刺槐根系和根际土对7种乔灌草植物的化感潜力

刺槐(Robiniapseudoacacia)抗干旱胁迫能力、生长速率和适应性较强,是黄土丘陵区主要造林树种之一。为探究刺槐根系和根际土对该区常见乔木、灌木和草本植物的化感潜力,以刺槐根系和根际土为实验材料,采用生物测定法,设定根系和根际土浸提液质量浓度为0.5、1.0、3.0、5.0、7.0、10.0mg·mL^(-1),测定不同质量浓度浸提液对冰草(Agropyroncristatum)、侧柏(Platycladusorientalis)、刺槐、胡枝子(Lespedezabicolor)、绣线菊(Spiraea salicifolia)、油松(Pinustabuliformis)、紫花苜蓿(Medicagosativa)种子萌发和幼苗生长的影响,分析其化感作用。结果表明,刺槐根系和根际土对受体植物各指标的化感作用受到质量浓度、受体植物种类和化感物质来源,及两两之间交互作用的显著影响。1)刺槐根系和根际土浸提液促进刺槐和绣线菊的种子萌发,促进作用随浸提液质量浓度增加而加强,对绣线菊的促进作用强于刺槐;根际土对刺槐种子萌发的促进作用强于根系,对绣线菊来说则相反。刺槐根系和根际土浸提液对冰草、侧柏、胡枝子、油松、紫花苜蓿种子萌发的化感作用规律一致,呈现“低促高抑”的效应。2)刺槐根系和根际土浸提液对胡枝子、冰草、侧柏、油松、绣线菊和刺槐幼苗生长的化感作用一致,其中根系和根际土浸提液促进胡枝子幼苗生长,促进作用随浸提液质量浓度的增加先增强后减弱,且根系的促进作用强于根际土;对其他5种受体植物均表现为“低促高抑”的效应。刺槐根系和根际土浸提液对紫花苜蓿幼苗生长的化感作用不一致,根系浸提液抑制紫花苜蓿的幼苗生长,根际土浸提液对其呈现“低促高抑”的效应。该研究可为刺槐林的乔灌草复合搭配提供科学依据。

薇甘菊挥发油的化感潜力

外来植物薇甘菊 (MikaniamicranthaKunth .)已成为华南地区重要的杂草 ,其挥发油对植物、真菌和细菌均具有生物活性 ,对植物和水稻稻瘟病菌的抑制活性尤其显著 .随着薇甘菊挥发油浓度 (2 0 0、4 0 0、80 0、16 0 0mg·L-1)的增加 ,6种受试植物幼苗的生长随之明显减弱 .薇甘菊挥发油 (2 5 0 0 g·hm-2 )土壤处理 ,受试的 6种植物鲜重明显减少 ,出苗时间推迟 1～ 2d .薇甘菊挥发油在中等浓度 (40 0mg·L-1)时 ,对水稻稻瘟病菌的抑制作用最强 ,抑菌率为 5 3.38%;对香蕉枯萎病菌的抑制作用次之 ,抑菌率为2 8.6 6 %;对长春花疫病菌的抑制作用最弱 ,抑菌率为 18.6 9%.

植物化感物质及化感潜力与土壤养分的相互影响

植物化感作用与许多生态因子有关.土壤养分缺乏,影响着许多植物化感物质的产生,从而影响植物的化感潜力;反过来,植物化感物质也通过络合、吸附、酸溶解、竞争、抑制等方式影响土壤的养分形态和水平.本文总结了植物化感物质及化感潜力与土壤养分的相互影响,并提出了今后该领域值得进一步研究的问题.包括以下几方面加强植物化感研究与土壤-植物营养学研究的结合,以更深入地阐明植物化感物质、化感作用与土壤养分变化的关系;加强植物化感研究与生态系统养分循环研究的结合,以类似自然(nature-like)的方式模拟自然界植物所受的养分干扰,使养分干扰的化感研究结果更加逼真、可靠;加强对养分过量及受污染时植物化感作用的研究,为揭示农业和林业生产中植物的相互作用机制和生物量变化机制提供新的思路,为生态保护提供科学依据.

