大豆连作及其根茬腐解物对大豆根系分泌物中酚酸类物质的影响

通过收集正茬、重茬7年、重茬7年并经MB-生物制剂调控的大豆根系分泌物和加入根茬腐解物(20gkg-1土)的正茬、重茬、调控的大豆根系分泌物,采用高效液相色谱检测方法,以对羟基苯甲酸、香草酸、香草醛、苯甲酸、阿魏酸5种酚酸类物质作为标准物质,对根系分泌物进行了检测。结果表明在正茬、重茬、调控根系分泌物中分别检测到了3种、5种、3种上述各标准物质,并且检测到的各物质的量为重茬>调控>正茬。在加入根茬腐解物的条件下,正茬和调控处理的根系分泌物中酚酸的种类和数量均有所增加。在重茬加根茬处理的根系分泌物中同样检测到了上述5种酚酸物质,并且各物质的量也有一定程度的增加。     

大豆根系分泌物中氨基酸对根腐病菌生长的影响

采用砂培和室内模拟方法,研究了两个抗病性不同的大豆品种水溶性根系分泌物中氨基酸组分随作物生长的变化;同时检测了培养基中添加大豆根系分泌物和纯品氨基酸对大豆根腐病菌菌落生长的影响。结果表明,添加大豆苗期和花荚期根分泌物均显著促进尖镰孢菌菌丝生长,添加成熟期根分泌物显著促进腐皮镰孢菌菌丝生长。易感根腐病大豆品种合丰25号花荚期以后根分泌物中氨基酸种类多于抗根腐病大豆品种绥农10号。感病大豆品种根系分泌的氨基酸总量随生育时期增加,在鼓粒期达到最高;抗病大豆品种根系分泌的氨基酸总量在花荚期最高。感病大豆品种根系分泌的主要氨基酸为精氨酸,抗病大豆品种根系分泌的氨基酸主要为天冬氨酸。氨基酸纯品培养中,添加精氨酸和酪氨酸处理的尖镰孢菌菌落直径显著高于不加氨基酸的对照菌落直径;添加丝氨酸和天冬氨酸的处理菌落直径则显著低于对照处理。同时,添加天冬氨酸的培养基上腐皮镰孢菌菌落直径显著低于不加氨基酸的对照。可见,不同大豆品种根系分泌物中氨基酸组分对病原菌生长起着一定的作用,其表现的作用受根际氨基酸种类和氨基酸浓度影响较大,对于不同病原菌的作用存在差异。     

大豆重茬对黑土团聚体及腐殖质结合形态的影响

选取正茬、重茬1年和重茬3年后的黑土,对其团聚体及腐殖质结合形态进行测定,探明大豆重茬对黑土团聚体及腐殖质结合形态的影响。结果表明,与正茬相比,重茬3年后土壤5mm机械稳定性团聚体数量降低33.4%;重茬3年的重组有机质和复合有机质、有机碳、pH值分别降低8.3%,9.1%,10.5%,0.19;重茬3年后土壤解氮含量增加26.0%;速效钾降低16.4%。与正茬相比,重茬3年土壤的松结态腐殖质、稳结态腐殖质含量分别增加35.3%,64.3%;重茬3年的联结态腐殖质、紧结态腐殖质分别降低16.7%,37.5%;重茬3年的松结态胡敏酸增加62.5%,联结态胡敏酸减少15.8%。正茬土壤松结态胡敏酸的E4/E6显著高于重茬3年;而重茬3年稳结态胡敏酸的E4/E6显著高于正茬。综上,大豆重茬对黑土中5mm的团聚体数量及腐殖质结合形态产生了影响。     

连作对茄子苗期生长的影响研究

盆栽试试验研究连作对茄子苗期生长的影响.结果表明,生长初期45d内重茬茄苗株高、叶面积、主根长和总根长明显低于正茬,导致茄苗地上地、地下部鲜物质量分析比正茬减少32.2%和30.2%,且重茬茄苗随苗龄的增加其根结线虫危害加重.对重茬土壤消毒虽消除线虫危害,但未完全改善重茬茄苗生长状况,且播种后7d重茬土壤茄子出苗率比正茬低15%,表明茄子连作障碍是土传病虫害和化感物质共同作用的结果.通过水培收集的根系分泌物,随添加量的增加而对茄子胚根、胚芽生长的抑制作用增强,进一步表明化感作用是茄子连作障碍的重要因子之一.     

