黄瓜连作土壤酚酸类物质积累对土壤微生物和酶活性的影响

伴随连作年限的增加,日光温室黄瓜连作土壤中酚酸类物质(对羟基苯甲酸、阿魏酸、苯甲酸)明显积累,连作5～9年的土壤酚酸类物质含量显著高于连作1～3年的土壤.伴随外源酚酸类物质处理浓度的增加,黄瓜根区土壤中细菌、放线菌和微生物总量以及N生理群均呈先升后降趋势,在80 μg·g^-1处理浓度下细菌、放线菌数量最多,处理浓度在120μg·g^-1以下土壤真菌数量(包括尖孢镰刀菌、疫霉)急剧增长;多酚氧化酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和蛋白酶活性也同样呈先升后降趋势,但其峰值对应的浓度不同.     

内生真菌对花生残茬腐解及土壤酚酸含量的影响

土壤中花生残茬是导致连作障碍的原因之一。为了探讨施加内生真菌Phomopsis liquidambari(B3)对加速花生残茬腐解、改善连作花生土壤环境、缓解花生连作障碍的作用及其可能机理,通过向土壤中添加花生(Archis hypogaea)残体,利用盆栽试验探讨了施加B3对花生残茬腐解率、土壤部分酚酸物质和酶活性的影响。结果表明:与CK相比,在萌发期和苗期,添加B3处理显著加快残茬腐解,提高纤维素木质素降解率,增加土壤中对羟基苯甲酸、香草酸和香豆酸的含量;在花生整个生育期,施加B3显著调节了土壤中漆酶、锰过氧化物酶(Manganese peroxidase,Mn P)、木质素过氧化物酶(Lignin peroxidase,Li P)和多酚氧化酶(Polyphenol oxidase,PPO)活性的动态变化,这种变化有利于花生残茬快速腐解和酚酸类化感物质的及时转化。开花期之后施加B3处理土壤酚酸含量显著降低,花生荚果增产19.9%。实时定量PCR结果表明内生真菌B3在土壤中30 d内可以被检测,并对复杂多样的酚酸类物质具有广谱高效的降解能力。由此说明,施加内生真菌B3可以显著加快连作土壤中花生残茬腐解,进而通过减少土壤酚酸含量来缓解由残茬腐解引起的连作障碍。     

连作苹果土壤酚酸对平邑甜茶幼苗的影响

为探讨连作(重茬)苹果土壤中酚酸类物质的积累与苹果连作障碍的关系,在砂培条件下,取连作果园土壤中实际浓度的酚酸类物质处理平邑甜茶幼苗,探讨了连作2a的果园土壤中实测浓度的根皮苷、间苯三酚、根皮素、对羟基苯甲酸和肉桂酸对平邑甜茶幼苗根系线粒体指标、抗氧化酶活性、膜过氧化程度及活性氧(ROS)含量的影响。结果表明:连作土壤中实际浓度的5种酚酸类物质均使平邑甜茶幼苗生长受到抑制,根系受影响程度高于地上部分,表现为根冠比降低;线粒体膜通透性转换孔(MPTP)开放程度增大,线粒体膜电位降低,细胞色素Cyt c/a比值下降;降低了幼苗根系中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,增加了过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子自由基(O·-2)以及丙二醛(MDA)的含量。土壤浓度的5种酚酸类物质中,以根皮苷处理抑制效果最显著,间苯三酚处理抑制力最小。因此,根皮苷是引起苹果连作障碍的主要酚酸,实践中应重点考虑对根皮苷的降解以缓解苹果连作障碍。     

