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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(5)

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2.2 连作年限对化感物质中酸类物质的影响

化感物质中酸类物质主要指一种带有一个或多个羧基功能团的低分子量碳氢氧化合物。由表2可知，本试验检测出酸类物质大小含量顺序表现为：3-甲氧基-4-羟基苯甲酸>对羟基苯甲酸>对苯二甲酸>苯甲酸>邻苯二甲酸。

表2 烤烟连作年限对根系土壤酸类物质含量的影响(μg/g)Table 2 Effects of tobacco continues cropping on contents of acid substances in rhizosphere soil连作年限(a)邻苯二甲酸对羟基苯甲酸苯甲酸3-甲氧基-4-羟基苯甲酸对苯二甲酸 10. C6. C0. C17. C1. C 42. B16. B2. B64. B5. B 108. A19. A12. A99. A38. A

酸类化感物质含量随连作年限的延长呈现增加趋势，连作10 a与种植1 a相比，苯甲酸、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、3-甲氧基-4-羟基苯甲酸和对羟基苯甲酸分别增加了46.54倍、46.11倍、36.52倍、4.67倍和2.00倍。有研究表明，连作植烟土壤中羟基苯甲酸、阿魏酸、香草酸等强化感自毒物质较不植烟土壤会有成倍增长[22-23]。

酸类化感物质主要分布在根际区域和土壤环境中，主要通过电离 H+酸化土壤、抑制土壤养分吸收或者促进一些病原菌的产生。有研究表明，随连作年限延长，连作土壤有明显变酸的趋势[14, 24]，土壤酸化则引起矿质元素间的拮抗作用和对植物的毒害作用，如在酸性条件下有效磷易被固定而降低其有效性。

土壤中酸类化感物质对作物生长有自毒作用，对叔丁基苯甲酸、对羟基苯甲酸等能显著抑制土壤中氮循环，并降低土壤中碱解氮、有效磷、速效钾以及有机质含量，从而对植物生长产生消极影响[25-26]，随着连作年限的增加，速效氮和速效钾含量下降[27]。刘艳霞等[28]研究发现，烟草根系分泌物中的苯甲酸和3-苯丙酸能同时促进土壤中病原菌生长繁殖。可见，化感物质中酸类物质通过降低土壤pH、降低土壤速效养分含量及促进病原菌的生长等，抑制作物生长。

2.3 连作年限对化感物质中酯类物质的影响

酯类是羧酸的一类衍生物。由表3可知，酯类物质大小含量顺序表现为：邻苯二甲酸二丁酯>邻苯二甲酸二异辛酯>邻苯二甲酸二异丁酯。

表3 连作年限对根际土壤中酯类物质含量的影响(μg/g)Table 3 Effects of tobacco continuous cropping on contents of esters in rhizosphere soil连作年限(a)邻苯二甲酸二异丁酯邻苯二甲酸二丁酯邻苯二甲酸二异辛酯 12. C31. C13. C 417. B89. B28. B 1024. A143. A32.

酯类物质含量随连作年限的延长呈现增加趋势，连作10 a与种植1 a相比，邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异辛酯含量分别显著增加了10.00倍、4.63倍和2.46倍(P< 0.01)。

邻苯二甲酸二异丁酯和邻苯二甲酸二丁酯为多次报道过的植物化感物质[28-29]。周宝利等[29]在对茄子研究中指出，邻苯二甲酸二异丁酯对茄子黄萎病菌菌丝及茄子各项农艺指标具有“低促高抑”的现象。黄业昌等[30]对西瓜的研究发现邻苯二甲酸二丁酯对西瓜的各项农艺指标也同样表现出“低促高抑”的现象。

2.4 连作年限对化感物质中酚类物质的影响

酚类物质是重要的植物次生代谢物质之一，主要由植物释放以及植物残体和凋落物分解产生[31]。由图1可知，根际土壤中邻苯二酚含量介于4.92~39.37 μg/g，邻、对二叔丁基苯酚含量介于0.57~8.60 μg/g，其含量均随种植年限的延长而增加，连作10 a与种植1 a相比，分别约增加了8倍和15倍。

(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]。

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