研究地位于广东省潮州市市郊(116° 42' E, 23° 39' N), 该地属于亚热带海洋性季风气候, 气候温和, 日照充足, 雨量充沛, 年均降水量1300~2400 mm, 日照1900~2400 h, ≥ 10 ℃的连续积温达7300~7890 ℃, 年均气温21~22 ℃, 极端最高气温39.6 ℃, 极端最低气温-0.5 ℃。

2种入侵植物鬼针草和含羞草相互作为供体和受体植物, 于2017年6月在广东省潮州市市郊分别挖取其成熟的植株各30株至实验室备用; 采集两种植物成熟的种子, 自然风干、备用。

1.3.1 鬼针草和含羞草浸提液的制备 将采集的鬼针草和含羞草全株用流水冲洗干净, 蒸馏水冲洗3次, 放在滤纸上吸干水分, 分离根、茎、叶后, 用剪刀剪成约2 cm的小段, 各称取根、茎、叶20 g, 加入500 mL蒸馏水, 充分混匀后放入恒温摇床中, 设定转速为110 r· min^-1, 时间为48 h, 之后用双层纱布过滤, 得到浸提液母液; 再将其配制为0.01、0.02、0.03和0.04 g· mL^-1 4个浓度的浸提液, 装入锥形瓶中, 置于4 ℃冰箱中保存备用。

1.3.2 种子萌发及幼苗生长试验 2种入侵植物的种子用蒸馏水冲洗3次后, 置于铺有两层定性滤纸的培养皿中(直径9 cm), 每个培养皿30粒, 4次重复。含羞草硬实率高达60.6%, 种皮是抑制种子萌发的主要因素^[28], 因此含羞草种子放置前用砂纸打磨种皮以破除休眠。向培养皿中分别加入0、0.01、0.02、0.03和0.04 g· mL^-1鬼针草/含羞草根、茎、叶浸提液10 mL, 置于变温(15~25 ℃)培养箱中培养至第7天(种子不再萌发)。每24 h观察记录种子萌发数(以胚根突破种皮1~2 mm为种子萌发基准), 期间补加适量浸提液, 保持滤纸湿润。同样条件下继续培养已萌发的种子, 每天定时观察幼苗生长状况, 培养至第12天, 测量所有幼苗的根长和茎长。

萌发率=(第7天正常发芽种子数/供试种子数)× 100%; 根冠比=根长/茎长; 参照Williamson等^[29]的方法计算化感作用强度的化感效应指数(allelopathic response index, RI), RI=1-C/T(T≥ C), 式中:C为对照值, T为处理值, RI绝对值代表化感强度的大小, RI> 0表示促进作用, RI< 0表示抑制作用; 采用Microsoft Excel 2010软件进行数据整理, 采用SPSS 17.0软件进行单因素方差分析(One-way ANOVA), 采用Origin 8.5软件作图。

2.1.1 鬼针草浸提液对自身和含羞草种子萌发的影响 除鬼针草根浸提液对含羞草种子萌发影响不显著(P> 0.05)外, 鬼针草不同浓度的各器官浸提液对自身和含羞草种子萌发具有显著影响(P< 0.05), 萌发率随浸提液浓度的升高而降低。当根、茎、叶浸提液浓度升高至0.04 g· mL^-1时, 鬼针草种子萌发率分别下降了25.42%、57.18%和87.15%, 含羞草种子萌发率分别下降了10.44%、19.91%和66.95%。同一浓度下, 鬼针草根、茎、叶浸提液对自身和含羞草种子萌发具有显著影响(P< 0.05), 抑制强度表现为叶> 茎> 根(图1和图2)。

图1

Fig.1

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	图1 鬼针草不同器官浸提液对自身种子萌发的影响Fig.1 Effect of different organs extract of B. pilosa on its own seed germination

图2

Fig.2

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图2 鬼针草不同器官浸提液对含羞草种子萌发的影响 不同大写字母表示同一器官浸提液不同浓度间的显著性, 不同小写字母表示同一浓度不同器官浸提液间的显著性(P< 0.05)。下同。Fig.2 Effect of different organs extract of B. pilosa on seed germination of M. pudica The Different capital letters indicate the significance between different concentrations of extract from the same organ, different lowercase letters indicate the significance between different organs extract of the same concentration. The same below.

2.1.2 含羞草浸提液对自身和鬼针草种子萌发的影响 不同浓度的含羞草各器官浸提液对自身和鬼针草种子萌发影响不显著(P> 0.05), 当浓度达到0.04 g· mL^-1时, 含羞草种子萌发率分别下降了4.35%、4.36%和21.74%; 鬼针草种子萌发率分别下降了9.91%、10.44%和6.08%。相同浓度下, 低浓度(0.01和0.02 g· mL^-1)含羞草各器官浸提液对自身种子萌发影响不显著(P> 0.05), 高浓度(0.03 和0.04 g· mL^-1)含羞草叶浸提液对自身种子萌发具有显著影响(P< 0.05), 叶浸提液对自身种子的萌发抑制作用最强(图3和图4)。

