连作年限对植烟根际土壤化感物质积累的影响以(3) - 湖北警官学院学报杂志社投稿_期刊论文发表|版面费|电话|编辑部|论文发表- 湖北警官学院学报

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连作年限对植烟根际土壤化感物质积累的影响以(3)

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(图中小写字母不同表示同一物质在不同连作年限间差异达P<0.05显著水平，下图同)图1 烤烟连作年限对根际土壤中酚类物质含量的影响Fig. 1 Effects of tobacco continuous cropping on phenolic contents in rhizosphere soil

土壤中酚类物质的积累原因是极其复杂的，既有土壤生物化学方面原因，又与植株中微量元素缺乏有关；既与植物本身的异株克生作用有关，又与土壤微生物活性相关[32]。但其在土壤中的积累会引起植物的化感效应，造成土壤中毒和肥力衰退等问题[33]。

近代土壤学关于土壤腐殖质形成理论认为，土壤酚类物质经多酚氧化酶被氧化为醌，再由醌和含氮化合物结合变成土壤腐殖质。但多酚氧化酶的最适pH为6.3 ~ 7.2[34]，而连作土壤一般为酸性(本研究供试土壤的pH介于4.9 ~ 5.6)，酚类物质很难由酚变成醌。

烤烟连作过程中，种植1 a土壤酚类物质含量远低于连作10 a，主要是植株根系分泌增加和酚类物质转化降解弱化造成。相关研究表明[32]，头耕土肥力较高，土壤微生物活性强，酚类物质可迅速分解为二氧化碳和水；而二耕土和三耕土则因肥力逐渐减低，土壤微生物活性亦相应降低，酚类物质会有所积累。酚类物质对植物生长的抑制作用，近代植物生物化学将其归因于吲哚乙酸氧化酶活性的增强，促使吲哚乙酸氧化分解，从而不利于作物生长[35]。

2.5 连作年限对化感物质中醛类物质的影响

化感物质中醛类物质主要指一种带有一个或多个醛基功能团的低分子量碳氢氧化合物。由图2可知，两种醛类物质含量顺序为3-甲氧基-4-羟基苯甲醛>对羟基苯甲醛。

随着连作年限的增加，两种醛类化感物质含量均呈现增加趋势，其中对羟基苯甲醛含量介于6.22 ~ 87.03 μg/g，3-甲氧基-4-羟基苯甲醛含量介于6.79 ~ 237.50 μg/g；连作10 a与种植1 a相比，两者分别约增加了14倍和35倍。

韩君和罗小勇[36]研究证明一定浓度的对羟基苯甲醛会抑制植物生长，浓度过高甚至会致植物死亡，且双子叶植物相较于单子叶植物更为敏感。

2.6 连作年限对化感物质中醇类物质的影响

Rice[7]在对化感物质的分类中指出，醇类物质也属于其中一种。本试验仅检测出丁醇1类醇类物质，其含量随连作年限的延长呈现上升趋势(图3)，由种植1 a的181.61 μg/g增加到连作10 a的496.1 μg/g。

图2 烤烟连作年限对根际土壤中醛类物质含量的影响Fig. 2 Effects of tobacco continuous cropping on aldehydes contents in rhizosphere soil

关于丁醇对作物生长作用研究鲜有报道，但同样作为低分子量醇类甲醇则有相关研究。1985年最早发现甲醇能够刺激植物的生长[37]，随后在单子叶植物[38]和双子叶植物中[39]得到了证实。但Rowe等[40]研究发现，在番茄根部施用5% 的甲醇溶液可显著抑制番茄幼苗茎部的生长，10% 的甲醇溶液则可导致番茄幼苗死亡。随后关于辣椒、番茄和矮牵牛的研究中也证实了这一点[41]。由此可初步推断，土壤溶液中丁醇超过一定浓度也会对作物生长有抑制作用。

图3 烤烟连作年限对根际土壤中醇类物质含量的影响Fig. 3 Effects of tobacco continuous cropping on alcohol contents in rhizosphere soil

3 结论

湖北烤烟连作根际土壤中化感物质包括邻苯二甲酸、对羟基苯甲酸、苯甲酸、3-甲氧基-4-羟基苯甲酸等13种，其中酸类物质5种，酯类物质3种，酚类物质2种，醛类物质2种和醇类物质1种。

烤烟连作根际土壤中化感物质含量随连作年限的延长呈现增加趋势，其中邻苯二甲酸，苯甲酸，对苯二甲酸，邻苯二甲酸二异丁酯，邻、对二叔丁基苯酚含量和3-甲氧基-4-羟基苯甲醛增加较为显著。

烤烟是忌连作作物，连作造成土壤养分失调，抑制土壤生物化学过程，影响烟草正常的生长发育，最终降低烤烟产量和品质[1-2]。

湖北烟区是我国重要的烟叶产区之一，但烟田主要分布在鄂西山地丘陵区，由于受耕地面积有限、经济利益驱动和种植条件等因素的制约，烤烟连作现象严重。2014年湖北省烟草科学研究院的调查发现，湖北省约1/4的烟田连作达10 a以上，由于连作障碍，植烟土壤理化性质变差，烟叶产质量下降，优质烟区不断萎缩。

连作不同程度地影响了作物的植株形态、叶片的光合生理特性和活性氧代谢[3]，最终，导致作物生长状况变差、产量降低和品质下降。因此，连作障碍已经成为农业可持续发展的重大问题之一[4]，也是国内外长期面临的难题之一[5]。关于连作障碍，有多种学说，其中，化感物质被认为是造成连作障碍的原因之一[6]，其被认为是植物中的次生或次级代谢物质[7-10]，苯甲酸和对羟基苯甲酸是目前被发现存在于多数植物根分泌物中的化感物质[11]。

文章来源：《湖北警官学院学报》网址: http://www.hbjgxyxb.cn/qikandaodu/2021/0508/512.html