香草酸對(duì)花生種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)及根際微生物區(qū)系的影響

黃玉茜，楊勁峰，梁春浩，陳堔平一，劉欣宇，耿坷睿，姚玉晨，張宇，韓曉日

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香草酸對(duì)花生種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)及根際微生物區(qū)系的影響

黃玉茜1，楊勁峰1，梁春浩2，陳堔平一1，劉欣宇1，耿坷睿1，姚玉晨1，張宇1，韓曉日1

（1沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院，沈陽(yáng) 110866；2遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，沈陽(yáng) 110161）

【目的】探討酚酸類自毒物質(zhì)香草酸的自毒作用，研究其對(duì)花生種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，揭示根際土壤微生物在花生生育期內(nèi)對(duì)自毒物質(zhì)的響應(yīng)規(guī)律?！痉椒ā恳曰ㄉ贩N阜花12號(hào)150GY為試材，培養(yǎng)皿培養(yǎng)試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理：0、0.01、0.03、0.05、0.07、0.09 mmol?L-1香草酸溶液；營(yíng)養(yǎng)缽種植試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理：0、0.01、0.03、0.05、0.07 mmol?L-1香草酸溶液；盆栽試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理：香草酸用量分別為0、0.01、0.03、0.05、0.07 mg?kg-1干土。分別研究外源添加香草酸對(duì)花生種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)及根際微生物區(qū)系的影響?！窘Y(jié)果】（1）經(jīng)不同濃度香草酸溶液處理后，花生種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)均低于CK，與對(duì)照存在顯著性差異。當(dāng)香草酸溶液濃度為0.09 mmol?L-1時(shí)，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)與對(duì)CK相比分別降低39%、66.3%和55.9%，自毒效應(yīng)響應(yīng)指數(shù)達(dá)到最大值。（2）經(jīng)不同濃度香草酸溶液處理后，花生幼苗的主根長(zhǎng)、單株干重、葉綠素含量、凈光合速率和氣孔導(dǎo)度均低于CK，與對(duì)照存在顯著性差異，當(dāng)香草酸溶液濃度為0.07 mmol?L-1時(shí)，各指標(biāo)與對(duì)CK相比分別降低37.3%、40.0%、19.0%、53.9%和49.1%，自毒效應(yīng)響應(yīng)指數(shù)達(dá)到最大值。胞間CO2濃度變化趨勢(shì)與以上指標(biāo)相反，隨香草酸濃度的增大而呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，當(dāng)香草酸溶液濃度為0.07 mmol?L-1時(shí)，胞間CO2濃度比對(duì)照提高46.1%。（3）香草酸濃度≥0.03 mmol?L-1時(shí)，花生根系總吸收面積、活躍吸收面積和根系活力（活躍吸收面積/總吸收面積）低于CK，葉片的MDA含量高于對(duì)照，均與對(duì)照存在顯著性差異，當(dāng)香草酸溶液濃度為0.07 mmol?L-1時(shí)，各指標(biāo)與對(duì)照相比分別降低22.4%，54.2%和40.6%，MDA含量提高43.3%。（4）根際放線菌數(shù)量在花生生育前期隨著香草酸濃度的增大而顯著降低，進(jìn)入結(jié)莢期后各處理間差異不顯著。根際細(xì)菌數(shù)量在花生生育前期時(shí)各處理間差異不顯著，而進(jìn)入結(jié)莢期后隨著香草酸濃度的增大而顯著降低。高濃度的香草酸（0.07 mg?kg-1干土）對(duì)根際真菌生長(zhǎng)具有抑制作用，而低濃度的香草酸（0.01 mg?kg-1干土）對(duì)根際真菌生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用。【結(jié)論】香草酸對(duì)花生種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)存在一定的抑制作用，香草酸亦會(huì)抑制花生幼苗的光合作用，降低根系活力，促進(jìn)幼苗葉片產(chǎn)生丙二醛。此外，不同濃度的香草酸溶液均會(huì)使花生根際細(xì)菌和放線菌的數(shù)量降低，抑制根際土壤中細(xì)菌和放線菌的生長(zhǎng)繁殖，而對(duì)土壤真菌的影響呈現(xiàn)低促高抑的現(xiàn)象，即低濃度的香草酸溶液促進(jìn)花生根際土壤中真菌的生長(zhǎng)；而高濃度則對(duì)真菌生長(zhǎng)具有一定的抑制作用。

香草酸；花生；自毒物質(zhì)；光合特性；根系活力；微生物區(qū)系

0 引言

【研究意義】中國(guó)是最大的花生生產(chǎn)國(guó)，總產(chǎn)量達(dá)到1 470.79×104t，占世界總產(chǎn)量的40.8%，位居世界第1位[1]。但由于中國(guó)人多地少，且過(guò)度追求較高的種植效益，導(dǎo)致花生重茬連作現(xiàn)象嚴(yán)重。近年來(lái)，在中國(guó)花生主產(chǎn)區(qū)，花生連作重茬減產(chǎn)嚴(yán)重，連作的年限越長(zhǎng)，減產(chǎn)的幅度就越大[2-3]。連作障礙已成為一個(gè)廣泛存在、危害嚴(yán)重的生產(chǎn)性問(wèn)題。【前人研究進(jìn)展】連作障礙現(xiàn)象在作物中普遍存在，現(xiàn)有的眾多研究結(jié)果表明，土壤理化性質(zhì)惡化、土壤生物學(xué)環(huán)境惡化和作物的自毒作用是導(dǎo)致連作障礙的三大因素[4-5]。但由于這些因素之間存在著錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系，至今仍未從根本上闡明連作障礙的產(chǎn)生機(jī)理。而越來(lái)越多的研究顯示出，在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，作物本身的自毒作用是導(dǎo)致連作障礙的重要因素，并成為備受重視的研究熱點(diǎn)。水稻、大豆、小麥、黃瓜、蘆筍、蘋(píng)果、西洋參等[6-13]植物的根系分泌物和腐解物中鑒定出許多自毒物質(zhì)。自毒物質(zhì)能促進(jìn)土壤病菌的生長(zhǎng)，影響作物種子的發(fā)芽，根系的吸收能力和細(xì)胞膜透性，從而加重連作障礙?？梢?jiàn)，植物自身產(chǎn)生自毒物質(zhì)現(xiàn)象普遍，且自毒物質(zhì)作用廣泛，毒害持久，深入研究自毒作用機(jī)理對(duì)闡明連作障礙的成因至關(guān)重要。劉蘋(píng)等[14-16]首次采用連續(xù)收集法提取到花生植株的根系分泌物，并通過(guò)研究證明花生根系能釋放化感物質(zhì)對(duì)花生的生長(zhǎng)發(fā)育產(chǎn)生自毒作用，且這些化感物質(zhì)主要通過(guò)抑制胚根的生長(zhǎng)、損傷細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)來(lái)抑制花生植株的生長(zhǎng)。其進(jìn)一步對(duì)花生根系分泌物的中性組分進(jìn)行研究，鑒定出2, 4-二甲基苯甲醛、月桂酸、豆蔻酸、軟酯酸、油酸和硬酯酸等6種主要成分，但其僅就根系分泌物的堿性、酸性及中性成分對(duì)根腐鐮刀菌及固氮菌的影響進(jìn)行了研究，沒(méi)有確定其對(duì)花生的自毒作用，也并未對(duì)根系分泌物的堿性和酸性組分進(jìn)行鑒定，其后對(duì)鄰苯二甲酸、對(duì)羥基苯甲酸和苯甲酸以及3種酚酸類物質(zhì)的混合物分析發(fā)現(xiàn)，在較高添加濃度時(shí)對(duì)花生種子發(fā)芽和炭疽病菌均產(chǎn)生了抑制作用，對(duì)固氮菌的生長(zhǎng)表現(xiàn)為低促高抑，且3種酚酸類物質(zhì)兩兩互作時(shí)對(duì)花生種子發(fā)芽的影響增強(qiáng)。李培棟等[17]研究了南方紅壤區(qū)不同連作年限花生土壤中酚酸物質(zhì)的種類、含量，及其對(duì)花生生長(zhǎng)的影響。研究結(jié)果表明，連作花生土壤中存在3種酚酸類物質(zhì)，分別為對(duì)羥基苯甲酸、香草酸和香豆酸，且這3種酚酸物質(zhì)均隨著連作年限的增加而呈現(xiàn)累積的趨勢(shì)，并可以抑制花生幼苗的生長(zhǎng)和提高花生的發(fā)病率?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】筆者前期研究發(fā)現(xiàn)花生根系分泌物的自毒作用與花生連作障礙有著密切關(guān)系，在根際土壤水浸液中鑒定出4種酚酸類物質(zhì)，分別為對(duì)羥基苯甲酸、香草酸、香豆酸和香豆素，其中香草酸和香豆素含量較高且變化規(guī)律性明顯，在土壤中的含量隨連作年限的增加而呈累積上升趨勢(shì)[18]，但并沒(méi)有對(duì)這些酚酸類物質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)的化感自毒效應(yīng)研究。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】因此，本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)4種酚酸類物質(zhì)進(jìn)行初篩后選用香草酸處理花生種子及幼苗，研究其對(duì)花生種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響。此外，通過(guò)盆栽試驗(yàn)研究添加不同濃度香草酸后，花生根際微生物區(qū)系的變化，旨在說(shuō)明土壤中微生物的數(shù)量變化特點(diǎn)，揭示根際土壤微生物在花生生育期內(nèi)對(duì)自毒物質(zhì)的響應(yīng)變化規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

