覆膜壟播及輪作蠶豆對(duì)馬鈴薯連作田根系分泌物及化感效應(yīng)的影響

康益晨，楊昕宇，張俊蓮，姚彥紅，張衛(wèi)娜，石銘福，范艷玲，要 凱，趙章平，秦舒浩

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院/甘肅省作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730070；2.定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院/甘肅省馬鈴薯工程技術(shù)研究中心，甘肅定西 743000)

馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)作為世界最重要的非谷物類糧食作物，是全球糧食安全的核心[1]。因其產(chǎn)量高、耐貧瘠的特點(diǎn)，在中國黃土高原西部半干旱區(qū)廣泛種植[2]。由于低溫、干旱等因素限制，加之政府主導(dǎo)下規(guī)模種植產(chǎn)生的影響及耕地面積的制約，該區(qū)馬鈴薯連作種植現(xiàn)象極為普遍，連作年限的延長致使連作障礙發(fā)生，對(duì)作物及土壤危害極大[3-4]。植物的化感作用是引起連作障礙的主要原因[5]，化感作用受水分、溫度、營養(yǎng)等環(huán)境因素的影響，生長條件越差，植物對(duì)化感效應(yīng)越敏感[6]。馬鈴薯在生產(chǎn)上極忌連作，連作通常對(duì)馬鈴薯的生長發(fā)育產(chǎn)生極大影響，導(dǎo)致馬鈴薯產(chǎn)量及品質(zhì)的大幅降低[7-8]。

合理輪作能有效防止連作障礙的發(fā)生，是充分用地與積極養(yǎng)地相結(jié)合、維系并改良土壤性狀的生物學(xué)技術(shù)手段[9]，在調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分積累[10]、優(yōu)化土壤微生物環(huán)境[11]、提高作物產(chǎn)量品質(zhì)[12]等方面都具有積極作用。黃土高原西部半干旱區(qū)屬雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，土壤有機(jī)質(zhì)含量低、鹽漬化程度高、水土流失嚴(yán)重，實(shí)施合理的輪作制度對(duì)改善土壤環(huán)境、提高作物生產(chǎn)力意義重大[13-14]。豆科植物根系可直接固氮且其殘?bào)w會(huì)在土壤中大量積累，進(jìn)而增加土壤有機(jī)質(zhì)含量[15-16]，引入豆科植物利于作物耕作系統(tǒng)土壤理化特性的改善，以達(dá)到土壤生物修復(fù)的目的[17-18]。地膜覆蓋技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，尤其在中國干旱和半干旱區(qū)作物栽培上取得了顯著成效[11]。覆膜壟播耕作方式對(duì)作物根際微生態(tài)環(huán)境及土壤水熱生態(tài)效應(yīng)均有改性作用，對(duì)土壤生物學(xué)特性的影響明顯不同于露地栽培，同時(shí)給作物根系的生長發(fā)育提供了有利條件，對(duì)根系分泌物的產(chǎn)生具有很大影響[7-8]。

目前，關(guān)于馬鈴薯—豆科植物輪作的研究主要集中在馬鈴薯與豆科植物的生長特征、產(chǎn)量、土壤理化性狀及微生物群落多樣性等方面[8,11]，馬鈴薯根系分泌物及化感效應(yīng)等方面的研究主要側(cè)重于露地栽培的連作馬鈴薯上[19]，且多為單一的根系分泌物鑒定[8]或化感效應(yīng)生物測(cè)試[20]；而關(guān)于馬鈴薯—豆科植物輪作對(duì)根系分泌物及其化感作用的影響缺乏深入研究，尤其是對(duì)覆膜壟播種植條件下馬鈴薯—豆科植物輪作系統(tǒng)的研究更是未見報(bào)道。因此，研究覆膜壟播及馬鈴薯—豆科植物輪作對(duì)馬鈴薯連作田根系次生代謝產(chǎn)物及其化感效應(yīng)的影響迫在眉睫。本研究采用大田定位試驗(yàn)，結(jié)合生物測(cè)試及實(shí)驗(yàn)室精準(zhǔn)分析，研究覆膜壟播及輪作蠶豆對(duì)馬鈴薯連作田根系分泌物及化感效應(yīng)的影響，以期探明連作馬鈴薯化感及自毒作用發(fā)生機(jī)理，明確覆膜壟播及輪作蠶豆對(duì)馬鈴薯連作田化感效應(yīng)的修復(fù)機(jī)理，為黃土高原西部半干旱區(qū)馬鈴薯連作障礙的克服提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

