酚類物質對作物連作障礙的研究進展

潘玉梅 曾嘉

摘 要：酚類物質是作物重要的次生代謝產物，在連作土地中的土壤酚類物質含量迅速增加，是導致作物連作障礙的重要因素之一。本文從酚類物質對作物的化感作用以及對土壤理化性質、酶活性和微生物的影響出發，綜合前人的研究，探討酚類物質導致連作障礙的原因。結合相關解決酚類物質引起的連作障礙研究進展，為酚類物質引起的連作障礙問題提供相關研究依據。

關鍵詞：酚類物質;土壤;植物;連作障礙

酚類物質指的是芳香烴化合物苯環上的一個或多個氫原子被羥基取代所生成的芳香族有機化合物，按其被取代的后所含的羥基個數可分為一元酚和多元酚。酚類物質是土壤重要組成部分之一，也是植物重要的次生代謝產物之一。有許多研究表明，土壤酚類物質的積累能導致土壤養分失調，病蟲害加劇，作物產量品質下降等一系列連作障礙問題。連作障礙是現如今制約大多數作物發展的關鍵因素。關于酚類物質對土壤理化性質、土壤微生物、土壤酶活性以及對植物的化感作用等的研究報道已有許多。本文根據前人的研究成果，從酚類物質的來源、對植物的化感作用以及對土壤理化性質、微生物活力、土壤酶活性影響等方面探討酚類物質對作物連作障礙問題。為進一步了解酚類物質對植物連作障礙的相關研究，試圖從多角度探討和剖析連作障礙問題。

一、植物以及土壤酚類物質的來源

1.植物酚類物質的來源

酚類物質作為植物重要的次生代謝產物之一，植物酚類物質的含量和種類豐富，且主要由類黃酮、酚酸和單寧等組成。植物酚類物質含量和種類因植物種類不同，呈現出差異。而且同一株植物不同部位的酚類物質也有所差異，不同時間段也表現出差異性。植物酚類物質來源于植物的生物合成，其合成途徑有很多種，其中以丙二酸合成途徑和莽草酸合成途徑為主要合成途徑。

2.土壤酚類物質來源

土壤酚類物質主要來源于植物，一是植物殘體和枯枝落葉分解產生，二是植物根系分泌物，三是植物表面的代謝分泌產物被雨露等淋洗，進入土壤。

在自然界中，植物殘體和枯枝落葉進入土壤進行腐爛分解，是自然系統養分循環的重要環節，能有效地保證整個生態系統的穩定運行。李晶等研究發現，玉米秸稈腐解后會產生多種酚類物質，且隨著腐解時間的延長，酚類物質含量有所降低。田給林研究發現，高粱莖葉腐解能產生高濃度的對香豆酸，且能緩解草莓根莖腐炭疽病。朱林等研究發現，腐解物中酚類物質含量表現為：稻草>豬糞>木屑，在腐解20～30天時酚酸量為最高，40～50天時基本穩定。呂衛光等研究認為，西瓜植株殘體不同部位腐解產生的酚類物質含量表現為：葉>莖>根。且根和莖在腐解30 d時酚酸量達到高峰，葉在腐解20～30 d時酚酸量最高;到40～50 d時酚酸量很少，基本達到穩定。Saranya Kuppusamy等研究發現，薯蕷葉和樹皮、桉樹葉、梨葉和櫻桃葉水提物的酚類含量較高。許多研究均表明植物殘體和枯枝落葉的腐解能增加土壤酚類物質的含量的種類，且腐解產生的酚類因植物體不同而呈現出一定差異。

二、酚類物質對作物的連作障礙

1.酚類物質的化感作用

化感物質是植物適應環境，與植物間進行競爭而釋放出的化學物質。化感物質的成分主要是次生代謝產物。酚類物質是根系分泌的主要化感物質。化感作用指的是，在植物體內合成由根系釋放到環境中的化學物質引起的相互作用。關于化感作用的定義存在很大的爭議，在今天，最廣泛接受的定義是生物系統之間的生化相互作用，包括植物、藻類和微生物。焦曉林等研究發現，老參地土壤中存在的酚類物質對蘿卜、紫花苜蓿這些直根系作物有較強的毒力作用，對玉米小麥這些須根系作物毒性相對較弱。且對蘿卜、紫花苜蓿、玉米小麥的胚根、胚芽的生長均存在抑制作用。

2.酚類物質對土壤理化性質的影響

土壤理化性質受到諸多因素的制約和影響，酚類物質對土壤理化性質的影響主要表現為：對土壤PH的影響，對土壤結構的影響，對土壤養分含量的影響等。白羽祥等發現，間苯三酚對PH存在抑制作用，酚酸含量的增加，導致土壤PH呈現出下降的趨勢。母媛等研究發現，紫色土、黃壤和水稻土在加入茶多酚后，均出現了酸化現象，且添加茶多酚可降低紫色土活性鐵含量和水稻土活性鋁含量。呂衛光等研究認為，酚酸類物質進入土壤，降低了土壤有機質含量。

3.酚類物質對土壤酶活性影響

土壤酶是土壤生態系統的重要組成部分，是土壤生化活性和土壤物質轉化的重要指標，在土壤物質轉化和養分釋放的過程中起到關鍵性的作用。土壤酶活性是土壤質量的良好指標，因為它對外界因素極為敏感。羅紅艷等認為，土壤中酚類物質的積累會影響土壤酶的活性，進而影響杉木對養分的吸收利用，最終導致杉木連栽障礙的發生。

4.酚類物質對土壤微生物的影響

土壤微生物的豐富度、群落組成和微生物的活性等是農田土壤可持續生產利用的重要決定因素之一。馬云華等研究發現，采用適宜濃度的酚酸類物質處理黃瓜根區土壤，能有效地促進微生物的生長和繁殖，使其數量增加，但高濃度酚酸類物質對土壤微生物有抑制作用。

三、展望

解決酚類物質引起的連作障礙是現如今農業發展的關鍵，從酚類物質入手思考其引起的連作障礙，為土壤連作障礙的研究提供了許多的基礎和建議。同時，調節酚類物質引起的連作障礙有許多的方法，但結合實際生產，探討能夠大面積采用的方法還較少。所以為了更好的了解和解決酚類物質引起的連作障礙，對此還需要深入而全面的研究。

參考文獻：

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[2]譚雪蓮，郭天文，馬明生，張平良.馬鈴薯根系分泌物組分對不同種植模式的響應[J].干旱地區農業研究，2018，36（04）：80-87.

作者簡介：潘玉梅（1995-）女，四川省宜賓市高縣人，漢，學歷：本科。研究方向：生態學，單位：西南科技大學生命科學與工程學院農學系。