玉米根系分泌物對(duì)連作花生土壤酚酸類物質(zhì)化感作用的影響

李慶凱, 劉蘋, 趙海軍, 宋效宗, 林海濤,沈玉文, 李林, 萬書波,*

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院, 長沙 410128; 2.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,山東省環(huán)保肥料工程技術(shù)研究中心, 濟(jì)南 250100; 3.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 山東省作物遺傳改良與生態(tài)生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 濟(jì)南 250100)

花生(ArachishypogaeaL.)是一種對(duì)連作較為敏感的作物，連作2～3 a，莢果可減產(chǎn)19.8%～33.4%[1]。研究表明，花生根際微生態(tài)系統(tǒng)綜合功能失調(diào)是造成花生連作障礙的主要原因，主要表現(xiàn)為土壤微生物區(qū)系失衡、病原菌的累積、土壤理化性狀的劣化以及花生根系分泌物的化感作用[2-4]。重茬種植條件下，花生根系分泌物在土壤中不斷積累[5-6]。其中，酚酸類化合物是花生根系分泌物中存在的一種重要的次生代謝有機(jī)物，是主要的化感物質(zhì)[6-7]，具有很強(qiáng)的生理和生態(tài)功能。一方面，酚酸類物質(zhì)可對(duì)花生植株的生長產(chǎn)生自毒作用[2]，另一方面，酚酸類物質(zhì)持續(xù)進(jìn)入土壤可引起連作花生土壤微生物區(qū)系失衡、病原菌數(shù)量增加、土壤酶活性及土壤養(yǎng)分含量降低，造成花生產(chǎn)量降低[7-8]。酚酸類物質(zhì)的化感作用在花生連作障礙的形成過程中起著重要作用。劉蘋等[6]對(duì)不同連作年限花生收獲后的土壤進(jìn)行了酚酸類物質(zhì)含量檢測，發(fā)現(xiàn)連作3 a的土壤中肉桂酸、鄰苯二甲酸和對(duì)羥基苯甲酸的總含量可達(dá)7.17 mg·kg-1干土，連作5 a達(dá)到9.90 mg·kg-1干土。田間條件下連作花生根系分泌物的產(chǎn)生是連續(xù)的，實(shí)時(shí)原位土壤中酚酸類物質(zhì)濃度可能要遠(yuǎn)高于花生收獲后的土壤。酚酸類物質(zhì)在土壤中存在降解、部分被土壤顆粒吸附和微生物吸收等現(xiàn)象[9]。Haider等[10]通過14C標(biāo)記研究了酚酸在土壤中的降解，發(fā)現(xiàn)1周內(nèi)，90%的對(duì)羥基苯甲酸、紫丁香酸和香草酸被分解。因此，通過向土壤中添加外源酚酸類物質(zhì)來研究其化感作用，有必要適當(dāng)增加酚酸類物質(zhì)的初始含量。近年來不少學(xué)者研究了草莓、黃瓜、楊樹等根系分泌物中的酚酸類物質(zhì)累積對(duì)土壤微生態(tài)環(huán)境的化感作用，設(shè)置酚酸類物質(zhì)的初始含量為40～400 mg·kg-1干土不等[11-13]。李慶凱等[7]通過向土壤中添加外源對(duì)羥基苯甲酸、肉桂酸，研究了其對(duì)花生根部土壤養(yǎng)分、土壤酶活性及花生產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩種酚酸類物質(zhì)的初始含量達(dá)到40 mg·kg-1干土?xí)r，花生受到明顯的毒害作用：花針期根部土壤堿解氮、有效磷、有效鉀和土壤脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶活性均顯著降低，外源添加對(duì)羥基苯甲酸和肉桂酸處理的每盆莢果產(chǎn)量分別降低了31.4%、35.8%，單株結(jié)果數(shù)分別降低了32.8%、35.5%。