水稻种质资源的化感潜力评价方法

通过土培、砂培、特征性次生物质标记和田间试验方法对 2 2 5份中国水稻种质资源进行了评价 ,并对各种评价方法进行了分析比较。结果表明 ,4种评价方法的检测结果有一定的相关性 ,土培、砂培和特征性次生物质标记法均检测出有化感潜力的水稻品种 ,在田间条件下也表现抑草效应。尤其是特征性次生物质标记法确定的化感指数的大小基本上与田间抑草效应一致。而且特征性次生物质标记法能在未损害水稻生长发育的条件下对大批量水稻品种及单株的化感潜力进行定性和定量评价 ,是一种精确有效的水稻种质资源化感潜力评价方法。

不同化感潜力水稻化感效应与产量的关系

本研究探讨了连续3年5种不同化感潜力水稻田间抑草效应、产量及其之间相互关系。结果表明,不同种植时间,不同化感潜力水稻田间种植过程中伴生杂草总生物量以非化感水稻"Lemont"最大,化感水稻"PI-1"最小。化感潜力分析结果表明,不同化感潜力水稻以化感水稻"PI-1"化感抑草潜力最强,非化感水稻"Lemont"最弱。水稻产量分析结果表明,不除草条件下,不同种植时间均以化感水稻"PI-1"产量最高,非化感水稻"Lemont"产量最低。除草条件下,依然以化感水稻"PI-1"产量最高,化感水稻"IAC47"产量最小。杂草生物量、水稻化感潜力与水稻产量的相关性分析结果表明,不同化感潜力水稻产量的大小与田间杂草生物量存在极显著负相关,与化感潜力大小存在极显著正相关。

五爪金龙化感效应研究Ⅱ．凋落物的化感潜力

以萝卜、莴苣和微甘菊种子为受体,比较测试五爪金龙凋落物(叶和花)及其鲜枝叶水浸提液的化感潜力,结果表明:五爪金龙凋落物及其鲜枝叶的水浸提液具有明显的化感作用。在高质量浓度0.1 g.mL-1浸提液处理下,受体植物种子的萌发和根长生长均受到极显著的抑制作用。随着浸提液质量浓度的降低,其抑制作用逐渐减弱。当浸提液质量浓度降到0.005 g.mL-1时,萝卜和莴苣的种子萌发仍受到轻微抑制,而对薇甘菊种子萌发则表现为轻微促进;除凋落叶浸提液对萝卜受体根长产生轻微抑制作用外,其它浸提液对受体植物根长生长均表现为促进作用。各浸提液综合化感效应为:凋落花的综合化感抑制强度较大,促进作用较小,而凋落叶的综合化感促进作用较大,抑制强度较弱;鲜枝叶的综合化感抑制或促进强度则介于相应质量浓度下凋落叶与凋落花的之间。

不同化感潜力水稻秧苗响应低钾的光合生理特性

本研究以化感水稻"PI312777"和非化感水稻"Lemont"为材料,采用水培方法研究低钾(5 mg K.L-1)和正常钾(40 mg K.L-1)条件下,两水稻品种的光合生理及其响应机制。结果表明,低钾条件对非化感水稻"Lemont"的根长、株高、干重有显著的抑制作用;而对化感水稻"PI312777"的根长有促进作用,对其他指标的影响较小。低钾条件下,两种水稻光合作用参数——净光合速率、胞间CO2浓度、蒸腾速率、气孔导度、气孔限制值、叶绿素含量等均下降,但非化感水稻"Lemont"下降的幅度较大,且与化感水稻"PI312777"差异显著。水稻光合作用相关酶的分析结果表明,低钾条件下核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶、磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶和乙醇酸氧化酶的活性及其基因表达强度均降低,但化感水稻"PI312777"的下降幅度显著小于非化感水稻"Lemont"。可见低钾条件下,化感水稻"PI312777"比非化感水稻"Lemont"具有更强的光合作用能力及耐营养匮乏能力。

苗期不同化感潜力水稻根际土壤酶活性分析

为揭示化感水稻根际土壤酶活性与水稻化感潜力的关系,在前期研究的基础上,以化感水稻"PI312777"、"IAC47"、"Iguape"和非化感水稻"Lemont"为材料,测定了苗期旱作水稻根际土壤酶活性。结果表明,化感水稻抑制了根际土壤的脱氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶、脲酶活性、纤维素分解酶活性,提高了酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性。脲酶、多酚氧化酶活性与水稻化感潜力呈显著负相关,酸性磷酸酶、碱性磷酸酶与水稻化感潜力呈显著正相关,蛋白酶、脱氢酶活性与其他土壤酶、土壤微生物区系、水稻化感潜力间均无显著相关性。化感水稻降低根际土壤多酚氧化酶活性,有利于根际化感物质的积累,提高了酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶活性,促进土壤磷、碳循环,为实现水稻化感效应奠定基础。

