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化感作用是指植物或微生物分泌的次生代谢物对植物产生的有利或不利的作用[1-2]，该作用存在于植物生长的各个阶段，包括种子萌发及幼苗生长成熟[3-5].受体和供体为同种植物而产生抑制作用的现象即称为自毒作用[6]，自毒作用是产生连作障碍的主要原因之一[7]，表现为作物长势变差，质量产量降低，病虫害增加等[8-10].由于受种植条件、耕地数量以及经济利益等制约，连作障碍现象在烟草农业生产和中药材作物种植广泛存在[11].轮(间套)作种植模式是当前缓解连作障碍的重要措施，能够克服植物自毒作用[12]，改善土壤理化性质[13]，提高作物质量和产量[14]，降低作物病虫害[15].
玄参(Scrophularia ningpoensis Hemsley)和川明参(Chuanminshen violaceum Sheh et Sha)是西南地区种植的两种重要的中药材作物，其适宜的生态条件与广泛种植的烟草(Nicotiana tabacum L.)相重合.但3种作物都表现不同程度的自毒作用，忌连作[16].采用特定的药烟轮(间套)作种植模式，或许可以避免各自连作造成的产质量降低等连作障碍现象，使药烟生产相得益彰.中草药玄参和川明参均为根部用药，在采收期之前功能叶片逐渐减少直至枯萎，叶片凋落田间腐烂[17-18]，其茎叶枯落物、须根残留田间会对接下来种植的作物产生影响[19].但这两种中药材作物与烟草间的化感效应尚未有研究.为探究玄参、川明参枯落物对烟草的化感作用，本研究采用不同质量浓度的玄参、川明参枯落物的水浸提液处理烟草种子和幼苗，旨在为西南烟区发展中药材生产和药烟轮(间套)作种植模式提供参考.
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试验的中草药作物供体分别为玄参、川明参，受体植物为烟草K126.玄参茎叶枯落物来自贵州省道真县阳溪镇永红村玄参GAP种植基地，川明参采自西南大学试验农场的一年生的茎叶枯落物，均收获于2014年12月，烟草种子于2014年贵州遵义八里村种植基地收获.
水浸液的制备方法为：玄参、川明参茎叶枯落物自然风干，剪至小条后用粉碎机粉碎至2 mm，称取10 g粉末加适量蒸馏水，室温浸提48 h，抽滤后定容至100 mL备用，母液质量浓度(质量浓度为单位体积溶液中溶质的质量，本研究中为10 g枯落物粉末浸提定容至100 mL为0.10 mg/L质量浓度)为0.10 mg/L(10%质量浓度)，将母液依次稀释10，5，2，0倍至4个处理质量浓度梯度0.01，0.02，0.05，0.10 mg/L，蒸馏水为对照，待用.
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2015年3月试验于西南大学人工气候室中进行，温度25 ℃，种子用5%次氯酸钠溶液灭菌30 min，用无菌水冲洗3次，每皿摆100粒烟草种子，蒸发皿铺有滤纸(均高压灭菌)，用封口纸封住留孔通气，将蒸发皿随机分9组处理，每组4个重复，分别加入玄参、川明参4个质量浓度的水浸液，播后次日开始每天记录萌发的种子数，及时补充等量水浸液或去离子水，使培养皿保持湿润，种子以胚根露白1 mm为发芽标准，培养至种子连续3 d发芽率小于1%即视为发芽结束，而后记录种子发芽率、胚根长和生长状态.发芽结束后，每皿蒸发皿随机选择10株具有代表性的幼苗，继续种植在基质土(采用蛭石、珍珠石与土壤混合基质)并每天定量浇灌营养液和水浸液，40 d后考察其生长情况，即叶龄40 d测量指标.
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式中：Gt为在t天内的发芽数；Dt为相应的发芽天数.活力指数为幼苗高与发芽指数的乘积.
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选取各处理烟草幼苗的由下向上数第3片叶为对象，叶绿素、类胡萝卜素质量分数采用常规法[20]，SOD活性采用氮蓝四唑法，POD活性采用愈创木酚法，CAT活性采用紫外分光光度法，MDA采用硫代巴比妥酸(TBA)法[21].