利用合適作物與連作障礙作物進(jìn)行間套作，可影響連作障礙作物的地下部化學(xué)生態(tài)機(jī)制，從而改善土壤條件。玉米蠶豆間作系統(tǒng)中玉米根系分泌物可促進(jìn)蠶豆根系黃酮類化合物的合成，促進(jìn)相關(guān)基因表達(dá)，增加蠶豆根系結(jié)瘤數(shù)量，從而增強(qiáng)蠶豆共生固氮能力[14]。非固氮型闊葉林和杉木混合種植可減少杉木根系化感自毒物質(zhì)環(huán)二肽的釋放，改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，促進(jìn)土壤中化感自毒物質(zhì)的降解，改善深層土壤中杉木根系的生長和分布，從而緩解杉木的連作障礙[15]。玉米花生間作是我國東北和華北地區(qū)一種常見的豆科作物與禾本科作物間作的種植方式，與花生連作相比，具有明顯的增產(chǎn)增收優(yōu)勢。董智等[16]研究了玉米花生不同比例的間輪作種植方式，發(fā)現(xiàn)連作條件下花生的產(chǎn)量呈逐漸降低的趨勢，而間作條件下花生的產(chǎn)量則逐年增加。姚遠(yuǎn)[17]研究發(fā)現(xiàn)，玉米花生不同比例間作均提高了連作花生土壤中細(xì)菌、放線菌和真菌的數(shù)量，花生根際土壤酶活性亦增強(qiáng)。其中，花生、玉米以4∶2間作模式是最有利于兼顧改良連作花生土壤和保證經(jīng)濟(jì)效益的間作模式。以上研究初步證實(shí),玉米花生間作對(duì)緩解花生連作障礙存在一定的作用，但是具體作用機(jī)理還不夠清楚。

間作作物種間的相互作用會(huì)影響其根系分泌物的特征，從而對(duì)整個(gè)間作系統(tǒng)的微生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定影響[18]。有研究發(fā)現(xiàn)，玉米根系分泌物富含有機(jī)酸、氨基酸和糖分等營養(yǎng)物質(zhì)[19]，亦含有豐富的苯并噁嗪類、黃酮類和酚類等化合物[20]，其在修復(fù)有機(jī)污染物土壤、增強(qiáng)土壤微生物活性、提高微生物多樣性和控制土傳病害中也發(fā)揮著重要作用[21]。以往玉米花生間作方面的研究多集中于作物農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量形成特征、光合作用、養(yǎng)分利用及土壤肥力等方面，而較少涉及到作物根系分泌物，有關(guān)玉米根系分泌物是否會(huì)及如何影響連作花生土壤中酚酸類物質(zhì)的化感作用，還未見報(bào)道。為排除田間其他因素的干擾，本研究通過添加玉米根系分泌物到含有肉桂酸、鄰苯二甲酸及對(duì)羥基苯甲酸3種酚酸類物質(zhì)的土壤中進(jìn)行模擬培養(yǎng)，研究了玉米根系分泌物對(duì)土壤微生物量、微生物活性、酶活性及土壤有效養(yǎng)分含量的影響，旨在闡明玉米根系分泌物對(duì)連作花生土壤中酚酸類物質(zhì)化感作用的影響機(jī)制，為玉米花生間作種植緩解花生連作障礙技術(shù)提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和試劑

供試玉米品種為登海605號(hào)，由山東登海種業(yè)股份有限公司選育。

肉桂酸、鄰苯二甲酸及對(duì)羥基苯甲酸均為國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)的分析純藥品。

