连作植烟土壤酚酸类物质变化特征及其与主要环境因子的Mantel Test分析

为明确酚酸类物质在连作植烟土壤中的变化特征,探讨土壤主要环境因子对酚酸类物质的影响,以不同连作年限（4 a,6 a,8 a,14 a和16 a）植烟土壤为对象,研究了不同连作年限植烟土壤酚酸类物质、理化性状、酶活性和细菌多样性的变化特征,并利用Mantel Test分析了酚酸类物质与土壤主要环境因子的相关性。结果表明,随连作年限增加,土壤酚酸类物质和速效钾含量升高,pH、有机质含量、细菌菌群丰度和多样性降低,水解性氮和有效磷含量呈先降低后升高趋势,酶活性呈先升高后降低趋势。Mantel Test分析表明,土壤酚酸类物质含量与理化性状、酶活性和细菌丰度显著相关,且与理化性状相关性最高;不同酚酸类物质含量与土壤主要环境因子相关性存在差异,其中,对羟基苯甲酸和阔马酸与植烟土壤理化性状、酶活性以及细菌丰度的相关性最高。因此,在本试验条件下,连作植烟土壤酚酸类物质具有明显积累特征,植烟土壤环境恶化;酚酸类物质积累受理化性状、酶活性和细菌多样性影响,且理化性状影响最大;不同酚酸类物质受主要土壤环境因子的影响存在差异,其中对羟基苯甲酸和阔马酸积累所受影响最大。     

连作植烟土壤酚酸类物质积累特征及其相互作用关系分析

为探明连作植烟土壤酚酸类物质积累特征及其相互作用关系,利用高效液相色谱外标法检测了同一植烟区域不同种植年限土壤(4、6、8、14和16年)浸提液中酚酸类物质的种类和含量,并基于曲线估计方法和逐步回归模型,探讨了酚酸类物质在连作条件下的积累特征及其相互作用关系。结果表明,8种酚酸在不同连作植烟土壤中被检出,且其中6种具有明显的积累趋势;曲线估计分析表明不同酚酸积累特征存在差异,其中间苯三酚、阔马酸、对羟基苯甲酸、香草酸和香兰素以增长曲线趋势积累,阿魏酸含量以幂函数趋势积累。相关性分析和逐步回归分析表明,间苯三酚和阿魏酸含量之间存在互相促进关系,阿魏酸对阔马酸含量具有促进作用,香草酸对对羟基苯甲酸含量具有促进作用,香兰素和苯甲酸分别对香草酸含量存在促进和抑制作用;香草酸和苯甲酸对香兰素含量有促进作用。综上所述,连作导致植烟土壤酚酸类物质积累,且积累特征存在差异;酚酸类物质间存在不同程度促进或抑制作用,其作用方式取决于酚酸种类。     

盐城药用菊花连作障碍形成原因初步研究

以连作1年、3年、7年、15年的菊花田土壤和菊花为研究对象,考察各处理组菊花产量、发病率、土壤及菊花样品中的元素含量、土壤中可培养微生物数量及酚酸类化感物质的含量,进一步探讨不同浓度对羟基苯甲酸、香草酸、香豆酸、香豆素等化感物质对菊花组培苗生长的影响.结果表明:随着连作年限的增加,菊花的产量逐渐降低,发病率逐渐增加,连作15年的菊花产量仅为初茬菊花产量的19.80％,种植15年菊花的发病率达到100％.土壤中硼元素含量随连作年限的增加而逐渐减少.连作15年的菊花植株中的氮、磷、钾、铁、锰、铜、锌、硼8种元素含量,与其他组相比均有较大程度的降低.随着连作年限的增加,土壤真菌化严重,细菌和放线菌数量在3年达到最大,15年显著降低.土壤中香豆酸含量随着种植年限的增加而逐渐增加,连作7年后土壤中检测出香豆素残留.低浓度对羟基苯甲酸、香草酸及香豆酸对菊花组培苗生长发育影响不大,但香豆素、混合酚酸及高浓度的香豆酸显著抑制菊花组培苗生长和根的发育.酚酸物质积累、微生物区系的改变、土壤微量元素硼的减少可能是菊花连作障碍的主要原因.     