内生真菌重组漆酶rLACB3修复花生连作土壤

土壤中酚酸类物质的积累是导致花生连作障碍的主要原因之一,真菌漆酶可以有效地转化酚酸类物质,但还没有报道将漆酶直接应用于连作土壤的修复。本研究使用盆钵试验研究了不同浓度的漆酶rLACB3对连作土壤修复的效果。处理30 d后,施加500 U·kg-1漆酶处理的修复效果优于20和100 U·kg-1。在花生根际土壤中,500 U·kg-1漆酶处理的可培养细菌、放线菌、固氮菌数量和对照相比分别提高33.0%、37.7%和30.2%。使用变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析根际土壤微生物区系表明,500 U·kg-1漆酶处理的细菌、真菌和固氮菌的Shannon多样性指数比对照分别提高9.0%、17.3%和14.8%。根际土壤中3种酚酸物质香豆酸、4-羟基苯甲酸和香草酸,500 U·kg-1漆酶处理比对照分别减少41.2%、43.8%和35.9%。花生生物量和结瘤数量,500 U·kg-1漆酶处理比对照分别增加17.9%和17.4%。综上表明,内生真菌重组漆酶rLACB3在连作土壤修复中具有较好的应用潜力。     

草莓连作土壤酚酸类物质积累对土壤线虫的影响

通过大田试验和盆栽试验相结合的方式,对不同连作年限草莓土壤酚酸类物质含量、土壤线虫数量和食细菌线虫数量以及外源酚酸类物质对土壤线虫数量和食细菌线虫数量的影响进行了研究。结果表明:随连作年限的增加,草莓连作土壤中酚酸类物质含量明显增加,土壤线虫总数和食细菌线虫总数整体呈现下降趋势,且连作5年的土壤线虫总数和食细菌线虫数量最低,酚酸类物质含量与土壤线虫总数和食细菌线虫数量呈负相关;对羟基苯甲酸和对香豆酸在浓度低于200μg·g-1时使土壤线虫总数和食细菌线虫数量增加,而高于200μg·g-1时起抑制作用;肉桂酸在浓度低于100μg·g-1时增加了土壤线虫总数和食细菌线虫数量,而高于100μg·g-1时起抑制作用;随阿魏酸浓度的增加,线虫数量变化规律不明显,当其浓度高于100μg·g-1时起抑制作用;混合酚酸随浓度增加对土壤线虫总数和食细菌线虫数量的抑制作用增强。     

日光温室黄瓜长期连作自毒物质累积与土壤肥力因子的关系

以日光温室连作第2、6、10、14、18、20、24、26茬次的黄瓜根际土壤为研究材料,研究了长期连作对黄瓜根际土壤酚酸类物质的影响及其与土壤化学性质、酶活性、微生物活性的关系.结果表明:随着连作茬次的增加,酚酸类物质含量显著增加,且茬次间的总酚增长量在连作前期(0～2茬)和后期(20～26茬)显著高于连作中期(10～...     

环渤海湾地区连作苹果园土壤中酚酸类物质变化

分析了山东昌邑、栖霞、蓬莱,辽宁大连、抚宁、绥远,河北昌黎、青县等地苹果园连作土壤中酚酸物质的组成和含量,结果表明:连作障碍发生的苹果园土壤中酚酸类物质的组成和含量在不同地区、不同土层厚度间存在显著差异。苹果园土壤中酚酸类物质的含量从春季到秋季随时间的延长逐渐减少,但过程缓慢。且非连作园土壤中酚酸类物质含量显著少于连作土。连作土壤中酚酸物质的组成和含量在不同季节间差异显著,尤其春季土壤中酚酸物质的种类与夏季和秋季显著不同。这可能是因为植物在不同季节分泌的酚酸类物质种类和含量有差别.不同土层中酚酸物质的分布因季节不同而有显著差异。夏季土壤中酚酸物质主要分布在浅层土壤中,而秋季则主要分布在深层土壤中。这可能是由于浇水等果园管理措施和自然降水对土壤中的酚酸物质产生的淋溶作用,使得大量的酚酸物质向深层土壤运动,最终造成了秋季果园连作土中随土层加深而酚酸物质含量增加的现象。不同地区苹果园连作土中,对羟基苯甲酸、(+)-儿茶素、咖啡酸、阿魏酸含量与非连作土无显著差异,而焦性没食子酸、绿原酸和根皮苷显著高于非连作土。焦性没食子酸、绿原酸和根皮苷可能是引起山东、辽宁、河北地区苹果园连作障碍的关键酚酸物质。     

