外源對(duì)羥基苯甲酸對(duì)葡萄根際土壤微生物的影響

摘要：采用盆栽模擬田間試驗(yàn)的方法，在已有研究基礎(chǔ)上，以北方常用砧木貝達(dá)葡萄為試材，以對(duì)羥基苯甲酸為外源添加自毒物質(zhì)，利用傳統(tǒng)的稀釋平板法，研究不同濃度的外源對(duì)羥基苯甲酸對(duì)土壤微生物數(shù)量及葡萄苗生長(zhǎng)狀況的影響。

關(guān)鍵詞：葡萄；連作障礙；自毒物質(zhì)；對(duì)羥基苯甲酸

中圖分類號(hào)： S154.3；S663.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.07.038

葡萄栽培歷史悠久，分布面積廣，在我國(guó)有大面積的栽培。目前，我國(guó)已成為葡萄生產(chǎn)第一大國(guó)，但經(jīng)過(guò)幾代栽培后，許多葡萄園先后出現(xiàn)樹勢(shì)衰弱、產(chǎn)量降低、病害嚴(yán)重現(xiàn)象，即表現(xiàn)出嚴(yán)重連作障礙。輕者使葡萄產(chǎn)量降低，重者導(dǎo)致絕收，限制了葡萄產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，連作障礙已是葡萄生產(chǎn)上亟待解決的一大難題。已有研究表明[1]，生物因素是葡萄連作障礙產(chǎn)生的重要原因之一，并且發(fā)現(xiàn)葡萄連作后土壤微生物種群失衡。根系分泌物和植株殘?bào)w等分泌的自毒物質(zhì)進(jìn)入到土壤中后，會(huì)與土壤微生物產(chǎn)生影響，因此自毒物質(zhì)與土壤微生物，自毒物質(zhì)與致病菌之間的相互作用機(jī)制均需要深一步研究，而在葡萄栽培有關(guān)這方面的研究未見報(bào)道。郭修武[2]等人的研究已經(jīng)證明葡萄根系分泌物中含有對(duì)羥基苯甲酸和水楊酸，并通過(guò)組培苗的檢測(cè)證明它們對(duì)葡萄有顯著的化感抑制作用。因此，本試驗(yàn)以對(duì)羥基苯甲酸為外源自毒物質(zhì)，利用土壤微生物的傳統(tǒng)培養(yǎng)方法，研究不同濃度的外源對(duì)羥基苯甲酸對(duì)土壤微生物數(shù)量及葡萄苗生長(zhǎng)狀況的影響。

1連作障礙形成的主要機(jī)制

關(guān)于連作障礙產(chǎn)生的原因，按時(shí)間順序，有關(guān)專家學(xué)者先后提出了“病毒學(xué)說(shuō)”、“生物間的相生相克”、“5大因子學(xué)說(shuō)”。歸納有關(guān)研究[3]結(jié)果，連作障礙形成的主要機(jī)制歸納如下。

1.1有害微生物的作用

有研究者稱，在經(jīng)過(guò)栽培多年的果園中種植的果樹，長(zhǎng)勢(shì)極差甚至死亡，是因?yàn)榍安绶N植的果樹根系分泌物釋放有害代謝產(chǎn)物導(dǎo)致的，同時(shí)致使有益微生物比例減少。李坤[4]等人的研究結(jié)果表明，與新果園相比，種植過(guò)葡萄的果園根際和非根際土壤中微生物的含量增加，與之前的報(bào)道不一致，進(jìn)而推測(cè)，土壤微生物的多樣性還可能與果園的其他因素有關(guān)，例如施肥狀況。有機(jī)肥可以保持土壤微生物的多樣性。

1.2土壤理化性質(zhì)

連作條件下持續(xù)大量施肥，致使土壤含鹽量不斷增加，造成土壤次生鹽漬化，進(jìn)而影響植株的生長(zhǎng)發(fā)育。目前已有諸多研究表明，土壤養(yǎng)分失衡是連作障礙產(chǎn)生的重要原因。

1.3化感作用

化感作用是指植物（含微生物）通過(guò)向環(huán)境中釋放特定的次生物質(zhì)，而產(chǎn)生對(duì)其他植物或微生物有害或有益的作用。其產(chǎn)生的次生物質(zhì)稱為化感物質(zhì)，其中同種物種間的化感作用稱為自毒作用。化感作用是連作障礙產(chǎn)生的重要原因之一。

