三種酚酸類物質(zhì)在花生連作障礙中的生態(tài)效應(yīng)分析

三種酚酸類物質(zhì)在花生連作障礙中的生態(tài)效應(yīng)分析李慶凱淳B峰;唐朝輝;劉蘋;宋效宗;林海濤;沈玉文;李林;萬書波【摘要】Toelucidatetheroleofphenolicacidsintheformationofcontinuouscroppingobstaclesinpeanuts,ecologicaleffectsofcinnamicacid,phthalicacid,p-hydroxybenzoicacidandtheirmixtureswith4differentconcentrationsonsoilwerestudiedinindoorsimulationcultureinordertoexcludetheinterferencefromfieldfactors.Theresultsshowedthatwhentheinitialcontentofallelochemicalswaslow(15mg-kg-1),thesoilmicrobialbiomasscarbonandnitrogen,microbialactivity,enzymeactivities(urease,neutralphosphatase,sucrase,polyphenoloxidase,andcatalase)andnutrientcontents(alkali-hydrolyzablenitrogen,availablephosphorus,andavailablepotassium)inalltreatmentswereslightlyhigherthanthoseinthecontrol,withoutsignificance(P>0.05).Whentheinitialcontentofallelochemicalswas30mg-kg-1ormore,allstudiedindicatorsweredecreasedwiththeincreasesoftreatmentconcentration.Themixtureofthese3phenolicacidshadthestrongestallelopathiceffect.Overall,withtheextensionofcultivationtime,theallelopathicinhibitionofphenolicacidsincreasedfirstandthenweakened.Thestrongestallelopathicinhibitoneffectofp-hydroxybenzoicacidwasonthe7thday,whilethatofcinnamicacid,phthalicacidandthemixtureofthethreephenolicacidswasonthe15thday.Itwasassumedthattheaccumulationofphenolicacidswasdirectlyrelatedtothedeteriorationofthemicro-ecologicalenvironmentofcontinuouscroppingpeanuts,whichwasoneoftheimportantfactorsfortheformationofpeanutcontinuouscroppingobstacle.%為闡明酚酸類物質(zhì)在花生連作障礙形成過程中的作用機理，本研究排除田間因素的干擾,通過室內(nèi)模擬培養(yǎng)法，研究了4種不同濃度的肉桂酸、鄰苯二甲酸、對羥基苯甲酸及其混合物對土壤的生態(tài)效應(yīng).結(jié)果表明,當(dāng)酚酸類物質(zhì)的初始含量較低（15mg?kg-1干土）時，各處理土壤微生物量碳氮、微生物活性、酶活性（脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶、多酚氧化酶和過氧化氫酶）及養(yǎng)分含量（堿解氮、有效磷、有效鉀）均略高于對照，但差異不顯著（P>0.05）;當(dāng)其初始含量達到或高于30mg?kg-1干土?xí)r,各指標均降低，且隨濃度增加降幅增大，以3種酚酸類物質(zhì)混合物的化感抑制作用相對最強.總體來看，隨培養(yǎng)時間的延長酚酸類物質(zhì)的化感抑制作用呈先增強后減弱的趨勢其中，對羥基苯甲酸在處理第7d化感抑制作用達到最強而肉桂酸、鄰苯二甲酸和3種酚酸類物質(zhì)混合物的最強化感作用是在處理第15d.推測酚酸類物質(zhì)的累積與連作花生土壤微生態(tài)環(huán)境的劣化有著直接關(guān)系，是花生連作障礙形成的重要因素之一.【期刊名稱】《中國油料作物學(xué)報》【年（卷），期】2019（041）001【總頁數(shù)】11頁（P53-63）【關(guān)鍵詞】酚酸;化感作用;土壤微生物量;土壤酶;土壤養(yǎng)分;花生漣作障礙【作者】李慶凱;郭峰;唐朝輝;劉蘋;宋效宗;林海濤;沈玉文;李林;萬書波【作者單位】湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南長沙,410128;山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,山東濟南,250100;山東省環(huán)保肥料工程技術(shù)研究中心,山東濟南,250100;山東省作物遺傳改良與生態(tài)生理重點實驗室,山東濟南,250100;山東省作物遺傳改良與生態(tài)生理重點實驗室,山東濟南,250100;山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