优化灌溉与施肥对冬小麦冠层结构的影响研究

盆栽试验研究连作对茄子苗期生长的影响结果表明 ,生长初期 4 5d内重茬茄苗株高、叶面积、主根长和总根长明显低于正茬 ,导致茄苗地上部、地下部鲜物质量分别比正茬减少 33 2 %和 30 2 % ,且重茬茄苗随苗龄的增加其根结线虫危害加重。对重茬土壤消毒虽消除线虫的危害 ,但未完全改善重茬茄苗生长状况 ,且播种后 7d重茬土壤茄子出苗率比正茬低 15 % ,表明茄子连作障碍是土传病虫害和化感物质共同作用的结果。通过水培收集的根系分泌物 ,随添加量的增加而对茄子胚根、胚芽生长的抑制作用增强 ,表明化感作用是茄子连作障碍的重要因子之一。     

大豆连作障碍及调控技术研究进展

综述了近 15年来有关大豆连作引起的根分泌物及残茬腐解物的自毒作用、植株营养失调、病虫危害加重、土壤微生物种群数量和生物肥力及土壤某些理化性质改变等障碍因素方面的研究 ,总结了提高连作大豆产量品质的主要调控措施。在此基础上 ,对有关研究需进一步关注的几个问题进行了讨论     

大豆连作障碍及调控技术研究进展

综述了近15年来有关大豆连作引起的根分泌物及残茬腐解物的自毒作用、植株营养失调、病虫危害加重、土壤微生物种群数量和生物肥力及土壤某些理化性质改变等障碍因素方面的研究，总结了提高连作大豆产量品质的主要调控措施。在此基础上，对有关研究需进一步关注的几个问题进行了讨论。     

施氮量对间作小麦蚕豆根系分泌大豆异黄酮的影响

通过盆栽和水培试验,采用小麦蚕豆间作、蚕豆单作、小麦单作3种种植方式,研究了不同生育期不同氮水平(低氮、常规氮和高氮)处理下,单、间作小麦和蚕豆根系大豆异黄酮分泌量的变化,为进一步探明间作增产和控病机制提供依据。结果表明,随作物生育期推移,小麦根系分泌大豆异黄酮数量明显减少,蚕豆根系大豆异黄酮的分泌量先增加后减少。随施氮量增加,小麦蚕豆根系大豆异黄酮分泌量均减少,且多达显著水平。与低氮处理相比,常规氮和高氮处理下,单、间作小麦大豆异黄酮分泌量分别显著减少,且多达显著水平。间作可以显著提高作物大豆异黄酮的分泌量,但间作优势仅在低氮和常规氮处理下明显,高氮处理下,单、间作小麦和蚕豆根系分泌大豆异黄酮数量差异不显著,并且这种间作效应会随生育期的推移逐渐消失。总之,间作种植和施氮量均影响作物根系大豆异黄酮分泌量,且低施氮量的影响更明显。     

氮素对不同大豆品种根系分泌物中有机酸的影响

采用室内溶液培养方法,分别研究了接种根瘤菌处理下,两种氮源和两种氮浓度对两个大豆品种根系分泌物中有机酸的影响。结果表明,合丰25号根系分泌的有机酸种类和数量无论苗期或花期,接种或不接种根瘤菌,均表现为硝态氮处理高于酰胺态氮处理,表明合丰25号大豆更喜硝态氮,硝态氮促进了有机酸的分泌。绥农10号在酰胺态氮下的有机酸种类和数量均高于硝态氮处理,表明其更喜酰胺态氮,酰胺态氮下根瘤菌的存在增加其根系分泌物中有机酸种类和数量。可见,大豆根系分泌物中有机酸的种类和数量因品种而异,因品种对氮源的喜好而变化;根瘤菌在不同程度上增强或减弱根系有机酸的分泌作用。柠檬酸受氮素供应浓度影响很大,当氮素供应浓度较低时,大豆根系分泌物中可检测到柠檬酸,供氮浓度升高则检测不到。     