花生与药材套种对土壤微生物区系的影响

通过茅苍术、京大戟、黄姜（盾叶薯蓣）、半夏和阔叶麦冬5种药用植物与花生套种的盆栽试验,测定了不同时期花生土壤中的细菌、放线菌、霉菌和酵母菌数量,探讨利用药用植物套种花生缓解花生连作障碍的可行性.结果表明：茅苍术组和京大戟组抑制土壤霉菌效果最好,在花生花针期分别比对照组减少了53.87%和29.59%;在花生收获后的土壤中霉菌数量增加,有利于物质循环和养分还田.茅苍术、京大戟和半夏组土壤中细菌数量增加. 在花生花针期,5种药用植物套作组土壤中酵母菌数量均高于对照.霉菌形态鉴定结果表明,在茅苍术、京大戟和黄姜套作组中均未检测出花生常见病原菌.药用植物和花生套种可以有效调节土壤微生物区系.     

连作障碍与根际微生态研究Ⅲ.土壤酚酸物质及其生物学效应

以黑龙江省大豆重茬 5年与正茬土壤和根系为主要研究对象 ,采用高效液相色谱法 ,研究土壤和根系浸提液中的酚酸物质的含量及其生物学效应 .结果表明 ,重茬土壤中对羟基苯甲酸和香草酸的含量 (1mol·L-1NaOH提取 )大于正茬土壤 ,且差异达到极显著水平 ,香草醛含量差异不显著 ;重茬大豆根系水提液中对羟基苯甲酸、香草酸、阿魏酸、香草醛、香豆素含量均高于正茬 .大豆连作条件下土壤多酚氧化酶活性高于正茬土壤 .重茬大豆根系水提液及在水培条件下外加对羟基苯甲酸对大豆幼苗生长发育有一定的抑制作用 ;酚酸物质加入土壤 1周后 ,对羟基苯甲酸、香草酸、香草醛、阿魏酸、苯甲酸、香豆素残留率分别为 10 .4%、15 .3 %、4.1%、2 .3 %、5 .0 %、17.5 % ;且外加酚酸浓度与土壤中真菌数量呈极显著指数相关 .     

微小杆菌(Exiguobacterium sp.)对肉桂酸降解行为

【目的】为有效缓解自毒物质肉桂酸对西瓜等作物生长的危害,从宁夏中卫硒砂瓜连作土壤中分离筛选得到一株高效降解肉桂酸的菌株,研究其基本降解特性。【方法】分离筛选得到一株能有效利用肉桂酸生长的菌株,采用16S r RNA基因序列分析进行菌株鉴定,运用高效液相色谱法和西瓜幼苗生长毒性实验检测降解特性。【结果】从多年西瓜连作土壤中筛选得到一株高效降解肉桂酸的细菌R30,鉴定为Exiguobacterium sp.,其96 h内对肉桂酸的降解率可达99%以上,最适降解温度和p H分别为30°C、p H 7.0。除肉桂酸外,该菌也能够高效降解香豆酸、阿魏酸、苯甲酸等其他酚酸类物质,表现出一定的底物广谱性;检测96 h降解液对西瓜种子萌发直至幼苗生长阶段的影响表明,该菌株可有效缓解肉桂酸对西瓜幼苗的生长抑制作用。【结论】菌株R30在肉桂酸、香豆酸、阿魏酸、苯甲酸等酚酸类物质导致的农作物连作障碍治理领域具有潜在的开发应用价值。     