角茴香根水浸液对生菜的化感潜力及机理初探

以生菜为受体植物,使用培养皿法研究了角茴香根水浸液的化感潜力,并对其可能的机理进行了初步探讨.结果表明:不同浓度角茴香根水浸液对生菜种子的萌发、幼苗的根和下胚轴的生长以及植株鲜重均有显著抑制作用,而且处理液浓度越高,生菜生长所受到的抑制程度越深;随着角茴香根水浸液处理浓度的增大,生菜幼苗中超氧阴离子自由基的含量逐渐升高,其抗氧化酶如SOD、POD和CAT活性比对照显著增强.研究发现,角茴香根水浸液中可能含有较强活性的化感物质,使生菜幼苗受到了明显的活性氧伤害,也因此而表现出较强的化感潜力,但生菜通过上调体内抗氧化酶活性来应对这种伤害.

PI312777抗原水稻新品系化感潜力的田间评价及产量比较

通过对119个F10代以上的PI312777抗原化感水稻新品系进行田间化感作用评价和产量比较发现:化感水稻新品系早季的总体抑草效果较差,晚季的总体抑草效果较好,与PI312777相似,表现出化感作用的不稳定性。但是,在119个新品系已发现11个品系早晚季抑草率比值大于0.9,其化感作用的不仅稳定性好且化感作用较强。早晚季产量平均值有化感稻36,化感稻75,化感稻52共3个品系高于对照,基本达到生产应用的水平。故以PI312777为抗源选育实用化感稻新品种是可行的。

基于系统工程原理的作物化感潜力评价及其应用初探

【目的】探索作物化感潜力评价方法,分析作物整体化感潜势,理论评价黄土高原旱作小麦的综合化感潜势。【方法】建立作物化感潜力的系统工程评价模型,提出作物植株整体评价的定量描述方法,对黄土高原半干旱区4种普通小麦品种化感潜力进行理论上的整体评价和总体化感潜力比较。【结果】对黄土高原半干旱区4种普通小麦品种的化感潜力综合评价理论上得出其化感潜力总体处于较低水平,其中化感潜力综合表现为小偃22号>宁冬1号>丰产3号>碧玛1号。【结论】系统工程评价模型的建立对于辅助快速有效地评价作物品种和单植株的化感潜力和培育具有抗草和高产优质及相关优良农艺特征作物新品种具有重要的科学指导意义。

干旱胁迫与外源激素PDJ对不同基因型小麦化感潜力的诱导调控

盆栽条件下对4个不同基因型小麦品种于播种前以外源激素PDJ(10mg·L-1)浸种处理和返青期始干旱胁迫,测定其光合特性、水分利用和化感抗草差异。结果表明:水分胁迫(田间持水量的45%)和PDJ处理均能增强几种供试小麦的化感抗草诱导效应,两者均通过降低杂草生物量从而抑制杂草生长。水分胁迫和PDJ处理均能增强"兰考95-25"、"小偃6号"拔节期的叶片光合速率,降低气孔限制值和提高水分利用率;"豫麦66"PDJ处理下可增强光合作用而降低水分利用率,但干旱胁迫下则相反;"兰考217"经PDJ处理光合速率和水分利用率均降低。典范对应分析发现供试小麦受到干旱胁迫和外源激素PDJ处理后会引起植物形态和光合生理的变化,从而影响其化感抗草特性。小麦整体化感潜势与以杂草生物量(杂草鲜重/盆)表示的抗草指标显著相关,而小麦的整体抗草特性主要与其水分利用率、光合速率和蒸腾速率显著正相关,与植物地上生物量、株高、节间距离和气孔导度显著负相关。

