基于逐步回归模型的连作植烟土壤化学性状和酶活性关系分析

[目的]探讨不同连作年限植烟土壤化学性状和酶活性的变化规律及其相互关系,为探明烤烟连作障碍机理及制定调控措施提供理论依据.[方法]以同一植烟区域不同连作年限(4、6、8、14和16年)的土壤为研究对象,在相关性分析的基础上,利用逐步回归模型对植烟土壤的化学性状和酶活性进行测定分析.[结果]随连作年限增加,土壤pH、有机质和全钾含量逐渐降低,全磷、全钾、水解性氮和有效磷含量呈先升高后降低的变化趋势,而有效钾含量呈增加趋势;过氧化氢酶、脲酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶活性均表现为先升高后降低的变化趋势,过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性峰值出现在连作8年处理,脲酶和蔗糖酶活性峰值出现在连作6年处理.逐步回归分析结果表明,全磷、全钾和速效钾含量分别受酸性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性的抑制,过氧化氢酶和蔗糖酶活性均受全钾含量的抑制,酸性磷酸酶活性受速效钾含量的抑制.[结论]随连作年限的增加,植烟土壤环境恶化,养分失衡,酶活性呈先升高后降低趋势;部分化学性状指标与酶活性间存在密切的相互影响关系.     

玉米根系分泌物对连作花生土壤酚酸类物质化感作用的影响

为探究玉米花生间作系统中玉米根系分泌物对连作花生土壤的酚酸类物质化感作用的影响机制，利用CH2Cl2提取了玉米抽雄期根系分泌物，通过室内模拟培养法，研究了玉米根系分泌物对含有不同浓度肉桂酸、邻苯二甲酸及对羟基苯甲酸3种酚酸类物质土壤的微生态环境的影响。结果表明，酚酸类物质均显著降低了土壤微生物量碳和氮的含量，抑制了土壤微生物活性，土壤酶（脲酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶）活性和养分含量（碱解氮、有效磷和有效钾）亦显著降低，且浓度越高化感抑制作用（RI＜0）越强（P＜0.05）。玉米根系分泌物可降低酚酸类物质对土壤微生物活性、微生物量、酶活性及养分含量的化感指数，以低浓度处理的降幅较大，且在处理第5 d和10 d显著增加了3种酚酸类物质处理的土壤呼吸强度、酶活性、微生物量及养分含量（P＜0.05）；不同酚酸类物质中，以邻苯二甲酸所受影响最大。整个培养时期，玉米根系分泌物对酚酸类物质化感作用的影响以处理第5 d最强，随后呈减弱趋势。3次取样，土壤微生物量、微生物活性、酶活性和养分含量的化感指数分别降低10.03%~64.13%、9.72%~57.51%、13.16%~78.85%和5.88%~59.71%。玉米根系分泌物可通过提高土壤微生物量、微生物活性及养分含量，来降低肉桂酸、邻苯二甲酸和对羟基苯甲酸对土壤微生态环境的化感作用。结果为玉米花生间作缓解花生连作障碍技术提供一定的理论依据。     

植烟土壤酶活性对连作的响应及其与土壤理化特性的相关性研究

[目的]研究植烟土壤酶活性对连作的响应及其与土壤理化特性的相关性,以期为烟叶基地土壤改良提供技术支撑。[方法]对我国主要烟叶产区(云南玉溪、贵州福泉、湖南浏阳)连作植烟土壤过氧化氢酶和脲酶2种酶活性特征进行了研究,并探讨2种酶活性与土壤理化指标的相关性。[结果]过氧化氢酶活性与有机质含量呈正相关,脲酶活性与全磷含量呈正相关,2种酶与交换性钾含量均呈负相关。[结论]长期连作使土壤酶活性降低。酶活性与土壤理化指标具有一定相关性。     

活性炭处理对连作棉田土壤酶活性的影响

试验通过棉花连作定点微区试验研究了棉花长期连作和活性炭处理后棉田土壤酶活性的变化.结果表明:棉花连作影响土壤酶活性的变化,随着棉花连作年限的增加棉田土壤脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性降低,多酚氧化酶活性呈先降低后又升高的趋势.连作棉田土壤中加入活性炭土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性比未加活性炭的处理有不同程度的升高,说明活性炭可吸附根系分泌物中的化感物质,从而缓解了根系分泌物的害毒作用.     

