外源化感物質(zhì)阿魏酸對紫云英幼苗生長、根際土壤酶活性、微生物數(shù)量及土壤養(yǎng)分的影響

李春龍+韓春梅+葉少平+張新全

摘要：以紫云英為受試植物，研究不同濃度外源化感物質(zhì)阿魏酸（10-7、10-6、10-5、10-4、10-3 mol/L）對紫云英幼苗形態(tài)、根際土壤的微生物數(shù)量、土壤酶活性以及土壤養(yǎng)分含量的影響。結(jié)果表明：阿魏酸對紫云英幼苗生長的形態(tài)指標(biāo)均表現(xiàn)出“低濃度促進(jìn)、高濃度抑制”的效應(yīng)；隨著阿魏酸濃度的增加，5種所測土壤酶活性全部呈下降趨勢，所有微生物數(shù)量均呈遞減趨勢，土壤中的有機(jī)質(zhì)含量、有效磷含量、速效鉀含量和銨態(tài)氮含量均呈遞減的趨勢，而硝態(tài)氮則呈遞增的趨勢；并且土壤酶與土壤微生物數(shù)量均呈極顯著正相關(guān)；土壤酶活性、細(xì)菌、真菌及放線菌數(shù)量與土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀及銨態(tài)氮含量均呈極顯著正相關(guān)；而硝態(tài)氮含量則與土壤酶活性、細(xì)菌、真菌及放線菌數(shù)量呈極顯著負(fù)相關(guān)。

關(guān)鍵詞：化感物質(zhì)；阿魏酸；紫云英；幼苗生長；土壤酶；土壤微生物；土壤養(yǎng)分

中圖分類號： S541+.301文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號：1002-1302（2017）04-0134-03

紫云英（Astragalus sinicus L.）別稱翹搖、紅花草草子，為豆科黃芪屬二年生草本植物。紫云英原產(chǎn)中國，主要用作綠肥，也是一種優(yōu)質(zhì)的豆科牧草、蜜源作物和觀賞植物，根、種子及全草又可入藥，有祛風(fēng)明目、健脾益氣、解毒止痛之效[1]。紫云英可作為飼草料青飼或調(diào)制成干草，適口性好，各類家畜均喜食，而且營養(yǎng)價(jià)值高，可作為家畜的優(yōu)質(zhì)青綠飼料和蛋白質(zhì)補(bǔ)充飼料，喂豬效果更好。每年可收割2～3次，在播種量為30 kg/hm2的情況下，鮮草產(chǎn)量最高為2.7萬kg/hm2[2]。在種植紫云英牧草的生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，紫云英存在連作障礙，會導(dǎo)致生產(chǎn)力下降。

阿魏酸屬于化感物質(zhì)酚類物質(zhì)及其衍生物類物質(zhì)?；形镔|(zhì)進(jìn)入土壤后，植物根際微生態(tài)系統(tǒng)將發(fā)生復(fù)雜的變化[3]。而有關(guān)外源純化感物質(zhì)對土壤酶活性、土壤養(yǎng)分和微生物數(shù)量影響的相關(guān)研究相對較少。目前，有關(guān)阿魏酸對紫云英化感作用的研究尚未見報(bào)道。因此，本試驗(yàn)研究不同濃度化感物質(zhì)阿魏酸對紫云英幼苗形態(tài)指標(biāo)、根際土微生物數(shù)量、土壤酶活性及土壤養(yǎng)分含量的影響，[JP+1]旨在揭示紫云英根際微生物區(qū)系和土壤酶活性的變化規(guī)律，為解決紫云英連作障礙及地力衰退等問題以及制定科學(xué)管理措施提供理論依據(jù)。[JP]

[BT1#][STHZ]1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

化感物質(zhì)阿魏酸購于Sigma公司，受試植物紫云英種子購于四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院。

1.2阿魏酸處理液的配制

將阿魏酸用蒸餾水溶于容量瓶中，配成10-3 mol/L的母液，然后將母液分別稀釋成10-4、10-5、10-6、10-7 mol/L的溶液[4]。試驗(yàn)時(shí)即用即配，用蒸餾水作為對照處理。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2013年4月上旬取盆培土（土壤取自成都農(nóng)業(yè)科技職業(yè)學(xué)院校外實(shí)訓(xùn)基地），取回后先過2遍2 cm篩，篩去較大的石塊及粗枝等，再過細(xì)篩，用350 g 45%敵磺鈉可濕性粉劑進(jìn)行土壤消毒處理，然后將土混勻，最后隨機(jī)裝盆。每盆土均裝至花盆（上口徑28 cm，深25 cm）的2/3處，每盆裝土10 kg，于2013年4月15日播紫云英種子10粒。

