三七水浸液对不同玉米品种的化感作用

三七水浸液对不同玉米品种的化感作用
利用不同浓度三七茎叶、根水浸液对三七产区常见作物玉米的3个不同类型品种进行化感作用生物测定，结果表明：①三七茎叶对玉米的化感作用强于根部；②玉米幼苗生长阶段比种子萌发阶段更易受到化感物质的影响，玉米的地下部分比地上部分更为敏感；③常规品种白糯1号对三七化感作用的敏感性最强，杂交种云瑞1号和鲁三3号的敏感性较弱，更适合与三七轮作。

标签：三七；玉米；水浸液；化感作用；轮作
同一种植物或近缘植物在同一块土地上连续多年种植以后，即使在正常管理情况下，也会出现生育状况变差、病虫害严重、产量降低、品质变劣的现象，称为连作障碍（continuous cropping obstacles）[1]。

目前我国约40%的植物类药材供应主要依靠栽培品种，大多数栽培品种都存在不同程度的连作障碍问题，有些相当严重。

连作障碍以往的研究对象多为大豆、花生、烟草、果树和一些保护地蔬菜，药用植物连作障碍相关研究相对较为薄弱。

引起药用植物连作障碍的主要因素有土壤理化性状改变、土壤生物学环境变化以及药用植物的自毒作用等3个方面[2]。

轮作是生产上恢复土壤地力、减少病虫害，减轻药用植物连作障碍的重要措施，而轮作植物的选择是建立合理轮作体系，充分利用土地资源的基础。

三七Panax notoginseng（Burk.）F.H. Chen是五加科人参属植物，为我国特有的名贵中药材，具有显著的活血化瘀、降低血脂、疗伤和强壮滋补功效[3]。

云南文山的三七栽培面积和产量均占全国的90%以上，是三七的主产区[4]。

近年来随着人们对三七药用价值认识的逐渐加深，其需求量进一步加大，栽培面积也不断扩大。

调查显示，栽种过三七的地需间隔8～10年左右才能重新种植，连作表现为植株基本全部死亡，缩短轮作年限则表现为发病严重和保苗率低，致使产量低、质量差。

连作障碍问题已成为制约三七产业可持续发展的重要因素。

目前，当地主要采用与其他植物轮作来缓解这种状况。

但长期以来，对于轮作植物的选择常存在一定的随意性和盲目性，缺乏相应的理论指导。

本文采用生物测定的方法，模拟雨雾淋溶途径，研究三七水浸液对其产地常见重要农作物玉米Zea mays L.的种间化感作用，同时比较不同类型玉米品种的敏感性差异，以期为建立合理的轮作制度、筛选适宜的轮作植物品种提供理论和实验依据。

1 材料
供体材料为二年生三七植株，采自云南省文山州砚山县江那镇郊址村，文山三七研究院砚山试验场内。

采后冲洗干净，按照茎叶和根两部分分开，于室内风干、粉碎备用。

受体为3个不同类型的玉米品种，分别为白糯1号（常规种）、鲁三3号（外地引进杂交种，白粒）和云瑞1号（当地杂交种，黄粒），均购自当地农资市场。

2 方法
2.1 水浸液制备
称取适量三七茎叶粉碎物，室温（20～25 ℃）下蒸馏水浸泡36 h，过滤，制得0.167 g·mL-1（相当于1 g干材料浸于6 mL蒸馏水中）浓度的母液，然后取部分母液稀释成0.083，0.033，0.017 g·mL-13个质量浓度的水浸液，冰箱低温保存待用。

根水浸液制备方法同上，质量浓度设为0.15，0.05，0.01，0.005 g·mL-1。

2.2 发芽试验
不同品种的玉米种子用3%的次氯酸钠（NaClO）溶液表面消毒处理5 min，经蒸馏水反复冲洗后均匀播于装有河沙（105 ℃高温灭菌，30 g/皿）的无菌培养皿（Ф=90 mm）中，20粒/皿。

将不同浓度的三七茎叶（根）水浸液各20 mL添加到相应的培养皿中，同一浓度设3次重复，以蒸馏水作为对照。

将培养皿置于室内自然光照下，25 ℃恒温环境内培养。

播后次日开始，每天记录萌发的种子数，并及时补充等量的水浸液或蒸馏水，使河沙保持湿润。

连续观察10 d，计算发芽势、发芽率和发芽指数等，实验结束时考查玉米幼苗的生长情况。

2.3 指标测定及数据处理
2.3.1 发芽指标测定玉米种子播后3 d统计发芽势，发芽势（GP）=（萌发的种子数/播种数）×100%；播后6 d统计发芽率，发芽率（GR）=（萌发的种子数/播种数）×100%；计算发芽指数和平均发芽日数，发芽指数（GI）=Σ（Gt/Dt），其中Gt为t日内的发芽数，Dt为相应的发芽天数[5-7]；平均发芽日数（MLIT，d）=Σ（Gt×Dt）/ΣGt [7]。