1.2 玉米根系分泌物的收集

取山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院飲馬泉試驗(yàn)農(nóng)場玉米花生輪作地塊0～30 cm土層土壤，風(fēng)干過2 mm篩，將土壤混勻后裝入花盆(口徑30 cm，高25 cm)中，每盆裝土15 kg，共計(jì)50盆，澆水潤土后播種，每盆一穴，每穴兩粒。出苗后，每穴保留健苗 1株，待玉米小喇叭口時(shí)期，每盆施用撒可富復(fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)5 g。于玉米抽雄期用水流緩慢的清水將玉米根系沖洗干凈(盡量不要傷到根系)，再用去離子水沖洗2次，將玉米根系完全浸泡在5 mg·L-1的百里酚3 min后，移栽到5 L 0.5 mmol·L-1CaCl2溶液中，容器為10 L的燒杯。用紙箱包裹燒杯，使根部做避光處理，用氣泵持續(xù)向培養(yǎng)液中通入空氣，在室溫且光照良好的條件下培養(yǎng)4 h。立即用500 mL CH2Cl2提取根系分泌物收集液2次，再將CH2Cl2提取液過0.45 μm的有機(jī)相濾膜，減壓濃縮至干，稱重，加入5 mL乙醇溶解，再用0.45 μm的有機(jī)相濾膜過濾，作為根系分泌物母液，于4 ℃避光保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)用土取自山東省日照市莒縣連作10 a花生地塊，于花生收獲后采集，土壤類型為棕壤，質(zhì)地為砂壤土。取0～20 cm耕層土壤，去除石礫、動(dòng)植物殘?bào)w等雜質(zhì)后，過2 mm篩后混勻，一部分土壤儲(chǔ)存于4 ℃冰箱中，用于酚酸類物質(zhì)的檢測[6]，另一部分土壤晾干備用。供試土壤pH值為5.24，有機(jī)質(zhì)含量為11.7 g·kg-1，全氮、全磷、全鉀分別為0.11、1.90和22.84 g·kg-1，堿解氮、有效磷和有效鉀含量分別為45.92、30.76和94.67 mg·kg-1；供試土壤中肉桂酸、鄰苯二甲酸和對(duì)羥基苯甲酸的本底值分別為2.44 mg·kg-1干土、5.96 mg·kg-1干土和4.05 mg·kg-1干土。

設(shè)置肉桂酸(A)、鄰苯二甲酸(B)及對(duì)羥基苯甲酸(C)的處理濃度分別為40 mg·kg-1干土和80 mg·kg-1干土，玉米根系分泌物(MRE)的處理濃度為100 mg·kg-1干土。將晾干的連作花生土壤分裝到塑料瓶中，每瓶(口徑5 cm，高8.5 cm)裝土100 g。設(shè)置CK、A1、A2、B1、B2、C1、C2、A1+MRE、A2+MRE、B1+MRE、B2+MRE、C1+MRE、C2+MRE共13個(gè)處理，詳細(xì)處理方法見表1，酚酸類物質(zhì)及玉米根系分泌物處理液配制前，各類物質(zhì)先溶于一定量的無水乙醇，再稀釋定容至1 L，無水乙醇的體積百分比為0.5%。將處理好的土壤分別用封口膜封口并留有小孔透氣，保持含水量為20%(重量調(diào)節(jié)法)，每個(gè)處理9 瓶，25 ℃黑暗培養(yǎng)。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 Experiment designation

1.4 土壤樣品采集

分別于處理后5、10和15 d取樣，每次隨機(jī)取樣3瓶，即3個(gè)重復(fù)。各個(gè)處理分別取出一部分新鮮土壤用于土壤微生物量和微生物活性的測定；其余土壤置于室內(nèi)通風(fēng)陰干，磨細(xì)后分別過2和1 mm孔徑的篩子，分別用于土壤養(yǎng)分含量和酶活性的測定。

1.5 測定項(xiàng)目與方法

1.5.1土壤微生物量碳、氮和土壤呼吸強(qiáng)度測定

采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法[22]測定土壤微生物量碳(microbial biomass carbon，MBC)和微生物量氮(microbial biomass nitrogen，MBN)的含量，浸提液中有機(jī)碳用全自動(dòng)有機(jī)碳分析儀(Vario TOC，德國ELEMENTAR公司)測定，全氮采用凱氏法消煮-全自動(dòng)定氮儀測定。微生物量碳、氮的換算系數(shù)分別為0.38和0.45[22]。采用室內(nèi)密閉培養(yǎng)、堿液吸收滴定法測定土壤呼吸強(qiáng)度[22]。

1.5.2土壤酶活性測定 土壤酶脲酶采用苯酚鈉比色法[23]測定，酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法[23]測定，蔗糖酶活性采用水楊酸比色法[23]測定。

1.5.3土壤養(yǎng)分含量的測定 土壤養(yǎng)分測定參考《土壤農(nóng)化分析》[24]中的方法：采用堿解擴(kuò)散法測定土壤堿解氮，鉬酸銨顯色法測定土壤有效磷，乙酸銨浸提—火焰光度法測定土壤速效鉀。

1.5.4化感作用評(píng)價(jià) 化感作用效應(yīng)敏感指數(shù)(response index，RI)采用Williamson 的方法[25]，公式如下。