待紫云英幼苗生長1個(gè)月后，于2013年5月15日挑選長勢一致的壯苗進(jìn)行處理。采用不同濃度的阿魏酸（10-7、10-6、10-5、10-4、10-3 mol/L）溶液40 mL澆灌紫云英幼苗，每個(gè)處理重復(fù)4次，用等量的蒸餾水處理作為對照（即 0 mol/L）。此后每隔10 d澆40 mL水浸液處理幼苗，30 d 后即2013年6月15日測定紫云英幼苗的形態(tài)指標(biāo)，測定完形態(tài)指標(biāo)用土鉆鉆取大約300 g深度20 cm的紫云英幼苗根際土，輕輕抖動后仍然粘在紫云英幼苗根系上的土壤用于根際微生物數(shù)量的測定，裝袋、封口并作好標(biāo)簽，立即帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析處理[5]。

1.5指標(biāo)測定方法

1.5.1紫云英形態(tài)指標(biāo)測定方法

紫云英幼苗株高、每株分枝數(shù)、幼苗干質(zhì)量主要用卷尺和電子天平進(jìn)行測定，葉面積使用便攜式活體葉面積儀（型號：YMJ1）進(jìn)行測定。

1.5.2土壤酶活性測定方法

各土壤酶活性的測定均參照關(guān)松蔭的方法[6]。土壤反硝化酶活性采用硝態(tài)氮剩余量法；纖維素酶活性采用硝基水楊酸比色法；蛋白酶、蔗糖酶、多酚氧化酶活性采用比色法。

1.5.3土壤微生物分析

土壤微生物采用平板涂抹法[7]測定，細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，真菌采用馬丁氏培養(yǎng)基，放線菌采用改良的高氏一號培養(yǎng)基。

1.5.4土壤養(yǎng)分分析

土壤養(yǎng)分按照土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[8]進(jìn)行測定。

1.6數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 12.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差、LSD和相關(guān)性分析（α=0.05）。

2結(jié)果與分析

2.1外源化感物質(zhì)阿魏酸對紫云英幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響

由表1可以看出，與對照相比，低濃度的阿魏酸（10-7 mol/L）促進(jìn)了紫云英幼苗的4個(gè)形態(tài)指標(biāo)，其中，株高較對照顯著提高了9.93%，葉面積較對照顯著增加了 16.79%；而每株分枝數(shù)、幼苗干質(zhì)量與對照差異不顯著。隨后，隨著阿魏酸濃度的增加，紫云英幼苗的4個(gè)形態(tài)指標(biāo)均不同程度地受到抑制。其中，10-4 mol/L阿魏酸處理下的紫云英幼苗每株分枝數(shù)較對照顯著受到抑制，較對照減少了2000%；而株高、葉面積和幼苗干質(zhì)量均在阿魏酸濃度達(dá)17.58%和13.59%。

2.2外源化感物質(zhì)阿魏酸對紫云英幼苗根際土壤酶的影響

不同濃度的外源化感物質(zhì)阿魏酸對所測定的5種紫云英幼苗根際土壤酶活性均產(chǎn)生了不同程度的影響，所有土壤酶活性均有隨著外源化感物質(zhì)阿魏酸濃度的增加而呈遞減的趨勢（表2）。當(dāng)阿魏酸濃度僅為10-7 mol/L時(shí)，反硝化酶和纖維素酶活性較對照顯著受到抑制，分別較對照降低了2478%和1494%；多酚氧化酶活性在阿魏酸濃度達(dá)到 10-6 mol/L 時(shí)較對照顯著受到抑制，降低了12.07%；蔗糖酶活性在阿魏酸濃度達(dá)到10-5 mol/L時(shí)較對照顯著受到抑制，降低了14.15%；而蛋白酶活性在阿魏酸濃度最大10-3 mol/L時(shí)才較對照顯著受到抑制，降低了21.33%。

2.3外源化感物質(zhì)阿魏酸對紫云英幼苗根際微生物的影響

由圖1可知，不同濃度的阿魏酸不同程度地影響了土壤中的細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量，隨著阿魏酸濃度的增加，紫云英幼苗根際土壤中細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量均呈減少的趨勢。

與對照相比，阿魏酸濃度在10-7 mol/L時(shí)，細(xì)菌數(shù)量、真菌數(shù)量、放線菌數(shù)量分別顯著降低了31.74%、39.82%和 36.13%。并且，當(dāng)阿魏酸濃度達(dá)到最大10-3 mol/L時(shí)，紫云英幼苗根際土壤內(nèi)真菌的數(shù)量為零。