花生品種為阜花12號(hào)150GY，該品種屬連續(xù)開(kāi)花亞種小粒珍珠豆型，抗旱、抗倒、耐瘠、適應(yīng)性廣，生育期125—128 d，較適宜遼西北風(fēng)沙半干旱地區(qū)栽培。自毒物質(zhì)香草酸（vanillic acid）為分析純，購(gòu)于sigma公司。真菌培養(yǎng)采用馬丁氏培養(yǎng)基，細(xì)菌培養(yǎng)采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，放線菌培養(yǎng)采用高氏一號(hào)培養(yǎng)基[19]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究設(shè)計(jì)3個(gè)試驗(yàn)。

1.2.1 香草酸對(duì)花生種子萌發(fā)影響的試驗(yàn) 共設(shè)6個(gè)處理，分別不施加香草酸（CK），施加香草酸的濃度分別為0.01、0.03、0.05、0.07、0.09 mmol?L-1，分別記作M1、M2、M3、M4、M5。挑選大小相當(dāng)?shù)幕ㄉN子6粒放于鋪有濾紙的培養(yǎng)皿（9 cm）中，分別加入不同濃度的香草酸溶液 2 mL培養(yǎng)，對(duì)照加無(wú)菌水。每個(gè)處理3次重復(fù)，每重復(fù)3個(gè)培養(yǎng)皿。在恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)8 d（2015年4月2—9日），設(shè)定溫度25℃，定期補(bǔ)充無(wú)菌水，每天觀察發(fā)芽情況，調(diào)查種子發(fā)芽數(shù)，當(dāng)胚根突破種皮，長(zhǎng)度為種長(zhǎng)一半時(shí)計(jì)為發(fā)芽種子。6 d后測(cè)定發(fā)芽勢(shì)、8 d后測(cè)定發(fā)芽率、根長(zhǎng)，計(jì)算發(fā)芽指數(shù)。

發(fā)芽率（%）=（發(fā)芽終期全部正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100% ；

發(fā)芽勢(shì)（%）=（6 d內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100%；

發(fā)芽指數(shù) = ∑(Gt/Dt)

式中，Gt為逐日發(fā)芽種子數(shù)，Dt為相應(yīng)發(fā)芽天數(shù)。

1.2.2 香草酸對(duì)花生幼苗生長(zhǎng)影響試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)方法 將300 g無(wú)菌沙子混少量珍珠巖后裝入大小相當(dāng)?shù)臓I(yíng)養(yǎng)缽中，于2015年4月12日，澆透水后分別播入經(jīng)浸種催芽處理的種子。試驗(yàn)共設(shè)置5個(gè)處理，分別為CK（不施加香草酸）、Y1（香草酸0.01 mmol?L-1）、Y2（香草酸0.03 mmol?L-1）、Y3（香草酸0.05 mmol?L-1）和Y4（香草酸0.07 mmol?L-1），每個(gè)處理3次重復(fù)，每重復(fù)10株，每處理共計(jì)30株。置于人工智能氣候箱中培養(yǎng)，條件為：24℃下，14 h光周期；22℃下，10 h暗周期；光強(qiáng)為400 μmol?m-2?s-1。3 d后各處理分別加入相應(yīng)濃度的香草酸溶液10 mL，并以無(wú)菌水作對(duì)照，6 d后再分別加入相應(yīng)濃度的香草酸溶液10 mL。出苗后每盆加入Hoagland營(yíng)養(yǎng)液15 mL，每隔5 d澆水，出苗20 d后進(jìn)行生長(zhǎng)及生理指標(biāo)測(cè)定。

（2）植株生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定 每處理隨機(jī)選取15株，用直尺測(cè)量株高，用蒸餾水沖凈根系后測(cè)定主根長(zhǎng)，收集并吸干植株后稱整株鮮重，然后放入烘箱105℃殺青1 h，之后80℃下烘干至恒質(zhì)量，稱其干重。

（3）葉綠素含量測(cè)定 采用美國(guó)產(chǎn)CCM-200 plus葉綠素含量測(cè)定儀測(cè)定主莖倒3完全展開(kāi)葉，每個(gè)處理測(cè)定30片葉，重復(fù)3次，以CCI值表示葉綠素含量。

（4）葉片光合速率及氣體交換參數(shù)測(cè)定 凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度使用LI-6400便攜式光合測(cè)定儀進(jìn)行活體測(cè)定，測(cè)定于晴天上午9：30—10：30光照充足且相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)間進(jìn)行，每個(gè)處理測(cè)定5片葉，重復(fù)3次。

（5）葉片丙二醛含量和根系吸收面積測(cè)定 采用TCA法測(cè)定葉片丙二醛含量[20]，采用甲烯藍(lán)蘸根比色法測(cè)定根系總吸收面積、活躍吸收表面積和根系活力[21]。