RI=1-C/T(T≥C)或RI=T/C-1(T

式中，C為對(duì)照值，T為處理值。

當(dāng)RI>0時(shí)，表示促進(jìn)作用，當(dāng)RI<0時(shí)，表示抑制作用。RI絕對(duì)值的大小代表化感作用強(qiáng)度。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Micorsoft Excel 2013處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，SPSS 16.0進(jìn)行處理間各指標(biāo)的差異顯著性檢驗(yàn)，采用 LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米根系分泌物對(duì)含有酚酸類物質(zhì)土壤微生物量和微生物活性的影響

土壤呼吸強(qiáng)度的高低與土壤微生物促進(jìn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化以及土壤動(dòng)物和植物根系呼吸強(qiáng)度相關(guān)，可反應(yīng)土壤微生物活性的強(qiáng)弱。不同處理的土壤微生物量和呼吸強(qiáng)度結(jié)果(表2)可知，酚酸類物質(zhì)對(duì)土壤MBC、MBN含量和土壤呼吸強(qiáng)度均存在化感抑制作用(RI<0)，且濃度越高，抑制作用越強(qiáng)(P<0.05)。3次取樣，土壤微生物量和呼吸強(qiáng)度所受到的化感抑制作用呈先增強(qiáng)后減弱的趨勢，各處理在第10 d達(dá)到最強(qiáng)，以肉桂酸的化感作用最強(qiáng)。與對(duì)照相比，酚酸類物質(zhì)處理的土壤MBC、MBN和土壤呼吸強(qiáng)度分別下降了17.81%～35.01%、14.24%～33.75%和13.58%～33.99%。

表2 不同處理的土壤微生物量和呼吸強(qiáng)度Table 2 Soil microbial biomass and respiratory intensity of different treatments

從整體來看，添加玉米根系分泌物均增加了3種酚酸類物質(zhì)處理土壤的MBC、MBN含量和土壤呼吸強(qiáng)度，但仍低于同期對(duì)照；其中，在處理第5 d和10 d，均達(dá)到差異性顯著(P<0.05)。整個(gè)培養(yǎng)時(shí)期，添加玉米根系分泌物的低濃度酚酸類物質(zhì)處理對(duì)土壤MBC、MBN和土壤呼吸強(qiáng)度的化感指數(shù)影響較大，對(duì)應(yīng)的化感指數(shù)分別平均下降39.33%、35.14%和39.56%。

3次取樣，添加玉米根系分泌物對(duì)鄰苯二甲酸的化感作用影響最大，對(duì)土壤MBC、MBN和土壤微生物活性的化感指數(shù)分別平均降低了34.07%、31.67%和34.36%。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，玉米根系分泌物對(duì)酚酸類物質(zhì)化感作用的影響逐漸減弱，以處理第5 d影響最大。此時(shí)，與低濃度的酚酸類物質(zhì)處理(A1、B1、C1)相比，添加玉米根系分泌物處理(A1+MRE、B1+MRE、C1+MRE)土壤MBC的化感指數(shù)分別下降了51.00%、64.13%和60.76%， MBN的化感指數(shù)分別下降了41.29%、55.69%和48.35%，土壤呼吸強(qiáng)度的化感指數(shù)則分別下降48.48%、57.51%和53.87%。

2.2 玉米根系分泌物對(duì)含有酚酸類物質(zhì)土壤酶活性的影響

不同處理的土壤酶活性結(jié)果(表3)可以看出，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，對(duì)照土壤脲酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶的酶活性均呈逐漸增加的趨勢。與土壤微生物量和呼吸強(qiáng)度的變化規(guī)律類似，各類酚酸類物質(zhì)均顯著降低了3種土壤酶活性，且濃度越高，化感抑制作用(RI<0)越強(qiáng)(P<0.05)。同一取樣時(shí)期初始含量相同的酚酸類物質(zhì)處理之間，以肉桂酸的化感作用最強(qiáng)，鄰苯二甲酸最弱。3次取樣，酚酸類物質(zhì)對(duì)土壤酶活性的化感抑制作用(RI<0)先增強(qiáng)后減弱，各處理在第10 d達(dá)到最強(qiáng)。此時(shí)，高濃度酚酸類物質(zhì)處理的土壤脲酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶活性分別比對(duì)照平均下降了24.11%、34.81%和23.32%。