院,山東濟南,250100;山東省作物遺傳改良與生態(tài)生理重點實驗室,山東濟南,250100;山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院,山東濟南,250100;山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,山東濟南,250100;山東省環(huán)保肥料工程技術(shù)研究中心,山東濟南,250100;山東省作物遺傳改良與生態(tài)生理重點實驗室,山東濟南,250100;山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,山東濟南,250100;山東省環(huán)保肥料工程技術(shù)研究中心,山東濟南，250100;山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,山東濟南,250100;山東省環(huán)保肥料工程技術(shù)研究中心,山東濟南,250100;山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,山東濟南,250100;山東省環(huán)保肥料工程技術(shù)研究中心,山東濟南,250100;湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南長沙,410128;山東省作物遺傳改良與生態(tài)生理重點實驗室,山東濟南,250100;山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院,山東濟南,250100【正文語種】中文【中圖分類】S565.2花生(ArachishypogaeaL.)是我國重要的油料作物和經(jīng)濟作物，種植效益較高，對保障我國食用油脂供應(yīng)和糧食安全具有重要作用。隨著全國種植業(yè)結(jié)構(gòu)的深入調(diào)整，花生生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)增長［1］，且受種植習(xí)慣、環(huán)境條件等因素的綜合影響［2］，主產(chǎn)區(qū)連作面積越來越大，連作障礙已成為花生主產(chǎn)區(qū)產(chǎn)量低且不穩(wěn)定的重要因素之一。因此，深入探討花生連作障礙的發(fā)生機理，建立有效的防控技術(shù)體系，對我國花生產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。酚酸類物質(zhì)為植物根系分泌物中主要的化感物質(zhì)，可由植物殘體和凋落物降解、根系分泌、植物體揮發(fā)、表面淋溶等途徑進入環(huán)境。這些酚酸類物質(zhì)在土壤中的累積所引起的化感作用是引起作物連作障礙的重要原因之一［3,4］。馬云華等［5］研究發(fā)現(xiàn)低濃度的夕卜源苯甲酸、阿魏酸、香草醛、對羥基苯甲酸的混合物可刺激黃瓜根部土壤細菌、放線菌、真菌和硝化細菌的繁殖和生長，而高濃度處理則對其具有抑制作用。吳鳳芝等［6］在研究大棚番茄連作障礙時指出，隨著連作年限的增加，番茄根分泌的酚酸物質(zhì)增加了有害真菌的數(shù)量。王延平等［7］認為酚酸能顯著影響楊樹人工林土壤養(yǎng)分有效性和土壤酶活性，且二者受酚酸的影響具有顯著的濃度效應(yīng)和時間效應(yīng)。我們前期的研究分離和鑒定了包括酚酸類物質(zhì)在內(nèi)的多種花生根系分泌物并對其化感作用進行了測定，發(fā)現(xiàn)一定濃度的肉桂酸和對羥基苯甲酸可降低花生根部土壤酶活性、養(yǎng)分含量和花生產(chǎn)量，初步證實了土壤中酚酸類物質(zhì)的累積與花生連作障礙的產(chǎn)生存在一定的相關(guān)關(guān)系［8~11］，但是其具體作用機理還不是十分:圭愁清楚?；ㄉB作障礙的形成是一個復(fù)雜的過程，涉及花生、土壤、微生物等多個因素，并受田間環(huán)境因子的調(diào)控［2］。以往酚酸類物質(zhì)化感作用的研究主要側(cè)重于酚酸類物質(zhì)對作物生理狀況的影響［9,12］,而花生連作障礙的產(chǎn)生與其地下部微生態(tài)環(huán)境的變化密切相關(guān)［2,13］。并且，田間條件下所表現(xiàn)出的化感作用通常是多種酚酸相互作用的結(jié)果，不同酚酸類物質(zhì)之間可能存在增效或拮抗作用［14］。因此，為更好地研究酚酸類物質(zhì)在花生連作障礙形成過程中的作用機理，本研究排除田間因素的干擾，通過室內(nèi)模擬培養(yǎng)法，向小麥-花生輪作的土壤中添加連作花生土壤中主要的酚酸類化感物質(zhì)：肉桂酸、鄰苯二甲酸、對羥基苯甲酸及3種物質(zhì)的混合物，研究其對土壤微生物量、微生物活性、酶活性和養(yǎng)分含量等的影響，旨在揭示酚酸類化感物質(zhì)對土壤生態(tài)環(huán)境的作用機制，進一步明確土壤中酚酸類物質(zhì)累積與花生連作障礙間的關(guān)系，為闡明花生連作障礙的形成機理提供一定的理論依據(jù)。1材料與方法1.1材料試驗用土取自山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院飲馬泉試驗農(nóng)場，于花生收獲后采集，土壤類型為棕壤，質(zhì)地為砂壤土。取0~20cm耕層土壤，去除石礫、動植物殘體等雜質(zhì)后，過2mm篩，混勻、晾干備用。供試土壤pH值為7.33，有機質(zhì)含量為14.2g-kg-1,堿解氮、有效磷和有效鉀含量分別為27.69mg?kg-1、13.30mg?kg-1和144.67mg-kg-1o供試肉桂酸、鄰苯二甲酸及對羥基苯甲酸均為國藥集團化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)的分析純藥品。