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用DPS 12.3以及Excel 2010进行基本计算和统计分析，并采用Duncan进行多重比较，本研究设定为p＜0.05时结果有统计学意义.
1.1. 试验材料
1.2. 试验设计
1.3. 测量项目及方法
1.3.1. 发芽指标测定
1.3.2. 生长指标测定
1.4. 数据处理
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玄参、川明参茎叶枯落物水浸液对烟草种子萌发指标有明显的作用效果(表 1).其中，玄参茎叶枯落物水浸液(以下简称水浸液)对烟草种子萌发有一定化感效应，表现为萌发初期(第4天)萌发率与对照差异无统计学意义，第5，6天萌发率显著低于对照，萌发后期(第7-9天)即最终萌发率，低质量浓度下(0.01~0.05 mg/L)种子萌发率与对照差异无统计学意义，高质量浓度下(0.10 mg/L)种子萌发率显著低于对照，比对照降低22.3%；川明参对种子萌发有一定促进作用，表现为萌发初期(第4天)的发芽率高于对照(极有统计学意义)，萌发中期除个别发芽率低于对照，最终种子萌发率与对照差异无统计学意义.
玄参、川明参茎叶枯落物水浸液对烟草种子发芽特性具有不同的作用效果(表 2).其中，玄参水浸液对烟草种子的发芽指数影响具有先升高后降低的趋势，在0.01 mg/L时发芽指数极显著升高29.4%，0.02~0.05 mg/L时与对照差异无统计学意义，在0.10 mg/L时发芽指数比对照显著降低20.2%，胚根长、苗高、活力指数均与对照差异无统计学意义；川明参在0.01 mg/L时发芽指数、活力指数显著升高21.6%，33.7%，其余质量浓度烟草种子的发芽指数和活力指数也有一定升高，但与对照相比差异无统计学意义，对胚根长、苗高也有一定的促进作用.
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在玄参、川明参水浸液的处理下，烟草幼苗叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素质量分数都具有先增加后减少的趋势(图 1)，川明参的3种色素质量分数均高于玄参，但是与对照相比则有不同.玄参水浸液在0.01~0.05 mg/L时，烟草幼苗的叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素与对照相比差异无统计学意义，0.10 mg/L时，3种色素质量分数显著低于对照，分别比对照低35.4%，38.2%，31.6%；川明参水浸液在0.01 mg/L时，烟草幼苗的叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素显著高于对照，分别比对照高31.4%，30.2%，26.3%，0.02~0.10 mg/L时，3种色素质量分数与对照相比差异无统计学意义.
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如图 2所示，随两种水浸液质量浓度升高，烟草幼苗SOD，CAT，POD，MDA活性都逐渐升高，且玄参水浸液下抗氧化酶活性高于川明参，但是与对照相比则有所差异.
玄参水浸液低质量浓度处理下(0.01~0.02 mg/L)，SOD活性均与对照差异无统计学意义，CAT活性分别比对照降低13.9%，5.6%，POD比对照降低25.6%，16.5%.至0.05 mg/L时，SOD活性达到最大，比对照增加17.7%.至0.10 mg/L时，CAT活性达到最大，比对照增加44.3%，POD活性达到最大时则与对照差异无统计学意义. MDA活性在0.01~0.05 mg/L时，与对照相比差异无统计学意义，至0.10 mg/L时，MDA含量达到最大，比对照组增加35.1%；川明参水浸液低质量浓度处理下(0.01~0.02 mg/L)，SOD，CAT，POD活性比对照降低，SOD活性分别比对照降低35.1%，19.7%，CAT活性分别比对照降低67.5%，41.0%，POD活性分别比对照降低37.3%，21.7%，随着水浸液质量浓度升高活性增强，在质量浓度为0.10 mg/L时，SOD，CAT，POD活性均达到最大，但是与对照差异无统计学意义. MDA活性在0.01~0.05 mg/L时，分别比对照降低19.3%，22.6%，17.3%，0.10 mg/L时，MDA含量达到最大，比对照组增加34.2%.