在各取樣時(shí)期，添加玉米根系分泌物均降低了3種酚酸類物質(zhì)處理對(duì)土壤脲酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶活性的化感指數(shù)。第5 d和10 d取樣時(shí)，玉米根系分泌物顯著增加了3種酚酸類物質(zhì)處理的土壤酶(脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶)活性(P<0.05)。同一取樣時(shí)期同種酚酸類物質(zhì)處理之間，以低濃度處理化感指數(shù)的降幅較大；不同種類的酚酸類物質(zhì)處理之間，以鄰苯二甲酸的降幅最大。整個(gè)取樣時(shí)期，玉米根系分泌物可使肉桂酸、鄰苯二甲酸和對(duì)羥基苯甲酸對(duì)土壤酶活性的化感指數(shù)分別平均降低32.52%、36.89%和32.06%。

玉米根系分泌物對(duì)酚酸類物質(zhì)化感作用的影響亦呈逐漸減弱的趨勢，以處理第5 d的影響最大。此時(shí)，與對(duì)應(yīng)濃度的酚酸類物質(zhì)處理相比，添加玉米根系分泌物的高濃度酚酸類物質(zhì)處理(A2+MRE、B2+MRE、C2+MRE)的土壤酶活性的化感指數(shù)分別平均下降21.61%、28.07%和23.97%；而含有玉米根系分泌物的低濃度酚酸類物質(zhì)處理(A1+MRE、B1+MRE、C1+MRE)則分別平均下降36.33%、45.70%和40.15%。

2.3 玉米根系分泌物對(duì)含有酚酸類物質(zhì)土壤養(yǎng)分含量的影響

不同處理的土壤養(yǎng)分含量結(jié)果(表4)可以看出，不同處理的堿解氮、有效磷、有效鉀3種土壤養(yǎng)分含量的變化規(guī)律基本一致。酚酸類物質(zhì)均顯著降低了土壤堿解氮、有效磷和有效鉀的含量，且濃度越高，化感抑制作用(RI<0)越強(qiáng)(P<0.05)。同一取樣時(shí)期初始含量相同的酚酸類物質(zhì)處理之間，以肉桂酸的化感作用最強(qiáng)。在整個(gè)取樣時(shí)期，土壤養(yǎng)分含量所受到的化感抑制作用先增強(qiáng)后減弱，以處理第10 d最強(qiáng)。3次取樣，酚酸類物質(zhì)使土壤堿解氮、有效磷和有效鉀的含量分別降低了10.70%～27.22%、12.85%～30.82%和8.05%～21.03%。

從整體來看，玉米根系分泌物均增加了各類酚酸類物質(zhì)處理的土壤堿解氮、有效磷和有效鉀的含量，降低了酚酸類物質(zhì)對(duì)土壤養(yǎng)分含量的化感指數(shù)，以低濃度處理所受影響較大。其中在第5和10 d取樣時(shí)，含有玉米根系分泌物的酚酸類物質(zhì)處理的土壤養(yǎng)分含量顯著增加(P<0.05)。3次取樣，添加玉米根系分泌物后，鄰苯二甲酸對(duì)應(yīng)土壤養(yǎng)分含量的化感指數(shù)的降幅最大，平均降低了33.67%，而肉桂酸處理的降幅最小，平均降低了25.84%。

表3 不同處理的土壤酶活性Table 3 Soil enzymes activities of different treatments

在處理第5 d，玉米根系分泌物對(duì)各類酚酸類物質(zhì)化感作用的影響最強(qiáng)，隨后逐漸減弱。整個(gè)培養(yǎng)時(shí)期，與酚酸類處理相比，含有玉米根系分泌物處理的土壤堿解氮、有效磷和有效鉀對(duì)應(yīng)的化感指數(shù)分別可降低10.85%～57.79%、11.98%～59.71%和5.88%～54.17%。說明玉米根系分泌物亦可減弱酚酸類物質(zhì)對(duì)土壤堿解氮、有效磷和有效鉀的化感抑制作用。