内生真菌与苍术粉对连作花生根际微生物区系和微量元素的影响

通过盆栽试验,研究了内生真菌拟茎点霉B3(Phomopsis liquidambari)及苍术(Atractylodes lancea)粉联合施用对连作花生根际土壤微生物区系、酶活性及有效态微量元素(Mo、B、DTPA-Fe、Zn、Cu、Mn)含量的影响。结果表明:内生真菌B3和苍术粉复合处理比内生真菌B3处理的荚果和秸秆产量分别增加10.28%和14.11%,内生真菌B3处理与正常施肥相比显著提高了根瘤数量、荚果和秸秆产重,各处理组与正常施肥对照相比分枝数和根长无显著差异。B3处理与对照相比显著提高了种子期、结荚期和成熟期根际土壤可培养细菌和放线菌数量,B3和苍术粉复合处理与对照相比显著提高种子期、花期和成熟期可培养真菌和放线菌数量;细菌DGGE指纹图谱聚类分析表明,B3和苍术粉复合处理相对于正常施肥处理,显著改变种子期、苗期、花期和成熟期花生根际土壤细菌群落结构,同时苗期、花期和结荚期的细菌条带数和香农指数也有所提高,真菌DGGE指纹图谱聚类分析表明,B3和苍术粉复合处理对真菌群落影响较大,除种子期以外的生育期真菌条带数和香农指数都有明显提高,花期真菌群落结构变化最大,相似度仅为49.6%。花生关键生育期(花期和结荚期)根际土壤脲酶和蔗糖酶活性B3处理和复合处理都显著高于正常施肥对照,促进了连作花生生态系统的物质循环和能量流动。B3和苍术粉复合处理促进了花生生长发育必需微量元素Mo、B、Fe、Zn、Mn的活化,花生叶片和籽粒中微量元素Mo、B、Fe的积累显著增加。研究结果表明,内生真菌和苍术粉联合施用能有效改善连作花生根际微生物区系,提高土壤酶活性,促进微量元素的活化和吸收,对缓解花生连作障碍具有重要意义。     

连作花生土壤中酚酸类物质的检测及其对花生的化感作用

研究了南方红壤区不同连作年限花生土壤中酚酸物质的种类、含量,及其对花生生长的影响。结果表明:连作花生土壤中对羟基苯甲酸、香草酸和香豆酸随着连作年限的增加而增加,连作10a后3种酚酸总量达11.09mg·kg-1干土,显著高于连作3a和6a的土壤;而土壤中香豆素和苯甲酸含量比较低,且变化没有规律。所有酚酸处理组对花生幼苗的株高和根长表现出抑制作用,对花生幼苗地下部的干鲜重均表现出"低促高抑"的特点。香草酸和香豆酸处理组对花生幼苗地上部的干鲜重表现出"低促高抑"的特点,其他处理组均表现出抑制作用。花生幼苗根系活力随着酚酸处理浓度的增加而降低,花生幼苗的超氧化物歧化酶活力(SOD)、过氧化物酶活力(POD)、丙二醛含量(MDA)则随着酚酸浓度的增加而增加。与只用茄腐镰刀菌孢子悬液浸泡花生种子的对照相比,加入酚酸后,花生种子的病原菌的感染率随着酚酸浓度的增加而增加,发芽率则随着酚酸浓度的增加而下降。以上结果说明,酚酸物质可以抑制花生幼苗的生长和提高花生的发病率,可能是因为酚酸物质破坏花生细胞膜的完整性而使病原菌入侵,影响花生生长,产生连作障碍。     

三种根系分泌脂肪酸对花生生长和土壤酶活性的影响

为了探讨花生连作后土壤中脂肪酸类物质的累积与花生连作障碍间的关系,为花生连作障碍机理的研究提供新的理论依据,以田间土壤为介质,采用盆栽试验的方法研究了花生根系分泌物中3种长链脂肪酸,即:豆蔻酸、软脂酸和硬脂酸的混合物,对花生植株生长、产量和土壤酶活性的影响。结果表明,当土壤中脂肪酸的初始含量较低时(80 mg/kg土),对花生植株的生长和产量有微弱的促进作用(P>0.05),当土壤中脂肪酸的初始含量较高时(160 mg/kg土和240 mg/kg土),显著抑制了花生植株的生长和产量(P<0.05)。叶片叶绿素含量、根系活力、土壤酶(蔗糖酶、脲酶、磷酸酶)活性在低脂肪酸含量处理下升高,在高脂肪酸含量处理下显著降低(P<0.001)。光合产物、根际有效养分的减少和根系养分吸收能力的降低,可能是导致花生植株生长和产量降低的原因之一。花生连作土壤中豆蔻酸、软脂酸和硬脂酸的累积与花生的连作障碍有着密切关系。     