于2016及2017年4-10月在甘肅省定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)基地(35°33′N，104°35′E)進(jìn)行，該區(qū)為典型的半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，海拔1 914 m，日照時(shí)數(shù)長，年平均氣溫7.2 ℃，年均降雨量為391 mm。土壤耕層深厚、肥力均勻、蓄水性能良好。試驗(yàn)區(qū)土壤基本性質(zhì)見表1。

表1 試驗(yàn)土壤概況Table 1 General situation of experiment soil

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試材料選取當(dāng)?shù)伛R鈴薯主栽品種‘青薯9號(hào)’及蠶豆品種‘青蠶14號(hào)’。 2016年為試區(qū)馬鈴薯連作第5年，以此連作田為基礎(chǔ)，栽培方式分為平畦不覆膜(FP)及全膜壟播(RM)，種植制度采用馬鈴薯—馬鈴薯連作(C)及馬鈴薯/蠶豆輪作(R)，共計(jì)FP-C、RM-C、FP-R及RM-R 4個(gè)處理(圖1)，每處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)，采用隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)小區(qū)面積為5.75 m×7.70 m。馬鈴薯與蠶豆均于4月12日播種，馬鈴薯每壟種植2株，株距35 cm、行距40 cm；蠶豆每壟種植3株，株距15 cm、行距30 cm；2種作物種植密度分別為53 775株·hm-2與185 070株·hm-2。馬鈴薯于9月上旬收獲，蠶豆于8月中旬收獲。肥料采用硝銨磷復(fù)合肥料和速溶硫酸鉀，施量分別為499.95 kg·hm-2和230.70 kg·hm-2，于播種前一次性基施。次年，施行相同栽培措施并進(jìn)行指標(biāo)測(cè)定。

圖1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)Fig.1 Experimental design

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.3.1 根系分泌物提取 2017年7月中旬(馬鈴薯盛花期/蠶豆結(jié)莢期)，利用5點(diǎn)取樣法進(jìn)行土壤樣本采集，抖落馬鈴薯及蠶豆根系外圍土壤，收集根系裹挾的根際土壤。去除土樣中的雜物并自然風(fēng)干后過100目篩。各處理分別取過篩土樣6份，每份200 g，置于1 L錐形瓶中，3份加入500 mL甲醇(色譜純)、另3份加入500 mL蒸餾水。將錐形瓶封口，于恒溫振蕩器中震蕩提取 2 h(頻率為160次·min-1)后取出靜置1 d。次日，超聲波浸提1 h后抽濾。將水相濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至100 mL，得到2 g·mL-1的浸提液(1 mL水溶液中含2 g土壤提取物)后將3份分別稀釋至0.1 g·mL-1、0.2 g·mL-1和0.4 g·mL-1用作生物測(cè)試；甲醇相濾液濃縮至2 mL，經(jīng)0.22 μm濾膜過濾后的浸提液裝入試樣瓶中于-80 ℃凍存，用作GC-MS分析。

1.3.2 根系分泌物分析 利用Agilent 7890B-5977B氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(色譜柱：HP-1 60 m×0.25 μm×0.5 μm)對(duì)根際土壤的甲醇浸提液進(jìn)樣分析，色譜及質(zhì)譜條件參照許麗婷[8]的方法。參考NIST質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫，人工分析并利用檢索系統(tǒng)對(duì)未知物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和名稱進(jìn)行鑒定。