芦苇(Phragmites australis)抑制四种植物扩散的化感潜力研究

为评估湿地芦苇植物通过化感抑制非芦苇湿地植物扩散的能力,运用实验室生物活性测试的方法,比较了杭州湾湿地围垦区芦苇(Phragmites australis)与其他6种主要禾本科植物的化感潜力。以加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)、田菁(Sesbania cannabina)、小飞蓬(Conyza canadensis)和苣荬菜(Sonchus brachyotus)等研究区域扩散植物种为受体,研究了芦苇水提取液对上述物种种子萌发影响。结果表明:(1)除白茅(Imperata cylindrical)外,7种本地禾本科植物水提液浓度(0—2.50 g·100m L^(–1))均和萝卜幼苗胚根长呈极显著的负相关(p<0.001);芦苇具有较强的化感潜力;(2)芦苇根、茎和叶水提液(0、2.5、5.0、10.0 g·100m L^(–1))作用下,不同物种和不同浓度处理下种子萌发指数差异显著(p<0.001),其中加拿大一枝黄花、苣荬菜和小飞蓬3种植物对芦苇水提液较为敏感,而田菁敏感程度较弱。种子萌发指数表现出低浓度(2.5 g·100m L^(–1))促进和高浓度(5.0 g·100m L^(–1)和10.0g·100m L^(–1))抑制的"低促高抑"效应特征。除田菁外,种子胚根长一般随浓度增加而降低。芦苇不同组织部位水提液对4种植物抑制程度按大小依次为叶>茎>根,叶片可能是芦苇化感物质主要来源。芦苇具有较强的化感潜力,其化感作用可能是抑制其他植物扩散的重要机制之一。

46种作物水浸提液对莴苣的化感潜力

以菊科、百合科、十字花科、唇形科、伞形科、葫芦科和豆科等46种作物作为供体,莴苣为受体植物,采用水浸提液的生物测定法进行作物化感潜力评价,进而测定SOD、CA4H酶活性与化感潜力的相关性。结果表明,鱼腥草、红皮萝卜和葱对莴苣生长有促进作用,水浸提液浓度分别为2.5%、5%和10%时,促进作用分别为鱼腥草>红皮萝卜>葱;薄荷、茼蒿和韭菜对莴苣的生长有抑制作用,水浸提液浓度分别为2.5%、5%和10%时,抑制作用分别为薄荷>茼蒿>韭菜。抑制生长及促进生长的作用与SOD酶活力无关,但抑制作用与CA4H活性呈正相关。根长是化感潜力评价的重要参数。

杭州湾湿地围垦区42种草本植物化感潜力和优势度关系的研究

采用野外样地调查研究物种优势度和室内分析测试物种化感潜力的方法,研究了杭州湾湿地围垦区优势草本植物群落42个物种的化感潜力、优势度以及两者的关系.结果表明,物种之间和功能群之间化感潜力表现出显著的差异,金色狗尾草、空心莲子草、黄花草木樨等植物化感潜力较强,而白茅、糙叶苔草和束尾草等植物化感潜力较弱.不同功能型物种的化感潜力和在群落中的优势度表现出相反的变化趋势,非禾本科植物和禾本科植物相比较、一二年生植物与多年生植物相比较,以及非克隆植物和克隆植物相比较,前者都表现出较强的化感潜力而优势度较低.总体来看,物种的化感潜力和其优势度呈显著的负相关关系.以上结果说明,杭州湾湿地围垦区优势草本植物群落结构可能主要由植物的生活史、克隆等功能性状而非化感潜力决定,这些性状可能和化感潜力之间存在权衡关系.

不同化感潜力水稻钾离子吸收动力学差异分析

水培条件下,采用离子耗竭法研究培养液中不同营养元素对化感水稻"PI312777"和非化感水稻"Lemont"钾离子吸收能力的影响,并分析两水稻品种根部钾离子吸收相关基因的差异表达。结果表明,不同处理下,化感水稻"PI312777"相对于对照的△Km、-△Imax和△Cmin变化范围均较小,与非化感水稻"Lemont"相比差异达显著水平。不同处理下,两水稻品种的Km值和Cmin值的变化趋势为完全营养液培养未饥饿处理水稻(KControl)>完全营养液培养饥饿处理水稻(KAll)>只含N、P、K的营养液培养饥饿处理水稻(KNPK)>只含N、K的营养液培养饥饿处理水稻(KNK)>只含P、K的营养液培养饥饿处理水稻(KPK)>无N、P、K的完全营养液培养饥饿处理水稻(KOther)>只含K的营养液培养饥饿处理水稻(KK),最大吸收速率Imax值则相反。可见,不同营养元素对两水稻钾离子吸收存在显著影响,其中N素的影响高于P素,P素高于其他元素。水稻根部钾离子吸收相关基因的差异表达分析结果显示,不同处理条件下两水稻品种钾离子吸收相关基因均上调表达,但非化感水稻"Lemont"的表达强度高于化感水稻"PI312777"。可见,非化感水稻"Lemont"响应环境因素变化的敏感度高于化感水稻"PI312777"。