1.2.3 香草酸對(duì)微生物區(qū)系影響試驗(yàn)

（1）試驗(yàn)方法 試驗(yàn)于2015年在沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)花生定位科研基地進(jìn)行，盆栽土壤為花生連作風(fēng)沙土（取自遼寧省康平縣海州窩堡花生連作區(qū)，耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量5.55 g?kg-1，全氮0.66 g?kg-1，全磷0.12 g?kg-1，全鉀21.02 g?kg-1，堿解氮49.5 mg?kg-1，速效磷13.81 mg?kg-1，pH 6.24）。采用塑料盆，上口直徑32 cm、下口直徑25 cm、高22 cm，每盆裝干土10 kg，播種前一次性施用肥料（N：0.05 g?kg-1干土；P2O5和K2O分別為0.1 g?kg-1干土）。試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，分別為CK（不施加香草酸）、P1（香草酸0.01 mg?kg-1干土）、P2（香草酸0.03 mg?kg-1干土）、P3（香草酸0.05 mg?kg-1干土）和P4（香草酸0.07 mg?kg-1干土），每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)5盆，即每個(gè)處理共播種15盆。于2015年5月22日播種，每盆播4穴，每穴播1粒，2周后出苗，出苗后每盆留健苗3株。生育期間精細(xì)管理，按重量法適時(shí)澆水，2015年9月30日收獲。

（2）根際土壤樣品的獲取每個(gè)處理于花生苗期、花針期、結(jié)莢期和成熟期進(jìn)行采樣。采樣前兩天澆一次透水，采樣時(shí)連同花生一同拔起，抖落掉根上較大的土塊，附著在根表面的土壤收集后晾干研碎作為根際土壤樣品[22]。

（3）微生物的分離與計(jì)數(shù)采用稀釋平板測(cè)數(shù)法。細(xì)菌37℃下培養(yǎng)36 h，進(jìn)行菌落計(jì)數(shù)；放線菌28℃下培養(yǎng)5 d后計(jì)數(shù)；真菌在28℃下培養(yǎng)7 d后計(jì)數(shù)。結(jié)果以每克干土所含數(shù)量表示[23]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

參照WILLIAMSON等[24]提出的響應(yīng)指數(shù)（response index，RI）作為衡量自毒效應(yīng)的大小。即：

RI = 1-C/T T≥C

RI = T/C-1 T＜C

式中，C為對(duì)照值，T為處理值，RI＞0為促進(jìn)，RI＜0為抑制，定義對(duì)照的RI值為0，絕對(duì)值的大小與作用強(qiáng)度一致。所得數(shù)據(jù)（除注明外，均以原始數(shù)據(jù)進(jìn)行）用SPSS15.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析、單因子方差分析結(jié)合多重比較分析。以95%可信度水平做差異顯著性分析。

2 結(jié)果

2.1 香草酸對(duì)花生種子萌發(fā)的影響

由表1可以看出香草酸對(duì)花生種子萌發(fā)有較大影響，具有顯著的自毒效應(yīng)。經(jīng)不同濃度香草酸溶液處理后，花生種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)均低于CK，與對(duì)照存在顯著性差異，即香草酸對(duì)種子萌發(fā)存在一定的抑制作用，且該抑制作用具有一定的濃度效應(yīng)。當(dāng)香草酸溶液濃度為0.09 mmol?L-1時(shí)（M5），發(fā)芽率為61%，發(fā)芽勢(shì)為28%，發(fā)芽指數(shù)為0.56，和對(duì)照相比分別降低了39%、66.3%和55.9%，自毒效應(yīng)響應(yīng)指數(shù)達(dá)到最大值，分別為-0.39、-0.67和-0.56，即自毒作用強(qiáng)度最大。根長(zhǎng)的變化趨勢(shì)與以上3個(gè)指標(biāo)不同，即隨著香草酸濃度的增大不同處理間并不存在顯著性差異。數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)一步顯示，和其他3指標(biāo)相比，種子發(fā)芽勢(shì)對(duì)自毒物質(zhì)濃度變化更為敏感，當(dāng)香草酸溶液濃度為0.01 mmol?L-1時(shí)（M1），發(fā)芽勢(shì)達(dá)到89%，和對(duì)照相比提高了6%，其自毒效應(yīng)響應(yīng)指數(shù)為0.06（RI＞0），即表現(xiàn)為促進(jìn)作用。當(dāng)香草酸溶液濃度為0.09 mmol?L-1時(shí)（M5），發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率相比，下降幅度更為明顯，且RI值降到最低，僅為-0.67，即自毒作用強(qiáng)度最大，呈現(xiàn)出明顯的自毒物質(zhì)低促高抑現(xiàn)象。

表1 不同濃度香草酸溶液對(duì)花生種子萌發(fā)指標(biāo)的影響

表中數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平，下同。CK、M1、M2、M3、M4、M5分別表示施加香草酸的濃度為0、0.01、0.03、0.05、0.07、0.09 mmol?L-1

The different lower-case letters indicate statistically significant differences between different treatments (＜0.05)，the same as below. CK, M1, M2, M3, M4 and M5 mean application of different vanillic acid amounts: 0, 0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.09 mmol?L-1

2.2 香草酸對(duì)花生幼苗生長(zhǎng)的影響

香草酸對(duì)花生幼苗生長(zhǎng)有一定影響，具有自毒效應(yīng)（表2）。經(jīng)不同濃度香草酸溶液處理后，花生幼苗的主根長(zhǎng)和單株干重兩個(gè)指標(biāo)均低于CK，與對(duì)照存在顯著性差異，即香草酸對(duì)幼苗生長(zhǎng)存在一定的抑制作用，且該抑制作用具有一定的濃度效應(yīng)。當(dāng)外源施加0.07 mmol?L-1（Y4）香草酸溶液時(shí)，幼苗主根長(zhǎng)和單株干重比對(duì)照降低了37.3%和40.0%，主根長(zhǎng)和單株干重僅為5.20 cm和0.48 g，自毒效應(yīng)響應(yīng)指數(shù)達(dá)到最大值，分別為-0.37和-0.40，即自毒作用強(qiáng)度最大。幼苗株高和單株鮮重兩個(gè)指標(biāo)隨著香草酸濃度的增大與對(duì)照間并不存在顯著性差異。

表2 不同濃度香草酸溶液對(duì)花生幼苗生長(zhǎng)的影響

CK、Y1、Y2、Y3、Y4分別表示施加香草酸的濃度為0、0.01、0.03、0.05、0.07 mmol?L-1。下同

CK, Y1, Y2, Y3 and Y4 mean application of different vanillic acid amounts: 0, 0.01, 0.03, 0.05, 0.07 mmol?L-1. The same as below