靖西市植烟土壤有机质含量的时空变异特征

为了解靖西市植烟土壤有机质含量时空变异特征,分析了土壤有机质含量状况、年际间变化、空间变异特征及与土壤养分、烟稻轮作年限的关系。结果表明:①2006年、2012年、2017年靖西市烟区植烟土壤有机质含量总体上属偏高和丰富水平,平均值分别为35.72、35.80和38.84 g/kg,无处于"缺乏"状态的植烟土壤样本,"偏低"的植烟土壤样本2012年仅为5.30%。地统计学表明,总体呈现偏高和丰富以上色斑。②植烟土壤有机质含量有随着时间推移,均值增加的趋势,2017年度植烟土壤有机质含量显著高于2006年度和2012年度。③2017年度植烟土壤有机质与对应的其他土壤养分因子的回归分析和灰色关联度分析均显示,全氮、碱解氮和有机质的相关性较高,且存在植烟土壤全氮、碱解氮含量随着土壤有机质含量增高而增加的趋势。     

靖西市植烟土壤有机质含量时空变异特征

为了解靖西市植烟土壤有机质含量时空变异特征，分析了土壤有机质含量状况、年际间变化、空间变异特征及与土壤养分、烟稻轮作年限的关系。结果表明：①2006年、2012年、2017年靖西市烟区植烟土壤有机质含量总体上属偏高和丰富水平，平均值分别为35.72g/kg，35.80g/kg和38.84g/kg，无处于“缺乏”状态的植烟土壤样本，“偏低”的植烟土壤样本2012年仅为5.30%。地统计学表明，总体呈现偏高和丰富以上色斑。②植烟土壤有机质含量有随着时间推移，均值增加的趋势，2017年度植烟土壤有机质含量显著高于2006年度和2012年度。③2017年度植烟土壤有机质与对应的其他土壤养分因子的回归分析和灰色关联度分析均显示，全氮、碱解氮和有机质的相关性较高，且存在植烟土壤全氮、碱解氮含量随着土壤有机质含量增高而增加的趋势。     

凉攀区植烟土壤酚酸类物质的含量分布和变异特征

以四川凉攀区植烟土壤为研究对象,研究了不同海拔高度、土壤类型、植烟年限和前茬作物下植烟土壤酚酸类物质的含量分布和变异特征。结果表明:(1)植烟过程显著增加了土壤酚酸类物质的累积,变异系数均超过了50%,单类酚酸物质中以对羟基苯甲酸的含量最高(66.18μg/g);(2)除阿魏酸、肉桂酸外,1 600～2 000 m海拔高度的植烟土壤中酚酸类物质含量高于1 200～1 600 m海拔高度;海拔高度超过2 000 m后,土壤酚酸类物质(除水溶性酚外)的含量反而下降。(3)植烟水稻土酚酸类物质含量高于紫色土和红壤;对同一土壤不同区域而言,仁和区红壤的总酚和复合态酚平均含量和变异系数均明显高于盐源县,平均含量增幅分别为10.23%和20.51%。(4)植烟土壤酚酸类物质含量明显高于非植烟土壤,除土壤水溶性酚以及会东县土壤的苯甲酸、肉桂酸平均含量的最大值均在植烟年限为1～3 a的土壤外,该烟区土壤的酚酸类物质含量随植烟年限的增加呈增加趋势。(5)前茬未种植作物时(即冬闲),植烟土壤酚酸类物质含量较高,促进了酚酸类物质的累积;光叶紫花苕为前茬作物时,对植烟土壤酚酸类物质有一定的消解作用,降低了土壤中酚酸类物质的累积,尤其对总酚、复合态酚和对羟基苯甲酸的消减作用最为明显。总体上,海拔高度较低、种植年限较短、前茬作物为光叶紫花苕的红壤中酚酸类物质含量较低,因此在凉攀区,在红壤中种植光叶紫花苕这类绿肥可以消减植烟土壤酚酸类物质的累积。     

马铃薯与玉米复合种植对土壤化感物质及土壤细菌群落结构的影响

为探究马铃薯与玉米复合种植对化感物质积累与细菌群落结构的影响,分析轮作、间作缓解连作障碍的机制,本研究以马铃薯连作、玉米连作、马铃薯||玉米间作、马铃薯-玉米轮作第8年的土壤为对象,利用GC-MS测定土壤中化感物质含量,并采用Illumina Miseq高通量测序技术对土壤细菌16Sr DNA V4-V5区域进行测序,分析土壤中细菌多样性和群落结构的变化,并对化感物质和优势菌属进行相关性分析。结果表明:玉米连作和马铃薯连作会导致化感物质的积累,玉米连作土壤积累了更多的油酸、亚油酸、花生酸、木焦油酸等脂肪酸,马铃薯连作土壤积累了更多的硬脂醇、二十烷醇等脂肪醇类物质。轮作降低了大部分化感物质的积累,间作降低的化感物质种类相对轮作较少。不同种植方式下土壤细菌群落结构发生了显著变化,相对于连作,间作和轮作Ace指数和Chao指数显著升高。在门水平上,轮作土壤放线菌丰度显著高于马铃薯连作土壤,间作土壤拟杆菌门丰度显著低于玉米连作土壤,两种连作土壤中酸杆菌门丰度都较轮作显著升高。在属水平上,一些有益细菌如节杆菌属、溶杆菌属等在复合种植土壤中相对丰度更高。通过相关性分析发现土微菌属、小梨形菌属与脂肪醇类物质呈显著正相关,黄杆菌属、溶杆菌属、微杆菌属等与脂肪酸类物质呈显著负相关。马铃薯与玉米复合种植降低了化感物质在土壤中的积累,从而抑制了土壤细菌丰度的降低,提高了有益菌属丰度,消减了连作障碍。     

