柳枝稷(Panicum virgatum L.)是原产于北美的多年生暖季型优良高产牧草。柳枝稷对贫瘠的土地,洪涝和干旱都有很好的忍耐力,栽培品种对酸性土壤环境具有很强的忍耐性;同时,柳枝稷又是非常优良的的生物能源植物,是开发生物乙醇的优良原料。从上个世纪40年代国外最早开始对柳枝稷进行研究以来,主要围绕着形态学、生理生态、遗传学和作为生物质能源植物等方面开展研究。自从Ichizen等从1988年开始进行黄土高原荒山绿化研究工作,从世界各地引进20000种植物种,其引种结果表明,只有柳枝稷能够适应黄土高原的气候条件,并同时具有防止土壤侵蚀的作用。但是缺乏不同染色体倍性、生态类型柳枝稷在黄土高原的适应性、与当地杂草的竞争性和化感作用的研究。化感作用(Allelopathy)是指植物之间、植物和微生物之间通过向环境中释放化学物质来影响周围植物生长发育的现象,包括促进和抑制作用。化感作用广泛存在于农林生态系统中。本研究采用生物学化感测定方法,结合生态分析、数理统计分析,研究了9种不同染色体倍性、生态类型柳枝稷间的化感作用差异,揭示了柳枝稷在生长周期内化感作用的变化规律,为柳枝稷的引种和人工草地建设提供了理论依据。主要研究内容及结果如下:1、不同品种柳枝稷间的化感作用差异不同染色体倍性、生态类型的柳枝稷对受体植物多年生黑麦草和紫花苜蓿的化感作用存在差异。通过对9个不同品种的柳枝稷在苗期对受体的化感作用分析,染色体倍性高的通常表现出强的化感作用,生态类型中高地的比低地类型的化感作用强,染色体倍性决定化感作用,但生态类型也强烈影响化感作用,即环境条件能影响柳枝稷化感作用。通过聚类分析,将柳枝稷按化感作用强弱分为三类:Dakota、Forestberg、Sunburst、Nebraska 28和Pathfinder为强化感作用类型;Black Well和Cave_in_Rock为中等化感作用类型;Alamo和Kanlow为弱化感作用类型。2、柳枝稷在生长周期内化感作用的变化柳枝稷不同部位浸提液对受体植物生长的影响存在差异,同一部位在不同生长季节其化感强弱也不相同;随着生长季节的变化,柳枝稷茎叶和根部的化感物质的分配也随之发生变化。对于黑麦草,柳枝稷的综合化感作用呈现出苗期>成熟期>开花期的规律,对于苜蓿,则表现为开花期>苗期>成熟期。柳枝稷茎叶在苗期的化感作用要比根的化感作用强,到开花期和成熟期后,根的化感作用增强。3、干旱胁迫下柳枝稷化感作用变化干旱环境下,柳枝稷的化感作用增强。在水分充足地方生长的4倍体低地类型柳枝稷Alamo和Kanlow,在杨凌水分充足地区其化感作用表现不强,但是在半干旱地区的固原却对其他植物的生长表现出强烈的化感抑制作用,表明了在干旱胁迫下其组织中的次生代谢产物(化感物质)的浓度增加。4.、柳枝稷植株内不同化学物质的化感作用对受体植物多年生黑麦草,4类有机物的抑制作用大小比较为:生物碱类>酚类>有机酸类>中性物质。对紫花苜蓿的化感作用而言,四种有机物之间差异不大。不论哪种有机物,其对多年生黑麦草的化感作用均大于对紫花苜蓿,即柳枝稷中化感物质对不同的受试植物其化感作用表现不同。不同的植物对相同的化感物质的敏感度不尽相同,由此可知,在选择研究化感作用的受体植物时,应可能地多选择几种,这样才能对植物的化感作用给出全面准确的评价。
