酚類(lèi)物質(zhì)對(duì)作物連作障礙的研究進(jìn)展

潘玉梅 曾嘉

摘 要：酚類(lèi)物質(zhì)是作物重要的次生代謝產(chǎn)物，在連作土地中的土壤酚類(lèi)物質(zhì)含量迅速增加，是導(dǎo)致作物連作障礙的重要因素之一。本文從酚類(lèi)物質(zhì)對(duì)作物的化感作用以及對(duì)土壤理化性質(zhì)、酶活性和微生物的影響出發(fā)，綜合前人的研究，探討酚類(lèi)物質(zhì)導(dǎo)致連作障礙的原因。結(jié)合相關(guān)解決酚類(lèi)物質(zhì)引起的連作障礙研究進(jìn)展，為酚類(lèi)物質(zhì)引起的連作障礙問(wèn)題提供相關(guān)研究依據(jù)。

關(guān)鍵詞：酚類(lèi)物質(zhì);土壤;植物;連作障礙

酚類(lèi)物質(zhì)指的是芳香烴化合物苯環(huán)上的一個(gè)或多個(gè)氫原子被羥基取代所生成的芳香族有機(jī)化合物，按其被取代的后所含的羥基個(gè)數(shù)可分為一元酚和多元酚。酚類(lèi)物質(zhì)是土壤重要組成部分之一，也是植物重要的次生代謝產(chǎn)物之一。有許多研究表明，土壤酚類(lèi)物質(zhì)的積累能導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失調(diào)，病蟲(chóng)害加劇，作物產(chǎn)量品質(zhì)下降等一系列連作障礙問(wèn)題。連作障礙是現(xiàn)如今制約大多數(shù)作物發(fā)展的關(guān)鍵因素。關(guān)于酚類(lèi)物質(zhì)對(duì)土壤理化性質(zhì)、土壤微生物、土壤酶活性以及對(duì)植物的化感作用等的研究報(bào)道已有許多。本文根據(jù)前人的研究成果，從酚類(lèi)物質(zhì)的來(lái)源、對(duì)植物的化感作用以及對(duì)土壤理化性質(zhì)、微生物活力、土壤酶活性影響等方面探討酚類(lèi)物質(zhì)對(duì)作物連作障礙問(wèn)題。為進(jìn)一步了解酚類(lèi)物質(zhì)對(duì)植物連作障礙的相關(guān)研究，試圖從多角度探討和剖析連作障礙問(wèn)題。

一、植物以及土壤酚類(lèi)物質(zhì)的來(lái)源

1.植物酚類(lèi)物質(zhì)的來(lái)源

酚類(lèi)物質(zhì)作為植物重要的次生代謝產(chǎn)物之一，植物酚類(lèi)物質(zhì)的含量和種類(lèi)豐富，且主要由類(lèi)黃酮、酚酸和單寧等組成。植物酚類(lèi)物質(zhì)含量和種類(lèi)因植物種類(lèi)不同，呈現(xiàn)出差異。而且同一株植物不同部位的酚類(lèi)物質(zhì)也有所差異，不同時(shí)間段也表現(xiàn)出差異性。植物酚類(lèi)物質(zhì)來(lái)源于植物的生物合成，其合成途徑有很多種，其中以丙二酸合成途徑和莽草酸合成途徑為主要合成途徑。

2.土壤酚類(lèi)物質(zhì)來(lái)源

土壤酚類(lèi)物質(zhì)主要來(lái)源于植物，一是植物殘?bào)w和枯枝落葉分解產(chǎn)生，二是植物根系分泌物，三是植物表面的代謝分泌產(chǎn)物被雨露等淋洗，進(jìn)入土壤。

在自然界中，植物殘?bào)w和枯枝落葉進(jìn)入土壤進(jìn)行腐爛分解，是自然系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的重要環(huán)節(jié)，能有效地保證整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。李晶等研究發(fā)現(xiàn)，玉米秸稈腐解后會(huì)產(chǎn)生多種酚類(lèi)物質(zhì)，且隨著腐解時(shí)間的延長(zhǎng)，酚類(lèi)物質(zhì)含量有所降低。田給林研究發(fā)現(xiàn)，高粱莖葉腐解能產(chǎn)生高濃度的對(duì)香豆酸，且能緩解草莓根莖腐炭疽病。朱林等研究發(fā)現(xiàn)，腐解物中酚類(lèi)物質(zhì)含量表現(xiàn)為：稻草>豬糞>木屑，在腐解20～30天時(shí)酚酸量為最高，40～50天時(shí)基本穩(wěn)定。呂衛(wèi)光等研究認(rèn)為，西瓜植株殘?bào)w不同部位腐解產(chǎn)生的酚類(lèi)物質(zhì)含量表現(xiàn)為：葉>莖>根。且根和莖在腐解30 d時(shí)酚酸量達(dá)到高峰，葉在腐解20～30 d時(shí)酚酸量最高;到40～50 d時(shí)酚酸量很少，基本達(dá)到穩(wěn)定。Saranya Kuppusamy等研究發(fā)現(xiàn)，薯蕷葉和樹(shù)皮、桉樹(shù)葉、梨葉和櫻桃葉水提物的酚類(lèi)含量較高。許多研究均表明植物殘?bào)w和枯枝落葉的腐解能增加土壤酚類(lèi)物質(zhì)的含量的種類(lèi)，且腐解產(chǎn)生的酚類(lèi)因植物體不同而呈現(xiàn)出一定差異。