酚酸类物质导致植物连作障碍的研究进展

酚酸类物质是导致植物连作障碍的主要物质。酚酸类物质的自毒作用影响植物的膜系统、光合作用、酶活性、土壤微生物活性、土壤理化性质和内源激素等,对植物生长产生抑制作用。针对酚酸类物质的来源,酚酸类物质对土壤养分、土壤酶活性、土壤微生物和植物生理生化指标的影响的研究状况,以及如何减轻酚酸类物质连作障碍方法的研究进展进行了综述。     

酚酸类物质对嫁接哈密瓜植株生长及保护酶活性的影响

研究了以香草酸、香草醛和对-羟基苯甲酸为代表的酚酸类物质对嫁接哈密瓜植株和保护酶活性的影响。结果表明,3种酚酸类物质对嫁接哈密瓜植株生长和产量的抑制作用不显著,而对自根哈密瓜植株的生长和产量有明显抑制作用,且抑制作用随处理浓度的提高而明显增强,香草酸比香草醛和对-羟基苯甲酸具有更强的抑制作用;3种酚酸类物质对嫁接哈密瓜根系的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响均呈上升趋势,并保持较高水平,而对照呈现先升后降的变化趋势,并显著低于各个处理。另外,高浓度酚酸类物质可使对照的丙二醛(MDA)含量增加。     

不同土壤改良剂处理下连作植烟土壤化学性质及土壤酶活性的耦合分析

为探讨不同土壤改良剂对连作植烟土壤化学性质和土壤酶活性的影响,以及土壤酶和土壤化学性质之间的关系,对烤烟移栽后30 d、50 d、70 d和90 d的根际耕层土壤进行采样分析,并结合简单相关分析、典型相关分析和因子分析来探讨连作条件下土壤化学性质和土壤酶活性之间的关系。结果表明:施用蚯蚓粪和微生物菌肥均可明显改善连作植烟土壤的品质,土壤主要养分元素含量上升,土壤酶活性提高;土壤化学性质与土壤酶活性之间存在较强的简单相关关系;典型相关分析结果表明,对土壤综合肥力影响最显著的土壤环境因子为脲酶活性和碱解氮含量,连作植烟土壤氮素含量水平是影响土壤质量的关键因素;因子分析结果显示,第一主成分上载荷程度较高的脲酶、磷酸酶、碱解氮、过氧化氢酶和速效钾这五个指标一定程度上可以表征土壤肥力,土壤酶活性能够和土壤理化因子共同评价土壤综合肥力水平。     

不同桉树混交林土壤理化性质、酚酸含量与酶活性的差异

【目的】研究桉树与不同阔叶树种混交对土壤理化性质、酚酸含量和酶活性的影响,分析酚酸物质与酶活性的关系,为改善桉树纯林的土壤质量、合理经营桉树人工林及适宜混交树种的选择提供参考。【方法】在广西凭祥市选择6年生桉树纯林以及桉树与豆科树种（降香黄檀、格木）、非豆科树种（红锥）的混交林作为研究对象,测定不同林分类型桉树根际与非根际土壤的理化性质(铵态氮、有机碳、全氮、硝态氮含量、pH、自然含水率)、酚酸类物质含量及酶(多酚氧化酶、脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、蛋白酶)活性,并采用相关性和冗余分析方法揭示酚酸含量和酶活性的相关关系。【结果】（1）桉树混交林根际与非根际土壤的pH、自然含水率、有机碳、全氮、硝态氮、铵态氮含量均总体高于桉树纯林。（2）与桉树纯林相比,混交林桉树根际土壤酚酸物质含量升高,表现为桉树×红锥混交林（50.01 μg/g）＞桉树×格木混交林（38.39 μg/g）＞桉树×降香黄檀混交林（36.94 μg/g）＞桉树纯林（27.76 μg/g）;非根际土壤的酚酸类物质含量降低,表现为桉树纯林（21.45 μg/g）＞桉树×降香黄檀混交林（16.35 μg/g）＞桉树×格木混交林（15.50 μg/g）＞桉树×红锥混交林（13.52 μg/g）。（3）桉树混交林根际与非根际土壤的蛋白酶、蔗糖酶、脲酶和过氧化氢酶活性均高于桉树纯林;桉树混交林根际土壤的多酚氧化酶活性总体低于纯林,而非根际土壤的多酚氧化酶活性显著高于纯林。（4）相关性和冗余分析结果表明,土壤酚酸类物质含量与酶活性具有较高的相关性,阿魏酸、对羟基苯甲酸、香草酸含量在一定程度上能够解释根际与非根际土壤间酶活性的差异。【结论】混交造林对桉树根际与非根际土壤理化性质、酚酸类物质含量和酶活性影响显著,能够增加桉树根际土壤酚酸积累,减缓非根际土壤酚酸富集,提高土壤养分和酶活性,其中红锥与桉树混交更有利于维持土壤肥力。     