重茬胁迫下苹果不同砧木幼苗生长及根系吸收的差异

【目的】选择合适砧木是防治苹果重茬障碍最有前途的方法之一。本研究比较了三种苹果砧木的幼苗在重茬胁迫下的生长及根系吸收的差异,探讨重茬胁迫对K+、Ca2+吸收的影响,为筛选抗重茬砧木材料和培育抗重茬砧木品种提供理论依据。【方法】以平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)、新疆野苹果[Malus sieversii(Ledeb.)Roem.]和富平楸子[Malus prunifolia(Willd.)Borkh.]一年生实生苗为试材,取自泰安市道朗镇玄家庄20年红富士/八棱海棠老果园原树穴深0—40 cm的根际土作为试验用土,于2012年4月25日取砧木幼苗并分为两组,一组利用非损伤微创技术测定根际K+、Ca2+离子流,根系固定于平衡液中,平衡半小时后测定重茬胁迫前的根际离子流速,然后将其在重茬土提取液中浸泡半小时,测定重茬胁迫后的根际离子流速;另一组移栽至直径为25cm、深30cm的苗盆中,7 9月分别测定植株株高、径粗、叶绿素含量和光合速率;生长季结束后扫描根系结构,分别称量幼苗根系、枝条、叶片的鲜重和干重。【结果】三种砧木幼苗受到重茬胁迫后,地上部生长受到不同程度抑制。重茬胁迫前后平邑甜茶株高差异不显著,新疆野苹果和富平楸子株高胁迫后均显著降低;新疆野苹果光合速率重茬土显著低于正茬土,其它两种砧木光合速率在胁迫前后无显著差异;叶绿素含量均表现为重茬土显著低于正茬土;径粗在胁迫前后无显著差异。重茬土中新疆野苹果根系干物质积累下降明显,根/冠比增大;三种砧木的根系生长量显著增大,根系总长度分别是正茬土中根系总长度的1.45倍、2.22倍、1.71倍;三种砧木幼苗在重茬土中的根系活力均低于正茬,但胁迫前后平邑甜茶根系活力下降幅度最小。重茬胁迫后,三种砧木的根际K+离子流均由内流转变为外排,胁迫前后平邑甜茶的根际K+离子平均流速变化较小,说明对其影响小,新疆野苹果根际K+离子平均流速变化最为明显,其吸收K+能力最弱;平邑甜茶根际Ca2+流动方向在胁迫前后未发生变化,均为内流,而另外两种砧木根际Ca2+离子流均由内流转变为外排,且新疆野苹果根际Ca2+离子平均流速变化最为明显。【结论】苹果砧木在重茬胁迫下地上部生长受到显著性抑制,根系总量增大,K+、Ca2+的吸收受到不同程度的影响;重茬使抗性较差的砧木新疆野苹果的物质积累受到较严重的阻碍,根冠比显著增加,K+、Ca2+的吸收受到严重影响;较耐重茬的砧木平邑甜茶的根冠比相对稳定,K+、Ca2+的吸收受到的影响也最小;富平楸子的表现介于两者之间。     

连作对花生根系分泌物化感作用的影响

采用连续收集法提取连作5 年、3 年和轮作处理的花生结荚期根系分泌物, 研究其对土壤微生物及花生种子发芽、幼苗生长发育和细胞膜过氧化的化感作用及连作对花生根系分泌物化感作用的影响。结果表明,花生结荚期根系分泌物对花生根腐镰刀菌36194 菌丝的生长、叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性及丙二醛(MDA)含量存在促进作用, 对固氮菌14046 的生长, 花生种子胚根的伸长、幼苗的苗高、茎叶鲜重、根系鲜重、叶片叶绿素含量等有抑制作用, 促进和抑制作用均随根系分泌物添加浓度和连作年限的增加呈增强趋势。连作花生结荚期根系分泌物化感物质在土壤中的累积, 很可能是导致花生连作障碍的原因之一。     

烤烟连作对耕层土壤酶活性及微生物区系的影响

以烤烟品种"龙江911"为材料,在大田试验条件下分别测定了连作1年和5年的烤烟耕层土壤酶活性及微生物区系变化。结果表明:烤烟连作1年的耕层土壤酸性磷酸酶与脲酶活性高于正茬(大豆-小麦-烤烟),而烤烟连作5年的土壤酸性磷酸酶与脲酶活性低于连作1年。在0~10 cm土层内,烤烟连作1年和连作5年的土壤过氧化氢酶活性均比正茬低,且连作5年土壤比连作1年土壤降低了35.47%。10~20 cm土层内,烤烟连作1年和5年的土壤蔗糖酶活性分别比正茬降低了30.27%和52.14%。烤烟连作减少了土壤细菌和放线菌数量,增加了真菌数量,细菌主要以土壤氨化细菌、好气性自生固氮菌和好气性纤维素分解菌降低为主。因此,烤烟连作破坏了微生物种群的平衡及降低土壤酶活性可能是引起烤烟连作障碍的主要原因之一。     