1.2試驗設(shè)計將風(fēng)干土壤分裝到玻璃瓶中，每瓶(口徑6cm，高9cm)裝土100g干土。稱取一定量的分析純?nèi)夤鹚?A)、鄰苯二甲酸(B)、對羥基苯甲酸(C)及3種化感物質(zhì)(A、B、C質(zhì)量比為4:10:7)的混合物(D)[10],先分別溶于少量乙醇(每升溶液5mL乙醇)，之后再用蒸餾水稀釋配成75、150、300和450mg?L-1的酚酸處理液。用配置好的酚酸溶液處理上述分裝好的土壤，每瓶加入20mL酚酸處理液。使肉桂酸(A)、鄰苯二甲酸(B)、對羥基苯甲酸(C)以及三種物質(zhì)混合物(D)的初始含量分別達到15、30、60和90mg?kg-1干土，分別記為A1、A2、A3、A4;B1、B2、B3、B4;C1、C2、C3、C4;D1、D2、D3、D4。CK用等量加入同等比例乙醇的蒸餾水處理，處理后，分別用封口膜封口并留有小孔透氣，保持含水量為20%(重量調(diào)節(jié)法)，每個處理15瓶，25°C黑暗培養(yǎng)。1.3土壤樣品的采集分別于處理3、7、15、30、45d取樣，每次隨機取樣取3瓶，即3個重復(fù)。各處理分別取出一部分新鮮土壤用于土壤微生物量的測定；其余土壤置于室內(nèi)通風(fēng)陰干，磨細后分別過2mm和1mm孔徑的篩子，分別用于土壤養(yǎng)分和酶活性的測定。1.4測定項目與方法土壤微生物量碳、氮和土壤呼吸強度的測定采用氯仿熏蒸-K2SO4浸提法測定土壤微生物量碳、氮的含量，微生物量碳(MBC)和氮(MBN)均采用0.5mol-L-1的K2SO4溶液浸提，浸提液中有機碳用全自動有機碳分析儀測定，全氮采用凱氏法消煮-全自動定氮儀測定。微生物量碳、氮的換算系數(shù)均為0.45。采用室內(nèi)密閉培養(yǎng)、堿液吸收法測定土壤呼吸強度［15］。土壤酶活性的測定土壤酶活性的測定參照關(guān)松蔭的方法：采用苯酚鈉比色法測定脲酶活性，磷酸苯二鈉比色法測定磷酸酶活性，水楊酸比色法測定蔗糖酶活性，鄰苯三酚比色法測定多酚氧化酶活性，高錳酸鉀滴定法測定過氧化氫酶活性［16］。土壤養(yǎng)分含量的測定土壤養(yǎng)分測定參考《土壤農(nóng)化分析》中的方法：采用堿解擴散法測定土壤堿解氮，鉬酸銨顯色法測定土壤有效磷，火焰分光度法測定土壤速效鉀［17］。1.5數(shù)據(jù)處理采用Excel處理試驗數(shù)據(jù)，SPSS16.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行處理間各指標的差異顯著性檢驗，顯著性水平設(shè)為a=0.05,采用LSD法進行多重比較。2結(jié)果與分析2.1酚酸類物質(zhì)對土壤微生物量的影響土壤微生物量是植物營養(yǎng)物質(zhì)的源和庫，常被用于評價土壤質(zhì)量。由圖1和圖2可以看出，隨著處理時間的延長，土壤微生物量碳和氮含量均呈逐漸增加的趨勢。低濃度的化感物質(zhì)(A1、B1、C1、D1)處理均略高于對照，但差異不顯著(P>0.05)。當(dāng)酚酸類物質(zhì)的初始含量達到或高于30mg?kg-1干土?xí)r，在各取樣時期各處理土壤微生物量碳和氮的含量均低于對照，且隨著處理濃度的增加而逐漸降低，總體來看，酚酸類物質(zhì)對土壤微生物量碳和氮的抑制作用呈先增強后減弱的趨勢，以3種酚酸類物質(zhì)的混合物化感作用相對最強。注/note:A:肉桂酸cinnamicacid;B:鄰苯二甲酸phthalicacid;C:對羥基苯甲酸p-hydroxybenzoicacid;D:三種化感物質(zhì)混合物mixtureofthreesubstances.CK:對照。A1-D1:15mg-kg-1(drysoil);A2-D2:30mg-kg-1(drysoil);A3-D3:60mg-kg-1(drysoil);A4-D4:90mg-kg-1(drysoil),下同.Sameasbelow圖1酚酸類物質(zhì)對土壤微生物量碳的影響Fig.1Effectsofphenolicacidsonmicrobialbiomasscarbonofsoil圖2酚酸類物質(zhì)對土壤微生物量氮的影響Fig.2Effectsofphenolicacidsonmicrobialbiomassnitrogenofsoil圖3酚酸類物質(zhì)對土壤呼吸強度的影響Fig.3Effectsofphenolicacidsonrespiratoryintensityofsoil肉桂酸、鄰苯二甲酸和3種酚酸類物質(zhì)的混合物在處理第15d化感作用最強，而對羥基苯甲酸則在處理第7d達到最強。此時，各處理均顯著低于對照(P<0.01)，且隨著處理濃度的增加而顯著降低。注：不同字母表示處理間達到顯著差異(P<0.05)；下同Note:Differentlettersmeantsignificantdifferenceamongtreatmentsat0.05level.Sameasbelow圖4酚酸類物質(zhì)對土壤脲酶活性的影響Fig.4Effectsofphenolicacidsonuraseactivityofsoil圖5酚酸類物質(zhì)對土壤中性磷酸酶活性的影響Fig.5Effectsofphenolicacidsonneuralphosphataseactivityofsoil圖6酚酸類物質(zhì)對土壤蔗糖酶活性的影響Fig.6Effectsofphenolicacidsonsucroseactivityofsoil圖7酚酸類物質(zhì)對土壤多酚氧化酶活性的影響Fig.7Effectsofphenolicacidsonpolyphenoloxidaseactivityofsoil其中，處理A4、B4和D4的微生物量碳分別比對照降低了46.87%、39.00%和53.28%；微生物量氮分別降低了41.02%、34.88%和46.93%。