植物化感作用的生态学意义及在草地生态系统中的研究进展

植物化感作用会在不同的研究尺度影响生态学过程,也被认为是生物入侵的重要作用机制,近年来成为生态学领域的研究热点。目前针对化感物质的分离、鉴定、释放途径及作用机理和化感作用的应用潜力等方面已开展了大量的研究工作,但对化感作用在不同时空尺度生态学过程中的具体作用和贡献及在草地生态系统中的研究进展还缺乏深入系统地概述,限制了对化感作用生态学意义的准确理解。笔者综述了近年来化感作用在不同尺度生态学过程特别是草地生态系统中的研究进展,从化感作用与种间竞争的区分与联系、化感作用对群落物种组成、群落演替及生物入侵等生态学过程的影响入手阐述了植物化感作用的生态学意义,总结了草地生态系统中化感作用的研究现状。基于当前植物化感作用研究存在的问题和争议,提出未来的研究应重点关注化感作用的室内观测结果与野外群落或生态系统水平观测结果的对比分析、区域乃至全球尺度的化感作用研究及化感作用在草本植物防御过程中的作用机制等方面。     

植物化感作用的生态学意义及在草地生态系统中的研究进展

植物化感作用会在不同的研究尺度影响生态学过程,也被认为是生物入侵的重要作用机制,近年来成为生态学领域的研究热点。目前针对化感物质的分离、鉴定、释放途径及作用机理和化感作用的应用潜力等方面已开展了大量的研究工作,但对化感作用在不同时空尺度生态学过程中的具体作用和贡献及在草地生态系统中的研究进展还缺乏深入系统地概述,限制了对化感作用生态学意义的准确理解。笔者综述了近年来化感作用在不同尺度生态学过程特别是草地生态系统中的研究进展,从化感作用与种间竞争的区分与联系、化感作用对群落物种组成、群落演替及生物入侵等生态学过程的影响入手阐述了植物化感作用的生态学意义,总结了草地生态系统中化感作用的研究现状。基于当前植物化感作用研究存在的问题和争议,提出未来的研究应重点关注化感作用的室内观测结果与野外群落或生态系统水平观测结果的对比分析、区域乃至全球尺度的化感作用研究及化感作用在草本植物防御过程中的作用机制等方面。     

外来入侵植物黄顶菊与四种牧草间化感互作

选择对入侵植物化感作用具有耐受力的物种进行生物替代,有助于实现对被入侵生境有效的生态重建。本研究通过培养皿生测方法探讨了外来入侵植物黄顶菊与欧洲菊苣、红三叶、紫花苜蓿和一年生黑麦草之间的化感互作。结果表明黄顶菊和4种牧草的化感活性取决于植物组织来源和浸提液浓度水平。黄顶菊茎叶及根系浸提液在供试浓度范围内对紫花苜蓿化感综合效应均小于0,表现出促进生长的作用;而对其他牧草有不同程度的抑制。同时紫花苜蓿浸提液也对黄顶菊有较强的化感作用,其茎叶和根系浸提液对黄顶菊的化感综合效应值分别达65%和93%,为较有替代潜力的牧草种类。     

大豆化感物质的产生途径、提取、分离及纯化

早在公元前的希腊,人们就了解并记载植物对周围其他植物生长产生抑制作用的现象。1937年,首次将这个现象定义为化感作用。1992年,国家名词审定委员将其定名为化感作用,即植物之间（包括微生物）相互的化学关系对植物生长产生抑制或促进作用。后来有人把化感作用定义为1种植物通过向环境释放某些化学物质,在其周围形成1个微环境区域,从而抑制或促进该区域内其他植物（包括其自身）生长的现象。这个概念的出现表明人们已经认识到化感作用是整个生态系统化学关系网的组成部分,在植物与植物之间、植物与其他生物之间起着不可忽视的作用。     

外来物种红花醉浆草的化感作用研究

化感作用在生物入侵过程中具有重要的意义,但是还没有人对外来物种红花醡浆草的化感作用做过研究.本试验采用人工气候箱培养,初步研究了红花醡浆草对9种植物的化感作用.结果显示,红花醉浆草叶片提取液对9种受体植物种子萌发和幼苗生长均有化感作用,不同浓度的提取液对植物的化感作用强度不同,低浓度时较弱,高浓度时较强.对种子发芽率、发芽速率、发芽速度指数、根长、苗高、鲜重和干重均有不同程度的影响,其中发芽速率、发芽速度指数和干重最为敏感,可更好的衡量化感作用的大小.不同植物对红花醡浆草化感作用的敏感程度不同,白三叶、红三叶、马蹄金和高羊茅最为敏感,而紫花苜蓿最不敏感.     