2.1. 烟草种子的萌发特性
2.2. 烟草幼苗的叶绿素质量分数
2.3. 烟草幼苗的抗氧化酶系统活性
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王飞等[22]研究表明空心莲子草浸提液对烟草种子萌发具有促进作用，且促进作用在0.08~4.00 g/L质量浓度范围内从大到小顺序为：根浸提液、根状茎浸提液.喻会平等[23]发现生物菌剂仙丰168和木霉菌处理均对烟草种子萌发有一定的抑制作用.代志聪等[24]发现菊科入侵植物三裂蟛蜞菊叶的枯落物对自身有促进作用，对菊科的两种竞争对手则有抑制作用.本研究中玄参对烟草种子萌发指标有一定的“低促高抑”效果，这与大部分研究化感作用的结论一致[25-26]，川明参水浸液则能促进烟草种子萌发.
李磊等[27]发现随着生境环境因子改变，环境对牧草产生综合胁迫，使牧草色素质量分数降低以及PSⅡ机构遭到迫害.王建华等[28]发现随着遮荫程度的提升，叶绿素a、叶绿素b质量分数增加，叶绿素a/b降低.本研究中，川明参水浸液处理下的叶绿素质量分数始终高于玄参，且比对照增多，玄参水浸液处理下烟草叶绿素则有一定减少，可能由于川明参含有的化感物质对烟草生长具有正效应，而玄参中含有的化感物质对烟草生长具有一定抑制作用.叶绿素质量分数相关分析可得，叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素相关系数r分别为0.970，0.980，0.984，表明三者的正相关性极有统计学意义.
本研究中SOD，CAT，POD，MDA都随水浸液质量浓度的升高而升高，说明烟草对两种中草药水浸液具有一定适应性，可能由于添加了水浸液改变烟株生长环境，烟株通过升高3种酶活性以抵抗外界环境的变化，在所有质量浓度下，玄参水浸液下的抗氧化酶活性均高于川明参，可能与“低促高抑”的化感双质量浓度效应有关，根据相关分析可知，烟草幼苗的SOD，POD，CAT活性之间的正相关性有统计学意义，表明随水浸液质量浓度的升高，3种酶活性升高以清除累积的过量活性氧[29]，在0.01~0.05 mg/L时，玄参水浸液下MDA都保持平衡，川明参水浸液下则分别比对照降低19.3%，22.6%，17.3%，至0.10 mg/L时，MDA开始累积，玄参和川明参水浸液处理下MDA含量均高于对照，可能由于此质量浓度是烟草承受的最高中草药水浸液质量浓度，这与李倩等[30]研究出黄连水浸液对其他作物有化感最高质量浓度一致，当MDA含量过高，抗氧化酶系统不能抵抗时，它可与细胞膜上的蛋白质、酶等结合、交联使之失活，从而破坏生物膜的结构与功能，进而降低了叶绿素质量分数以影响植物光合作用，最终造成植物生物量的减少.
叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素与SOD，POD，CAT，MDA的负相关性有统计学意义，即当叶绿素减少，抗氧化酶系统的酶活性会增加，说明烟草叶绿素与抗氧化酶系统之间具有紧密联系，可能由于化感物质的积累可以产生两方面效应，一方面抑制了叶绿素的质量分数，另一方面抗氧化酶系统活性增强，以抵抗外界环境变化带来的活性氧增加.
综合来看，川明参水浸液对烟草具有一定化感促进效应，从烟草种子发芽和幼苗期生长看，川明参与烟草轮作可能有益于烟草.玄参水浸液对烟草具有一定“低促高抑”的化感效应，按大田玄参每公顷产2.25×104 kg生物产量估算，即使茎叶完全还田，土壤中玄参茎叶仅达1%，即在本研究中水浸液低质量浓度0.01 mg/L左右，因此，玄参与烟草大田轮(间/套)作也可能有益于烟草.
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玄参水浸液对烟草种子萌发和幼苗生长存在“低促高抑”的化感效应，而川明参则存在化感促进效应.川明参、玄参可与烟草轮(间/套)作，可为消减烟草连作障碍提供解决途径.相关轮(间/套)作的田间效应，有待后续试验研究.