而處理。4微生物量碳和氮含量分別比對照降低了40.04%和32.19%。2.2化感物質(zhì)對土壤呼吸強度的影響土壤呼吸速率的高低與土壤微生物促進物質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)，可反映土壤微生物活性的強弱。由圖3可知，同一取樣時期，低濃度的化感物質(zhì)(15mg?kg-1干土)均在一定程度上促進了土壤呼吸強度，但與對照差異不顯著(P>0.05)。當(dāng)化感物質(zhì)初始含量達到或高于30mg?kg-1干土?xí)r，在各取樣時期，各處理土壤呼吸強度均顯著低于對照(P<0.05),且濃度越高，降幅越大。說明酚酸類物質(zhì)在土壤中累積到一定濃度可降低土壤微生物活性。3種酚酸類物質(zhì)對土壤呼吸強度的抑制作用亦呈先增強后減弱的趨勢，以其混合物的化感作用相對最強。在處理第7d，對羥基苯甲酸的化感作用達到最強，處理C2、C3和C4均顯著低于對照(P<0.01),分別比對照降低了30.00%、35.28%和40.84%。到了處理第15d，肉桂酸、鄰苯二甲酸和3種酚酸類物質(zhì)的混合物的化感作用最強，處理A4、B4和D4分別比對照降低了44.33%、41.92%和55.69%,差異達到極顯著水平(P<0.01)。圖8酚酸類物質(zhì)對土壤過氧化氫酶活性的影響Fig.8Effectsofphenolicacidsoncatalaseactivityofsoil2.3酚酸類物質(zhì)對土壤酶活性的影響由圖4-圖8可以看出，酚酸類物質(zhì)在一定程度上改變了土壤脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶、多酚氧化酶和過氧化氫酶活性，且5種土壤酶活性變化規(guī)律基本一致。低濃度的酚酸類物質(zhì)(初始含量15mg?kg-1干土)對土壤酶活性的影響不顯著(P>0.05)。當(dāng)其初始含量達到或高于30mg?kg-1干土?xí)r，各處理土壤酶活性均低于對照，且隨著處理濃度的升高而逐漸降低，以3種酚酸物質(zhì)的混合物抑制作用相對最強。說明酚酸類物質(zhì)對土壤酶活性的影響亦存在一定的濃度效應(yīng)。表1肉桂酸對土壤養(yǎng)分含量的影響(平均值士標準偏差)Table1Effectsofcinnamicacidonnutrientscontentofsoil(mean±SD)土壤養(yǎng)分Soilnutrients處理Treatment時間Time3d7d15d30d45d堿解氮Alkali-hydrolyzablenitrogen/(mg-kg-1drysoil)CK27.69±0.59a30.94±0.78a29.34±0.81a26.90±0.88a28.26±0.83aA127.65±1.42a30.66±0.93a28.65±0.63a26.46±1.24a28.23±1.02aA224.60±1.55b24.65±0.87b24.45±1.53b25.58±1.31a26.75±1.15aA319.31±1.28c19.91±1.07c19.30±1.17c23.23±0.90b26.54±1.28aA416.84±0.38d16.83±0.40d16.71±0.59d20.16±1.03c26.40±1.16a有效磷Availablephosphorus/(mg-kg-1drysoil)CK13.30±0.46a13.78±0.40a14.69±0.43a13.85±0.40a12.85±0.30aA113.25±0.23a13.46±0.48a14.31±0.41a13.84±0.49a12.80±0.24aA212.52±0.15b12.11±0.57b12.04±0.22b13.26±0.54a12.74±0.35aA311.62±0.48c10.75±0.34c10.37±0.56c13.07±0.33a12.63±0.57aA410.91±0.47d9.42±0.38d9.03±0.49d11.00±0.22b12.53±0.50a有效鉀Availablepotassium/(mg-kg-1drysoil)CK144.67±4.04a141.33±3.06a146.00±3.46a152.00±3.46a148.67±3.06aA1145.33±2.89a142.00±3.46a144.67±3.79a153.67±3.21a149.00±3.61aA2129.00±2.65b126.00±2.65ab120.33±4.51b132.00±3.46a143.67±3.06aA3120.00±5.00bc116.67±4.16b109.00±4.58c119.00±4.00b129.67±5.03aA4111.33±2.08c105.33±2.08c99.33±3.21d107.00±4.58c116.67±7.64b注：不同字母表示處理間達到顯著差異(P<0.05);CK:對照.A1-D1:15mg?kg-1干土；A2-D2:30mg?kg-1干土；A3-D3:60mg?kg-1干土；A4-D4:90mg-kg-1干土.