2.3 香草酸對(duì)花生幼苗光合特性的影響

由表3可以看出香草酸對(duì)花生幼苗光合特性指標(biāo)有較大影響。經(jīng)不同濃度香草酸溶液處理后，花生幼苗的葉綠素含量、凈光合速率和氣孔導(dǎo)度均低于CK，而胞間CO2濃度高于CK，即香草酸對(duì)幼苗的光合特性存在一定的抑制作用，且該抑制作用具有一定的濃度效應(yīng)。葉綠素含量、凈光合速率和氣孔導(dǎo)度3個(gè)指標(biāo)均隨著香草酸濃度的增大而降低，其中，氣孔導(dǎo)度在不同處理間均存在顯著性差異，而葉綠素含量和凈光合速率兩個(gè)指標(biāo)僅與對(duì)照存在顯著性差異，但各處理間差異不顯著。當(dāng)香草酸溶液濃度為0.07 mmol?L-1時(shí)（Y4），葉綠素含量為41.81%，凈光合速率為2.29 μmol?m-2?s-1，氣孔導(dǎo)度為47.45 mmol?m-2?s-1，和對(duì)照相比分別降低了19.0%、53.9%和49.1%，抑制作用最為明顯。胞間CO2濃度的變化趨勢(shì)與以上3個(gè)指標(biāo)相反，即隨著香草酸濃度的增大而呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)，但各處理間差異不顯著，當(dāng)香草酸溶液濃度為0.07 mmol?L-1時(shí)（Y4），胞間CO2濃度達(dá)到最高，為696.19 μmol?mol-1，比對(duì)照提高了46.1%。

表3 不同濃度香草酸溶液對(duì)花生幼苗光合特性的影響

2.4 香草酸對(duì)花生幼苗根系吸收面積的影響

由表4可以看出香草酸對(duì)花生幼苗根系活力指標(biāo)有較大影響。Y2、Y3和Y4處理中花生根系總吸收面積、活躍吸收面積和根系活力（活躍吸收面積/總吸收面積）均低于CK。3個(gè)指標(biāo)均隨著香草酸濃度的增大而降低，其中Y1處理與CK間差異不顯著，其余3個(gè)處理均與CK存在顯著性差異。即當(dāng)香草酸濃度≥0.03 mmol?L-1時(shí)對(duì)花生幼苗的根系活力存在一定的抑制作用，且該抑制作用具有一定的濃度效應(yīng)。當(dāng)外源施加0.07 mmol?L-1（Y4）香草酸溶液時(shí)，根系總吸收面積和根系活躍吸收面積值最小，分別為0.118 m2和0.022 m2，根系活力最低（0.19），與對(duì)照相比降幅分別達(dá)到22.4%、54.2%和40.6%。

表4 不同濃度香草酸溶液對(duì)花生幼苗根系吸收面積的影響

2.5 香草酸對(duì)花生幼苗葉片丙二醛含量的影響

由圖1可以看出外源添加香草酸對(duì)花生幼苗葉片的MDA含量具有一定的影響。當(dāng)香草酸溶液濃度為0.03、0.05和0.07 mmol?L-1（Y2、Y3和Y4）時(shí)，葉片的MDA含量明顯高于CK，與對(duì)照呈現(xiàn)顯著性差異，分別較CK提高了30.9%、39.5%和43.3%，Y1處理與CK間差異不顯著，即當(dāng)香草酸濃度≥0.03 mmol?L-1時(shí)對(duì)花生幼苗葉片產(chǎn)生MDA含量存在一定的促進(jìn)作用。

圖1 不同濃度香草酸溶液對(duì)花生葉片丙二醛含量的影響

2.6 香草酸對(duì)花生根際土壤中微生物區(qū)系的影響

2.6.1 對(duì)土壤中細(xì)菌數(shù)量的影響 由圖2可見(jiàn)，香草酸對(duì)花生根際土壤中細(xì)菌數(shù)量變化有較大影響。經(jīng)不同濃度香草酸溶液處理后，根際細(xì)菌數(shù)量從苗期到成熟期呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)。從總體上看，在花生全生育期內(nèi)，根際土壤中細(xì)菌數(shù)量的變化為逐漸上升的動(dòng)態(tài)變化曲線。即在花生苗期和花針期階段，各處理中根際細(xì)菌的初始菌量較為接近，無(wú)明顯差異，且均為整個(gè)生育期內(nèi)的最低值。進(jìn)入結(jié)莢期后各處理中細(xì)菌數(shù)量開(kāi)始出現(xiàn)明顯上升趨勢(shì)，成熟期時(shí)均達(dá)到全生育期內(nèi)最高值。進(jìn)入花生生育后期，添加不同濃度香草酸溶液的各處理中，其根際細(xì)菌數(shù)量始終低于對(duì)照組，即香草酸對(duì)花生根際土壤中細(xì)菌生長(zhǎng)存在一定的抑制作用，且該抑制作用具有一定的濃度效應(yīng)。細(xì)菌數(shù)量隨著香草酸濃度的增大而降低，抑制作用逐漸增強(qiáng)。成熟期時(shí)，CK的細(xì)菌數(shù)量達(dá)到最高值（4.39×107CFU/g），P4處理（香草酸0.07 mg?kg-1干土）的細(xì)菌數(shù)量為最低值（4.5×106CFU/g），和CK相比降低了89.7%。

2.6.2 對(duì)土壤中放線菌數(shù)量的影響 由圖3可見(jiàn)，香草酸對(duì)花生根際土壤中放線菌數(shù)量變化有較大影響。經(jīng)不同濃度香草酸溶液處理后，根際放線菌數(shù)量從苗期到成熟期呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)。從總體上看，在花生全生育期內(nèi)，根際土壤中放線菌數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化和細(xì)菌呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)，為逐漸下降的動(dòng)態(tài)變化曲線，即在花生苗期和花針期階段，各處理中初始菌量均達(dá)到生育期內(nèi)最高值，且各處理間菌量差異明顯，隨著花生生育進(jìn)程的推進(jìn)，進(jìn)入生育后期各處理間菌量趨于一致，并無(wú)明顯差異，進(jìn)入成熟期后各處理的菌量均達(dá)到生育期內(nèi)最低值。在花生生育前期，添加不同濃度香草酸溶液的各處理中，其根際放線菌數(shù)量始終低于對(duì)照組，即香草酸對(duì)花生根際土壤中放線菌生長(zhǎng)存在一定的抑制作用，且該抑制作用具有一定的濃度效應(yīng)。放線菌數(shù)量隨著香草酸濃度的增大而降低，抑制作用逐漸增強(qiáng)。苗期時(shí)，CK的放線菌數(shù)量達(dá)到最高值（8.18×104CFU/g），P4處理（香草酸0.07 mg?kg-1干土）的放線菌數(shù)量為最低值（2.38×104CFU/g），和CK相比降低了70.9%。