烟草根结线虫感病烟株根际土壤酚酸类物质变化的研究

[目的]以烟草根结线虫感病烟株根际土壤为研究对象,探寻健康与感病烟株根际土壤7种酚酸物质(对羟基苯甲酸、丁香酸、阿魏酸、4-香豆酸、肉桂酸、香草酸、阔马酸)变化特征,为有效防控该病提供理论依据.[方法]采用HPLC技术分别检测感病和健康烟株根际土壤中酚酸物质含量,分析感病与健康烟株根际土壤酚酸物质的含量差异.[结果]健康及根结线虫感病烟株根际土壤中均检测出6种酚酸类物质,除4-香豆酸变化不明显外,感病烟株根际土壤中对羟基苯甲酸、香草酸、丁香酸、阿魏酸和肉桂酸含量均较健康烟株有所增加.其中玉溪试验区感病根际土壤中对羟基苯甲酸和丁香酸增加量达31.0％和35.0％,差异显著;同时,阿魏酸、肉桂酸、香草酸也呈现累积效应,分别较健康根际土壤增长了14.7％、18.0％及6.7％;同样,在九乡试验区土壤样品中香草酸含量变化较大,其感病烟株根际土壤中的含量较健康烟株增加38％,而对羟基苯甲酸含量变化较小,仅增长2.5％,同时丁香酸、阿魏酸及肉桂酸含量分别较健康土壤增长17％、5.4％及21.5％.[结论]感病烟株根际土壤酚酸类物质含量及潜在功能与健康烟株显著不同,土壤微生态环境中的生物因子和非生物因子互作,对根际土壤酚酸类物质的变化特征塑造起重要作用;同时不同区域的自然和管理条件差异,及植物对不同生态位的选择和适应可能会导致根系分泌物组成和含量发生较大改变.     

大蒜连作对其根际土壤微生物和酶活性的影响

[目的]研究大蒜长期连作对其根际土壤微生物数量和酶活性的影响.[方法]采用大蒜连作0(CK)、5、10、15和20年的土壤再分别盆栽大蒜,以大蒜根际土壤为研究对象,分别测定根际土壤微生物区系和酶活性的变化以及两者间的相互关系.[结果]随连作年限的增加,根际真菌数量持续上升,连作20年的土壤约为对照的2.88倍.而其它微生物类群的数量及土壤酶活性只在短期内(5-10年)呈上升趋势.与对照相比,连作10年的大蒜根际土壤中的细菌、放线菌各增加了8.72%和25.81%,氨化细菌,硝化细菌和芳香族化合物降解菌分别为对照的5.63、11.60和3.35倍.连作10年的大蒜根系分泌物对过氧化氢酶、多酚氧化酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶等土壤酶活性具有促进作用,比对照分别增加了26.67%、41.67%、203.13%、23.73%和43.65%,但长期连作(15-20年)后均呈现下降趋势.相关分析表明,氨化细菌与脲酶、多酚氧化酶均呈显著正相关;芳香族分解菌与脲酶、过氧化氢酶呈极显著正相关;细菌、微生物总量分别与磷酸酶呈显著,极显著正相关.[结论]大蒜连作5-10年,根际土壤微生物数量和土壤酶活性上升,未发生连作障碍;但连作15-20年,根际土壤微生物结构失调,土壤酶活性下降,连作障碍明显.     