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。     

植烟土壤提取物质对烟株生长及根际土壤细菌多样性的影响

对盆栽烟草外源添加不同浓度植烟土壤提取物质(T1:40μg·mL-1;T2:120μg·mL-1;CK:蒸馏水对照),探讨植烟土壤提取物质对烟草生长及土壤细菌多样性的影响。结果表明,植烟土壤提取物处理使烟株生长受抑制,且随处理浓度的增加受抑制程度显著提高,具体表现为烟株变矮,叶面积变小,光合作用能力降低,且烟草的保护酶系统受到破坏,丙二醛含量随处理浓度加大而增加,T2处理的丙二醛含量是对照的3.44倍。对外源添加物质处理后烟草根际土壤微生物T-RFs分析发现,在对照检测到17个门24个纲,T1处理有14个门21个纲,T2有10个门17个纲;丰富度指数的变化也和门纲的变化一致,随着处理浓度的增加而显著降低。可见外源添加物质处理后,根际土壤细菌群落减少,多样性水平下降。对各处理的根际土壤微生物T-RFs变化与烟株生长变化进行相关性分析表明,在外源添加物质处理的土壤中存在较多的负相关T-RFs片段,且这些片段中较多为病原菌;而正相关的T-RFs片段主要存在于对照土壤中,其中有较多与土壤营养元素循环相关的微生物。本研究结果显示,在外源添加植烟土壤提取物质处理下,烟草的生长受抑制,烟草根际土壤的微生态受到破坏,且随浓度的提升而加重。因此,连作土壤中自毒物质的富集是造成烟草连作障碍的主要原因。关键词烟草连作障碍根际细菌自毒作用T-RFLP     

辣椒连作对土壤理化性状、植株生理抗性及离子吸收的影响

为研究辣椒连作对土壤理化性状及植株生长、抗氧化酶活性、渗透物质和离子含量等的影响,分别选取连续栽种辣椒1、4、6、8年的大棚土壤,并以麦田土壤为对照进行盆栽试验.结果表明,连作土壤有机质和全氮都明显高于对照土壤,连作土壤全磷、全钾及速效养分都有不同程度富集,大量元素高度富集,Mn含量下降,Cu含量明显增加,土壤出现酸化和盐渍化现象且随连作年限增加程度加大.连作土壤导致辣椒植株生长量减少,叶片中SOD、POD和CAT活性增强,MDA和渗透物质含量上升,地上部大量元素不同程度富集,Ca元素减少,而微量元素变化不明显.可见,辣椒连作使土壤理化性状变劣,进而影响植株正常生长,并且随连作年限增加影响程度进一步加大.     

烤烟根际土壤化感物质因子分析及对烤烟经济性状的综合影响

  目的  通过分析烤烟根际土壤化感物质之间相互关系及与烤烟经济性状相关关系,为消减连作障碍配套研究提供理论参考。  方法  以云南省红河州泸西连作烤烟为供试材料,利用GC-MS检测根际化感物质,通过因子分析和典型相关分析,提取能够解释大部分变量的公因子,分析根际化感物质与烤烟经济性状的相关关系。  结果  烤烟根际检测并确定出13种根际土壤化感物质,因子分析提取3个公因子,第一因子为酚酸类物质,占有变量总方差的53.75%,对十四酸、莨菪亭、十七碳酸、亚麻酸具有高的正载荷,具有相似的变化趋势,相互之间呈正相关。第二因子为酸－酯－酰胺类因子,占变量总方差的19.27%,苯甲酸、香草醛、软脂酸、芥酸酰胺具有高的正载荷。第三因子为酚酯类因子,占变量总方差的11.78%,2,2′-亚甲基双-（6-叔丁基对甲苯酚）、邻苯二甲酸二辛酯具有高正载荷。简单相关和典型相关分析表明,根际化感物质不是单因子影响烤烟经济性状,是多因子综合影响,以第一因子为主要影响因素,具体表现为烤烟根际土壤十四酸、莨菪亭、十七碳酸和亚麻酸与单叶重和产值呈正相关,但与中上等烟叶比例呈负相关。  结论  烤烟根际化感物质对烟叶的影响是双向的,但增加单叶重和亩产值的正效应大于降低中上等烟叶单叶重的负效应。     