图3

Fig.3

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	图3 含羞草不同器官浸提液对自身种子萌发的影响Fig.3 Effect of different organs extract of M. pudica on its own seed germination

图4

Fig.4

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	图4 含羞草不同器官浸提液对鬼针草种子萌发的影响Fig.4 Effect of different organs extract of M. pudica on seed germination of B. pilosa

2.2.1 鬼针草浸提液对自身和含羞草幼苗根长的影响 不同浓度的鬼针草各器官浸提液对自身和含羞草根长具有显著影响(P< 0.05), 鬼针草根长随其茎和叶浸提液浓度的增大而减小, 而低浓度(0.01和0.02 g· mL^-1)的鬼针草根和茎浸提液促进含羞草根长, 高浓度(0.03和0.04 g· mL^-1)抑制含羞草根长。当鬼针草各器官浸提液浓度升高至0.04 g· mL^-1时, 鬼针草根长分别减少了44.25%、71.68%和92.63%; 含羞草根长分别减少了11.24%、52.81%和74.16%。同一浓度下, 鬼针草各器官浸提液对自身和含羞草幼苗根长具有显著影响(P< 0.05), 低浓度(0.01和0.02 g· mL^-1)的鬼针草各器官浸提液对含羞草根长的抑制强度为叶> 根> 茎; 鬼针草各器官浸提液对自身根长的抑制强度及高浓度(0.03和0.04 g· mL^-1)鬼针草各器官浸提液对含羞草根长的抑制强度均为叶> 茎> 根(图5和图6)。

图5

Fig.5

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	图5 鬼针草不同器官浸提液对自身根长的影响Fig.5 Effect of different organs extract of B. pilosa on its own root length

图6

Fig.6

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	图6 鬼针草不同器官浸提液对含羞草根长的影响Fig.6 Effect of different organs extract of B. pilosa on root length of M. pudica

2.2.2 含羞草浸提液对自身和鬼针草幼苗根长的影响 不同浓度的含羞草各器官浸提液对自身和鬼针草幼苗根长具有显著影响(P< 0.05), 当浓度达到0.04 g· mL^-1时, 含羞草根长分别下降了30.95%、35.12%和57.14%; 鬼针草根长分别下降了55.27%、68.38%和77.21%。相同浓度下, 含羞草各器官浸提液对自身和鬼针草幼苗根长具有不同的影响, 0.01~0.03 g· mL^-1浓度的含羞草茎浸提液对自身根长抑制作用最弱, 0.04 g· mL^-1含羞草各器官浸提液对自身根长的抑制强度表现为叶> 茎> 根; 低浓度(0.01和0.02 g· mL^-1)的含羞草茎浸提液对鬼针草根长抑制作用最强, 高浓度(0.03和0.04 g· mL^-1)的含羞草叶浸提液对鬼针草根长抑制作用最强(图7和图8)。

图7

Fig.7

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	图7 含羞草不同器官浸提液对自身根长的影响Fig.7 Effect of different organs extract of M. pudica on its own root length

图8

Fig.8

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	图8 含羞草不同器官浸提液对鬼针草根长的影响Fig.8 Effect of different organs extract of M. pudica on root length of B. pilosa

2.3.1 鬼针草浸提液对自身和含羞草幼苗茎长的影响 不同浓度的鬼针草根和叶浸提液对自身和含羞草幼苗茎长具有显著影响(P< 0.05), 茎浸提液对自身幼苗茎长的影响不显著(P> 0.05)。鬼针草各器官浸提液浓度为0.01~0.03 g· mL^-1时促进自身茎的生长(除0.01g· mL^-1的茎浸提液), 当浓度达到0.04 g· mL^-1时, 茎和叶浸提液抑制其茎长, 分别下降了16.77%和71.61%; 含羞草茎长随鬼针草各器官浸提液浓度的升高而降低, 当浓度升高至0.04 g· mL^-1时, 其茎长分别降低了58.33%、66.67%和81.55%。0.01 g· mL^-1的鬼针草根、茎、叶浸提液对自身茎长的抑制强度为茎> 叶> 根; 浓度为0.02和0.03 g· mL^-1时对其茎长影响不显著(P> 0.05), 对含羞草茎长具有显著的影响(P< 0.05); 当浓度为0.04 g· mL^-1时, 鬼针草各器官浸提液对自身和含羞草茎长的抑制强度均表现为叶> 茎> 根(图9和图10)。

图9

Fig.9

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	图9 鬼针草不同器官浸提液对自身茎长的影响Fig.9 Effect of different organs extract of B. pilosa on its own stem length

图10

Fig.10

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	图10 鬼针草不同器官浸提液对含羞草茎长的影响Fig.10 Effect of different organs extract of B. pilosa on stem length of M. pudica