CK、P1、P2、P3、P4分別表示施加香草酸的濃度為0、0.01、0.03、0.05、0.07 mg?kg-1干土。下同

圖3 不同濃度香草酸溶液對(duì)花生根際放線菌數(shù)量的影響

2.6.3 對(duì)土壤中真菌數(shù)量的影響 由圖4可見(jiàn)，香草酸對(duì)花生根際土壤中真菌數(shù)量變化有較大影響。經(jīng)不同濃度香草酸溶液處理后，根際真菌數(shù)量從苗期到成熟期呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)。從總體上看，在花生全生育期內(nèi)，根際土壤中真菌數(shù)量呈現(xiàn)先上升后下降再小幅上升的變化趨勢(shì)，花針期時(shí)各處理的菌量均達(dá)到峰值。在整個(gè)生育期內(nèi)，P1（香草酸0.01 mg?kg-1干土）和P2處理（香草酸0.03 mg?kg-1干土）的真菌數(shù)量始終高于對(duì)照組，即低濃度的香草酸溶液對(duì)花生根際土壤中真菌生長(zhǎng)存在一定的促進(jìn)作用；而P3（香草酸0.05 mg?kg-1干土）和P4處理（香草酸0.07 mg?kg-1干土）的真菌數(shù)量始終低于對(duì)照組，即高濃度的香草酸溶液對(duì)真菌生長(zhǎng)具有一定的抑制作用。在花針期時(shí)，CK的真菌數(shù)量為2.93×103CFU/g，P1處理的菌量達(dá)到最高值（4.03×103CFU/g），和CK相比提高了37.5%，而P4處理的菌量達(dá)到最低值（2.73×103CFU/g），較CK降低了6.8%。

圖4 不同濃度香草酸溶液對(duì)花生根際真菌數(shù)量的影響

3 討論

3.1 香草酸對(duì)花生種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響分析

花生連作障礙的成因十分復(fù)雜[25-27]，學(xué)者普遍認(rèn)為酚酸類自毒物質(zhì)的累積是引起花生連作障礙的直接原因[28-30]。酚酸類自毒物質(zhì)主要來(lái)自植物殘?bào)w的分解產(chǎn)物和根系的分泌作用，其通過(guò)影響植物的膜系統(tǒng)、光合作用、內(nèi)源激素合成等對(duì)植物生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用[31-33]。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)于自毒物質(zhì)的作用機(jī)制，對(duì)植物生理影響方面的研究已取得較大進(jìn)展，研究多集中在大豆、黃瓜和地黃等作物，近年來(lái)國(guó)內(nèi)學(xué)者也相繼對(duì)花生自毒作用進(jìn)行研究，但目前在花生自毒作用的機(jī)理以及調(diào)控措施方面研究較少。筆者通過(guò)前期研究在根際土壤水浸液中鑒定出4種酚酸類物質(zhì)，分別為對(duì)羥基苯甲酸、香草酸、香豆酸和香豆素，其中香草酸和香豆素含量較高且變化規(guī)律性明顯，其在土壤中的含量隨連作年限的增加而呈累積上升趨勢(shì)，但并沒(méi)有對(duì)這些酚酸類物質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)的化感自毒效應(yīng)研究。因此，本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)4種酚酸類物質(zhì)進(jìn)行初篩后選用香草酸處理花生種子及幼苗，研究其對(duì)花生種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響。試驗(yàn)結(jié)果顯示香草酸對(duì)花生種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)有較大影響，存在一定的抑制作用，且該抑制作用具有一定的濃度效應(yīng)，即其具有顯著的自毒效應(yīng)。其中，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、幼苗主根長(zhǎng)和單株干重5個(gè)指標(biāo)均隨著香草酸濃度的增大而降低，與對(duì)照存在顯著差異，自毒效應(yīng)逐漸增強(qiáng)。這與部分學(xué)者的研究結(jié)果相吻合，如袁云云等[34]研究發(fā)現(xiàn)外源添加不同濃度的鄰苯二甲酸對(duì)花生發(fā)芽全程均有較強(qiáng)的抑制作用，該抑制作用隨濃度的增加而增強(qiáng)。鄰苯二甲酸對(duì)花生根長(zhǎng)的影響，在苗期時(shí)各濃度都有明顯的抑制作用，到結(jié)莢期時(shí)，10 mg·kg-1濃度對(duì)花生根長(zhǎng)的抑制作用已達(dá)到極顯著，其余高濃度處理的植株抑制作用更顯著。邵慶勤等[35]研究發(fā)現(xiàn)不同濃度的阿魏酸、香草酸和混合酸處理野燕麥后種子萌發(fā)率都有不同程度的降低，并且都隨著酸濃度的增加，抑制效果增強(qiáng)，在濃度為10 mmol·L-1的水平下抑制作用最強(qiáng)，阿魏酸、香草酸及其混合物的萌發(fā)率分別為對(duì)照的72%、80%和78%。然而針對(duì)酚酸類物質(zhì)對(duì)苜蓿、人參和水稻種子萌發(fā)影響的研究[36-38]，結(jié)果均顯示出酚酸類物質(zhì)對(duì)種子萌發(fā)產(chǎn)生了低濃度促進(jìn)、高濃度抑制作用，與本試驗(yàn)結(jié)果不完全相同，本試驗(yàn)中只有較為敏感的指標(biāo)（種子發(fā)芽勢(shì)）顯示出一定的低促高抑現(xiàn)象，此現(xiàn)象可能是由于酚酸物質(zhì)對(duì)不同作物的影響閾值差異所致。

3.2 香草酸對(duì)花生幼苗光合特性、根系活力和丙二醛含量的影響分析

眾所周知，植物根系是活躍的吸收器官和合成器官，根的活力水平直接影響地上部分的生長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)狀況和產(chǎn)量水平，根系活性降低必然導(dǎo)致植株養(yǎng)分吸收的減少。葉綠素含量與植株的光合速率密切相關(guān)，葉綠素含量的多少反映了植物進(jìn)行光合作用的能力強(qiáng)弱。植物在逆境下受到傷害以及植物對(duì)逆境抵抗能力往往與體內(nèi)的SOD 活性水平相關(guān)，衰老時(shí)往往伴隨著SOD活性的降低從而導(dǎo)致自由基增加，同時(shí)伴隨著丙二醛（MDA）含量的上升，即膜脂過(guò)氧化的加劇。關(guān)于自毒物質(zhì)對(duì)膜脂過(guò)氧化作用的影響前人已有很多研究[39-40]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示出，香草酸對(duì)花生幼苗根系活力、葉綠素含量和光合速率都有一定的抑制作用，并且隨著濃度的增加效果越明顯；對(duì)葉片中的丙二醛含量有一定的促進(jìn)作用，且隨著濃度的升高，效果越明顯。該結(jié)果說(shuō)明香草酸對(duì)花生幼苗生長(zhǎng)具有一定的自毒效應(yīng)。