2.4外源化感物質(zhì)阿魏酸對紫云英幼苗根際土壤養(yǎng)分的影響[HT]

隨著阿魏酸濃度的增加，紫云英幼苗根際土壤中的有機(jī)質(zhì)含量、有效磷含量、速效鉀含量和銨態(tài)氮含量均呈遞減的趨勢，而硝態(tài)氮則呈遞增的趨勢（表3）。

有機(jī)質(zhì)含量在阿魏酸濃度達(dá)到10-5 mol/L時(shí)才與對照達(dá)到顯著性差異水平，較對照降低了4.98%；而有效磷含量則在阿魏酸濃度最低10-7[KG*3]3結(jié)論與討論

3.1外源化感物質(zhì)阿魏酸對紫云英幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響[HT]

阿魏酸對紫云英幼苗生長的形態(tài)指標(biāo)均表現(xiàn)出“低濃度促進(jìn)、高濃度抑制”的效應(yīng)。這一研究結(jié)果與葉文斌等的研究結(jié)果[9]相一致，只是阿魏酸所設(shè)置的濃度有所不同而已。

3.2外源化感物質(zhì)阿魏酸對紫云英幼苗根際土壤酶的影響[HT]

阿魏酸對土壤反硝化酶活性和纖維素酶活性的抑制作用最強(qiáng)（表2），原因是在阿魏酸濃度最低的時(shí)候就較對照顯著抑制了其活性，這一研究結(jié)果與黃益宗等的研究結(jié)果[10]一致。阿魏酸對其他3種土壤酶也產(chǎn)生了不同程度的影響（表2），而此結(jié)果與李春龍的研究結(jié)果[11]恰恰相反，可能與外源化感物質(zhì)的種類、受試植物的種類不同有關(guān)。

3.3外源化感物質(zhì)阿魏酸對紫云英幼苗根際微生物的影響

隨著阿魏酸濃度的增加，其幼苗根際細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量均呈遞減的趨勢，并且低濃度的阿魏酸就已經(jīng)顯著地抑制了土壤微生物的數(shù)量（圖1）。說明阿魏酸引起了紫云英根際微生物區(qū)系組成的定向改變，破壞了根際微生物的平衡。這一研究結(jié)果與周寶利等的研究結(jié)果[12]有所不同，研究發(fā)現(xiàn)棕櫚酸降低了茄子根際土壤中真菌的數(shù)量及其組成比例，增加了茄子根際土壤中細(xì)菌和放線菌的數(shù)量及其組成比例，這可能歸因于化感物質(zhì)和受試植物的種類不同。

3.4外源化感物質(zhì)阿魏酸對紫云英幼苗根際土壤養(yǎng)分的影響[HT]

本研究表明隨著阿魏酸濃度的增加，土壤中有機(jī)質(zhì)的含量、土壤有效磷含量、速效鉀含量和銨態(tài)氮含量降低了（表3）。這一結(jié)果與李春龍的研究結(jié)果[11]相一致，可能歸于阿魏酸起始濃度設(shè)置得太高，直接降低了土壤中某些養(yǎng)分的含量。此外，隨阿魏酸濃度的增加顯著加劇了土壤中硝態(tài)氮含量的積累（表3）。表明阿魏酸抑制了NO3-向NH4+的轉(zhuǎn)化，這可能與土壤含水量飽和有關(guān)[13]。

3.5阿魏酸處理下紫云英幼苗根際土壤微生物、土壤酶、土壤養(yǎng)分的相關(guān)關(guān)系[HT]

本研究表明阿魏酸處理下，紫云英幼苗根際土壤酶均與土壤微生物數(shù)量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（表4）；土壤酶活性、細(xì)菌、真菌及放線菌數(shù)量與土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷、速效鉀及銨態(tài)氮含量均呈極顯著正相關(guān)；而硝態(tài)氮含量則與土壤酶活性、細(xì)菌、真菌及放線菌數(shù)量呈極顯著負(fù)相關(guān)（表5）。這說明外源化感物質(zhì)阿魏酸的處理影響了紫云英的生長過程，改變了土壤微生物區(qū)系，進(jìn)而影響土壤酶活性和土壤養(yǎng)分的有效性，使得土壤環(huán)境條件向著不利于紫云英植株的生長方向演變。同時(shí)也證實(shí)了Aon和Colaneri的理論即特定的土壤酶活性與細(xì)菌、真菌等類群密切相關(guān)[14]。

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