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农业生产中化感作用的存在会对种子萌发、幼苗生长、根系发育,甚至作物产量和品质等造成严重影响[1-3]。番茄Lycopersicon esculentum作为世界上普遍栽培的果蔬之一,其化感作用的研究已受到国内外学者的广泛重视。研究表明:番茄植株和种子浸提液、茎叶等不同器官提取物、根系分泌物、地上部挥发物以及植株残体腐解物中普遍存在化感物质[4-9]。番茄秸秆是农业生产系统中重要的园艺类生物资源,但由于化感作用的存在导致很难对其进行直接利用。通过秸秆堆制过程产生的高温分解化感物质,是削减其化感作用的重要途径[10-11]。有研究表明:番茄秸秆单独堆制或与牛粪共堆后均能显著降低其自毒作用[12-13],但堆制后对其他作物化感效应的研究还少见报道。本研究选取常见的蔬菜类型黄瓜Cucumis sativus和大白菜Brassica campestris ssp. pekinensis为受体对象,通过将番茄秸秆与醋槽进行共堆后,分析了其浸提液分别对黄瓜和大白菜种子萌发和幼苗生长的影响,以期初步明确堆制番茄秸秆的化感效应及效应强度,为进一步提高番茄秸秆资源的综合利用提供参考依据。
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由图 1和表 1可知:不同质量浓度番茄秸秆浸提液对黄瓜和大白菜的发芽率、发芽指数的化感效应不尽相同。随着质量浓度的增加,浸提液对黄瓜发芽率表现为低质量浓度促进高浓度抑制的双重作用,浸提液质量浓度为10.0 g·L-1时,黄瓜发芽率为100%,高于对照,化感效应指数为0.022,当浸提液质量浓度增加时发芽率呈现下降趋势且低于对照,表现为抑制作用,但不同质量浓度处理与对照相比差异均不显著。不同质量浓度番茄秸秆浸提液对黄瓜发芽指数均表现为单一的抑制作用,质量浓度为10.0 g·L-1时,黄瓜发芽指数为30.3,化感效应指数为-0.037,随着质量浓度增加,发芽指数逐渐降低,抑制作用越大。但不管对于黄瓜发芽率还是发芽指数,不同浸提液质量浓度处理间的化感效应差异均未达到显著水平。
Figure 1. Effects of different concentration of the water extractive from tomato residues on germination rate and germination index of cucumber and Chinese cabbage seeds
ρ/(g·L-1) 对黄瓜的化感效应指数 对大白菜的化感效应指数 发芽率 发芽指数 苗长 根长 鲜质量 发芽率 发芽指数 苗长 根长 鲜质量 10.0 0.022 a -0.037 a 0.078 a -0.192 a -0.008 a 0.021 a 0.027 ab 0.217 a -0.050 a 0.322 a 20.0 0 a -0.042 a -0.230 ab -0.312 a -0.381 b 0.061 a 0.071 a 0.317 a -0.172 a 0.492 a 30.0 -0.011 a -0.043 a -0.203 ab -0.264 a -0.353 b 0.014 a 0.028 b 0.221 a -0.191 a 0.217 a 40.0 -0.011 a -0.056 a -0.087 ab -0.278 a -0.112 ab -0.072 b -0.069 b 0.277 a -0.197 a 0.481 a 50.0 -0.023 a -0.066 a -0.753 b -0.527 b -0.560 b -0.007 ab -0.007 ab 0.127 a -0.251 a 0.142 a 说明:同列中不同字母表示差异显著 (P<0.05) Table 1. Effects of different concentration of the water extractive from tomato residues on allelopathy of the germination and growth of cucumber and Chinese cabbage
随着浸提液质量浓度的增加,番茄秸秆浸提液对大白菜发芽率和发芽指数均表现为低促高抑作用;当质量浓度为10.0~30.0 g·L-1,对大白菜发芽率以及发芽指数均表现为促进作用,且均在20.0 g·L-1时达到最大,发芽率以及发芽指数分别为98.7%和52.0,其化感效应指数分别为0.061和0.071,当浸提液质量浓度高于40.0 g·L-1时则开始表现为抑制作用;而且,除了在40.0 g·L-1浸提液处理的发芽率以及20.0 g·L-1浸提液处理的发芽指数与对照差异显著(P<0.05)外,其余均无显著差异。
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由图 2和表 1可知:不同质量浓度番茄秸秆浸提液对黄瓜和大白菜苗长的影响不同。就黄瓜而言,表现为低促高抑的双重效应,质量浓度为10.0 g·L-1时,苗长较对照高1.29 cm,表现为促进作用,化感效应指数为0.078;当质量浓度为20.0~50.0 g·L-1时,表现为抑制作用,且以50.0 g·L-1的抑制作用最强,对黄瓜苗长的抑制达到显著水平(P<0.05)。对大白菜而言,10.0~50.0 g·L-1各质量浓度浸提液均表现为促进作用,且随浸提液质量浓度的增加,促进作用越明显,但当质量浓度继续增加时其促进作用又有所下降;以20.0 g·L-1处理的苗长较对照增加最多,各质量浓度除了50.0 g·L-1浸提液处理的苗长与对照差异不显著外,其余各质量浓度处理的苗长较对照差异均显著(P<0.05),但不同浸提液质量浓度处理间的化感效应差异均未达到显著水平。
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由图 3和表 1可知:不同质量浓度番茄秸秆浸提液对黄瓜和大白菜根长均表现为化感抑制作用,但抑制作用强弱不同。其中,均以50.0 g·L-1质量浓度下根长的化感效应指数绝对值最大(黄瓜和大白菜根长化感效应指数分别为0.527和0.251),说明该浸提液质量浓度的抑制作用最强。与对照相比,10.0~50.0 g·L-1浸提液处理的黄瓜幼苗根长同比对照分别下降了19.3%,31.0%,26.6%,27.8%和52.6%,各处理均较对照达到显著差异水平(P<0.05),但10.0~40.0 g·L-14个质量浓度处理间的差异不显著;而大白菜幼苗根长同比对照分别下降了4.7%,17.4%,18.8%,20.2%和25.8%,各处理的根长与对照差异均不显著。整体来看,不同质量浓度浸提液下黄瓜根长的化感效应指数绝对值(0.192~0.527)均高于相应质量浓度下大白菜的各值(0.050~0.251),说明番茄秸秆浸提液对黄瓜根长的抑制作用大于大白菜。
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由图 4和表 1可知:不同质量浓度番茄秸秆浸提液对黄瓜和大白菜鲜质量则表现为相反的化感作用,对黄瓜鲜质量均是抑制作用,而对大白菜鲜质量则均是促进作用。与对照相比,20.0,30.0和50.0 g·L-1处理的黄瓜鲜质量显著降低(P<0.05),分别下降了38.6%,36.0%和56.1%;而10.0,20.0和40.0 g·L-1处理的大白菜鲜质量显著增加(P<0.05),分别增加了51.4%,100%和98.2%。对黄瓜鲜质量抑制作用最强的浸提液质量浓度为50.0 g·L-1,最弱的为10.0 g·L-1,其化感效应指数分别为-0.560和-0.008,但不同质量浓度间差异不显著。对大白菜鲜质量促进作用最强的浸提液质量浓度为20.0 g·L-1,其化感效应指数接近0.500,但不同处理间均未表现显著差异。