二、酚類(lèi)物質(zhì)對(duì)作物的連作障礙

1.酚類(lèi)物質(zhì)的化感作用

化感物質(zhì)是植物適應(yīng)環(huán)境，與植物間進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)而釋放出的化學(xué)物質(zhì)?；形镔|(zhì)的成分主要是次生代謝產(chǎn)物。酚類(lèi)物質(zhì)是根系分泌的主要化感物質(zhì)?；凶饔弥傅氖?，在植物體內(nèi)合成由根系釋放到環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)引起的相互作用。關(guān)于化感作用的定義存在很大的爭(zhēng)議，在今天，最廣泛接受的定義是生物系統(tǒng)之間的生化相互作用，包括植物、藻類(lèi)和微生物。焦曉林等研究發(fā)現(xiàn)，老參地土壤中存在的酚類(lèi)物質(zhì)對(duì)蘿卜、紫花苜蓿這些直根系作物有較強(qiáng)的毒力作用，對(duì)玉米小麥這些須根系作物毒性相對(duì)較弱。且對(duì)蘿卜、紫花苜蓿、玉米小麥的胚根、胚芽的生長(zhǎng)均存在抑制作用。

2.酚類(lèi)物質(zhì)對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

土壤理化性質(zhì)受到諸多因素的制約和影響，酚類(lèi)物質(zhì)對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響主要表現(xiàn)為：對(duì)土壤PH的影響，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)的影響，對(duì)土壤養(yǎng)分含量的影響等。白羽祥等發(fā)現(xiàn)，間苯三酚對(duì)PH存在抑制作用，酚酸含量的增加，導(dǎo)致土壤PH呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。母媛等研究發(fā)現(xiàn)，紫色土、黃壤和水稻土在加入茶多酚后，均出現(xiàn)了酸化現(xiàn)象，且添加茶多酚可降低紫色土活性鐵含量和水稻土活性鋁含量。呂衛(wèi)光等研究認(rèn)為，酚酸類(lèi)物質(zhì)進(jìn)入土壤，降低了土壤有機(jī)質(zhì)含量。

3.酚類(lèi)物質(zhì)對(duì)土壤酶活性影響

土壤酶是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是土壤生化活性和土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化的重要指標(biāo)，在土壤物質(zhì)轉(zhuǎn)化和養(yǎng)分釋放的過(guò)程中起到關(guān)鍵性的作用。土壤酶活性是土壤質(zhì)量的良好指標(biāo)，因?yàn)樗鼘?duì)外界因素極為敏感。羅紅艷等認(rèn)為，土壤中酚類(lèi)物質(zhì)的積累會(huì)影響土壤酶的活性，進(jìn)而影響杉木對(duì)養(yǎng)分的吸收利用，最終導(dǎo)致杉木連栽障礙的發(fā)生。

4.酚類(lèi)物質(zhì)對(duì)土壤微生物的影響

土壤微生物的豐富度、群落組成和微生物的活性等是農(nóng)田土壤可持續(xù)生產(chǎn)利用的重要決定因素之一。馬云華等研究發(fā)現(xiàn)，采用適宜濃度的酚酸類(lèi)物質(zhì)處理黃瓜根區(qū)土壤，能有效地促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)和繁殖，使其數(shù)量增加，但高濃度酚酸類(lèi)物質(zhì)對(duì)土壤微生物有抑制作用。

三、展望

解決酚類(lèi)物質(zhì)引起的連作障礙是現(xiàn)如今農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，從酚類(lèi)物質(zhì)入手思考其引起的連作障礙，為土壤連作障礙的研究提供了許多的基礎(chǔ)和建議。同時(shí)，調(diào)節(jié)酚類(lèi)物質(zhì)引起的連作障礙有許多的方法，但結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，探討能夠大面積采用的方法還較少。所以為了更好的了解和解決酚類(lèi)物質(zhì)引起的連作障礙，對(duì)此還需要深入而全面的研究。

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作者簡(jiǎn)介：潘玉梅（1995-）女，四川省宜賓市高縣人，漢，學(xué)歷：本科。研究方向：生態(tài)學(xué)，單位：西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院農(nóng)學(xué)系。