下同Note:Differentlettersindicatesignificantdifferenceamongtreatmentsat0.05level.A1-D1:15mg-kg-1drysoil;A2-D2:30mg-kg-1drysoil;A3-D3:60mg-kg-1drysoil;A4-D4:90mg-kg-1drysoil.Sameasbelow表2鄰苯二甲酸對土壤養(yǎng)分含量的影響(平均值士標準偏差)Table2Effectsofphthalicacidonnutrientscontentofsoil(mean±SD)土壤養(yǎng)分Soilnutrients處理Treatment時間Time3d7d15d30d45d堿解氮Alkali-hydrolyzablenitrogen/(mg-kg-1drysoil)CK27.69±0.59a30.94±0.78a29.34±0.81a26.90±0.88a28.26±0.83aB127.68±0.47a30.89±0.93a28.71±0.63a26.76±1.24a28.33±1.02aB225.14±1.20b24.82±1.25b24.30±1.28b26.09±0.58a27.03±1.80aB320.14±1.30c20.04±1.38c19.97±0.46c23.47±1.36b26.80±0.74aB417.16±0.59d17.31±0.71d16.82±1.03d20.70±0.82c26.42±0.63a有效磷Availablephosphorus/(mg-kg-1drysoil)CK13.30±0.46a13.78±0.40a14.69±0.43a13.85±0.40a12.85±0.30aB113.27±0.24a13.47±0.44a14.54±0.28a13.85±0.35a12.81±0.30aB212.62±0.24b12.26±0.61b12.35±0.31b13.46±0.46a12.77±0.28aB311.97±0.31c10.82±0.65c10.46±0.45c13.16±0.53a12.65±0.33aB411.15±0.32d9.63±0.38d9.57±0.46d11.07±0.32b12.57±0.54a有效鉀Availablepotassium/(mg-kg-1drysoil)CK144.67±4.04a141.33±3.06a146.00±3.46a152.00±3.46a148.67±3.06aB1145.33±2.08a141.67±3.06a146.67±5.51a152.89±3.66a149.33±2.31aB2142.00±3.46ab138.00±3.46ab140.00±5.00b150.00±2.00a147.00±3.46aB3138.00±3.00b135.00±3.00b132.67±3.06c140.33±3.21b145.67±2.52aB4130.00±3.46c128.67±2.31c123.33±2.31d128.67±2.08c135.00±3.00b表3對羥基苯甲酸對土壤養(yǎng)分含量的影響(平均值士標準偏差)Table3Effectsofp-hydroxybenzoicacidonnutrientscontentofsoil(mean±SD)土壤養(yǎng)分Soilnutrients處理Treatment時間Time3d7d15d30d45d堿解氮Alkali-hydrolyzablenitrogen/(mg-kg-1drysoil)CK27.69±0.59a30.94±0.78a29.34±0.81a26.90±0.88a28.26±0.83aC127.59±0.50a30.33±0.93a29.07±0.63a26.80±1.24a28.38±1.02aC223.97±1.12b22.71±0.93b28.58±1.19a26.16±1.18a27.10±1.78aC319.09±0.91c18.52±0.82c25.37±1.23b25.22±0.54a27.02±1.16aC416.12±0.38d15.78±0.42d20.37±0.85c20.85±0.94b26.47±0.71a有效磷Availablephosphorus/(mg-kg-1drysoil)CK13.30±0.46a13.78±0.40a14.69±0.43a13.85±0.40a12.85±0.30aC113.12±0.55a13.42±0.55a14.62±0.42a13.83±0.34a12.83±0.55aC212.19±0.34b11.99±0.61b13.84±0.35a13.73±0.48a12.75±0.40aC311.03±0.46c10.22±0.37c12.28±0.21b13.52±0.30a12.66±0.48aC410.10±0.46d9.06±0.48d10.77±0.44c13.17±0.16a12.63±0.35a有效鉀Availablepotassium/(mg-kg-1drysoil)CK144.67±4.04a141.33±3.06a146.00±3.46a152.00±3.46a148.67±3.06aC1145.67±1.15a141.67±3.51a146.67±3.21a152.67±3.06a149.33±3.51aC2135.33±4.73b132.00±4.00b141.33±3.06a151.00±5.29a147.67±4.04aC3126.67±3.06c126.00±1.73c134.67±1.53b149.00±3.61a147.33±5.51aC4119.33±3.06d117.67±2.52d124.00±3.46c130.67±3.06b142.00±2.00a表4三種酚酸類物質(zhì)的混合物對土壤養(yǎng)分含量的影響(平均值士標準偏差)Table4Effectsof3phenolicacidmixturesonnutrientscontentofsoil(mean±SD)土壤養(yǎng)分Soilnutrients處理Treatment時間Time3d7d15d