2.3.2 生长指标分析发芽实验结束后，调查每皿的存苗率=（现存幼苗数/播种数）×100%。

每皿选择整齐一致的幼苗10株，考查其生长情况。

采用常规方法测量苗高、根数、最长根长以及叶片数，之后将植株吸干表面水分，按照地上部、地下部分开，称取鲜重；然后再分别置于烘箱内，60 ℃下烘至恒重，在精度为0.001 g的天平上称量，即为干重。

2.3.3 化感指数计算参照Williamson 等[8]的方法进行化感作用评价，即采用化感作用效应指数（RI，简称化感指数）度量化感作用强度。

RI=1-C/T（T≥C）；T/C-1（T 0 表现为促进作用，RI0为促进，MSI地下鲜重>地下干重>存苗率>地上鲜重>苗高>总干重>地上干重>发芽指数>发芽势>平均发芽日数>发芽率；鲁三3号各测定指标的敏感性依次为：最长根>苗高>地下干重>平均发芽日数>存苗率>地下鲜重>总干重>发芽率>地上鲜重>发芽指数>地上干重>发芽势；云瑞1号各测定指标的敏感性依次为最长根>苗高>地下鲜重>存苗率>地下干重>地上鲜重>总干重>地上干重>发芽指数>发芽势>平均发芽日数>发芽率。

可以看出，不同类型玉米品种各测定指标的敏感性表现出较为一致的规律，即最长根>地下鲜重、干重>地上鲜重、干重>发芽指标。

由此可见，玉
米最长根受到的化感抑制程度最强，地下部分比地上部分更对三七化感作用敏感，各测试指标中发芽指标受到的影响最小。

这与前部分的研究结果是一致的。

从供试玉米种子萌发阶段和幼苗生长阶段对三七化感作用的敏感性（二级敏感指数，M2）来看，幼苗生长阶段更易受到化感物质的影响，且受抑制程度较大。

从品种水平（三级敏感指数，M3）来看，常规品种白糯1号对三七化感作用的敏感性最强，当地杂交种云瑞1号的敏感性次之，外地引进的杂交种鲁三3号较弱。

4 小结与讨论
4.1 三七化感作用的复杂性
研究表明，三七存在着明显的自毒作用[2，11-13]，但三七对其他植物的化感作用报道较少。

本文分析了三七水浸液对不同玉米品种种子萌发及幼苗生长的化感作用，发现三七水浸液对玉米的化感作用呈现较为复杂的特点，主要可概括为以下几方面：①三七不同部位水浸液对玉米的化感作用不同。

植物不同器官所含化感物质的种类和含量不同[14-15]，且化感物质具有专一性和选择性[16-17]，这可能是导致三七对玉米的化感作用表现为茎叶部强于根部的原因。

②三七水浸液对玉米的化感作用表现出一定的浓度趋势。

同一化感物质对同一植物，浓度不同会出现抑制或促进两种截然不同的结果[16]。

三七茎叶水浸液、根水浸液对不同玉米品种的化感作用总体表现为抑制作用，但区分不同浓度时则出现“低促进，高抑制”的浓度效应，这种浓度效应在自然状态下应当是化感物质不断积累的结果。

③玉米对于三七水浸液化感作用的响应具有差异性。

相同部位和浓度的三七水浸液对玉米不同生长阶段、不同生长指标的作用效果存在显著差异。

与种子萌发阶段相比，玉米幼苗生长阶段更易受到化感物质的影响，即对于三七化感作用的响应更强烈；玉米地下部分比地上部分更为敏感，尤其是最长根指标，受到三七水浸液的化感抑制作用最强。

4.2 玉米与三七轮作的合理性
轮作是目前缓解三七连作障碍最为直接有效的措施，但有关筛选适宜轮作植物的相关研究鲜见报道。

本文以三七产区常见的轮作植物玉米为受体，探讨了三七水浸液的化感作用。

结果显示，三七的茎叶、根水浸液虽然对玉米存在一定的化感作用，但总体来说较弱，这可能是玉米能够与三七进行轮作的重要原因之一。

同时，该结果也进一步表明了玉米与三七轮作的合理性。

有研究发现，供体植物对受体植物种内不同品种的化感作用是不相同的[18]。

本试验也发现，三七对3个不同类型玉米品种的化感作用具有明显差异。

各供试玉米品种基于化感作用平均敏感指数（MSI）的排序依次为：白糯1号（常规种，M3=-0.261 0）>云瑞1号（当地杂交种，M3=-0.159 2）>鲁三3号（外地引进杂交种，M3=-0.089 3）。