3.3 香草酸對(duì)花生根際土壤中微生物區(qū)系的影響分析

作物連作導(dǎo)致酚酸類自毒物質(zhì)在土壤中不斷積累，從而對(duì)作物和土壤微生物產(chǎn)生自毒作用，而土壤微生物是土壤有機(jī)物轉(zhuǎn)化的執(zhí)行者，又是植物營(yíng)養(yǎng)元素的活性庫(kù)，是土壤中最活躍的部分[41]。本試驗(yàn)以酚酸類物質(zhì)香草酸為研究對(duì)象，通過(guò)盆栽試驗(yàn)研究添加不同濃度香草酸后，花生根際微生物區(qū)系的變化，旨在說(shuō)明土壤中微生物的數(shù)量變化特點(diǎn)。研究結(jié)果顯示，外源施入不同濃度的香草酸溶液均會(huì)使花生根際細(xì)菌和放線菌的數(shù)量降低，說(shuō)明香草酸抑制根際土壤中細(xì)菌和放線菌的生長(zhǎng)繁殖；而香草酸對(duì)土壤真菌的影響呈現(xiàn)低促高抑的現(xiàn)象，即低濃度的香草酸溶液對(duì)花生根際土壤中真菌生長(zhǎng)存在一定的促進(jìn)作用；而高濃度的香草酸溶液對(duì)真菌生長(zhǎng)具有一定的抑制作用。但值得進(jìn)一步探討的是，多位學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)[42-43]隨著外源物質(zhì)濃度的升高，土壤微生物數(shù)量均呈現(xiàn)先增加后降低的變化趨勢(shì)，而在本試驗(yàn)中除真菌外均未發(fā)現(xiàn)該趨勢(shì)，作者分析可能是由于以下幾個(gè)原因?qū)е拢旱谝?，以上學(xué)者開(kāi)展的研究均是在無(wú)作物種植的情況下進(jìn)行，而本試驗(yàn)是在盆栽花生條件下，開(kāi)展全生育期內(nèi)的微生物區(qū)系動(dòng)態(tài)變化研究；第二，由于外源施加的酚酸類物質(zhì)種類不同，此現(xiàn)象可能是由于不同酚酸物質(zhì)對(duì)作物的影響閾值具有一定差異所致；第三，細(xì)菌、放線菌的生長(zhǎng)可能對(duì)香草酸具有更高的靈敏度，后續(xù)試驗(yàn)應(yīng)以現(xiàn)有濃度為基礎(chǔ)向下設(shè)置更低的濃度梯度系列。終上所述，針對(duì)多種酚酸類物質(zhì)對(duì)花生植株及根際微生物的自毒作用及閾值范圍尚需要進(jìn)一步系統(tǒng)研究。

4 結(jié)論

香草酸對(duì)花生種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)有較大影響，存在一定的抑制作用，且該抑制作用具有一定的濃度效應(yīng)，即其具有顯著的自毒效應(yīng)。香草酸亦會(huì)抑制花生幼苗的光合作用，降低根系活力，促進(jìn)幼苗葉片產(chǎn)生丙二醛。此外，不同濃度的香草酸均會(huì)使花生根際細(xì)菌和放線菌的數(shù)量降低，說(shuō)明香草酸抑制根際土壤中細(xì)菌和放線菌的生長(zhǎng)繁殖；而香草酸對(duì)土壤真菌的影響呈現(xiàn)低促高抑的現(xiàn)象，即低濃度的香草酸（0.01 mg?kg-1干土）對(duì)花生根際土壤中真菌生長(zhǎng)存在一定的促進(jìn)作用，而高濃度的香草酸（0.07 mg?kg-1干土）對(duì)真菌生長(zhǎng)具有一定的抑制作用。

[1] 馬寅斐, 何東平, 王文亮, 劉麗娜, 徐同成, 陶海騰, 杜方嶺. 我國(guó)花生產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀分析. 農(nóng)產(chǎn)品加工學(xué)刊, 2011(7): 122-124.

MA Y F, HE D P, WANG W L, LIU L N, XU T C, TAO H T, DU F L. Status analysis of peanut industry in China., 2011(7): 122-124. (in Chinese)

[2] 鄭亞萍, 王才斌, 黃順之, 吳正鋒. 花生連作障礙及其緩解措施研究進(jìn)展. 中國(guó)油料作物學(xué)報(bào), 2008, 30(3): 384-388.

ZHENG Y P, WANG C B, HUANG S Z, WU Z F. Research on relieving peanut continuous cropping stress., 2008, 30(3): 384-388. (in Chinese)

[3] 萬(wàn)書(shū)波, 劉蘋(píng), 郭峰.花生連作障礙機(jī)理研究進(jìn)展//2010中國(guó)作物學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集, 2010: 136.

WANG S B, LIU P, GUO F. Studies on the mechanism of peanut continuous cropping obstacle//, 2010: 136. (in Chinese)

[4] 喻景權(quán), 杜堯舜. 蔬菜設(shè)施栽培可持續(xù)發(fā)展中的連作障礙問(wèn)題. 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2000, 31(1): 124-126.

YU J Q, DU Y S. Soil-sickness problem in the sustainable development for the protected production of vegetables., 2000, 31(1): 124-126. (in Chinese)

[5] 吳鳳芝, 趙鳳艷, 劉元英. 設(shè)施蔬菜連作障礙原因綜合分析與防治措施. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2000, 31(3): 241-247.

WU F Z, ZHAO F Y, LIU Y Y. On the reasons of continuous cropping obstacles in vegetable facility gardening., 2000, 31(3): 241-247. (in Chinese)

[6] 韓麗梅, 沈其榮, 鞠會(huì)艷, 閻石, 閻飛. 大豆地上部水浸液的化感作用及化感物質(zhì)的鑒定. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2002, 22(9): 1425-1432.

HAN L M, SHEN Q R, JU H Y, YAN S, YAN F. Allelopathy of the aqueous extracts of above ground parts of soybean and the identification of the allelochemicals., 2002, 22(9): 1425-1432. (in Chinese)

[7] NOGUCHI H K, INO T. Assessment of allelopathic potential of root exudate of rice seedlings., 2001, 44(4): 635-638.

[8] KONG C H, LI H B, HU F, XU X H, WANG P. Allelochemicals released by rice roots and residues in soil., 2006, 288: 47-56.

[9] WU H W, JIM P, DEIRDRE L, AN M, LIU D L. Autotoxicity of wheat (L.) as determined by laboratory bioassays.2007, 296: 85-93.

[10] YU J Q, MATSUI Y. Effects of root exudates of cucumber (L. ) and allelochemicals on ion uptake by cucumber seedlings., 1997, 23(3): 817-827.

[11] BLOK W J, BOLLEN G J. The role of autotoxins from root residues of the previous crop in the replant disease of asparagus., 1993(3): 29-40.

[12] WITTENMAYER L, SZABO K. The role of root exudates in specific apple (Malus×domestica Borkh) replant disease(SARD)., 2000, 163: 399-404.

[13] HE C N, GAO W W, YANG J X, BI W, ZHANG X S, ZHAO Y J. Identification of autotoxic compounds from fibrous roots ofL..2009, 318: 63-72.

[14] 劉蘋(píng), 趙海軍, 萬(wàn)書(shū)波, 江麗華, 于淑芳, 楊力, 王艷芹, 李瑾. 花生根系分泌物自毒作用研究. 中國(guó)油料作物學(xué)報(bào), 2010, 32(3): 431-435.

LIU P, ZHAO H J, WAN S B, JIANG L H, YU S F, YANG L, WANG Y Q, LI J. Autotoxic potential of peanut () root exudates., 2010, 32(3): 431-435. (in Chinese)

[15] 劉蘋(píng), 王梅, 楊力, 于淑芳, 萬(wàn)書(shū)波. 花生根系腐解物對(duì)根腐鐮刀菌和固氮菌的化感作用研究. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011, 39(35): 21701-21703.