30d45d堿解氮Alkali-hydrolyzablenitrogen/(mg?kg-1drysoil)CK27.69±0.59a30.94±0.78a29.34±0.81a26.90±0.88a28.26±0.83aD126.42±0.84a30.57±0.93a28.46±0.63a26.33±1.24a28.08±1.02aD221.05±1.30b20.12±1.16b19.38±0.76b18.51±0.84b26.54±1.10aD317.54±0.65c16.76±1.13c16.27±1.04c15.46±0.56c23.61±0.61bD415.66±0.61d14.44±0.63d13.35±0.50d12.17±0.98d21.73±1.43c有效磷Availablephosphorus/(mg-kg-1drysoil)CK13.30±0.46a13.78±0.40a14.69±0.43a13.85±0.40a12.85±0.30aD113.01±0.38a13.24±0.28a14.26±0.52a13.83±0.43a12.79±0.59aD211.83士0.52b11.69±0.36b11.37±0.36b13.23±0.25a12.69±0.59aD310.90±0.22c10.21±0.53c9.92±0.40c12.43±0.19b12.59±0.50aD49.76±0.32d9.06±0.53d8.27±0.17d10.13±0.52c11.45±0.55b有效鉀Availablepotassium(mg-kg-1drysoil)CK144.67±4.04a141.33±3.06a146.00±3.46a152.00±3.46a148.67±3.06aD1129.00±2.89a126.00±3.46a120.33±3.79a132.00±3.21a143.67±3.61aD2120.00±2.65b116.67±2.65b109.00±4.51b119.00±3.46b129.67±3.06aD3111.33±5.00c105.33±4.16c99.33±4.58c107.00±4.00c116.67±5.03bD4145.33±2.08d142.00±2.08d144.67±3.21d153.67±4.58d149.00±7.64c對羥基苯甲酸的化感作用最強在處理第7d，與對照相比，處理C2、C3、C4各類土壤酶活性均顯著降低(P<0.01),處理C4的脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶、多酚氧化酶和過氧化氫酶活性分別比對照降低了41.01%、56.14%、35.09%、28.00%和27.00%。肉桂酸、鄰苯二甲酸以及3種化感物質(zhì)混合物則在第15d的化感抑制作用最強(P<0.01),處理A4的脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶、多酚氧化酶和過氧化氫酶活性分別比對照降低了44.84%、49.57%、39.94%、33.97%和32.14%;處理B4則分別比對照降低了44.56%、48.24%、37.67%、30.27%和29.76%；而處理D4分別比對照降低了47.25%、54.85%、45.22%、36.39%和33.36%。2.4酚酸類物質(zhì)對土壤養(yǎng)分含量的影響表1~表4為酚酸類物質(zhì)處理對土壤養(yǎng)分含量的影響情況。從表3可以看出，與對照相比，土壤中添加對羥基苯甲酸的各處理土壤堿解氮、有效磷和有效鉀含量均發(fā)生一定的變化。5次取樣，初始含量為15mg?kg-1干土的處理土壤堿解氮、有效磷和有效鉀的含量均略有增加，但差異不顯著(P>0.05)。當(dāng)其初始含量達到30mg-kg-1干土或以上時，土壤養(yǎng)分含量均低于對照，且隨著處理濃度的增加降幅增大。在處理第7d，對羥基苯甲酸的化感作用達到最強，此時，各處理土壤養(yǎng)分含量均極顯著低于對照(P<0.01)。隨著處理時間的延長，對羥基苯甲酸的化感抑制作用存在減弱的趨勢。由表1、表2和表4可以看出，不同處理濃度的肉桂酸、鄰苯二甲酸和3種酚酸類物質(zhì)混合物對土壤養(yǎng)分的影響與對羥基苯甲酸的規(guī)律基本一致。在處理第15d,3類酚酸類物質(zhì)處理對土壤堿解氮、有效磷和有效鉀的影響最大。此時，各處理(初始含量達到30mg?kg-1或以上)土壤養(yǎng)分含量均顯著低于對照(P<0.01)。其中，處理A4土壤堿解氮、有效磷和有效鉀含量分別比對照降低了43.06%、38.52%和18.27%;B4分別降低了42.69%、34.86%、15.53%;D4則分別降低了54.49%、43.67%、31.96%。到了處理第30d和45d,各處理對土壤有效養(yǎng)分的影響亦逐漸減弱。綜合來看，在各取樣時期以3種酚酸類物質(zhì)混合物對土壤養(yǎng)分的化感抑制作用相對最強。3討論花生是一種對連作較為敏感的作物，連作2~3年，莢果可減產(chǎn)19.8%~33.4%［18］?，F(xiàn)有的研究表明，花生連作障礙與土壤微生物區(qū)系失衡、病原菌的累積、土壤理化性狀的劣化以及根系分泌物的化感作用有著密切的關(guān)系［19］。近年來越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，根系分泌物產(chǎn)生的化感物質(zhì)是引起作物連作障礙的主要因子［9,20］,其中酚酸類化合物是引起作物連作障礙的重要物質(zhì)，在作物和環(huán)境的相互作用中起著傳遞信息的作用，具有很強的生態(tài)效應(yīng)［3,4,21］。