1.3.3 化感效應(yīng)生物測(cè)試 選取種粒飽滿、大小一致的番茄品種‘東方紅1號(hào)’種子(番茄屬高原夏菜，當(dāng)?shù)厣a(chǎn)規(guī)模大，常與馬鈴薯換茬播種；與馬鈴薯同為茄科作物，受化感物質(zhì)影響相似)作為生物測(cè)試材料，60 ℃溫湯浸種15 min、常溫浸種6 h。將完成浸種的種子沖洗后均勻播在墊有兩層滅菌濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿播50粒，分別加入10 mL質(zhì)量濃度為0.1 g·mL-1、0.2 g·mL-1和0.4 g·mL-1的浸提液，對(duì)照加入10 mL蒸餾水，所有處理設(shè)3個(gè)重復(fù)。蓋好培養(yǎng)皿后放入人工氣候箱內(nèi)28 ℃黑暗培養(yǎng)，每天補(bǔ)充適量浸提液/蒸餾水，始終保持濾紙為潤濕狀態(tài)。次日起每天記錄萌發(fā)種子(芽長超過2 mm)的數(shù)量直至不再有種子萌發(fā)，計(jì)算發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)；最后一天利用游標(biāo)卡尺測(cè)量每個(gè)培養(yǎng)皿內(nèi)萌發(fā)種子的種芽全長，取平均值。

以化感效應(yīng)指數(shù)(Allelopathy index, RI)衡量化感作用潛力，計(jì)算方法參照Williamson等[21]。綜合化感效應(yīng)(Comprehensive allelopathy index, SE)[22]取各處理不同質(zhì)量濃度的土壤浸提液對(duì)番茄種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及種芽全長化感效應(yīng)指數(shù)的算術(shù)平均數(shù)，相關(guān)性分析時(shí)取各質(zhì)量濃度下SE絕對(duì)值的算術(shù)平均數(shù)。

發(fā)芽率=萌發(fā)種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt)，式中Gt為第t天的萌發(fā)種子數(shù)，Dt的值為對(duì)應(yīng)的時(shí)間t；

化感效應(yīng)指數(shù)(RI)=1-C/T(T≥C)或RI=T/C-1(T0表示促進(jìn)作用，RI<0為抑制作用，其絕對(duì)值代表化感效應(yīng)強(qiáng)度的大小。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

分別采用Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0進(jìn)行原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析，采用Adobe Illustrator CC 2018、Krona、OmicShare Tools及Origin Pro 2018作圖；差異顯著性分析利用LSD法(P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理根系分泌物種類及相對(duì)含量比較

根據(jù)GC-MS分析結(jié)果，大致可將根際土壤中的提取物主要成分分為：酯類(Ester)、羧酸(Carboxylic acid)、酰胺(Acylamide)、胺類(Amines)、烴類(Hydrocarbon)、醇類(Alcohol)、酚類(Phenol)、醚類(Ether)、醛類(Aldehyde)、酮類(Ketone)、呋喃(Furan)、嘌呤(Purine)、嘧啶(Pyrimidine)、噻唑(Thiazole)、鹵代烴(Halohydrocarbon)、硅氧烷(Polydimethylsiloxane)及硅烷(Silane)17類，后3類非根系分泌，為試驗(yàn)方法所致或土壤固有成分，不作比較。

