Allelopathic effects of cabbage leaf on germination and seedling stages of three crops

doi:10.11686/cyxb2024378

Abstract

Abstract:

This research investigated， using petri dish filter paper and pot culture methods， the allelopathic effects and their physiological mechanisms of water extract of air-dried leaves of cabbage （Brassica oleracea var. capitata） on seed germination， seedling growth and physiological traits of three crops commonly cultivated in cold and arid areas of Shanxi Province： cocozelle （Cucurbita pepo）， kidney bean （Phaseolus vulgaris） and maize （Zea mays）. It was found that tested concentrations of water extract of cabbage leaves had a significant inhibitory effect on seed germination and seedling growth of the three tested crops （P<0.05）， and the inhibitory effect increased with an increase in concentration. The inhibitory effect on radicle elongation of cocozelle and corn was stronger than that on germ elongation at the same concentration， while the inhibitory effect on radicle elongation of kidney bean was smaller than that on germination elongation at a cabbage leaf water extract concentration of 0.04 g·mL^-1. The malondialdehyde content of kidney bean and corn seedlings after allelochemical treatments was higher than that of the controls. At cabbage leaf water extract concentrations of 0.06 and 0.08 g·mL^-1， the antioxidase enzyme activities of test crop seedlings were enhanced， including SOD， POD and CAT. In multivariate analysis of the data， the allelopathic inhibitory effect of cabbage leaf extract on the three test crops ranked as cocozelle>corn>kidney bean. The differences in the inhibitory effect were related to the changes in malondialdehyde content and antioxidant enzyme activity in vivo. Therefore， planting kidney bean after cabbage may be one method to alleviate the negative effect of the stubble on the following crop. It is recommended that the aboveground parts should be completely removed during cabbage harvesting to avoid allelopathic substances accumulating in the soil and affecting the growth of the next crop.

Key words: Brassica oleracea var. capitata, water extract, allelopathic effect, malondialdehyde, antioxidant enzyme

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Figures/Tables 8

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受体作物 Receptor crops	质量浓度 Mass concentration （g·mL^-1）	化感效应指数Index of allelopathic effect
受体作物 Receptor crops	质量浓度 Mass concentration （g·mL^-1）	发芽势 Germination potential	发芽率 Germination rate	胚根长 Radicle length	胚芽长 Germ length	胚芽干重 Dry weight of germ	胚根干重 Dry weight of radicle
西葫芦 Cocozelle	0.01	-0.568	-0.494	-0.880	-0.532	0.107	-0.537
	0.02	-0.635	-0.701	-0.516	-0.325	0.088	-0.103
	0.04	-0.946	-0.948	-0.593	-0.589	-0.272	0.250
菜豆 Kidney bean	0.01	-0.347	-0.200	-0.535	-0.309	0.109	-0.224
	0.02	-0.458	-0.294	-0.688	-0.458	0.124	-0.425
	0.04	-0.625	-0.482	-0.586	-0.644	0.229	-0.390
玉米 Corn	0.01	-0.211	-0.159	-0.290	-0.248	-0.249	-0.245
	0.02	-0.296	-0.207	-0.240	-0.016	-0.150	-0.371
	0.04	-0.408	-0.378	-0.707	-0.187	-0.336	-0.670

受体作物 Receptor crops	质量浓度 Mass concentration （g·mL^-1）	化感效应指数Index of allelopathic effect
受体作物 Receptor crops	质量浓度 Mass concentration （g·mL^-1）	发芽势 Germination potential	发芽率 Germination rate	胚根长 Radicle length	胚芽长 Germ length	胚芽干重 Dry weight of germ	胚根干重 Dry weight of radicle
西葫芦 Cocozelle	0.01	-0.568	-0.494	-0.880	-0.532	0.107	-0.537
	0.02	-0.635	-0.701	-0.516	-0.325	0.088	-0.103
	0.04	-0.946	-0.948	-0.593	-0.589	-0.272	0.250
菜豆 Kidney bean	0.01	-0.347	-0.200	-0.535	-0.309	0.109	-0.224
	0.02	-0.458	-0.294	-0.688	-0.458	0.124	-0.425
	0.04	-0.625	-0.482	-0.586	-0.644	0.229	-0.390
玉米 Corn	0.01	-0.211	-0.159	-0.290	-0.248	-0.249	-0.245
	0.02	-0.296	-0.207	-0.240	-0.016	-0.150	-0.371
	0.04	-0.408	-0.378	-0.707	-0.187	-0.336	-0.670