表4 不同處理的土壤養(yǎng)分含量Table 4 Soil nutrients contents of different treatments

3 討論

酚酸類物質(zhì)是多種農(nóng)作物根系分泌物的重要組分，在連作障礙中發(fā)揮著重要作用。隨著花生連作年限增加，土壤中對(duì)羥基苯甲酸、香草酸和香豆酸的含量相應(yīng)增加，連作10 a后3種酚酸總量可達(dá)11.09 mg·kg-1干土[5]。當(dāng)酚酸類物質(zhì)達(dá)到一定濃度時(shí)，可顯著地影響土壤中微生物的生物量、多樣性和群落結(jié)構(gòu)，亦會(huì)增加特定病原菌毒素的產(chǎn)量[26]。另一方面，酚酸類物質(zhì)結(jié)構(gòu)中的酚羥基，可能對(duì)土壤微生物具有一定的毒害作用[27]。這些因素會(huì)造成土壤微生物的選擇性適應(yīng)，使某些病原真菌得到富集，從而降低土壤微生物數(shù)量和改變種群的平衡。本研究發(fā)現(xiàn)3種酚酸類物質(zhì)均顯著降低了土壤微生物量碳和氮的含量，抑制了土壤呼吸強(qiáng)度，且濃度越高，化感抑制作用越強(qiáng)，這與劉蘋等[8]有關(guān)酚酸類化感物質(zhì)對(duì)花生根際土壤微生物的研究結(jié)果相似。

玉米根系分泌物中含有一定濃度的活性有機(jī)碳和可溶性含氮物質(zhì)，將其加入土壤后，會(huì)直接改變土壤碳、氮組分和含量，其中亦含有一些粘膠類物質(zhì)，可改變土壤的顆粒狀態(tài)，從而間接影響到土壤微生物碳、氮的含量[19]。另一方面，根系分泌物可直接促進(jìn)土壤微生物活動(dòng)和代謝，也對(duì)土壤微生物量和活性產(chǎn)生一定的影響[28]。適宜濃度的玉米根系分泌物為土壤中某些微生物的生存提供了必要的碳源和氮源，在一定程度上改變了土壤微生物的生態(tài)分布[19]。在本研究中，添加玉米根系分泌物均增加了3種酚酸類物質(zhì)處理的土壤微生物量碳、氮含量和土壤呼吸強(qiáng)度，降低了酚酸類物質(zhì)對(duì)土壤微生物量和呼吸強(qiáng)度的化感指數(shù)。根系分泌物中存在的抑菌物質(zhì)可抑制土壤中非寄主病原菌的生長，從而減輕作物土傳病害。張立猛等[20]報(bào)道了玉米在生長過程中可以通過根系分泌化合物到根際土壤中，抑制煙草疫霉菌的生長。孟玉芳等[29]研究發(fā)現(xiàn)玉米、大蒜、茴香和油菜4種作物根系分泌物可在短時(shí)間內(nèi)迅速地殺死煙草疫霉的游動(dòng)孢子，抑制其萌發(fā)。其中，玉米根系分泌物在最高濃度為2.59 mg·mL-1時(shí)，對(duì)疫霉休止孢子萌發(fā)的抑制率高達(dá)100%。土壤中微生物結(jié)構(gòu)組成的改善和微生物群落功能多樣性的提高，也在一定程度上加速了土壤酚酸類物質(zhì)的降解。

宋慧等[30]通過向盆栽小豆根際土壤添加不同濃度外源鄰苯二甲酸和肉桂酸，發(fā)現(xiàn)小豆根際土壤過氧化氫酶、蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性均呈下降趨勢。母容等[31]研究發(fā)現(xiàn)，一定濃度的阿魏酸和對(duì)羥基苯甲酸等酚酸類化合物可通過抑制土壤中氨化細(xì)菌、硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌及土壤脲酶、蛋白酶活性，從而降低土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和有機(jī)氮的含量，進(jìn)而影響土壤氮素轉(zhuǎn)化。本研究發(fā)現(xiàn)，肉桂酸、鄰苯二甲酸及對(duì)羥基苯甲酸3種酚酸類物質(zhì)處理均顯著降低了土壤脲酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶活性，土壤養(yǎng)分含量(堿解氮、有效磷、有效鉀)亦顯著降低，且濃度越高，降幅越大，這與前人研究結(jié)果[13,30]基本一致。酚酸類物質(zhì)進(jìn)入土壤后，可導(dǎo)致土壤微生物胞內(nèi)酶、胞外酶比例失調(diào)或改變酶的構(gòu)象，從而影響土壤酶活性[12]。其次，酚酸類物質(zhì)也可直接作用于土壤酶，從而降低其活性。土壤酶活性的減弱進(jìn)而會(huì)降低土壤有效養(yǎng)分的含量。此外，酚酸類物質(zhì)可能會(huì)降低土壤pH值，從而影響土壤酶活性[32]。但是李慶凱[33]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土壤中肉桂酸、鄰苯二甲酸和對(duì)羥基苯甲酸的初始含量為15～90 mg·kg-1干土，且于室內(nèi)培養(yǎng)3～45 d時(shí)，其pH均不存在顯著變化。因此，推斷本研究中土壤pH的變化不是導(dǎo)致土壤酶活性降低的主要原因。