紫花地丁对2种草坪草的化感潜力初探

采用室内生物测定法研究紫花地丁(Viola yedoensis)水浸提液、腐解液对草地早熟禾(Poa pratensis)和高羊茅(Festuca arundinacea)2种草坪草的化感潜力,以初步探讨其化感作用,为杂草地草坪建坪草种选择提供依据。结果表明:紫花地丁水浸提液对2种草坪草种子萌发和幼苗生长的综合效应有显著抑制作用,且具有浓度效应;腐解液对草地早熟禾种子萌发和幼苗生长的综合效应有显著抑制作用,而对高羊茅种子萌发和幼苗生长的综合效应表现出"低促高抑"的趋势。以水浸提液对草地早熟禾和高羊茅的抑制作用最明显;紫花地丁对草地早熟禾的化感抑制作用大于对高羊茅的抑制作用。高羊茅比草地早熟禾适合在紫花地丁为主要杂草的土地建坪。

四棱豆营养器官化感潜力的比较

以萝卜和菜心种子为受体,采用生物检测方法,对四棱豆根、茎和叶水浸液的化感潜力进行比较研究,结果表明:四棱豆根、茎和叶水浸液对萝卜和菜心种子萌发的抑制作用随水浸液处理浓度的增加呈增强趋势.根和茎水浸液对萝卜和菜心的根长均有抑制作用,且根的抑制效果高于茎,而叶表现为促进作用.水浸液对萝卜和菜心胚轴生长均有不同程度的促进作用.四棱豆叶水浸液对提高萝卜根冠比的效果明显,而茎和根水浸液对其影响较小.经四棱豆根、茎和叶水浸液处理后,均能明显降低菜心的根冠比,其中根水浸液的作用效果更为明显.

水稻苗期根系形态特征与化感潜力的相关性研究

采用土培法研究了强化感水稻PI312777、Taichung Native1和非化感水稻Lemont在苗期(3~6叶期)的根系形态特征差异,结合品种的化感潜力和叶片总酚含量,探讨三者之间的相关性.结果表明,在化感作用最强的5叶期,强化感水稻的根尖数、细根(直径<0.7 mm)的根长、表面积、体积均显著大于非化感水稻,且这些根系特征与水稻叶片浸提液对受体植株生长的抑制率和总酚含量有显著影响.水稻苗期根系的根尖数和细根生长会影响水稻化感作用,这为通过调控水稻根系生长以提高化感作用这一新途径提供依据.

甘肃马先蒿对五种禾草的化感潜力研究

为了探讨甘肃马先蒿(Pedicularis kansuensis)不同浸提液处理对几种禾草化感潜力的差异,本研究采用室内生物测定法,研究了甘肃马先蒿植株浸提液和粉末浸提液以及根区土壤浸提液对5种禾草种子发芽和幼苗生长的影响,旨在揭示甘肃马先蒿对人工草地退化的潜在作用,为退化高寒草甸恢复和人工草地的建植提供理论依据。结果表明:甘肃马先蒿不同浸提液处理对5种牧草种子萌发和幼苗生长均有不同的化感效应,总体而言,粉末浸提液对5种禾草的抑制作用比整株浸提液的抑制作用大。甘肃马先蒿整株浸提液和粉末浸提液对5种禾草种子发芽和幼苗生长的化感综合效应表现为:对青海中华羊茅(Festuca sinensis‘Qinghai’)的化感潜力最大,对同德老芒麦(Elymus sibiricus‘Tongde’)最弱,而根区土壤浸提液对同德老芒麦的化感潜力最大,对垂穗披碱草(Elymus nutans)最弱,对其它3种的作用介于两者之间。