呂衛(wèi)光等［22］在連作5年的黃瓜土壤中增加外源苯丙烯酸，發(fā)現(xiàn)當(dāng)外源苯丙烯酸含量達到50mg?kg-1時，土壤微生物數(shù)量開始減少，在200mg?kg-1時微生物數(shù)量顯著低于對照，細菌、放線菌和真菌數(shù)量分別降低了25.0%、22.7%和25.0%。周寶利等［23］研究發(fā)現(xiàn)，松香酸的積累增加了辣椒根際細菌和真菌的數(shù)量，減少了放線菌數(shù)量和辣椒根際微生物總量。馬瑞霞等［24］研究指出，阿魏酸在5.149、2.577、0.257mol?L-1濃度時均抑制了枯草菌生物量的增加。隨著花生連作年限的增加，土壤中對羥基苯甲酸、香草酸和香豆酸含量增加，花生根際土壤中的細菌和放線菌的數(shù)量明顯減少，而真菌數(shù)量明顯增多［25］。本研究發(fā)現(xiàn)，3種酚酸類物質(zhì)及其混合物均不同程度改變了土壤微生物量碳、氮含量和土壤呼吸強度。當(dāng)化感物質(zhì)的初始含量較低時（15mg?kg-1干土），土壤微生物量碳、氮的含量和土壤呼吸強度均略高于對照，但不在差異顯著性，這可能是酚酸類物質(zhì)的添加量適宜，為土壤微生物提供了碳源，從而促進了土壤微生物數(shù)量和微生物活性的增加［9,26］。酚酸類物質(zhì)的化感作用具有一定的濃度效應(yīng)，當(dāng)其在土壤中的累積高于某一濃度閾值時，就會對土壤微生物產(chǎn)生抑制作用［5］。本研究發(fā)現(xiàn)，酚酸類物質(zhì)的初始含量達到30mg?kg-1干土?xí)r，土壤微生物量碳、氮和微生物活性均降低，且處理濃度越高，化感抑制作用越強。高濃度的酚酸類物質(zhì)對土壤微生物具有一定的毒害作用，加之土壤中一些真菌可將某些化感物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)閷υS多有機體具有毒性的中間產(chǎn)物，對土壤微生物產(chǎn)生毒害作用，從而降低土壤微生物的種類、數(shù)量和活性［27］。酚酸類物質(zhì)處理后，土壤pH降低，酸化的環(huán)境有利于病原菌和真菌的繁殖［28］。此外，酚酸類物質(zhì)也會導(dǎo)致土壤微生物胞內(nèi)酶、胞外酶比例失調(diào)或改變酶的構(gòu)象，從而降低微生物活性［5］。土壤酶是土壤生態(tài)系統(tǒng)的生物催化劑，參與許多重要的生物化學(xué)過程，其活性在一定程度上可反映土壤巴力和土壤生物學(xué)活性，可作為土壤生態(tài)系統(tǒng)的預(yù)警和敏感指標。土壤脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶、多酚氧化酶和過氧化氫酶可反應(yīng)土壤氮、磷、碳的供應(yīng)與土壤腐殖化和有機質(zhì)的積累程度［29］。宋慧等［30］研究發(fā)現(xiàn)外源鄰苯二甲酸和肉桂酸均不同程度抑制了小豆根際土壤酶活性，過氧化氫酶、蔗糖酶、磷酸酶和脲酶活性均呈下降趨勢。董林林等［31］報道了隨著黃瓜植株浸提液濃度的增加，土壤多酚氧化酶、脲酶和過氧化氫酶活性顯著增加，而蔗糖酶活性顯著降低。郭亞利等［32］將烤煙根殘體浸提液添加到土壤中，發(fā)現(xiàn)隨著培養(yǎng)時間的延長，土壤脲酶活性顯著增強，蔗糖酶活性呈下降趨勢，3種磷酸酶活性均降低。本研究中，3種酚酸類物質(zhì)及其混合物均抑制了土壤酶（脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶、多酚氧化酶、過氧化氫酶）活性（初始含量達到30mg?kg-1干土或以上），這與董林林和郭亞利等的研究結(jié)論不一致，可能是因為化感物質(zhì)種類、處理濃度、以及土壤類型不同所致。酚酸類物質(zhì)進入土壤后，可改變土壤微生物活性、微生物量、多樣性和群落結(jié)構(gòu)；其次，亦可降低土壤pH值，也可能直接作用于土壤酶。以上因素均可能影響了土壤酶活性。土壤酶與土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化密切相關(guān)，其活性的減弱會在一定程度上降低土壤有效養(yǎng)分含量［12］。本研究表明，當(dāng)酚酸類物質(zhì)的初始含量達到30mg?kg-1干土或以上時，土壤堿解氮、有效磷和有效鉀含量均低于對照，且隨著處理濃度的增加降幅增大，這與觀測到的土壤5種酶活性下降的結(jié)果相符合。其他很多研究亦發(fā)現(xiàn)酚酸類物質(zhì)可改變土壤中某些特定養(yǎng)分的含量，進而造成土壤養(yǎng)分虧缺。Batish等［33］報道所有經(jīng)含酚酸的銀膠菊殘渣處理的土壤總酚酸含量和土壤N、Fe、Mn、Zn呈負相關(guān)。母容等［14］研究發(fā)現(xiàn)，一定濃度的阿魏酸和對羥基苯甲酸等酚酸類化合物可通過抑制與土壤氮素轉(zhuǎn)化相關(guān)的微生物（氨化細菌、硝化細菌和反硝化細菌）及酶（土壤脲酶與蛋白酶）活性，從而降低土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和有機氮的含量，進而影響土壤氮素轉(zhuǎn)化。另一方面，酚酸類物質(zhì)可與土壤中的一些營養(yǎng)離子，如PO43-、Al3+、Fe3+和Mn2+等形成復(fù)合物，使得這些離子在土壤中含量下降，從而影響對周圍植物的營養(yǎng)供給［34］。植物的化感作用是釋放的所有化感物質(zhì)綜合作用的結(jié)果，且多種化感物質(zhì)之間可能存在協(xié)同或拮抗作用［9,12］。本研究發(fā)現(xiàn)，在各取樣時期，3種酚酸類物質(zhì)的混合物對土壤微生物和酶活性的化感抑制作用始終最強，這可能是由于肉桂酸、鄰苯二甲酸和對羥基苯甲酸存在協(xié)同作用，從而增強了化感作用。