水电工程的施工形成大量的工程边坡，这些边坡在雨水的侵蚀下，极可能造成滑坡、 泥石流等地质灾害。 运用植被对边坡进行生态防护既能充分发挥植被地上层对雨水的截留和地下根系对土壤的锚固作用，又能改善生态环境，保育生物多样性。 物种的选择与配置是边坡植被生态恢复的关键。 由于边坡的立地条件差，而边坡植被又需要在尽可能短的时间内恢复，选择一些抗逆性强、 根系发达、 生长迅速的先锋物种成为边坡生态恢复的必然选择。 一些外来物种如银合欢[Leucaena leucocephala (Lam.) de Wit]由于具有上述特征，在边坡的生态恢复中得到了应用^[1]。

化感作用是植物(包括微生物)通过合成并向环境释放化学物质而对同种或异种植物的萌发和生长发育所产生的直接或间接的有益或有害的作用^[2]。 很多外来物种对本地的农作物都有显著的化感作用^[3]，但目前对于边坡生态恢复中外来物种化感作用的研究比较少见。 中国西南地区常把银合欢用作大型水电工程边坡生态恢复的先锋物种^[4]，同时运用了其他物种与其搭配种植，其中包含了狗牙根(Cynodon dactylon Linn.)和紫花苜蓿(Medicago sativa Linn.)等草本植物。 野外调查发现银合欢能在短期内快速成林，及时稳固边坡，但成林后林下很少有本地植物定居与生长，使得群落的物种多样性简单，林下地表层植被覆盖度低，一定程度影响到群落的水土保持能力。 林勇明等^[5] 、 方海东等^[6]对银合欢人工林的群落特征及物种多样性的研究中也发现同样的问题。 狗牙根和紫花苜蓿具有根系发达、 耐瘠薄土壤和抗逆性强的特征。 通过测定银合欢鲜根和叶片凋落物的水浸提液对这2种植物种子萌发与幼苗生长的作用，旨在以它们为例证研究银合欢的种植对本地物种可能存在的化感作用，揭示银合欢林物种多样性低和林下层裸露的原因，探讨现有银合欢林的管理方法。

供体植物银合欢的鲜根和叶片凋落物采集于三峡大学植物园。 受体材料狗牙根和紫花苜蓿的种子购自于苗木公司。

2015年9月,将银合欢鲜根和成熟而即将凋落的叶片采回，其中叶片在室温条件下自然风干后剪碎，鲜根经洗净后直接切碎，并用粉碎机将材料进一步打碎^[7-8]，然后在100 mL蒸馏水中分别加入15 g叶片凋落物和鲜根的粉碎物，浸泡48 h。 浸泡期间间或震荡和搅拌。 最后用4层纱布将浸提液过滤3次，分别得到0.15 g·mL^-1的银合欢叶片凋落物和鲜根的水浸提液，将其放在冰箱中冷藏备用。

参照相关化感试验的研究方法^[9-10]，将上述2种浸提液利用蒸馏水分别稀释成0.025、 0.050、 0.075、 0.100和0.125 g·mL^-1的鲜根和叶片凋落物水浸提液，并以蒸馏水作为对照。 每个试验设置6个处理水平。 将受体植物种子先用0.5%的高锰酸钾溶液(KMnO₄)消毒5 min，再用蒸馏水反复冲洗5~6次，然后晾干备用。 在直径为9 cm经灭菌过的培养皿中放入2层经灭菌的滤纸，然后分别随机挑选其中一种供试植物的饱满种子50粒，均匀摆放在培养皿中作为一个试验单位。 每个试验单位加入5 mL上述不同处理水平的水浸提液，每个处理水平各6个重复。 将培养皿放在人工气候培养箱中进行培养。 培养条件为： 光照12 h，光照强度150 μmol·m^-2·s^-1，温度25 ℃； 黑暗12 h，温度20 ℃。 从第2 天起，每隔24 h记录种子萌发数(胚根或胚轴突破种皮1~2 mm时记为萌发)，并对每个培养皿补充适量的相应浓度的水浸提液或蒸馏水以保持滤纸潮湿。 连续记录14 d后，随机从每个培养皿中挑出10株幼苗，测量其根长和芽高。 分别计算发芽率、 存活率、 发芽势、 发芽指数。

式中： G_t表示第t天种子的发芽数； D_t表示发芽的时间。

计算出各物种每个试验单位的发芽率、 发芽势、 发芽指数、 存活率、 平均根长和芽高及其相应的对照抑制百分率。 分别以鲜根和叶片凋落物水浸提液浓度为变量，以发芽率、 发芽势、 发芽指数、 存活率、 平均根长和芽高为因变量，利用SPSS17.0软件对每个物种进行单因素方差分析，当处理因素的试验效应达到显著水平时，再利用LSD方法检测处理之间的差异性水平。 最后利用综合效应(synthesis effects，SE)对所有受体的化感作用进行综合评价。 综合效应为发芽率、 发芽势、 发芽指数、 存活率、 根长和芽高的对照抑制百分率的算术平均值。 各个测试项目的对照抑制百分率的计算方法如下^[11]。