烟-稻复种连作年限对土壤理化性状及烟叶产量与品质的影响

为探明长期烟-稻复种连作对烟田土壤理化性状及烟叶产量与品质的影响,在衡阳烟区烟-稻复种连作区采取了不同复种年限的土样和当季烟叶样品,检测了土壤p H值、有机质及速效养分含量、中微量元素含量以及烟叶产量和烟叶主要化学成分含量等指标的变化。结果表明,适度的烟-稻复种连作(≤7年)可较好的协调土壤p H值,不仅对烟叶产量和产值无显著影响,而且使烟叶中糖碱比和钾氯比协调合理,品质趋好。而当连作超过10年后,土壤明显酸化,烟叶产量、产值也显著下降,可考虑通过绿肥轮作、休耕等措施提升土壤质量。     

Autotoxicity of Phthalate Esters in Tobacco Root Exudates:Effects on Seed Germination and Seedling Growth

Autotoxicity is one of the major factors that impede continuous cropping. It is defined as the toxic influence of chemicals released from one plant species on the germination and growth of individuals of the same species. Here, in order to exam the autotoxicity of tobacco root exudates, root exudates were collected from tobacco plants grown both in cultural solution and on natural soil. Using ultraperformance liquid chromatography coupled with triple-quadrupole tandem mass spectrometry, main autotoxic chemical substances in the root exudates were identified. The autotoxic effects of suspected autotoxins on seed germination (including germination rate, germination potential, germination index, and vigor index) and seedling growth were analyzed. Dibutyl phthalate (or diisobutyl phthalate), dioctyl phthalate, and diisooctyl phthalate were identified in tobacco root exudates. It was observed that high concentrations (greater than 0.5 mmol L^-1) of each identified phthalate ester caused significant (P < 0.05) inhibition of tobacco seed germination and seedling growth. It can be concluded that phthalate esters such as dibutyl phthalate, diisobutyl phthalate, and diisooctyl phthalate in tobacco root exudates may play an important role in tobacco autotoxicity.     

农艺措施对土壤中酞酸酯消减的调控作用研究进展

酞酸酯是邻苯二甲酸的酯化衍生物,作为增塑剂或塑化剂被广泛应用于各种生活用品及塑料制品中,是目前世界上产量最大、应用面积最广的人工合成有机化合物.但近年来研究表明,酞酸酯是一类环境内分泌干扰物,在人和其他动物体内有着类似雌激素的作用,影响生殖系统功能,并且具有"三致"效应.我国设施土壤中酞酸酯污染较为普遍,不仅对土壤生态...     

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。     

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。     

不同连作年限马铃薯根系分泌物的成分鉴定及其生物效应

为探讨马铃薯连作障碍的可能机理,在大田条件下,收集连作1～5 a(CP1-CP5)马铃薯植株的根系分泌物,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生物效应。结果表明:CP1-CP5鉴定出的物质主要有酸类、糖类、胺类、醇类、酯类和嘧啶类,但各类物质的数量和含量不同。CP1-CP5中均鉴定出棕榈酸,相对含量分别为0.55%、0.87%、1.24%、1.05%和0.95%,浓度分别为7.12 mg×L~(-1)、7.39 mg×L~(-1)、9.46 mg×L~(-1)、8.38 mg×L~(-1)和8.02 mg×L~(-1)。马铃薯根系分泌物显著抑制了马铃薯的生长,抑制作用随连作年限延长而增强。棕榈酸对马铃薯生长的抑制表现出明显的浓度效应,随浓度升高而增强。马铃薯根系分泌物明显促进了立枯丝核菌的生长,菌落直径和菌丝鲜质量表现为CP3最高,CP1最低,CP2、CP4和CP5之间没有显著差异。棕榈酸明显促进了立枯丝核菌的生长,随着棕榈酸浓度的增加,菌落直径和菌丝鲜质量先增加再减小, 10 mg×L~(-1)棕榈酸的菌落直径和菌丝鲜质量最大。由此说明,随马铃薯连作年限延长,根系分泌物的毒性越强;马铃薯根系分泌物对立枯丝核菌的促进作用加剧了马铃薯的连作障碍,棕榈酸是马铃薯根系分泌的化感自毒物质。     

嫁接西瓜根、茎叶的化感效应及化感物质的鉴定

以南瓜作砧木嫁接西瓜,研究嫁接西瓜的根、茎叶浸提液对西瓜种子发芽和幼苗生长的化感效应,并对嫁接西瓜根和茎叶中的化感物质进行了GC-MS检测。结果表明,2.5、5、10和20g/L 4个浓度的浸提液（西瓜/南瓜嫁接苗,南瓜自根苗,西瓜自根苗的根、茎叶）对西瓜种子发芽和幼苗生长均呈现出低促高抑的规律。浸提液浓度为2.5g/...