FP-C鑒定出酯類36種，烴類18種，醇類16種，酮類10種，醛類7種，酰胺6種，酚類5種，羧酸及胺類各3種，醚類2種，呋喃、嘌呤及噻唑各1種，另外還鑒定出香蘭素(Vanillin)、魯米諾(Luminol)及樟腦(Camphor)等成分；以酯類、醇類及胺類的相對(duì)含量較大，分別為43%、18%及11%，其他類別均不足10%。RM-C鑒定出酯類13種，烴類10種，醇類9種，酮類3種，醛類6種，酰胺2種，酚類4種，醚類2種；酯類及醇類的相對(duì)含量最大，分別為56%及9%。FP-R酯類36種，烴類31種，醇類14種，酮類11種，醛類10種，酰胺6種，羧酸5種，酚類及胺類各4種，醚類2種，呋喃、嘌呤、嘧啶及噻唑各1種，從中還鑒定出香蘭素；酯類、烴類、醇類及胺類的相對(duì)含量較大，分別為38%、15%、14%及12%。RM-R烴類18種，酯類14種，醇類9種，醛類6種，酮類4種，羧酸及呋喃各3種，酰胺、酚類、胺類及醚類各1種；酯類、醇類及烴類相對(duì)含量較大，分別為46%、19%及10%。即覆膜壟播減少根系分泌物中酯類、烴類、酰胺、酚酸類及醇、胺、醛等成分類別的數(shù)量，同時(shí)防止嘌呤、噻唑、香蘭素、樟腦及魯米諾的產(chǎn)生；輪作蠶豆增加根系分泌物中烴類、酮類、羧酸及胺類成分的數(shù)量，同時(shí)降低酯類物質(zhì)的相對(duì)含量(圖2)。不同耕作模式及栽培制度下土壤養(yǎng)分狀況及理化特性的變化可能是造成根系分泌物種類及相對(duì)含量差異的誘因。

圖2 土壤提取物的Krona層級(jí)餅圖Fig.2 Krona pie chart of soil exudates

2.2 覆膜壟播及輪作蠶豆對(duì)根系分泌物的影響

所有處理GC-MS鑒定出的成分總計(jì)204種，其中FP-R種類最多(141種)，之后依次為FP-C(123種)、RM-R(67種)及RM-C(54種)。各處理共有的成分為31種，僅占總數(shù)的15.2%。FP-C所獨(dú)有的成分為39種， FP-R多達(dá)51種；覆膜壟播處理RM-C獨(dú)有成分僅為6種，RM-R為8種。FP-C與FP-R間共有成分最多(29種)，與RM-C及RM-R間共有成分僅分別為3種和4種。由此可知，覆膜壟播栽培能減少根系分泌物成分的種類，輪作蠶豆則會(huì)致使根系分泌物成分種類的增加；平畦不覆膜栽培條件下，即便輪作蠶豆，仍然與連作處理具有較多共有成分(圖3)。

根據(jù)根系分泌物各類成分的豐度，對(duì)各處理進(jìn)行聚類分析(圖4)。RM-C與RM-R聚作一類，F(xiàn)P-C與FP-R的相對(duì)距離極小，即RM-C與RM-R具有相對(duì)類似的根系分泌物成分，F(xiàn)P-C與FP-R的根系分泌物組成也較為相似。同時(shí)，F(xiàn)P-C與RM-C及RM-R的相對(duì)距離最大，根系分泌物差異最大。聚類熱圖的色彩變化用于反應(yīng)各處理根系分泌物成分相對(duì)豐度的變化(由紅到綠相對(duì)豐度降低)，酯類、酚類、酰胺及香蘭素、樟腦等常見化感物質(zhì)的相對(duì)豐度以處理FP-C最大，F(xiàn)P-R次之，RM-C及RM-R最小。覆膜及溝壟作造成的土壤水熱與微生物環(huán)境變化可能對(duì)馬鈴薯根系次生代謝物分泌具有極大影響。

水平柱狀圖表示各處理根系分泌物數(shù)量；中間矩陣中的單個(gè)黑點(diǎn)表示某個(gè)處理特有的元素，點(diǎn)和點(diǎn)之間的連線表示不同處理特有的交集；右側(cè)柱狀圖表示對(duì)應(yīng)的交集元素?cái)?shù)量。

2.3 各處理根際土壤浸提液對(duì)番茄種子萌發(fā)的化感效應(yīng)