可以看出，常规种的敏感性大于杂交种，当地品种的敏感性大于外地品种，鲁三3号最适合与三七轮作。

这可能是由于杂交种突出的抗逆性使其对三七茎叶、根水浸液等环境条件表现出极强的适应能力，而相比之下常规种的抗逆性弱，适应能力差，因此对三七的化感作用表现更为敏感。

由此表明，在筛选与三七轮作的植物时，在生态适宜性范围内应该尽量考虑选用外
地的杂交品种。

这对于指导当地合理选择轮作植物，克服三七连作障碍具有重要指导意义。

[参考文献]
[1] 高群，孟宪志，于洪飞. 连作障碍原因分析及防治途径研究[J].山东农业科学，2006（3）：60.
[2] 张子龙，王文全. 药用植物连作障碍的形成机理及其防治[J].中国农业科技导报，2009，11（6）：19.
[3] 中国药典.一部[S]. 2010：11.
[4] 陈中坚，孙玉琴，黄天卫，等. 三七栽培及其GAP 研究进展[J]. 世界科学技术——中医药现代化，2005，7（1）：67.
[5] 张志勇，汤菊香，韩静，等. 不同绿豆品种萌发期的自毒作用研究[J]. 广东农业科学，2008（10）：25.
[6] 杜玮，何池全，陈玉丽，等.入侵植物互花米草水浸液对莴苣的化感作用[J].环境科学学报，2009，29（4）：869.
[7] 张文明，梁振华，姚大年，等.砂引发对甜玉米种子萌发及活力的影响[J].安徽农业大学学报，2005，32（2）：178.
[8] Williamson G B，Richardson D R. Bioassay for allelopathy：measuring treatment responses with independent controls [ J ]. J Chem Ecol，1998，14（1）：181.
[9] 马瑞君，王明理，赵坤，等.高寒草场优势杂草黄帚橐吾水浸液对牧草的化感作用[J].应用生态学报，2006，17（5）：845.
[10] 马瑞君，惠继瑞，朱慧，等.当归营养期的化感作用[J].中国生态农业学报，2008，16（6）：1483.
[11] 游佩进，王文全，张媛，等. 三七连作土壤对三七、莴苣的化感作用[J].西北农业学报，2009，18（1）：139.
[12] 游佩进，王文全，张媛，等. 三七根区土壤提取物对三七幼苗的化感作用[J]. 西南农业学报，2009，22（2）：308.
[13] 张子龙，王文全，王勇，等. 连作对三七种子萌发及种苗生长的影响[J]. 生态学杂志，2010，29（8）：1493.
[14] 孔垂华，胡飞.植物化感（相生相克）作用及其应用[M].北京：中国农
业出版社，2001：94.
[15] Reigosa M J，Pedrol N，González L. Allelopathy：a physiological process with ecological implications[M]. Netherland：Springer，2006：312.
[16] 和丽忠，陈锦玉，董宝生，等.国内植物化感作用研究概况[J].云南农业科技，2001（1）：37.
[17] 赵杨景.植物化感作用在药用植物栽培中的重要性和应用前景[J].中草药，2000，31（8）：附1.
[18] 赖荣泉，赖碧添，钟秀金，等. 大蒜对不同烤烟品种的化感作用[J]. 烟草科技，2010（4）：59.
Allelopathic effects of aqueous extracts from Panax notoginseng on
three maize varieties （Zea mays）
ZHANG Zi-long1，HOU Jun-ling*，WANG Wen-quan1，2*，ZHANG Zhi-xin3，ZHANG Shi-xiu3
（1.College of Chinese Pharmacy，Beijing University of Chinese Medicine，Beijing 100102，China；
2.Institute of Medicinal Plant Development，Chinese Academy of Medical Sciences and
Peking Union Medical Collage，Beijing 100193，China；
3.Bio-chemistry Department，Wenshan University，Wenshan 663000，China）
[Abstract] It has been showed that there were obvious obstacle effects of Panax notoginseng replanting. Crop rotation was the main effective technique to overcome the obstacle. To find a reasonable crop rotation system for P. notoginseng，aqueous extracts from root，stem and leaf of P. notoginseng were analyzed for allelopathic effect on three maize varieties （which are often grown in regions where P. notoginseng grown）. The main results were as follows：①Allelopathic effect of P. notoginseng stem and leaf extracts on the three other tested plants was stronger than that of root extracts；②Corn was more vulnerable to the effects of allelochemicals at seedling stage than at germination stage，and the corn root was more sensitive than aerial part to allelochemicals；③Lusan No.3 and Yunrui No.1 showed resistance to P. notoginseng allelopathy，with respective comprehensive sensitivity indexes （M3）of -0.089 3 and -0.159 2，while Bainuo No.1 is sensitive at M3=-0.261 0. It then can be concluded that Lusan No.3 and Yunrui No.1 may be an alternative rotation plants
for overcoming P. notoginseng continuous cropping obstacle.
[Key words] Panax notoginseng；maize；aqueous extracts；allelopathy；crop rotation
doi：10.4268/cjcmm20140407。