自毒作用也可以看成是一種特殊形式的化感作用，它存在于大多數(shù)作物間。植物的自毒作用是通過(guò)根系殘?bào)w、分泌物等途徑向根際土壤環(huán)境中釋放一些物質(zhì)，進(jìn)而對(duì)其他作物產(chǎn)生影響，這種影響也發(fā)生在同種作物之間。據(jù)了解，引起該作用的主要代謝產(chǎn)物包括：有機(jī)酸、醛類芳香酸、香豆素、醌類、生物堿和類萜等，其作用機(jī)理包括降低酶活性、增加細(xì)胞膜通透性、抑制植物的養(yǎng)分吸收等。研究發(fā)現(xiàn)，自毒物質(zhì)中的酚酸類物質(zhì)與土壤微生物數(shù)量和活性關(guān)系密切。

2 酚酸類物質(zhì)的自毒作用

據(jù)了解，作物酚酸含量呈“秋高春低”的趨勢(shì)，酚酸的毒性在不同月份程度也不同，在同種植物間土壤中的酚類含量也有明顯不同。因此，調(diào)查酚類物質(zhì)的變化，應(yīng)在不同月份和不同地點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行。作物的毒性也隨周邊環(huán)境（溫度、雨水等）和天氣的變化而出現(xiàn)動(dòng)態(tài)的變化。

根系分泌物和植株殘?bào)w等分泌的化感物質(zhì)作為產(chǎn)生連作障礙的原因，已經(jīng)有大量研究者在大豆、棉花、桃子等作物上進(jìn)行了細(xì)致的研究。據(jù)相關(guān)報(bào)道，酚酸是植物分泌產(chǎn)生的非常常見的有機(jī)分子，能夠產(chǎn)生化感作用。

曾有研究者用水稻做實(shí)驗(yàn)，將水稻種植在混有其他物種殘根（不同含量）的土壤中，發(fā)現(xiàn)水稻長(zhǎng)勢(shì)較弱，通過(guò)檢測(cè)，在土壤中檢測(cè)出了幾類酚酸類物質(zhì)，實(shí)驗(yàn)表明，檢測(cè)出的這幾種酚酸物質(zhì)均抑制水稻的生長(zhǎng)。也有研究者在草莓殘根水提液中檢測(cè)到幾種酚酸類物質(zhì)，均抑制了草莓苗正常生長(zhǎng)，其中對(duì)羥基苯甲酸的抑制作用最強(qiáng)。

3 酚酸類物質(zhì)對(duì)土壤微生物的影響

土壤中存在著紛繁復(fù)雜的土壤微生物，土壤環(huán)境的變化影響著土壤微生物的變化。例如從植物根系分泌物中發(fā)現(xiàn)的酚酸類物質(zhì)對(duì)土壤微生物活力的影響很大。酚酸物質(zhì)能抑制微生物產(chǎn)生氣體與揮發(fā)性脂肪酸的作用，并且減少微生物對(duì)其生長(zhǎng)介質(zhì)的消耗。研究證明，酚酸類物質(zhì)直接影響根際微生物和根際微生物的區(qū)系。

3.1酚酸對(duì)根際微生物種群活性的影響

研究表明，植物根際周圍區(qū)域微生物種群與非根際微生物種群有很大不同，作物產(chǎn)量也有所影響，并且與酚酸的含量和種類等有一定的相關(guān)性。研究發(fā)現(xiàn)，在對(duì)羥基苯甲酸處理下的作物土壤中存在較多的病原菌，同時(shí)，一些有益菌的數(shù)量下降，打亂作物的正常生長(zhǎng)程序。

3.2酚酸對(duì)土壤微生物作用濃度的研究

實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)羥基苯甲酸處理降低了葡萄根際土壤細(xì)菌的數(shù)量，增加了葡萄根際土壤真菌和放線菌的數(shù)量，降低了細(xì)菌與真菌的比例，提高了放線菌與真菌的比例，同時(shí)葡萄根際土壤微生物總數(shù)減少。

參考文獻(xiàn)

[1]李坤.葡萄連作障礙機(jī)理及調(diào)控途徑的研究[D].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.

[2]郭修武，李坤，孫英妮，等.葡萄根系分泌物的化感效應(yīng)及化感物質(zhì)的分離鑒定[J].園藝學(xué)報(bào)，2010，3（06）：861-868.

[3]薛曉敏，王金政，等.果樹再植障礙的研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009，25（01）：147-151.

[4]李坤，郭修武，孫英妮，張立恒，等.葡萄連作對(duì)土壤細(xì)菌和真菌種群的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，20（12）：3109-3114.

作者簡(jiǎn)介：杜越，本科學(xué)歷，助理園藝師，研究方向：園藝。