外来物种红花醡浆草的化感作用研究

化感作用在生物入侵过程中具有重要的意义,但是还没有人对外来物种红花醡浆草的化感作用做过研究。本试验采用人工气候箱培养,初步研究了红花醡浆草对9种植物的化感作用。结果显示,红花醡浆草叶片提取液对9种受体植物种子萌发和幼苗生长均有化感作用,不同浓度的提取液对植物的化感作用强度不同,低浓度时较弱,高浓度时较强。对种子发芽率、发芽速率、发芽速度指数、根长、苗高、鲜重和干重均有不同程度的影响,其中发芽速率、发芽速度指数和干重最为敏感,可更好的衡量化感作用的大小。不同植物对红花醡浆草化感作用的敏感程度不同,白三叶、红三叶、马蹄金和高羊茅最为敏感,而紫花苜蓿最不敏感。     

草木樨对稗子草的化感作用测定

为了研究草木樨的化感作用对其他植物发芽率、生长情况的影响,试验采用草木樨植物根部、茎部及草木樨植物种子的水浸提液对稗子草的作用,来判断草木樨植物对稗子草的化感作用。结果表明:不同处理间草木樨植物的水浸提液对稗子草种子萌发和幼苗生长的化感作用具有明显的差异。草木樨根与茎的浸提液对稗子草种子发芽率有一定影响,而种子的浸提液浓度为80 mg/m L时抑制效果明显,发芽率较对照降低84.69%。综合效应指数(SE)分析可知,草木樨植物水浸提液浓度效应比较明显,即随浓度的升高化感抑制效应增强,其中根部水浸提液抑制潜力最大,根部水浸提液浓度综合效应指数由低到高分别为-0.147 3,-0.176 7,-0.464 7。     

苍耳对不同植物幼苗的化感作用研究

在室内采用离体生物测定法,测定了苍耳水浸提物对小麦、高粱、黄瓜、油菜和萝卜的化感效应。结果表明,苍耳水浸提液对5种植物种子的萌发和生长均有较强的抑制作用,且相同浓度处理时,对胚根的生长抑制作用高于对胚芽的抑制作用。5种受体植物中,以油菜最为敏感,其次为萝卜。本研究还通过测定化感物质对植物光合作用的影响及MDA含量的变化,初步探讨了苍耳化感物质的作用特征。在0.025 g/mL浓度下,苍耳对去胚乳小麦幼芽、幼根的抑制率分别为58.33%和67.31%;同样浓度下,苍耳对黑暗条件下培养的高粱幼芽、幼根的抑制率分别为5.58%和32.34%;可以看出,苍耳对植物光合作用的影响明显高于对非光合作用的影响。化感物质处理后黄瓜和萝卜幼苗MDA含量均高于未加化感物质的对照处理,且化感物质浓度越高MDA含量越高。由此可以看出,苍耳对植物的化感作用与抑制植物的光合作用并使植物的MDA含量升高有关,对植物的非光合作用亦有不同程度的影响。     

狼毒素对几种受体植物化感作用的研究

研究了1.6%狼毒素水乳剂用蒸溜水稀释不同倍数后对几种受体植物的种子萌发和幼苗生长的化感作用。结果表明:狼毒素不同浓度处理(100,1000和10000X)对双子叶植物存在一定化感抑制作用,对双子叶牧草(苜蓿、杂三叶和白三叶)的化感抑制作用相对较弱,而对3种双子叶作物(番茄、箭舌豌豆和黄豆)的化感抑制效果非常明显,尤其对黄豆的苗高生长抑制作用最强,其化感效应指数绝对值达到0.81;对几种单子叶植物(包括单子叶作物和牧草)所表现的化感抑制作用均较弱,但对小麦和玉米的种子萌发表现一定的促进作用,尤其在低浓度下,对玉米根长和苗高的促进作用的化感效应指数高达0.86和0.92;结合该制剂作为杀虫剂使用的目的,能够证明该植物源杀虫剂在单子叶植物的杀虫应用方面安全,且对单子叶植物的生长有一定促进作用。     

植物化感作用影响因素的再认识

土壤养分、酶、微生物、本底特性,根茬还田、水分、植物根系、种植体系和种植模式与化感作用的互作关系,表明这些因子可通过对土壤养分有效性、微生物种群结构、土壤酶活性和化感物质浓度的影响而对化感作用产生直接或间接影响,这些可为通过化感作用途径构建高效农田生态系统提供新的思路.