LIU P, WANG M, YANG L, YU S F, WAN S B. Study on allelopathy of decayed peanut root on root rot fungi and N-fixing bacteria., 2011, 39(35): 21701-21703. (in Chinese)

[16] 劉蘋(píng),高新昊, 孫明, 張英鵬, 仲子文, 萬(wàn)書(shū)波, 李彥. 3種酚酸類物質(zhì)對(duì)花生發(fā)芽和土壤微生物的互作效應(yīng)研究. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2012, 24(8): 85-87.

LIU P, GAO X H, SUN M, ZHANG Y P, ZHONG Z W, WAN S B, LI Y. Interactive effects of three kinds of phenolic acids on peanut germination and soil microbes., 2012, 24(8): 85-87. (in Chinese)

[17] 李培棟, 王興祥, 李奕林, 王宏偉, 梁飛燕, 戴傳超. 連作花生土壤中酚酸類物質(zhì)的檢測(cè)及其對(duì)花生的化感作用. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2010, 30(8): 2128-2134.

LI P D, WANG X X, LI Y L, WANG H W, LIANG F Y, DAI C C. The contents of phenolic acids in continuous cropping peanut and their allelopathy., 2010, 30(8): 2128-2134. (in Chinese)

[18] 黃玉茜, 韓立思, 楊勁峰, 王月, 韓曉日. 花生植株和土壤水浸液自毒作用研究及土壤中自毒物質(zhì)檢測(cè). 生態(tài)學(xué)報(bào), 2012, 32(19): 6023-6032.

HUANG Y Q, HAN L S, YANG J F, WANG Y, HAN X R. Autotoxicity of aqueous extracts from plant, soil of peanut and identification of autotoxic substances in rhizospheric soil., 2012, 32(19): 6023-6032. (in Chinese)

[19] 中國(guó)科學(xué)院土壤研究所微生物室. 土壤微生物研究法. 北京: 科學(xué)出版社, 1985.

Institute of Soil Microorganisms, Chinese Academy of Sciences.. Beijing: Science Press, 1985. (in Chinese)

[20] 劉文龍, 王凱榮, 王銘倫. 花生對(duì)鎘脅迫的生理響應(yīng)及品種間差異. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2009, 20(2): 451-459.

LIU W L, WANG K R, WANG M L. A physiological responses of different peanut (L.) varieties to cadmium stress., 2009, 20(2): 451-459. (in Chinese)

[21] 郝建軍, 劉延吉. 植物生理學(xué)試驗(yàn)技術(shù). 沈陽(yáng): 遼寧科技出版社, 2001: 178-190.

HAO J J, LIU Y J.. Shenyang: Liaoning Science And Technology Press, 2001: 178-190. (in Chinese)

[22] 徐瑞富, 王小龍. 花生連作田土壤微生物群落動(dòng)態(tài)與土壤養(yǎng)分關(guān)系研究. 花生學(xué)報(bào), 2003, 32(3): 19-24.

XU R F, WANG X L. Relation of microbial population dynamics and nutrient in soil of continuous cropping with peanut., 2003, 32(3): 19-24. (in Chinese)

[23] LARKIN R P. Characterization of soil microbial communities under different potato cropping systems by microbial population dynamics, substrate utilization, and fatty acid profiles., 2003, 35: 1451-1466.

[24] WILLIAMSON G B, RICHARDSON D. Bioassays for allelopathy: measuring treatment responses with independent controls., 1988, 14(1): 181-187.

[25] LI P D, DAI C C, WANG X X. Variation of soil enzyme activities and microbial community structure in peanut monocropping system in subtropical China., 2012, 7(12): 1870-1879.

[26] HUANG L F, SONG L X, XIA X J, MAO W H, SHI K, ZHOU Y H, YU J Q. Plant-soil feedbacks and soil sickness: From mechanisms to application in agriculture., 2013, 39(2): 232-242.

[27] BONANOMI G, ANTIGNANI V, BARILE E, ZOLFAGHARI B, SAJJADI S E, SCALA F, LANZOTTI V. Decomposition of medicago sativa residues affects phytotoxicity, fungal growth and soil-borne pathogen diseases., 2011, 93(1): 57-69.

[28] 朱虹, 王宏偉, 杜威, 戴傳超. 內(nèi)生真菌重組漆酶rLACB3修復(fù)花生連作土壤. 生態(tài)學(xué)雜志, 2014, 33(7): 1920-1927.

ZHU H, WANG H W, DU W, DAI C C. Potential role of the endopytic fungus laccase rLACB3 in the bioremediation of peanut continuous cropping soil., 2014, 33(7): 1920-1927. (in Chinese)

[29] 劉娟, 張俊, 臧秀旺, 湯豐收, 董文召, 苗利娟, 徐靜, 張忠信. 花生連作障礙與根系分泌物自毒作用的研究進(jìn)展. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2015, 31(30): 101-105.

LIU J, ZHANG J, ZANG X W, TANG F S, DONG W Z, MIAO L J, XU J, ZHANG Z X. Research advances in continuous cropping obstacles and root exudates autotoxicity of peanut., 2015, 31(30): 101-105. (in Chinese)

[30] 謝星光, 戴傳超, 蘇春淪, 周佳宇, 王宏偉, 王興祥. 內(nèi)生真菌對(duì)花生殘茬腐解及土壤酚酸含量的影響. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2014, 35(11): 3836-3845.

XIE X G, DAI C C, SU C L, ZHOU J Y, WANG H W, WANG X X. Effects of an endophytic fungus on decay of peanut residues and phenolic acid concentrations in soil., 2014, 35(11): 3836-3845. (in Chinese)

[31] ABENAVOLI M R, DE SANTIS C, SIDARI M, SORGONà A, BADIANI M, CACCO G. Influence of coumarin on the net nitrate uptake in durum wheat., 2001, 3: 619-627.

[32] GAO X B, ZHAO F X, SHEN X, HU Y L, HAO Y H, YANG S Q, SU L T, MAO Z Q. Effects of cinnamon acid on respiratory rate and its related enzymes activity in roots of seedlings ofRehd.2010, 9(6): 833-839.

[33] 董章杭, 林文雄. 作物化感作用研究現(xiàn)狀及前景展望. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2001, 9(1): 80-83.

DONG Z H, LIN W X. Current status and prospects of allelopathy research in agriculture., 2001, 9(1): 80-83. (in Chinese)

[34] 袁云云, 咸洪泉, 洪永聰, 辛偉, 崔德杰. 花生根系分泌物的鑒定及其化感效應(yīng)分析. 花生學(xué)報(bào), 2011, 40(3): 24-29.

YUAN Y Y, XIAN H Q, HONG Y C, XIN W, CUI D J. Identification of peanut root exudates and the analysis of its allelopathy effect., 2011, 40(3): 24-29. (in Chinese)

[35] 邵慶勤, 楊安中, 何克勤. 酚酸類物質(zhì)對(duì)野燕麥萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2009, 25(7): 158-161.