各處理根際土壤浸提液對(duì)番茄種子的萌發(fā)具有不同影響，統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率的最后一天(第6天)，F(xiàn)P-C與其他處理在萌發(fā)種子數(shù)量及芽長等方面具有差異(圖5)。由表2可知，浸提液質(zhì)量濃度為0.1 g·mL-1時(shí)，相較對(duì)照CK，F(xiàn)P-C的綜合化感效應(yīng)表現(xiàn)為顯著的促進(jìn)性，其發(fā)芽指數(shù)、種芽全長及兩者的化感效應(yīng)指數(shù)顯著提高；當(dāng)質(zhì)量濃度為 0.2 g·mL-1，F(xiàn)P-C浸提液培養(yǎng)具有顯著的抑制性化感效應(yīng)，發(fā)芽率、種芽全長、化感效應(yīng)指數(shù)及綜合化感效應(yīng)均顯著降低，其他處理各項(xiàng)指標(biāo)相較CK無顯著性差異。當(dāng)質(zhì)量濃度達(dá)到0.4 g·mL-1，各處理種芽全長及其化感效應(yīng)指數(shù)均顯著減小，綜合化感效應(yīng)表現(xiàn)出顯著抑制性；FP-C各項(xiàng)指標(biāo)及其化感效應(yīng)指數(shù)顯著低于各質(zhì)量濃度的所有處理，綜合化感效應(yīng)最強(qiáng)。即各質(zhì)量濃度下，處理FP-C浸提液培養(yǎng)對(duì)種子的綜合化感效應(yīng)均顯著強(qiáng)于對(duì)照CK和其他處理，且隨浸提液質(zhì)量濃度的增大，F(xiàn)P-C的綜合化感效應(yīng)表現(xiàn)為先促進(jìn)后抑制，綜合化感效應(yīng)強(qiáng)度隨質(zhì)量濃度增大顯著增強(qiáng)。其他處理的綜合化感效應(yīng)隨浸提液質(zhì)量濃度增大由不顯著轉(zhuǎn)變?yōu)轱@著的抑制性。覆膜壟播及輪作蠶豆對(duì)馬鈴薯根系分泌物的極大影響造成了根際土壤化感效應(yīng)的明顯差異。

覆膜壟播及輪作蠶豆的雙因素互作分析(表2)可知，浸提液質(zhì)量濃度為0.1 g·mL-1時(shí)，覆膜壟播對(duì)種芽全長及其化感效應(yīng)指數(shù)、綜合化感效應(yīng)的影響顯著，輪作蠶豆對(duì)發(fā)芽指數(shù)及其化感效應(yīng)以及綜合化感效應(yīng)影響顯著，輪作蠶豆及覆膜壟播的交互作用對(duì)發(fā)芽指數(shù)及其化感效應(yīng)影響顯著。質(zhì)量濃度為0.2 g·mL-1，覆膜壟播對(duì)綜合化感效應(yīng)的影響顯著，輪作蠶豆對(duì)種芽全長及其化感效應(yīng)指數(shù)及綜合化感效應(yīng)影響顯著。質(zhì)量濃度達(dá)到0.4 g·mL-1，覆膜壟播對(duì)各指標(biāo)及其化感效應(yīng)指數(shù)及綜合化感效應(yīng)的影響均達(dá)到極顯著水平；輪作蠶豆及其與覆膜壟播的交互作用對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及兩者化感效應(yīng)指數(shù)的影響達(dá)顯著水平，對(duì)種芽全長及其化感效應(yīng)指數(shù)、綜合化感效應(yīng)的影響達(dá)極顯著水平。即質(zhì)量濃度為0.1 g·mL-1及0.2 g·mL-1時(shí)，覆膜壟播及輪作蠶豆均對(duì)綜合化感效應(yīng)具有顯著影響，當(dāng)質(zhì)量濃度增加到0.4 g·mL-1，兩因素及其互作對(duì)綜合化感效應(yīng)的影響均達(dá)極顯著水平。