绿洲棉田长期连作下残膜分布及对棉花生长的影响

通过田间调查和长期连作定点微区试验相结合,研究了长期连作棉田,集中连续使用地膜后,地膜在土壤中的累积、空间分布和形态变化,及其残膜对土壤物理性状、棉花根系生长及产量的影响。结果表明：随着地膜使用年限增加土壤中残膜平均每年以11.2 kg·hm^-2速率增加,长期连作棉田残膜主要分布在0-30 cm土层,占到了85%,在耕作层（0-30 cm）以下随着根层深度的增加,残膜量减少;大于50 cm^2残膜在土壤中平均占30%,10-50 cm^2占36.5%,小于10 cm^2占33.4%,随连作年限增加,在0-15 cm土层残膜量减少,15-30 cm土层残膜量逐渐增加,残膜破碎度提高。土壤孔隙度、田间持水量随着地膜残留量增加而增加,而土壤容重下降。棉田中残膜阻碍棉花主根垂直生长,使根系形态呈现鸡爪型和丛生型等畸形,但对棉花产量未造成影响。     

渭-库三角洲绿洲不同连作年限棉田土壤理化特征分析

研究了渭-库三角洲绿洲连作5、10、15、20、25 a的棉田土壤颗粒组成、p H、盐分、有机质等理化特征。结果表明:(1)连作15 a土壤黏粒含量最高,连作20 a最低;连作15 a粉粒含量最高,连作25 a最低;连作25 a砂粒含量最高,连作15 a最低。(2)连作10 a土壤盐分含量最高为8.07 g kg-1,连作15 a最低为5.68 g kg-1;随连作年限的增加,土壤趋向硫酸盐型盐渍化发展;土壤p H值波动不大,土壤呈微碱性或碱性。(3)连作15 a土壤有机质含量最高为12.65 g kg-1,连作5 a最低为8.46 g kg-1;全氮连作5~15 a略有增加,连作15~25 a有所减小;全磷连作20 a最低为0.82 g kg-1,连作10 a最高为1.12 g kg-1;全钾连作5~10 a明显增加,连作15~20 a明显减小,连作20 a之后又增加。(4)土壤粒度、盐分、有机质、全氮的变化基本表现为棉田连作15 a较明显,因此,在研究区棉田最适宜的连作年限为15 a,棉田连作15 a后,会导致土壤砂粒含量增多、含盐量增加、硫酸盐类盐渍化增强、p H值提高、有机质含量降低,使得养分含量失衡、肥力下降,从而影响到棉花产出和效益。     

不同种植模式对土壤矿质氮累积量的影响—以北京通州区为例

运用对通州区调查资料和试验结果,分析了不同典型种植模式对0—2 m土壤矿质氮累积量的影响。结果表明,不同种植模式对0—2 m土壤矿质氮提取利用能力顺序为:向日葵—向日葵﹥冬小麦—夏玉米（玉米秸秆还田）﹥冬小麦—夏玉米（玉米秸秆不还田）﹥冬小麦—大豆﹥玉米—玉米。在大田作物生产中,应进行合理的作物轮作、增加地面覆盖度、轮作中加入有固氮能力的豆科作物、注重与根系发达或深根作物进行轮作,能有效地提取利用土壤深层NO3--N,并能有效减少氮肥向土壤下层的淋洗。蔬菜生产田0—2 m土壤含有较高的NO3--N和NH4+-N,累积量达1935.03 kg/hm2和201.8 kg/hm2,因此,应通过减少氮肥投入量,优化轮作种植模式以提高作物对深层土壤NO3--N的回收利用。     

连作马铃薯不同生育期根系分泌物的成分检测及其自毒效应

为探讨马铃薯连作障碍的可能机理,在大田条件下,以轮作为对照(CK),收集连作5年(CP5)马铃薯植株在不同生育期的根系分泌物,采用GC-MS对根系分泌物的主要成分进行了鉴定,并通过生物检测验证了根系分泌物的自毒效应。结果表明:CK和CP5处理的马铃薯在不同生育期的根系分泌物均鉴定出糖类、酸类、胺类、脂类、醇类和嘧啶类等成分,以糖类和酸类物质居多;CP5处理根系分泌物的成分较CK复杂,酸类物质含量有升高的趋势。连作改变了马铃薯根系分泌物的化学组成和含量:CP5处理在苗期、现蕾期和开花期的根系分泌物中均鉴定出邻苯二甲酸二丁酯,相对含量分别为0.16%、0.21%和0.24%,CK处理未检测到;CP5处理在苗期、现蕾期和开花期的根系分泌物中均鉴定出棕榈酸,相对含量分别为0.34%、1.12%和0.47%,CK处理仅在现蕾期和开花期鉴定出棕榈酸的存在,但相对含量仅为0.56%和0.24%。生物检测试验结果表明,棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯显著抑制了马铃薯生长,1 mmol·L-1棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯对马铃薯生长的抑制作用远远大于0.5 mmol·L-1的抑制作用。棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯是马铃薯根系分泌的自毒物质,但二者未表现出物质的叠加效应。现蕾期马铃薯根系分泌物所含的物质最多,是马铃薯根系分泌物收集的适宜时期。     