胜红蓟化感作用研究 Ⅸ.主要化感物质在土壤中的转化

在田间条件下,胜红蓟挥发油能抑制花生的出苗和生长发育,进一步用高效液相色谱（HPLC）研究证实;胜红蓟挥发油中的主要化感物质胜红蓟素在土壤中的转化与土壤的有机质和营养元素水平显著相关,在高有机质和营养元素水平的土壤中,胜红蓟素先聚合形成二聚体,26d后又解聚成胜红蓟素,然后逐步降解成苯甲酸类,2-甲基丙酸和乙酸等小分子,而在低有机质和营养元素水平的土壤中,胜红蓟素不经过二聚化过程,而是直接降解成小分子,经液质（LC/MS）和核磁共振（NMR）等技术分离鉴定了胜红蓟素二聚体的结构,生物测定表明：胜红蓟素二聚体对花生和黑牧草的生长没有抑制活性。     

Trichoderma harzianum SQR-T037 rapidly degrades allelochemicals in rhizospheres of continuously cropped cucumbers

To alleviate the stress of continuous cropping for cucumber continuous cropping (CCC) system, a beneficial fungus Trichoderma harzianum SQR-T037 (SQR-T037) was isolated and applied to soil to degrade allelochemicals exuded from cucumber plants in a Rhizobox experiment. The following phenolic acids (PAs), classified as allelochemicals, were isolated and identified from cucumber rhizospheres: 4-hydroxybenzoic acid, vanillic acid, ferulic acid, benzoic acid, 3-phenylpropionic acid, and cinnamic acid. Mixed PAs added in potato dextrose broth, each with 0.2 gram per liter, were completely degraded by SQR-T037 after 170 h of incubation. In Rhizobox experiments, inoculation of SQR-T037 in the CCC soil also degraded the PAs exuded from cucumber plant roots. This degradation was 88.8% for 4-hydroxybenzoic acid, 90% for vanillic acid, 95% for benzoic acid, and 100% for ferulic acid, 3-phenylpropionic acid, and cinnamic acid at 45 days after plantation. Simultaneously, a significant (p ≥ 0.05) decrease in the disease index of Fusarium wilt and an increase in dry weights of cucumber plants were obtained in pot experiments by application of SQR-T037. This was mostly attributed to degradation of PAs exuded from cucumber roots in CCC soil by SQR-T037 and alleviation of the allelopathic stress. Application of beneficial microorganisms, such as SQR-T037 that biodegrades allelochemicals, is a highly efficient way to resolve the problems associated with continuous cropping system.     

O3浓度升高对小麦根际土壤酶活性和有机酸含量的影响

近地层臭氧(O₃)浓度升高作为全球气候变化的重要因素之一,对土壤生态环境和农作物生长发育造成了很大影响.本研究采用开顶式气室(OTCs)法,探究臭氧浓度升高对小麦不同生育期(分蘖期、拔节期、孕穗期和成熟期)根际土壤酶活性(过氧化氢酶、多酚氧化酶、脱氢酶和转化酶)和有机酸含量(草酸、柠檬酸和苹果酸)的影响规律,并结合根际土壤理化性质、植株根系生长状况等分析其产生影响的原因.结果表明: O₃浓度升高不同程度地提高了小麦成熟期土壤过氧化氢酶、多酚氧化酶、脱氢酶和转化酶活性,其中过氧化氢酶和多酚氧化酶活性提高达显著水平;在抽穗期,脱氢酶和转化酶活性因臭氧浓度升高而显著提高,增幅最高可达76.7%.在成熟期,O₃浓度升高显著提高了根际土壤中柠檬酸和苹果酸含量;显著降低了根际土壤pH、电导率、总碳和总氮含量,增加了土壤氧化还原电位(Eh);显著降低了小麦根系生物量、总根长和根总表面积,而增加了根平均直径.