑制程度接近。以上说明，细叶旱芹化感物质的5种馏分对5种牧草的种子萌发都有抑制作用，而作用最强的是石油醚相。

2.2 细叶旱芹地上部化感物质粗分离物对4种草坪草和5种牧草幼苗生长的影响

2.2.1 粗分离物对4种草坪幼苗生长的影响 由图5和图6可知，5种馏分对4种草坪草幼苗生长都有不同程度的影响，其中马尼拉和白三叶都受到5种馏分的抑制作用，而狗牙根根长在乙酸乙酯相处理下和红三叶苗长在水相处理下出现低微的促进作用；马尼拉根长和苗长在石油醚相处理下，受到抑制作用比其他4种馏分都强，达到显著条件，抑制率为70.65%和82.67%；狗牙根根长在氯仿相处理下最严重，抑制率为90.27%；红三叶根长受抑制最严重的是在正丁醇相，抑制率为80.1%。以上说明，细叶旱芹化感物质对 4种草坪草幼苗产生抑制的物质主要存在于石油醚相、氯仿相和正丁醇相3种馏分中。

图3 细叶旱芹地上部化感物质粗分离物下5种牧草发芽势Fig.3 Germination potential of five herbages under crude extracts of allelopathic substances from aboveground part of Cyclospermum leptophyllum

图4 细叶旱芹地上部化感物质粗分离物下5种牧草发芽率Fig.4 Germination percentage of five herbages under crude extracts of allelopathic substances from aboveground part of Cyclospermum leptophyllum

图5 细叶旱芹地上部化感物质粗分离物下4种草坪草的根长Fig.5 Root length of four turfgrasses under crude extracts of allelopathic substances from aboveground part of Cyclospermum leptophyllum

图6 细叶旱芹地上部化感物质粗分离物下4种草坪草的苗长Fig.6 Stem length of four turfgrasses under crude extracts of allelopathic substances from aboveground part of Cyclospermum leptophyllum

2.2.2 粗分离物对5种牧草幼苗生长的影响 由图7和图8可知，5种馏分对5种牧草幼苗生长都产生一定的抑制作用，只有紫云英在水相处理下的苗长和苜蓿在氯仿处理下的根长、苗长有低微的促进作用，但都不显著；与对照相比，紫云英在石油醚相处理下，根长和苗长都明显受到抑制，其次是乙酸乙酯相处理；黑麦草在石油醚相处理下，根长和苗长受抑制作用最显著，抑制率达到91.1%和90.5%；高丹草、苏丹草和苜蓿在石油醚相处理下，比在其他4种馏分处理受到抑制作用更强，其次是在乙酸乙酯相和氯仿相。以上说明，细叶旱芹化感物质对5种牧草幼苗生长产生抑制的物质主要存在于石油醚和乙酸乙酯中。

图7 细叶旱芹地上部化感物质粗分离物下5种牧草的根长Fig.7 Root length of five herbages under crude extracts of allelopathic substances from aboveground part of Cyclospermum leptophyllum

图8 细叶旱芹地上部化感物质粗分离物下5种牧草的苗长Fig.8 Stem length of five herbages under crude extracts of allelopathic substances from aboveground part of Cyclospermum leptophyllum

2.3 细叶旱芹地上部化感物质粗分离物对4种草坪草和5种牧草化感作用的综合评价

2.3.1 粗分离物对4种草坪草综合评价 由图9可以看出，细叶旱芹地上部提取物的5种粗分离物对狗牙根和红三叶化感作用为：石油醚相>氯仿相>正丁醇相>乙酸乙酯相>水相；5种粗馏分物对马尼拉化感作用为：石油醚相>氯仿 相>乙酸乙酯相>正丁醇相>水相；而对白三叶化感作用为：石油醚相>氯仿相>正丁醇相>水相>乙酸乙酯相。从对4种草坪草化感作用的综合影响来看，说明主要存在于石油醚相和氯仿相这2个馏分中的化感物质对4种草坪草的影响较大。

图9 细叶旱芹地上部化感物质粗分离物下4种草坪草化的综合效应Fig.9 Comprehensive evaluation of crude extracts of allelopathic substances from aboveground part of Cyclospermum leptophyllum of four turfgrasses

