银合欢对两种边坡生态修复先锋植物的化感作用

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银合欢(Leucaena leucocephala)被广泛应用于中国西南地区工程边坡的生态修复,为了探讨银合欢引种栽培可能存在的化感作用及其对银合欢林管理的意义。本研究选用边坡生态修复中常用的狗牙根(Cynodon dactylon)和紫花苜蓿(Medicago sativa)为受体植物,采用培养皿实验,测试了银合欢鲜根和凋落叶的水浸提液对受体植物种子萌发、幼苗存活和幼苗生长的影响;采用盆栽控制实验,测定受体植物种子萌发、幼苗存活、幼苗生长、抗性生理与光合生理对银合欢凋落叶分解的响应。得出主要结果如下:  1)银合欢凋落叶和鲜根水浸提液对两种受体植物的种子萌发和幼苗存活都表现为抑制作用,抑制作用随浓度增加而增强。其中鲜根水浸提液对紫花苜蓿的影响显著,但对狗牙根的影响不明显。凋落叶水浸提液对两种植物种子萌发和紫花苜蓿幼苗存活的影响显著,而对狗牙根幼苗存活的影响不显著。银合欢凋落叶和鲜根水浸提液对两种受体植物的幼苗生长的影响表现为在低浓度时有促进作用,高浓度时处理效应不明显。凋落叶水浸提液的化感效应明显强于鲜根水浸提液。紫花苜蓿对银合欢化感作用的响应强度大于狗牙根。  2)银合欢凋落叶分解对两种受体植物种子发芽率和紫花苜蓿幼苗存活率有着显著的抑制效应,其抑制效应随着凋落叶施用量的增加而不断增强,但银合欢凋落叶分解对狗牙根幼苗存活率的抑制效应不明显。两种受体植物幼苗的地上和地下部分生长在银合欢凋落叶分解初期均受到显著抑制,两种受体植物各生长指标所受的抑制作用和化感综合抑制效应均随凋落叶施用量的增加而增强,并随凋落叶分解时间的延长逐步减弱。在两种受体植物生长受到最大抑制时,狗牙根幼苗地上和地下部分生物量分别比对照减少33.64%和45.45%,紫花苜蓿分别减少69.35%和50.00%。  3)播种后30 d,随凋落叶量的增加,两种受体植物叶片超氧化物歧化酶(SOD)和狗牙根过氧化氢酶(CAT)活性显著升高,而紫花苜蓿过氧化氢酶(CAT)活性先增高后降低,狗牙根叶片过氧化物酶(POD)活性有所下降,紫花苜蓿叶片过氧化物酶(POD)活性表现为低凋落叶量有所升高,高凋落叶量显著降低。狗牙根叶片丙二醛(MDA)含量升高不显著,而紫花苜蓿叶片 MDA含量显著上升。两种受体植物可溶性糖(SS)含量均显著升高。播种后60 d,两种受体植物叶片各处理的3种酶活性及 MDA含量变化不显著。紫花苜蓿叶片的 SS含量仍显著上升,而狗牙根的 SS变化不显著。  4)在银合欢凋落叶分解初期两种受体植物的光合色素(Chla、Chlb、Chl(a+b)、Car)、气孔导度(Gs)、最大净光合速率(Pnmax)及紫花苜蓿的净光合速率(Pn)和光饱和点(Lsp)受到显著的抑制,抑制作用随凋落叶施用量的增加而增强。两种受体各处理的表观量子效率(AQY)和暗呼吸速率(Rd)均低于对照,而光补偿点(Lcp)因受体不同而表现出不同的变化趋势。在分解后期紫花苜蓿的Chla、Chlb、Chl(a+b)、Car、Pn、Gs、Pnmax、Lsp、AQY、Rd仍受到抑制,Lcp变化不明显。而狗牙根的Chla、Chlb、Chl(a+b)、Pn、Gs、nmax、Lsp、AQY、Rd却由受到抑制转变为受到促进,Lcp与对照差异不显著。  5)综上可知,银合欢释放的化感物质不仅直接抑制两种受体植物的种子萌发、幼苗存活与生长,还通过打破受体植物的抗氧化酶系统和降低光合作用间接影响其生长。其中,银合欢对紫花苜蓿的化感效应强于狗牙根。
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