厌氧土壤灭菌法对西瓜连作土壤性质的影响

对旱田和水田西瓜连作土用厌氧土壤灭菌法(ASD)处理,分别设对照(H1和S1,H指旱田土,S指水田土)、淹水对照(H2和S2)、添加1%稻草(H3和S3)、1%稻草+0.1%硫磺(H4和S4)、1%稻草+300 mg/kg氨水(H5和S5),混匀后淹水、密封,户外处理20 d。分别测定土壤pH值、EC值、NO_3~-、NH_4~+、SO_4~(2-)和土壤可培养微生物等指标。结果表明,ASD法可显著提高土壤pH值(P0.05),淹水对照和各处理土样的pH6.5(除H4和S4的pH6.5外),均显著高于对照(P0.05);有效调节土壤EC值,旱田土的淹水对照和各处理EC值均低于对照H1(除H5高于对照H1外),水田土S2和S3的EC值低于S1,S4和S5高于S1,但淹水对照和各处理EC值与对照相比,差异不显著(P0.05);降低土壤中NO_3~-、SO_4~(2-)含量,淹水对照和各处理土样中NO_3~-含量较对照降低79.4%~99.9%,除H4和S4中SO_4~(2-)含量较对照分别增加155.7%和58.9%外,淹水对照和其它各处理土样中SO_4~(2-)含量较对照降低38.2%~91.0%;尖孢镰刀菌西瓜专化型(Fusarium Oxysporum f.sp.Niveum,FON)数量显著降低(P0.05),旱田土和水田土中FON含量与对照H1和S1相比,分别由10~5和10~4CFU/g降至10~3CFU/g(其中各旱田土样中FON含量大小依次为H4H3=H5H2H1,各水田土样中FON含量大小依次为S4S3S5S2S1)。可见,ASD法可调节西瓜连作土理化性质,抑制FON,改善退化土壤质量。     

连作西瓜的根际土壤酶活性和微生物多样性

以山东大鹏西瓜基地0,3,9,15 a的西瓜根和根际土壤为研究对象,采用野外调查和实验室分析方法分析连作对西瓜根际土壤酶活性和微生物多样性的影响。结果表明:随着连作年限的增加,土壤有机质和氮磷钾含量递减,连作第15年有机质及有效氮磷钾含量最低。在同一生长时期内,连作年限越长,西瓜根系活跃吸收面积和总吸收面积最低,根际土壤酶活性呈现先递增后下降的趋势,并且根际土壤酶活力幼苗期 < 抽蔓期 < 结果期。在连作前期土壤中可培养微生物代谢活力递增,连作后期微生物代谢活力递减,且连作越久土壤中微生物群落多样性降低,均匀度先增加后降低。相关性分析表明,土壤中过氧化氢酶（p < 0.05）、磷酸酶（p < 0.05）、蔗糖酶（p < 0.01）、速效磷（p < 0.05）、速效钾（p < 0.05）与真菌具有正相关性;脲酶与细菌正相关（p < 0.01）,与碱解氮负相关（p < 0.01）;过氧化氢酶（p < 0.05）、碱解氮（p < 0.01）与放线菌具有显著正相关。综上所述,连作0～9 a,土壤微生物代谢活力和酶活性增强,养分流失较小;连作9 a后,土壤养分流失严重,土壤酶活性和微生物代谢活力显著降低,产生连作障碍,说明减少连作年限可使西瓜优质丰产并且可持续发展,反之影响西瓜正常生长生产,损害经济效益。     

Modification of Secondary Metabolism and Flavonoid Biosynthesis Under Phosphate Deficiency in Bean Roots

The objective of this study was to evaluate the influence of phosphate deficiency on enzymatic activities and on compounds of the secondary metabolism linked with the production of root exudates in bean (Phaseolus vulgaris L.) plants cv. ‘Bianco di Bagnasco.’ Phosphate deficiency induced a decrease in root total soluble phenolic content, but also caused an increase in total soluble phenolic content of exudates. Alteration of phenolic production was paralleled by increased activity of L-phenylalanine ammonia-lyase (PAL) and decreased activity of chalcone isomerase (CHI) in roots. Two isoflavonoids daidzein and naringenin, have been detected in roots; they are considered signal molecules in the chemical trafficking with soil microorganisms. Naringenin content was reduced by phosphorus (P) deficiency, due to lower activity of CHI, the enzyme responsible for its biosynthesis. On the other hand, daidzein content was higher in –P plants than in the control. The results are discussed, considering the possible roles of phenolics and flavonoids in plant-soil microbe interactions and rizosphere modification.