试验于2015年秋开始在兰州大学庆阳黄土高原试验站(35° 40' N, 107° 51' E, 海拔1 298 m)的11龄苹果园中进行。秋末(2015年11月)苹果树叶片全部凋落后随机选取6行(4 m× 6 m)清耕地, 其中一半清扫掉地表的落叶(无叶), 另一半则保留落叶(有叶)。

2016年3月下旬, 用土钻分别在有落叶地和无落叶地多点取样, 土层深度为0-5、5-10和10-30 cm。同层多点土样混合, 挑出根系、枯枝落叶后, 将新鲜土样过1 mm筛, 按土∶ 水体积比1∶ 1加水浸提, 室温振荡1 h, 静置24 h后用双层滤纸过滤得土壤浸提液, 保存于4 ℃冰箱中备用。

试验所用材料为多年生黑麦草(Lolium perenne)和陇东紫花苜蓿(Medicago sativa ‘ Longdong’ )均购自草种公司。

采用纸上发芽法进行种子萌发试验。选用直径9 cm的培养皿, 双层滤纸, 每皿50粒种子, 4个重复, 将不同土层的土壤浸提液5 mL加入培养皿中, 加入等量的蒸馏水作为对照。将培养皿置于光照培养箱中, 培养箱温度设置为25 ℃、相对湿度为75%, 在黑暗条件下培养。萌发周期为7 d, 以胚根突破种皮的长度为种粒的一半作为萌发标准, 分别在紫花苜蓿种子萌发的24 h和黑麦草种子萌发的48 h开始每隔2 h记录种子萌发数。实际观测中, 各处理下萌发10 h时萌发数相近, 故不再频繁记录。在萌发周期结束(168 h)时记录萌发总数, 并计算种子的萌发率。同时, 在每个培养皿中随机选取4株幼苗, 测量胚根和胚芽长, 以及幼苗鲜重。

采用SPSS 17.0统计软件对试验数据进行处理, 使用Two-way ANOVA分析土层和落叶残留对黑麦草和紫花苜蓿种子萌发及幼苗生长影响的差异显著性。

土壤浸提液促进了黑麦草种子的萌发, 但对种子萌发总数无影响(图1)。与对照相比, 土壤浸提液处理下黑麦草种子的萌发数较高。在0-5和5-10 cm土层土壤浸提液处理下, 萌发48-56 h时, 有叶土壤浸提液萌发数大于无叶的; 10-30 cm土层时, 有叶和无叶间萌发数差异不明显。

土壤浸提液减缓了紫花苜蓿种子的萌发, 但对种子萌发总数无影响(图1)。与对照相比, 土壤浸提液处理下紫花苜蓿种子的萌发数较低。在0-5 cm土层土壤浸提液处理下, 有叶土壤浸提液的萌发数比无叶处理更高; 5-10和10-30 cm土层时, 有叶和无叶间萌发数无明显差异。

图1

Fig. 1

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	图1 不同土层土壤浸提液对黑麦草和紫花苜蓿种子萌发动态的影响Fig. 1 Effect of soil extract of different soil layers on dynamics of germination of ryegrass and alfalfa seeds

土层、落叶残留及其相互作用下的土壤浸提液对黑麦草和紫花苜蓿种子萌发率均无显著影响(图2, 表1)。与无叶时相比, 有叶土壤浸提液处理有提高黑麦草和紫花苜蓿种子萌发率的趋势。与对照相比, 0-5和5-10 cm土层有叶土壤浸提液提高了苜蓿种子的萌发率。

图2

Fig. 2

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	图2 不同土层土壤浸提液对黑麦草和紫花苜蓿种子萌发率的影响Fig. 2 Effect of soil extract of different soil layers on germination rate of ryegrass and alfalfa seeds

