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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

作者:

关键词:

摘要：

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]。

我国对烟草连作障碍的研究报道很多，但主要集中在烟草连作对土壤理化性质、烟叶产量及烟叶化学指标等方面，而研究关于植烟土壤化感物质的报道很少。于会泳等[12]研究了种烟1 a、连作2 a和连作3 a 0 ~ 20 cm和20 ~ 40 cm土壤根系分泌物的含量变化，发现含量较高的根系分泌物种类有苯甲酸、4-羟基苯乙酸、3-甲氧基-4-羟基苯乙酸和邻苯二甲酸二辛酯，含量较低的种类有4-羟基丁酸和甘油。任夏等[13]研究发现烟草根系的分泌物对莴苣(Lactvca saiva)幼苗表现出毒性。王永豪[14]研究了凉攀烟区植烟土壤酚酸类化感物质积累特征及其影响因素，发现温度、光照、海拔、土壤类型与属性、轮作方式均会影响植烟土壤酚酸类化感物质的积累，酚酸类化感物质含量随着植烟年限的增加均表现先升后降或趋于稳定的趋势。黄棕壤是湖北最主要的植烟土壤，但迄今尚无其化感物质方面的报道，为此，本研究针对不同连作年限的黄棕壤烟田，分析其化感物质组成和含量及其与连作年限的关系，旨在为连作障碍消减等相关研究提供理论依据。

1 材料及方法

1.1 供试土壤

研究区设在湖北省恩施州利川市柏杨坝镇金树坪村，植烟土壤为黄棕壤，选取连续种植烤烟1 a、烤烟连作4 a和10 a的3类代表性烟田，烤烟完全采摘一周后，在每块代表性烟田内采用S形5 ~ 8点采集垄体(0 ~ 30 cm)的根际土壤，充分混匀后采用“四分法”留取1.5 kg，装入自封保鲜袋带回实验室备用。

1.2 样品前处理

土壤化感物质的提取：称取25 g风干研磨后过20目筛的土壤样品放在200 ml的三角瓶中，再加入100 ml 80% 的甲醇，摇匀后，在摇床上振动提取3 h，离心，取上清液，旋转蒸发后得到20 ml水相，用1 mol/L HCl 调节 pH 至3.0，再用乙酸乙酯萃取3次，得到乙酸乙酯相，再用20 ml 8% NaOH溶液提取3次，萃取得到水相用1 mol/L HCl调至pH 3.0，再次用20 ml乙酸乙酯相提取3次，萃取所获的乙酸乙酯相，通过减压浓缩至 1 ml(45 ℃)，过 0.45 μm 滤膜。

1.3 化感物质硅烷化处理

参照胡元森[15]硅烷化方法，将乙酸乙酯萃取后的上述浓缩样品中分别加入 0.25 ml 硅烷化试剂(BSTFA︰吡啶= 5:1)，加盖密封后于 80 ℃水浴中衍生2 h，待测。

1.4 化感物质GC-MS检测

经硅烷化处理后的各组分根系分泌物采用 Agilent 7890A-5975C 进行仪分析测定。采用电子轰击源，轰击电压70 eV，扫描范围M/Z 30-600AMU，扫描速度0.2 s扫全程，离子源温度230 ℃。毛细管柱：HP-5MS柱(30 m × 0.25 mm × 0.25 μm)，进样口温度250 ℃，柱温50 ℃(2 min)，以6 ℃/min程序升温至250 ℃(保持 15 min)。载气为He，流量1 ml/min，进样量为1 μl。应用 NiST08 质谱数据库，分析质谱图，确定各组分物质名称。

1.5 数据处理

采用SAS 10.0对数据进行了方差分析，采用LSD法进行了多重比较；采用Microsoft Excel 2010对数据进行整理分析并绘图。

2 结果与讨论

2.1 化感物质GC-MS分析

通过对GC-MS图谱分析，检测到13种化感物质，根据化感物质的性质，分为酸类、脂类、酚类、醛类和醇类物质5种物质(表1)。

表1 化感物质的种类Table 1 The types of allelochemicals种类化感物质数量酸类邻苯二甲酸、对羟基苯甲酸、苯甲酸、3-甲氧基-4-羟基苯甲酸、对苯二甲酸5 酯类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3 酚类邻苯二酚，邻、对二叔丁基苯酚2 醛类对羟基苯甲醛、3-甲氧基-4-羟基苯甲醛2 醇类丁醇1

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