2.4 根系分泌物成分與綜合化感效應(yīng)的相關(guān)性

根系分泌物中化感物質(zhì)豐度的大小影響著其化感效應(yīng)的強(qiáng)弱。對(duì)根系分泌物中的部分成分與化感效應(yīng)生物測(cè)試得到的綜合化感效應(yīng)進(jìn)行相關(guān)性分析(圖6)，酯類物質(zhì)中鄰苯二甲酸二丁酯及鄰苯二甲酸二甲酯的相對(duì)豐度與綜合化感效應(yīng)SE之間呈顯著性強(qiáng)正相關(guān)，相關(guān)性系數(shù)分別為0.99及0.97，其他酯類物質(zhì)的相對(duì)豐度與綜合化感效應(yīng)間相關(guān)性未達(dá)顯著水平。酚類物質(zhì)中2-叔丁基-6-甲基苯酚的相對(duì)豐度與綜合化感效應(yīng)SE之間呈顯著性強(qiáng)正相關(guān)(r=0.97)。酰胺類中煙肼酰胺的相對(duì)豐度與綜合化感效應(yīng)SE之間呈顯著性強(qiáng)正相關(guān)，相關(guān)性系數(shù)達(dá)0.99。此外，樟腦、香蘭素、9H-黃嘌呤及魯米諾的相對(duì)豐度與綜合化感效應(yīng)SE之間均呈顯著性強(qiáng)正相關(guān)，相關(guān)性系數(shù)分別為0.99、0.99、0.96及0.98。

圖4 差異根系分泌物聚類熱圖Fig.4 Cluster heat map of different root exudates

表2 各處理對(duì)番茄種子萌發(fā)的化感效應(yīng)Table 2 Allelopathic effects of different treatments on tomato seed germination

3 討 論

長期連作會(huì)致使馬鈴薯根系分泌物的成分及其含量發(fā)生極大變化，且部分成分具有化感效應(yīng)[19]。本試驗(yàn)對(duì)平畦不覆膜連作馬鈴薯根系分泌物進(jìn)行的研究與該結(jié)論相似。FP-C浸提液對(duì)番茄種子的綜合化感效應(yīng)均顯著強(qiáng)于對(duì)照CK和其他處理，且隨浸提液質(zhì)量濃度的增大，F(xiàn)P-C的綜合化感效應(yīng)表現(xiàn)為先促進(jìn)后抑制，綜合化感效應(yīng)強(qiáng)度隨濃度增大顯著增強(qiáng)，國外學(xué)者[23]認(rèn)為化感物質(zhì)具有濃度效應(yīng)，表現(xiàn)為低質(zhì)量濃度促進(jìn)及質(zhì)量濃度達(dá)到“閾值”后漸增的抑制作用，與本研究觀點(diǎn)一致。

實(shí)施輪作制度可降低自毒物質(zhì)含量、有效改善土壤環(huán)境[24]。本研究表明輪作蠶豆可降低典型化感物質(zhì)類別酯類的相對(duì)含量，同時(shí)會(huì)致使根系分泌物成分種類如烴類、酮類、羧酸及胺類等成分?jǐn)?shù)量的增加。譚雪蓮等[25]近期的研究認(rèn)為輪作大豆可減少馬鈴薯連作田根系分泌物的種類，與本研究結(jié)果相悖，究其原因可能是試區(qū)連作年限及輪作植物種類的差異所致；另有研究表明[26]，不同植物根系分泌物的組成差異較大，輪作制度的實(shí)施引入新的作物，因而輪作蠶豆導(dǎo)致根系分泌物成分種類增加的結(jié)論具有理論依據(jù)。覆膜壟播可提高土壤增溫保墑能力、改善土壤質(zhì)量，對(duì)根系次生代謝物的產(chǎn)生有極大影響[27]。本研究表明覆膜壟播栽培不僅能減少根系分泌物成分的種類，而且減少根系分泌物中酯類、烴類、酰胺、酚酸類及醇、胺、醛等成分類別的數(shù)量，同時(shí)能有效防止嘌呤、噻唑、樟腦、香蘭素及魯米諾的產(chǎn)生，與不覆膜相比成分差異較大。許麗婷[8]認(rèn)為覆膜壟播種植模式可改變馬鈴薯連作田根系分泌物的種類，并降低化感物質(zhì)的相對(duì)含量，與本研究結(jié)果類似。在此基礎(chǔ)上的生物測(cè)試表明，輪作蠶豆及覆膜壟播均能顯著降低土壤浸提液對(duì)番茄種子的綜合化感效應(yīng)，且隨浸提液質(zhì)量濃度增大，兩因素互作對(duì)綜合化感效應(yīng)的影響達(dá)極顯著水平。即2種方式對(duì)馬鈴薯連作田根系分泌物有不同的影響，但均可達(dá)到降低化感效應(yīng)的作用，兩者結(jié)合更有利于馬鈴薯連作障礙的克服。栽培耕作制度的改善優(yōu)化了土壤微生物環(huán)境[11]，同時(shí)利于土壤水分保持及養(yǎng)分積累[10]可能是輪作蠶豆及覆膜壟播對(duì)連作馬鈴薯田土壤化感效應(yīng)起到緩解的 原因。