SHAO Q Q, YANG A Z, HE K Q. The effects of phenolic acids on germination of the wild oat and growth of seedling., 2009, 25(7): 158-161. (in Chinese)

[36] 宋亮, 潘開(kāi)文, 王進(jìn)闖, 馬玉紅. 酚酸類物質(zhì)對(duì)苜蓿種子萌發(fā)及抗氧化物酶活性的影響. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2006, 26(10): 3393-3403.

SONG L, PAN K W, WANG J C, MA Y H. Effects of phenolic acids on seed germination and seedling antioxidant enzyme activity of alfalfa., 2006, 26(10): 3393-3403. (in Chinese)

[37] 龍期良, 李勇, 高原, 丁萬(wàn)隆. 酚酸類物質(zhì)對(duì)人參種子的化感作用研究. 中國(guó)現(xiàn)代中藥, 2016, 18(1): 92-95.

LONG Q L, LI Y, GAO Y, DING W L. Allelopathy of phenolic compounds onseeds.2016, 18(1): 92-95. (in Chinese)

[38] 顧元, 常志州, 于建光, 宗良綱. 外源酚酸對(duì)水稻種子和幼苗的化感效應(yīng). 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2013, 29(2): 240-246.

GU Y, CHANG Z Z, YU J G, ZONG L G. Allelopathic effects of exogenous phenolic acids composted by wheat straw on seed germination and seedling growth of rice.2013,29(2): 240-246. (in Chinese)

[39] 張恩平, 張文博, 張淑紅, 李亮亮, 李天來(lái). 苯甲酸和肉桂酸對(duì)番茄幼苗根部保護(hù)酶及膜質(zhì)過(guò)氧化的影響. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2010, 19 (1): 186 -190.

ZHANG E P, ZHANG W B, ZHANG S H, LI L L, LI T L. Effects of exogenic benzoic acid and cinnamic acid on the root oxidative damage of tomato seedlings., 2010, 19(1): 186-190. (in Chinese)

[40] 尹承苗, 胡艷麗, 王功帥, 張先富, 周慧, 沈向, 陳學(xué)森, 毛志泉. 蘋(píng)果連作土壤中主要酚酸類物質(zhì)對(duì)平邑甜茶幼苗根系的影響. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016, 49(5): 961-969.

YIN C M, HU Y L, WANG G S, ZHANG X F, ZHOU H, SHEN X, CHEN X S, MAO Z Q. Effect of main phenolic acids of the apple replanted soil on the roots ofRehd. seedlings., 2016, 49(5): 961-969. (in Chinese)

[41] WEIR T, PARK S W, VIVANCO J. Biochemical and physiological mechanisms mediated by allelochemicals.2004, 7: 472-479.

[42] QU X H, WANG J G. Effect of amendments with different phenolic acids on soil microbial biomass, activity, and community diversity., 2008, 39: 172-179.

[43] 譚秀梅, 王華田, 孔令剛, 王延平. 楊樹(shù)人工林連作土壤中酚酸積累規(guī)律及對(duì)土壤微生物的影響. 山東大學(xué)學(xué)報(bào)（理學(xué)版）, 2008, 43(1): 14-19.

TAN X M, WANG H T, KONG L G, WANG Y P. Accumulation of phenolic acids in soil of a continuous cropping poplar plantation and their effects on soil microbes., 2008, 43(1): 14-19. (in Chinese)

（責(zé)任編輯 李云霞）

Effects of Vanillic Acid on Seed Germination, Seedling Growth and Rhizosphere Microflora of Peanut

HUANG YuQian1, YANG JinFeng1, LIANG ChunHao2, CHEN ShenPingYi1, LIU XinYu1, GENG KeRui1, YAO YuChen1, ZHANG Yu1, HAN XiaoRi1

(1College of Land and Environment, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866;2Plant Protection Research Institute, Liaoning Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110161)

【Objective】 Experiments were carried out to investigate the autotoxicity of vanillic acid and its effect on seed germination and seedling growth of peanut, so as to reveal the response rules of rhizosphere microbes to the autotoxic substances in peanut growth period.【Method】Peanut (L. cv Fuhua 12 150GY ) was used in this study, and petri dish method, nursery pot and pot culture experiment were adopted to explore the effect of vanillic acid on the peanut seed germination, seedling growth and rhizosphere microflora. Six vanillic acid application treatments in petri dish experiment were set with application of different vanillic acid amounts: 0, 0.01, 0.03, 0.05, 0.07, 0.09 mmol?L-1, five treatments in nursery pot experiment were 0, 0.01, 0.03, 0.05, 0.07 mmol?L-1, and five treatments in pot culture experiment were 0, 0.01, 0.03, 0.05, 0.07 mg?kg-1dry soil.【Result】(1) The seed germination ratio, germination energy and germination index were lower than CK after treatment with different concentrations of vanillic acid. When the concentration of vanillic acid was 0.09 mmol?L-1, the seed germination ratio, germination energy and germination index respectively decreased by 39%, 66.3% and 55.9% compared with CK, and the response index (RI) reached the maximum. (2) The root length, plant dry weight, chlorophyll content, net photosynthetic rate and stomatal conductance were lower than CK after treatment with different concentrations of vanillic acid. When the concentration of vanillic acid was 0.07 mmol?L-1, all above indexes decreased by 37.3%, 40.0%, 19.0%, 53.9% and 49.1%, respectively, compared with CK, and the response index (RI) reached the maximum. Conversely, the intercellular CO2concentration was the opposite of the above indexes, it went up with the increase of the concentration of vanillic acid. When the concentration of vanillic acid was 0.07 mmol?L-1, the intercellular CO2concentration increased by46.1% compared with CK. (3) when the concentration of vanillic acid ≥0.03 mmol?L-1, the total absorption area, active absorption area and root activity were lower than CK, while the MDA content were higher than CK. When the concentration of vanillic acid was 0.07 mmol?L-1, all above indexes respectively decreased by 22.4%, 54.2% and 40.6% compared with CK, the MDA content increased by 43.3%. (4) The number of rhizosphere actinomycetes were markedly reduced with the increase of vanillic acid concentration at the early stage of peanut, and the differences between the treatments were not significant at the late stage of peanut. The number of bacteria in different treatments were not significant difference at the early stage of peanut, and it substantially reduced with the increase of vanillic acid concentration at the late stage. A high concentration of vanillic acid (0.07 mg?kg-1dry soil) had inhibitory effect on rhizosphere fungal growth, and low concentration of vanillic acid (0.01 mg?kg-1dry soil) had a promoting effect of fungal growth. 【Conclusion】 Vanillic acid had a significant autotoxinc-effect, which inhibited the photosynthesis of peanut seedling, reduced the root activity and promoted seedling leaf malondialdehyde.In addition, the number of rhizosphere bacteria and actinomycetes decreased after treated with vanillic acid, indicating that vanillic acid inhibited the growth of rhizosphere bacteria and actinomycetes; while it promoted the growth of rhizosphere fungi at low concentration but inhibited the growth at high concentration.

vanillic acid; peanut; autotoxic substances; photosynthetic characterization; root activity; microflora

10.3864/j.issn.0578-1752.2018.09.011

2017-06-29；

2017-09-28

國(guó)家自然科學(xué)青年基金項(xiàng)目（31401948）、國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-14,CARS-13）

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