酥瓜连作对土壤环境及植株光合特性的影响

为研究酥瓜连作对土壤理化性状、植株生长和光合特性等的影响,分别选取连续种植酥瓜1、2、3和4年的塑料大棚内土壤,并以未种植过酥瓜的土壤为对照进行盆栽试验。结果表明:(1)连作土壤出现酸化,连作4年处理土壤的p H值比对照处理下降了17.0%;(2)土壤EC值随连作处理逐渐增加,连作4年处理土壤的EC值是对照的3.03倍;(3)酥瓜连作土壤的碱解氮、速效磷、速效钾逐年降低,而总氮、总磷和总钾含量出现明显上升的趋势;(4)土壤细菌和放线菌数量逐渐减少,真菌数量逐年增加;(5)土壤多酚氧化酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性显著下降,脲酶活性呈现出先增加后下降的趋势;(6)连作导致植株光合色素含量减少,光合能力下降,从而导致植株的株高、茎粗及干鲜重等指标均呈下降趋势。     

棉花连作对渭干河-库车河三角洲绿洲土壤理化性质的影响

以渭干河-库车河三角洲绿洲连作5、10、15、20 a和25 a的棉田土壤为研究对象,对棉田土壤的理化性质和酶活性进行分析。结果表明： 随着棉花连作年限的增长棉田土壤容重增大、孔隙度下降,粗砂和细沙含量增加,粘粒含 量下降,其变化连作15 a极为明显; 随着连作年限的增长盐分含量和pH值逐渐降低,有机质和碱解氮含量大幅度升高,速效磷比较稳定或略有减小,而钾的含量显著下降,致使氮、磷、钾比例失调,其增减变化连作15 a极为显著; 随着连作年限的增长脲酶、过氧化氢酶和转化酶的活性呈现先升后降的趋势,连作15 a都达到最高值,蛋白酶和磷酸酶活性也呈现先升后降的趋势,但其活性连作20 a达到最高值。 由研究结果可以得出研究区棉花连作年限不宜超过15 a,棉花连作年限超过15 a时,会导致土壤容重增大、孔隙度下降,土体紧实板结,结构性差,土壤养分含量失衡,酶活性降低,土壤质量下降等连作障碍,使得棉花产出和效益受到影响。     

连作对马铃薯酚酸类自毒物质及根际真菌群落的影响

为研究连作对马铃薯根际土壤中酚酸类自毒物质及真菌群落的影响,通过收集不同连作季(1季、3季、5季)马铃薯根际土壤,利用高效液相色谱法测定酚酸类物质及Illumina高通量测序技术测定真菌ITS序列,结果表明:(1)连作土壤中检测出丁香酸、香豆酸、对羟基苯甲酸、阿魏酸,连作增强后,pH不断下降,对羟基苯甲酸、阿魏酸含量不断增加,丁香酸、香豆酸在连作3季后含量最高。(2)连作3季及5季根际土壤中真菌多样性及丰度均显著高于连作1季,子囊菌门为连作土壤的优势菌门;节丛孢属为连作3季的优势菌属,盘菌属为连作5季的优势菌种;对连作土壤进行主成分分析,连作1季与连作3季真菌群落及数量相似,与连作5季差异较大。(3)自毒物质与根际真菌群落存在相关性,丁香酸与琏格霉属,香草酸与盘菌属丰度达极显著正相关;阿魏酸与盘菌属丰度间为显著负相关。因此,连作后根际土壤中自毒物质不断积累,真菌群落结构发生改变,琏格孢霉、镰刀菌等有害真菌富集。     