“*”和“**”分別表示在P<0.05 和P<0.01 水平下顯著相關(guān)。

鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二甲酯、2-叔丁基-6-甲基苯酚、煙肼酰胺、樟腦、香蘭素、9H-黃嘌呤及魯米諾8種物質(zhì)疑似為馬鈴薯連作田根際土壤化感成分。其中，鄰苯二甲酸二丁酯及鄰苯二甲酸二甲酯雖被認(rèn)為是常見的增塑劑[28]，但并未有學(xué)者指出其不可被植物根系所分泌，且諸多學(xué)者已通過濃度試驗(yàn)證明其為馬鈴薯的化感自毒物質(zhì)[19,29]，同時(shí)根據(jù)本研究的結(jié)果，二者含量在連作不覆膜處理中達(dá)到最大，覆膜栽培處理中反而相對(duì)較小，因而雖有爭(zhēng)議，仍需重點(diǎn)關(guān)注。2-叔丁基-6-甲基苯酚為酚酸類物質(zhì)，此類物質(zhì)廣泛存在于植物組織中，與其生長密切相關(guān)，被普遍認(rèn)為具有化感作用[30]；煙肼酰胺屬酰胺類物質(zhì)，該類物質(zhì)已在多種植物中被鑒定出具有化感效應(yīng)[31]，因其能在植物體內(nèi)合成細(xì)胞分裂及生長抑制劑，故在生產(chǎn)上常作除草劑使用[32]；9H-黃嘌呤屬嘌呤類物質(zhì)，早在上世紀(jì)末，該類物質(zhì)便被歸為化感物質(zhì)范疇[33]；另外，樟腦對(duì)牧草[34]及香蘭素對(duì)地黃[35]的化感作用也已相繼被證明；魯米諾為酰肼類物質(zhì)，其與植物化感相關(guān)的研究尚未見報(bào)道。本研究雖證明上述物質(zhì)的相對(duì)豐度與化感效應(yīng)具有強(qiáng)相關(guān)性，且其中多數(shù)已在其他植物上被鑒定為化感物質(zhì)，但其在馬鈴薯上的化感自毒作用仍有待后續(xù)的研究與驗(yàn)證。

4 結(jié) 論

長期連作的露地栽培會(huì)導(dǎo)致馬鈴薯根系分泌物中，酯類、酚類及酰胺等常見化感物質(zhì)類別的相對(duì)豐度增大、化感效應(yīng)顯著增強(qiáng)。輪作蠶豆及覆膜壟播對(duì)馬鈴薯連作田根系分泌物的影響有所不同，其中，輪作蠶豆可降低典型化感物質(zhì)類別酯類的相對(duì)含量，同時(shí)增加根系分泌物成分種類；覆膜壟播能減少根系分泌物中酯類、烴類、酰胺、酚酸類及醇、胺、醛等成分類別的數(shù)量，并防止嘌呤、噻唑、香蘭素及樟腦的產(chǎn)生；兩種方式均對(duì)馬鈴薯連作田的化感效應(yīng)具有改善作用，但兩者結(jié)合更有利于馬鈴薯連作障礙的克服。鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二甲酯、2-叔丁基-6-甲基苯酚、煙肼酰胺、樟腦、香蘭素、9H-黃嘌呤及魯米諾8種物質(zhì)疑似為馬鈴薯連作田化感物質(zhì)，其具體影響規(guī)律有待進(jìn)一步研究。