落叶残留下土壤浸提液显著影响黑麦草幼苗胚芽长(P≤ 0.001), 土层、落叶残留土壤浸提液显著影响紫花苜蓿幼苗胚芽长(表1)。在0-5 cm土层, 土壤浸提液处理下黑麦草幼苗胚芽长与对照相近(P> 0.05), 而在5-10和10-30 cm土层时, 无叶土壤浸提液处理的黑麦草幼苗胚芽长显著大于对照和有叶时的(P< 0.05)(图3)。0-5 cm土层土壤浸提液处理下紫花苜蓿幼苗胚芽长小于对照, 无叶显著小于对照和有叶时的, 有叶与对照之间无显著差异, 5-10 cm土层时则相反, 10-30 cm土层时与对照相近(图3)。0-5和5-10 cm土层有叶土壤浸提液处理下紫花苜蓿幼苗胚芽长显著大于无叶时的; 5-10 cm有叶土层土壤浸提液处理下紫花苜蓿幼苗胚芽长显著大于0-5和10-30 cm土层的。

表1

Table 1

表1(Table 1)

表1 土层、落叶残留及其相互作用对黑麦草和紫花苜蓿种子萌发及幼苗生长的影响 Table 1 Effect of soil layer, falling leaves, and their interaction on germination rate and seedling growth of ryegrass and alfalfa 项目 Parameter 黑麦草Ryegrass 紫花苜蓿Alfalfa 萌发率 Germination rate 胚根长 Length of radicle 胚芽长 Length of plumule 鲜重 Fresh weight 萌发率 Germination rate 胚根长 Length of radicle 胚芽长 Length of plumule 鲜重 Fresh weight 土层Soil layer NS NS NS NS NS NS * * * * * * 落叶残留Falling leaf NS * * * * * * NS NS * * * * NS 土层× 落叶残留 Soill layer× Falling leaf NS NS NS NS NS NS NS NS “ NS” indicates no significance. * * * , P≤ 0.001, * * , P≤ 0.01. NS表示不显著, * * * , P≤ 0.001, * * , P≤ 0.01。

表1 土层、落叶残留及其相互作用对黑麦草和紫花苜蓿种子萌发及幼苗生长的影响 Table 1 Effect of soil layer, falling leaves, and their interaction on germination rate and seedling growth of ryegrass and alfalfa

图3

Fig. 3

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图3 土壤浸提液对黑麦草和紫花苜蓿幼苗胚芽长的影响 不同大写字母表示同一土层无叶、有叶及对照间差异显著, 不同小写字母表示不同土层相同处理间差异显著(P< 0.05)。Fig. 3 Effect of soil extract on plumule length of ryegrass and alfalfa seedlings Different capital letters indicate significant differences between the soils with or without leaves and CK at the 0.05 level, and different lowercase letters indicate significant differences among soil layers at the 0.05 level; similarly for the following figures.

落叶残留土壤浸提液显著影响黑麦草(P≤ 0.001)和紫花苜蓿幼苗胚根长(P≤ 0.01)(表1)。土壤浸提液处理下黑麦草幼苗的胚根长小于对照的, 且无叶土壤浸提液处理下的显著小于有叶时的(P< 0.05)(图4)。土壤浸提液处理下紫花苜蓿幼苗的胚根长显著小于对照; 在0-5和10-30 cm土层有叶土壤浸提液处理下紫花苜蓿幼苗的胚根长显著大于无叶时的(图4)。

图4

Fig. 4

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	图4 土壤浸提液对黑麦草和紫花苜蓿幼苗胚根长的影响Fig. 4 Effect of soil extract on radicle length of ryegrass and alfalfa seedlings

土壤浸提液处理对黑麦草幼苗单株鲜重影响不显著, 仅土层对紫花苜蓿幼苗单株鲜重有显著影响(P≤ 0.001)(表1)。但与对照相比, 土壤浸提液处理下黑麦草幼苗单株鲜重较小, 且无叶处理的黑麦草幼苗单株鲜重大于有叶时的(图5)。土壤浸提液显著减小了紫花苜蓿幼苗单株鲜重, 0-5 cm土层时紫花苜蓿幼苗单株鲜重显著小于其他土层(图5)。

图5

Fig. 5

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	图5 土壤浸提液对黑麦草和紫花苜蓿幼苗单株鲜重的影响Fig. 5 Effect of soil extract on fresh weight of ryegrass and alfalfa seedlings