2.3.2 粗分离物对5种牧草综合评价 由图10可知，细叶旱芹地上部提取物的 5 种粗分离物对紫云英、黑麦草和高丹草化感作用的强弱的顺序为：石油醚相>乙酸乙酯相>氯仿相>正丁醇 相>水相；5 种粗馏分物对苏丹草化感作用的强弱的顺序为：石油醚相>氯仿相>乙酸乙酯相>正丁醇 相>水相；而对白三叶化感作用强弱的顺序为：石油醚相>正丁醇相>乙酸乙酯相>氯仿相>水相。从对 5 种牧草化感作用的综合影响来看，说明主要存在于石油醚相、乙酸乙酯相和氯仿相这3种馏分中的化感物质对 5 种牧草的影响较大。

图10 细叶旱芹地上部化感物质粗分离物对5种牧草的综合效应Fig.10 Comprehesive evaluation of crude extracts of allelopathic substances from above ground part of Cyclospermum leptophyllum of five herbages

3 结论与讨论

外来入侵植物通过化感作用，抑制其他植物的生长发育，逐渐成为本地的优势单一种群，严重威胁着入侵地的生物多样性，降低了生态系统的稳定性，并对生态环境和农业经济都产生了严重的影响[12-13]。通过笔者前期实地调查研究，细叶旱芹近年来已入侵中国南方地区大部分草坪、草地和农田等农业生态系统，危害当地农业生产。

目前，国内外有关细叶旱芹的研究很少，本试验利用相似相溶原理，以细叶旱芹地上部分作为试验材料，使用4种极性大小不同的有机溶剂(石油醚<三氯甲烷<乙酸乙酯<正丁醇)萃取地上部分的化感物质。通过生物测定比较5种馏分对4种草坪草和5种牧草受体植物的种子萌发和幼苗生长的影响，得出细叶旱芹地上部分物质中含有一定的化感物质，且不同极性大小有机溶剂的萃取物质对受体植物的化感作用强弱不同。化感效应指数常作为评价供体植物对受体植物某一项指标的化感作用强度一项重要指标，综合化感效应指数则从整体衡量供体植物对受体植物的综合化感作用强度[14-16]。从化感作用的综合影响来看，说明主要存在于石油醚相和氯仿相这2个馏分中的化感物质对4种草坪草和5 种牧草的影响较大，是深入研究细叶旱芹化感物质有效的提取剂。试验结果为进一步研究细叶旱芹化感作用和有效防除提供了理论依据。

细叶旱芹地上部提取物萃取分离提纯得到的5种馏分对受体植物种子及幼苗具有一定的抑制作用。其中对马尼拉和高丹草的发芽势和发芽率影响比较显著，能明显抑制种子的萌发，使马尼拉和高丹草发芽不整齐及延迟发芽，表明植物化感的抑制作用存在受体植物选择效应和化感作用具有多样性的特点，与前人的研究结果一致[16-18]。试验结果还表明石油醚馏分对草坪草和牧草受体植物的种子萌发和幼苗生长的抑制作用最强，细叶旱芹地上部化感物质主要存在于石油醚馏分中，为进一步从中分离提取化感活性物质提供了理论依据。细叶旱芹为主根系植物，地下部主根发达，须根多，使其能在地下部争取更多的资源；而对于地上部茎和叶，细叶旱芹主要是通过淋溶释放化感物质，在湘中地区4月开始进入雨季，细叶旱芹正好进入生殖生长过程中，通过雨水的淋溶将细叶旱芹地上部化感物质融入土壤中，对草坪草产生抑制影响，逐渐扩大侵入空间，随着时间和空间及其他环境因子相互作用下，细叶旱芹慢慢变为草坪中的优势种，从而加快了草坪退化速度，破坏了草坪景观的美观，造成损失[19-20]。因此，当草坪或草原出现斑块景观时，应当及时在斑块处寻找与草坪或牧草品种不同的杂草挖除工作，避免杂草长时间累积更多的化感物质抑制草坪草和牧草的生长，造成巨大的损失。

岳茂峰等[21]通过研究杂草的生态位宽度，对广州多地绿化草坪进行调查统计分析，通过计算不同草类的生态宽度得出，春季杂草优势种的生态位比冬季杂草优势种宽，说明春季杂草优势种能够利用更多种多样的资源，能力更强。而细叶旱芹正属于春季杂草，因此，在防止杂草侵入草坪之前可提前进行对草坪的修剪，可以阻碍杂草的生长速度来可以防止细叶旱芹地上部化感物质的释放量。

生物检测是研究化感作用中一种重要的手段，需要根据研究目的来确定受体植物，常选择对化感物质反应较敏感的植物作为受体。本研究选择的4种草坪草和5 种牧草是研究草坪草中较有代表性的植物。但细叶旱芹是否对草坪草其周围生长的杂草植物都具有一定化感作用还需要进一步研究。