银合欢鲜根水浸提液对2种受体植物种子萌发的影响不同(表 1)。 其中狗牙根种子在中高浓度鲜根水浸提液处理的发芽率、 发芽势和发芽指数均低于低浓度处理，但差异均未达到显著水平(P＞0.05) ，表明鲜根水浸提液对狗牙根种子萌发存在一定的抑制作用，但效果不显著。 而鲜根水浸提液对紫花苜蓿种子的发芽率、 发芽势、 发芽指数的影响达到显著差异水平(P＜0.05) ，各指标均随着鲜根水浸提液浓度的增加而减少。 在0.050，0.075，0.100和0.125 g·mL^-1浓度条件下，紫花苜蓿的种子发芽率分别比对照的减少 12.44%，12.44%，20.58%和21.06%，表明鲜根水浸提液对紫花苜蓿种子的萌发有着显著的抑制作用。 鲜根水浸提液对狗牙根幼苗存活没有显著影响(P＞0.05) ，但是其对紫花苜蓿幼苗存活的影响却达到显著水平(P＜0.05) ，在0.050，0.075，0.100和0.125 g·mL^-1浓度条件下，紫花苜蓿幼苗的存活率分别比对照减少 8.85%，16.28%，16.82%和28.59%。

2种受体植物种子的发芽率、 发芽势和发芽指数都表现出随浓度的增加而急剧下降的趋势，处理效果均达到极显著水平(P＜0.01) (表 2)。 在0.050，0.075，0.100和0.125 g·mL^-1浓度水平条件下，狗牙根种子发芽率分别比对照降低7.45%，25.47%，48.44%和49.08%，紫花苜蓿种子发芽率则分别比对照降低 14.84%，28.23% ，29.67% 和30.14% 。 表明银合欢叶片凋落物水浸提液对2种受体植物种子的萌发均具有显著抑制效应，且浓度越高抑制效应越强。 叶片凋落物水浸提液对紫花苜蓿幼苗的存活率也有显著影响(P＜0.05) ，其存活率随着水浸提液浓度的增加呈现出先增加后减少的变化趋势。 幼苗存活率在0.025 g·mL^-1处理中比对照高2.82%，但差异不显著(P＞0.05) 。 从0.075 g· mL^-1开始幼苗存活受到抑制，存活率与对照相比降低了11.48%，达到显著差异水平(P＜0.05) ，到0.125 g·mL^-1处理水平时存活率降低了15.71%。 但是狗牙根幼苗存活率受到叶片凋落物水浸提液的影响不明显，各处理水平的存活率相同。

银合欢鲜根水提液对幼苗的生长有一定程度的影响，但2种受体植物幼苗的根长和芽高对鲜根水浸提液的响应有所差异(表 3)。 鲜根水浸提液对狗牙根幼苗根长和芽高的影响表现为促进作用，即受水浸提液处理过幼苗的根长和芽高均高于对照。 但是该促进效应随处理浓度的增加呈先增加后减少的趋势，以0.100 g·mL^-1处理对根长和0.075 g·mL^-1处理对芽高的促进作用最大，分别增加了39.76%和 44.53%。 各处理之间芽高的差异达到显著水平(P＜0.05) ，而根长的差异未达到显著水平(P＞0.05) 。 鲜根水浸提液对紫花苜蓿幼苗芽高的影响也表现为促进作用，对根长的影响表现出低浓度促进，高浓度抑制的效应。 两者的处理效应均未达到显著水平(P＞0.05) 。

银合欢叶片凋落物水浸提液对狗牙根幼苗根长和芽高都表现为促进作用，处理效应随着浓度的增加呈先增加后减少的趋势，各处理幼苗的根长和芽高都显著高于对照(P＜0.05) 。 根长以0.050 g·mL^-1处理下的幼苗最高，比对照增加了95.18%，芽高以0.100 g·mL^-1处理下的幼苗最高，比对照增加了 53.96%。 叶片凋落物水浸提液对紫花苜蓿幼苗根长和芽高都有显著影响(P＜0.01； P＜0.05) ，总体表现为促进作用。 其中根长随着处理浓度的增加呈先增加后减少的趋势，而芽高在低浓度下为促进作用，高浓度下无处理效应。 其中根长在0.050 g·mL^-1处理达到最大值，比对照增加了92.88%，芽高在0.025 g·mL^-1处理达到最大值，比对照增加了54.69%(表 4)。