连栽杉木林地土壤对其无性系幼苗土壤酶活性和酚酸类物质含量的影响

探讨杉木在连栽杉木林土壤培养下,其优良无性系根际与非根际土壤酶活性以及根际和根尖酚类物质含量的变化特征及其相互关系,揭示杉木优良无性系对不同连栽代数土壤培养的响应机理,以不同连栽代数杉木人工林土壤为培养基质,栽植杉木无性系幼苗2a后,采用抖落法取根际和非根际土壤测定相关酶活性和根际酚类物质含量,并剪取0～2cm根尖测定酚酸类物质含量。结果表明,在杉木根际土壤和非根际土壤中的脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶及酸性磷酸酶活性总体上随连栽代数增加呈下降的变化趋势,而多酚氧化酶活性呈上升的变化趋势。杉木优良无性系根际土壤中共鉴定出11种酚类物质,其中阿魏酸、没食子酸和咖啡酸相对含量较高,是最主要的酚类物质。没食子酸相对含量随连栽代数增加而增多,阿魏酸含量表现为先降后升,但均高于对照,而咖啡酸则表现为先升后降,其含量均低于对照,且三者在三代林中的含量均高于一代林;杉木根尖中共鉴定出8种酚类物质,其中儿茶素、奎尼酸和山奈酚相对含量较高。儿茶素含量逐代下降,二代林和三代林中其含量均高于对照;山奈酚含量逐代增加,而不同连栽代数中其含量均低于对照;奎尼酸含量表现为先升后降,而不同连栽代数中其含量均高于对照。相关性分析表明,鞣花酸、奎尼酸与酸性磷酸酶呈显著负相关,龙胆酸与酸性磷酸酶呈极显著正相关,芦丁、龙胆酸与多酚氧化酶呈显著负相关,鞣花酸与多酚氧化酶呈显著正相关,没食子酸与脲酶呈显著负相关;槲皮素、芦丁和香草酸与脲酶呈显著正相关,对香豆酸和山奈酚与蔗糖酶呈显著正相关。综上所述,杉木连栽可能会通过改变杉木根尖和根际土壤中酚类物质的积累来影响土壤酶的活性,进而影响杉木对养分的吸收利用,最终导致杉木连栽障碍的发生。     

不同种植方式对苗期大豆、玉米根际土壤酶活性及微生物量碳、氮的影响

通过盆栽试验的方法,研究不同种植方式对苗期大豆、玉米根际土壤脲酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和蔗糖酶活性和微生物量碳、氮的影响,试验共设9个处理,分别在前茬作物为大豆、玉米和大豆-玉米混作的土壤上种植大豆、玉米和大豆-玉米混作。结果表明,①与大豆-玉米轮作相比,大豆连作降低了根际土壤多酚氧化酶和脲酶活性,玉米连作降低了脲酶活性而提高了过氧化氢酶活性,三种种植方式下蔗糖酶活性无显著差异。②与大豆-玉米混作相比,大豆连作和玉米连作都降低了根际土壤脲酶活性,提高了根际土壤蔗糖酶的活性,根际土壤多酚氧化酶的活性变化不明显。在前茬为玉米的土壤处理中,大豆-玉米混作的根际土壤过氧化氢酶活性显著低于单作大豆和单作玉米的处理。③大豆连作和玉米连作的土壤微生物量碳、氮均高于大豆-玉米轮作。在前茬为玉米的土壤处理中,大豆-玉米混作的土壤微生物量氮显著高于单作大豆和单作玉米的处理。④土壤微生物量碳与微生物量氮及其碳氮比都与土壤过氧化氢酶活性和多酚氧化酶活性呈显著相关或极显著相关。因此,不同的种植方式能够影响大豆和玉米的根际土壤酶活性和土壤微生物量碳、氮,但变化规律不尽相同。     