2.3.2 含羞草浸提液对自身和鬼针草幼苗茎长的影响 不同浓度的含羞草根和叶浸提液对自身及鬼针草幼苗茎长具有显著影响(P< 0.05)。含羞草茎长随浸提液浓度的升高而减小, 当浓度达到 0.04 g· mL^-1时, 含羞草茎长分别降低了 26.97%、19.10%和38.20%; 0.01~0.03 g· mL^-1的含羞草各器官浸提液促进鬼针草茎的生长, 当浓度达到0.04 g· mL^-1时, 茎和叶浸提液对鬼针草茎长的抑制作用较强。相同浓度下, 0.02~0.04 g· mL^-1浓度的含羞草各器官浸提液对其茎长具有显著影响(P< 0.05), 抑制强度表现为叶> 根> 茎; 含羞草各器官浸提液对鬼针草茎长具有显著影响(P< 0.05), 含羞草茎浸提液浓度为 0.01~0.03 g· mL^-1对鬼针草茎长无显著影响, 0.04 g· mL^-1含羞草各器官浸提液对鬼针草茎长抑制作用强度为叶> 茎> 根(图11和图12)。

图11

Fig.11

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	图11 含羞草不同器官浸提液对自身茎长的影响Fig.11 Effect of different organs extract of M. pudica on its own stem length

图12

Fig.12

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	图12 含羞草不同器官浸提液对鬼针草茎长的影响Fig.12 Effect of different organs extract of M. pudica on stem length of B. pilosa

2.4.1 鬼针草浸提液对自身和含羞草根冠比的影响 不同浓度的鬼针草各器官浸提液对自身和含羞草根冠比具有显著影响(P< 0.05), 当浓度达到0.04 g· mL^-1时, 鬼针草根冠比分别下降了49.10%、65.00%和88.18%, 而含羞草根冠比均显著高于对照组(图13和图14)。同一浓度下, 鬼针草各器官浸提液对自身和含羞草根冠比具有显著影响(P< 0.05), 0.02~0.04 g· mL^-1鬼针草各器官浸提液对其根冠比抑制强度为叶> 茎> 根。

图13

Fig.13

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	图13 鬼针草不同器官浸提液对自身根冠比的影响Fig.13 Effect of different organs extract of B. pilosa on its own root-shoot ratio

图14

Fig.14

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	图14 鬼针草不同器官浸提液对含羞草根冠比的影响Fig.14 Effect of different organs extract of B. pilosa on root-shoot ratio of M. pudica

2.4.2 含羞草浸提液对自身和鬼针草根冠比的影响 不同浓度的含羞草各器官浸提液对自身和鬼针草根冠比具有显著影响(P< 0.05), 当浓度升高至 0.04 g· mL^-1时, 含羞草根冠比分别降低了7.29%、20.83%和31.77%; 鬼针草根冠比分别降低了62.00%、48.03%和57.64%。相同浓度下, 含羞草各器官浸提液对自身和鬼针草根冠比具有不同的影响, 浓度为0.02~0.04 g· mL^-1的叶浸提液对含羞草根冠比抑制作用最强, 0.03~0.04 g· mL^-1的茎浸提液对鬼针草根冠比抑制作用最弱(图15和图16)。

图15

Fig.15

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	图15 含羞草不同器官浸提液对自身根冠比的影响Fig.15 Effect of different organs extract of M. pudica on its own root-shoot ratio

图16

Fig.16

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	图16 含羞草不同器官浸提液对鬼针草根冠比的影响Fig.16 Effect of different organs extract of M. pudica on root-shoot ratio of B. pilosa

鬼针草各器官浸提液对自身种子萌发率、根长及根冠比具有化感抑制作用(RI< 0), 0.01~0.03 g· mL^-1根和叶浸提液对自身茎长具有化感促进作用(RI> 0); 鬼针草各器官浸提液对含羞草种子萌发率和茎长具有化感抑制作用(RI< 0), 对根长具有“ 低促高抑” 的化感效应, 对根冠比具有化感促进作用(RI> 0)。鬼针草各器官浸提液对自身种子萌发率、根长及根冠比的化感强度大于鬼针草他感强度; 鬼针草各器官浸提液对含羞草茎长的化感强度大于其自感强度; 鬼针草茎和叶浸提液对含羞草种子萌发率及鬼针草各器官浸提液对含羞草茎长的化感强度大于含羞草他感强度(表1)。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 鬼针草和含羞草不同器官浸提液对种子萌发、根长、茎长及根冠比的化感强度 Table 1 Allelopathic strength of extracts from different organs of B. pilosa and M. pudica on seed germination, root length, stem length and root-shoot ratio

表1 鬼针草和含羞草不同器官浸提液对种子萌发、根长、茎长及根冠比的化感强度 Table 1 Allelopathic strength of extracts from different organs of B. pilosa and M. pudica on seed germination, root length, stem length and root-shoot ratio

含羞草各器官浸提液对自身种子萌发率、根长、茎长及根冠比具有化感抑制作用(RI< 0), 对鬼针草根长和根冠比具有化感抑制作用(RI< 0); 含羞草茎和叶浸提液对鬼针草茎长表现出“ 低促高抑” 的化感效应, 其根浸提液促进鬼针草茎的生长(RI> 0)。含羞草叶浸提液对自身种子萌发率及含羞草各器官浸提液对其茎长的化感强度大于含羞草他感强度; 含羞草各器官浸提液对鬼针草根长和根冠比的化感强度大于其自感强度, 对鬼针草根长及根冠比的化感强度大于鬼针草他感强度(表1)。