银合欢鲜根和叶片凋落物水浸提液对2种受体植物的化感综合效应见表 5、 表 6。 鲜根和叶片凋落物水浸提液对紫花苜蓿的种子发芽率、 发芽势、 发芽指数及幼苗存活率基本上表现为抑制作用，且随处理浓度的增加抑制作用增强。 鲜根水浸提液对狗牙根的发芽势和幼苗存活率表现为抑制作用，而对发芽率和发芽指数表现为低浓度促进，高浓度抑制的作用。 叶片凋落物水浸提液对狗牙根的幼苗存活的影响不明显，对发芽率、 发芽势、 发芽指数均表现为抑制作用，抑制作用随浓度的增加而增强。 鲜根和叶片凋落物水浸提液对狗牙根和紫花苜蓿的根长和芽高均表现为低浓度促进，高浓度促进作用减弱，抑制作用增强的趋势。 银合欢鲜根水浸提液对狗牙根影响的综合效应表现为“低促高抑”，而紫花苜蓿在各浓度处理下均呈现抑制作用，且随处理浓度的增加抑制作用增强。 银合欢叶片凋落物水浸提液对狗牙根影响的综合效应呈现为抑制作用，而紫花苜蓿表现为“低促高抑”。 总体上，银合欢叶片凋落物水浸提液的化感作用强于鲜根水浸提液的化感作用。 紫花苜蓿对银合欢鲜根和叶片凋落物水浸提液的化感作用的响应强度大于狗牙根。

野外调查研究发现^[5-6]银合欢人工林下很少有其他本地植物定居与生长，下层植被覆盖度和群落的物种多样性极低。 产生这种现象的原因一方面可能是由于银合欢生长迅速，群落郁闭度高，通过对光和水的竞争抑制了其他植物的定居与生长^[12]。 另一方面的原因则可能是银合欢产生了一些化感物质，抑制了其它植物的定居。 关于银合欢对本地植物的化感作用已经有所报道，KHARE et al^[13]研究银合欢对大豆(Glycine max)的化感作用，发现大豆受到的影响取决于银合欢植物体各部位含羞草素的含量。 低浓度的含羞草素对大豆的种子萌发和幼苗生长有促进作用，高浓度的含羞草素则有抑制作用。 AHMED et al^[12]研究银合欢叶片凋落物对2种林木作物及3种农作物的化感作用，发现银合欢凋落物对受体植物的种子萌发和幼苗生长有抑制作用，但存在浓度效应，浓度越高抑制作用越强，且不同受体之间的响应有所差异。 本研究表明，银合欢鲜根和叶片凋落物水浸提液对2种常用于边坡生态恢复的本地植物种子的发芽率、 发芽势、 发芽指数均有不同程度的抑制作用，且随浓度的增加抑制作用增强。 该结果与上述研究结果相似。 本研究中叶片凋落物水浸提液的化感效应强于鲜根水浸提液。 这主要是因为同一物种不同植物组织所含化感物质的种类、 含量或溶解性不同，其化感作用因此存在着较大差异^[13-14]。 一般认为叶片的化感作用强于根^[15]。 本试验中银合欢鲜根和叶片凋落物水浸提液对狗牙根幼苗存活的影响不显著，却显著抑制紫花苜蓿幼苗存活。 从综合效应分析，紫花苜蓿对化感作用的敏感性强于狗牙根。 可见，不同植物对化感作用的响应程度有差异性，说明化感作用具有选择性^[16]。

本研究还表明，银合欢鲜根和叶片凋落物水浸提液对狗牙根和紫花苜蓿幼苗根长和芽高的生长表现为低浓度促进，高浓度促进作用减弱，抑制作用增强的现象。 这与KHARE et al^[13]关于银合欢对大豆的化感作用的研究结果相似。 低浓度水浸提液对受体幼苗根长和芽高有促进作用，说明此时水浸提液可能主要起营养作用，其化感作用很微弱，且抑制效应可能已被抵消。 但随着浓度的升高，化感物质逐渐增多，化感作用逐渐增强，进而起主导作用。 化感物质起作用需要达到一定的浓度，尤其是在自然条件下，植物向土壤中释放的化感物质浓度达到了有效作用阈值，才会对周围的伴生植物产生抑制效果^[17]。

植物种子萌发、 幼苗生长、 器官发育等生长发育的各个阶段以及光合生理都可能受到化感作用的影响^[18]。 种子萌发与幼苗定居是植物生活史的重要阶段，也是植物体对外界环境条件最为敏感的阶段，因此也是植物最容易受化感作用影响的阶段^[16]。 影响群落幼苗更新的因素很多，如林下荫蔽、 种间竞争等^[19-20]。 本研究显示银合欢对本地物种种子萌发与幼苗存活的化感抑制作用是本地物种难以在银合欢林下定居的重要原因之一。 植物化感作用会影响到群落的形成与演变^[21-23]。 银合欢人工林也可能因为其具有的化感作用而影响本地物种的定居与演替。 出现群落物种多样性低，缺少地表植被层，群落的保持水土能力低等问题，从而影响了其对边坡生态防护的效果。 本研究所使用的2种受体植物虽然都在一定程度上受到银合欢化感作用的影响，但相对而言，狗牙根比较适宜于与银合欢搭配种植。 针对银合欢所存在的化感作用，以及因此而导致的群落物种多样性低和结构简单的问题，今后应开展更多先锋植物与银合欢相互关系的研究，以筛选出对银合欢化感作用适应性较强的物种与其搭配种植。 同时对现有高密度的银合欢纯林应进行适当间伐，减少其化感作用和隐蔽作用，增加本地灌木和草本植物在群落定居的机会，以增加边坡物种多样性，改善群落的结构，提高边坡生态系统稳定性。