不同连作年限烟田土壤酶活性及养分含量变化

为了探讨河南省连作烟田主要肥力指标随连作年限的变化情况,对有代表性的5个植烟区(郏县、召陵区、方城县、襄城县、嵩县)不同连作年限土壤主要酶(蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶)活性、p H值及有机质、全氮、速效磷、速效钾含量进行了研究。结果表明,大部分植烟区,蔗糖酶、脲酶活性在连作2 a时有所上升,之后随连作年限的增加而呈下降趋势,有一些地区随连作年限的增加而直接降低;过氧化氢酶活性在连作2 a时有所上升,之后随连作年限的增加而呈下降趋势,连作3 a后趋于稳定;总体上,酸性磷酸酶活性在连作3 a之内随连作年限增加逐渐下降,之后趋于稳定。除方城县外,其余县(区)烟田土壤p H值总体均随着连作年限增加而降低,介于5.6~6.6。随连作年限增加,郏县、嵩县烟田土壤有机质含量呈降低趋势,方城县、襄城县变化不明显,召陵区呈先降低后升高趋势;全氮含量在多数地区(郏县、襄城县、嵩县)呈降低趋势,召陵区呈先降低后升高趋势,方城县呈升高趋势;召陵区、嵩县烟田土壤速效磷含量先稍微下降后升高,郏县呈先升高后降低趋势,方城县和襄城县无明显变化;速效钾含量在各个地区的变化规律不同。综上,河南各地连作烟田主要酶活性和养分指标随连作年限变化有一定的规律,但并非完全一致。说明立地条件、农事活动对土壤中主要酶活性、p H值、有机质及氮、磷、钾含量均有影响。因此,解决烟草连作障碍问题,需要针对不同地区采取不同的措施。     

套作糯玉米对连作菜田土壤特性及产量的影响

【目的】分析套作糯玉米及其秸秆还田种植模式下土壤特性的变化规律和蔬菜产量的差异,明确套作模式及秸秆还田避免发生连作障碍的效果。【方法】以西兰花、青刀豆和糯玉米为研究材料,设置青刀豆套作糯玉米且糯玉米秸秆还田-西兰花、青刀豆套作糯玉米且糯玉米秸秆不还田-西兰花、青刀豆-西兰花,共3个处理,分别测定土壤有机质含量、铵态氮含量、硝态氮含量、脲酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶活性以及收获期各类作物产量。【结果】2010年、2011年的秋季西兰花产量表现为套作还田处理＞套作不还田处理＞连作处理。套作处理及玉米秸秆还田处理通过合理协调利用养分,提高了土壤有机质含量;玉米蔬菜套作种植降低了土壤无机氮浓度,提高了无机氮利用效率;套作处理和套作还田处理改善了土壤环境,提高了土壤脲酶活性;蔬菜连作种植由于根系分泌物的刺激使土壤多酚氧化酶升高,同时土壤自毒物质的积累导致过氧化氢酶活性升高,降低了土壤中的毒性。【结论】套作及秸秆还田能够有效地提高作物产量,在一定程度上改善土壤环境,提高有机质含量及脲酶活性,提高作物对无机氮的吸收利用,使多酚氧化酶及过氧化氢酶活性维持在适宜的水平。     

马铃薯连作对土壤理化性质和生物学特性的影响

为揭示南方马铃薯连作障碍产生的机理,以金湘为材料,研究马铃薯连作对南方土壤理化性质、微生物数量、酶活性的影响。结果表明:新开垦土壤种植的马铃薯产量为43.69 t/hm~2,未见块茎发生疮痂病,连作土壤马铃薯产量显著降低,为25.63 t/hm~2,疮痂病薯率显著增加,为6.7%;种植1季春马铃薯后,连作土壤和新开垦土壤pH均降低,有效磷、全磷、全氮、碱解氮、速效钾和有机质含量增加,土壤放射菌总数降低,细菌总数和真菌总数均增加,土壤蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性、磷酸酶活性、脲酶活性增加,转化酶活性降低;与新开垦土壤和第1季土壤相比,连作土壤的pH值及全氮、有机质含量显著降低,碱解氮含量降低,全磷、有效磷和速效钾含量显著增加;连作土壤的细菌总数和放射菌总数减少,真菌总数增加,真菌总数与细菌总数的比值显著增加;连作土壤的过氧化氢酶活性、转化酶活性和蔗糖酶活性增加,脲酶活性和磷酸酶活性降低。