隨著處理時間的延長，各處理的化感抑制作用均呈先增強后減弱的趨勢。研究表明，酚酸類物質(zhì)可被土壤吸附或被土壤微生物作用下轉(zhuǎn)化為其他的物質(zhì)或被微生物吸收，從而使其在土壤中的濃度發(fā)生變化［35］，不同酚酸類物質(zhì)在土壤中的降解速率亦存在差異［36］。本研究發(fā)現(xiàn)，對羥基苯甲酸的化感作用最強出現(xiàn)在處理第7d，到了處理第15d，肉桂酸、鄰苯二甲酸和3種酚酸類物質(zhì)混合物的化感作用最強。我們推測，這與相比肉桂酸和鄰苯二甲酸，對羥基苯甲酸在本試驗土壤中的降解速率更快一些有關(guān)。本研究是通過向小麥-花生輪作的土壤中添加連作花生土壤中主要的酚酸類化感物質(zhì)：肉桂酸、鄰苯二甲酸、對羥基苯甲酸及3種物質(zhì)的混合物，模擬了花生連作障礙的形成。3種酚酸類物質(zhì)混合物的質(zhì)量比是根據(jù)我們先前研究發(fā)現(xiàn)的花生連作5年后土壤中肉桂酸、鄰苯二甲酸、對羥基苯甲酸的相對含量而設(shè)定［10］?？紤]到酚酸類物質(zhì)在土壤中的降解作用，適當(dāng)?shù)卦黾恿?種酚酸物質(zhì)的處理濃度。試驗過程中沒有種植花生植株，采用統(tǒng)一的培養(yǎng)條件，有利于排除作物吸收、土壤養(yǎng)分不均勻、濕度不一致等田間因素的干擾，能更好地闡明3種酚酸類物質(zhì)在連作花生土壤中的生態(tài)效應(yīng)，揭示其對土壤生態(tài)環(huán)境的作用機制，從而進一步豐富花生連作障礙的形成理論。4結(jié)論本研究的結(jié)果表明，肉桂酸、鄰苯二甲酸、對羥基苯甲酸這三種酚酸類物質(zhì)在花生連作障礙形成過程中的作用機理，主要是通過其在土壤中累積達到一定濃度后，降低土壤微生物量、微生物活性、土壤酶活性及養(yǎng)分含量等指標，而且三種物質(zhì)之間存在化感協(xié)同促進作用。肉桂酸、鄰苯二甲酸、對羥基苯甲酸在土壤中的累積與連作花生土壤微生態(tài)環(huán)境的劣化有著直接關(guān)系，是花生連作障礙形成的重要因素之一。酚酸類物質(zhì)對連作花生土壤微生物群落組成、數(shù)量、多樣性等的影響有待于進一步研究。參考文獻：【相關(guān)文獻】萬書波.中國花生栽培學(xué)[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2003.滕應(yīng)，任文杰,李振高，等.花生連作障礙發(fā)生機理研究進展[J].土壤,2015,47(2):259-265.YeSF,YuJQ,PengYH,etal.IncidenceofFusariumwiltinCucumissativusL.ispromotedbycinnamicacid,anautotoxininrootexudates[J].PlantSoil,2004,263(1):143-150.LiXG,DingCF,HuaK,etal.Soilsicknessofpeanutsisattributabletomodificationsinsoilmicrobesinducedbypeanutrootexudatesratherthantodirectallelopathy[J].SoilBiolBiochem,2014,78:149-159.馬云華，王秀峰,魏珉，等.黃瓜連作土壤酚酸類物質(zhì)積累對土壤微生物和酶活性的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2005,16(11):2149-2153.吳鳳芝，王偉.大棚番茄土壤微生物區(qū)系研究[J].北方園藝,1999(3):1-2.王延平，王華田，許壇，等.酚酸對楊樹人工林土壤養(yǎng)分有效性及酶活性的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2013,24(3):667-674.LiuP,WanSB,JiangLH,etal.Autotoxicpotentialofrootexudatesofpeanut(ArachishypogaeaL.)[J].AllelopathyJ,2010,26(2):197-205.LiuP,LiuZH,WangCB,etal.Effectsofthreelong-chainfattyacidspresentinpeanut(ArachishypogaeaL.)rootexudatesonitsowngrowthandthesoilenzymesactivities[J].AllelopathyJ,2012,29(1):13-24.劉蘋，趙海軍,唐朝輝，等.連作對不同抗性花生品種根系分泌物和土壤中化感物質(zhì)含量的影響[J].中國油料作物學(xué)報,2015,37(4):467-474.李慶凱,劉蘋,唐朝輝，等.兩種酚酸類物質(zhì)對花生根部土壤養(yǎng)分、酶活性和產(chǎn)量的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2016,27(4):1189-1195.GuY,WangP,KongCH.Urease,invertase,dehydrogenaseandpolyphenoloxidaseactivitiesinpaddysoilinfluencedbyallelopathicricevariety[J].EurJSoilBiol,2009,45(5-6):436-441.李孝剛漲桃林,王興祥.花生連作土壤障礙機制研究進展[J].土壤,2015,47(2):266-271.母容，潘開文,王進闖，等.阿魏酸、對羥基苯甲酸