受体作物 Receptor crops	质量浓度 Mass concentration （g·mL^-1）	相对胚根长 Relative radicle length （%）	相对胚芽长 Relative germ length （%）	相对胚根干重 Relative radicle dry weight （%）	相对胚芽干重 Relative germ dry weight （%）
西葫芦 Cocozelle	0.01	12.00±1.11b	46.85±2.57b	47.92±8.57c	112.91±1.51a
	0.02	48.35±2.96a	67.51±3.96a	93.85±5.15b	110.58±2.97a
	0.04	40.67±2.15a	60.09±10.22ab	138.10±7.14a	73.39±8.95b
菜豆 Kidney bean	0.01	46.48±5.28a	69.06±12.55a	78.23±10.23a	112.08±4.88b
	0.02	31.21±3.14b	54.15±10.67a	57.97±14.16a	113.95±2.96b
	0.04	41.40±2.62a	35.56±3.10b	61.47±9.86a	129.53±3.53a
玉米 Corn	0.01	71.04±9.56a	75.19±10.48b	77.04±11.05a	75.61±12.41a
	0.02	76.02±5.21a	98.41±5.01a	64.14±9.87a	85.58±4.33a
	0.04	29.34±3.58b	81.36±4.39b	33.67±7.24b	66.87±2.15a

受体作物 Receptor crops	质量浓度 Mass concentration （g·mL^-1）	相对胚根长 Relative radicle length （%）	相对胚芽长 Relative germ length （%）	相对胚根干重 Relative radicle dry weight （%）	相对胚芽干重 Relative germ dry weight （%）
西葫芦 Cocozelle	0.01	12.00±1.11b	46.85±2.57b	47.92±8.57c	112.91±1.51a
	0.02	48.35±2.96a	67.51±3.96a	93.85±5.15b	110.58±2.97a
	0.04	40.67±2.15a	60.09±10.22ab	138.10±7.14a	73.39±8.95b
菜豆 Kidney bean	0.01	46.48±5.28a	69.06±12.55a	78.23±10.23a	112.08±4.88b
	0.02	31.21±3.14b	54.15±10.67a	57.97±14.16a	113.95±2.96b
	0.04	41.40±2.62a	35.56±3.10b	61.47±9.86a	129.53±3.53a
玉米 Corn	0.01	71.04±9.56a	75.19±10.48b	77.04±11.05a	75.61±12.41a
	0.02	76.02±5.21a	98.41±5.01a	64.14±9.87a	85.58±4.33a
	0.04	29.34±3.58b	81.36±4.39b	33.67±7.24b	66.87±2.15a

受体作物 Receptor crops	质量浓度 Mass concentration （g·mL^-1）	株高 Plant height		根长 Root length		地下部干重 Underground dry weight		地上部干重 Aboveground dry weight
受体作物 Receptor crops	质量浓度 Mass concentration （g·mL^-1）	测定值 Measured value （cm）	化感效应指数Response index （RI）	测定值 Measured value （cm）	化感效应指数Response index （RI）	测定值 Measured value （g·plant^-1）	化感效应指数Response index （RI）	测定值 Measured value （g·plant^-1）	化感效应指数Response index （RI）
西葫芦 Cocozelle	0	12.78±1.65a	-	9.78±0.76a	-	0.059±0.009a	-	0.163±0.006a	-
	0.06	9.89±0.86ab	-0.226	8.28±0.81ab	-0.153	0.043±0.005b	-0.271	0.149±0.008ab	-0.086
	0.08	9.31±0.52b	-0.272	6.53±0.92ab	-0.332	0.040±0.009b	-0.322	0.139±0.009b	-0.147
	0.10	8.23±0.91b	-0.356	5.10±0.55b	-0.479	0.028±0.006c	-0.525	0.094±0.005c	-0.423
菜豆 Kidney bean	0	25.12±0.86a	-	11.98±0.85a	-	0.116±0.006a	-	0.289±0.012a	-
	0.06	21.30±1.17a	-0.152	10.52±1.23a	-0.122	0.083±0.009b	-0.285	0.215±0.043a	-0.256
	0.08	19.85±2.25ab	-0.210	8.75±1.86ab	-0.270	0.078±0.075b	-0.328	0.186±0.027b	-0.356
	0.10	14.59±1.32b	-0.419	6.16±0.59b	-0.486	0.056±0.007c	-0.517	0.162±0.038b	-0.439
玉米 Corn	0	46.69±3.31a	-	17.80±1.95a	-	0.131±0.007a	-	0.355±0.005a	-
	0.06	32.27±1.47b	-0.309	9.30±1.24b	-0.478	0.109±0.005b	-0.168	0.186±0.009c	-0.476
	0.08	31.63±2.27b	-0.323	9.10±0.95b	-0.489	0.095±0.009c	-0.275	0.228±0.011b	-0.358
	0.10	26.92±1.97c	-0.423	7.50±0.80c	-0.579	0.074±0.005c	-0.435	0.157±0.004c	-0.558