作物間作體系中地下部的相互作用影響著土壤理化性質(zhì)，其中根系分泌物發(fā)揮著重要作用。左元梅等[34]認(rèn)為兩種作物之間根系接觸并不是關(guān)鍵因素，關(guān)鍵是間作作物通過向土壤中釋放根系分泌物而相互影響，玉米花生間作系統(tǒng)中無論是玉米根系與花生根系直接接觸還是兩者根系用尼龍網(wǎng)隔開，玉米的根系分泌物都能進(jìn)入到花生根際，從而影響花生鐵營養(yǎng)的作用。本研究發(fā)現(xiàn)，添加玉米根系分泌物均增加了各取樣時(shí)期含有酚酸類物質(zhì)的土壤脲酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶活性，降低了肉桂酸、鄰苯二甲酸和對(duì)羥基苯甲酸對(duì)3種土壤酶活性的化感指數(shù)。苑亞茹等[35]研究發(fā)現(xiàn)外源添加低分子量的糖類、有機(jī)酸等分泌物于黑土中可在短期內(nèi)顯著促進(jìn)>0.25 mm大團(tuán)聚體，尤其是>2 mm團(tuán)聚體的形成，顯著增強(qiáng)了土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性。宋日等[36]認(rèn)為玉米根系分泌物可顯著提高黑土中多糖含量、水穩(wěn)性大團(tuán)聚體比例、水穩(wěn)性團(tuán)聚體穩(wěn)定性。玉米根系分泌物中的糖類、氨基酸和有機(jī)酸等成分可在一定程度上互補(bǔ)和平衡酚酸類物質(zhì)處理的土壤養(yǎng)分。土壤結(jié)構(gòu)的改善和養(yǎng)分的平衡維持了土壤微生物的多樣性，提高了土壤酶活性和養(yǎng)分含量。另外，玉米根系分泌物亦可活化土壤難溶性無機(jī)養(yǎng)分或分解土壤中的有機(jī)成分，也在一定程度上提高了土壤有效養(yǎng)分[34,37]。

添加到土壤中的酚酸類物質(zhì)和玉米根系分泌物可被土壤吸附或在土壤微生物作用下轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)或被微生物吸收，從而使得其在土壤中的濃度發(fā)生變化，不同化感物質(zhì)在土壤中降解速率存在差異[9]。本研究中，肉桂酸對(duì)土壤各指標(biāo)的化感抑制作用最強(qiáng)，這可能是肉桂酸在土壤中的降解速率較慢所致。另外，酚酸類物質(zhì)對(duì)土壤微生態(tài)環(huán)境的作用效果與其種類亦有關(guān)。隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長，3種酚酸類物質(zhì)對(duì)土壤的化感抑制作用均呈先增強(qiáng)后減弱的趨勢，而玉米根系分泌物對(duì)酚酸類物質(zhì)化感作用的影響呈逐漸減弱的趨勢，這可能是玉米根系分泌物在土壤中的降解速率較快所致。本研究發(fā)現(xiàn)，添加玉米根系分泌物后，鄰苯二甲酸和低濃度酚酸類物質(zhì)處理對(duì)土壤微生態(tài)環(huán)境的化感抑制作用受影響較大，說明玉米根系分泌物對(duì)酚酸類物質(zhì)化感作用的效果與酚酸類物質(zhì)的種類和含量亦存在一定的關(guān)系。玉米根系分泌物對(duì)含有多種酚酸類物質(zhì)混合物土壤微生態(tài)環(huán)境的影響，有待于進(jìn)一步研究。