鳳丹浸提液對玉米幼苗生長和根際土壤性質(zhì)的影響

王興飛，王振東，王友保，黃麗紅，朱成風(fēng)，周 朝，朱志鵬

(安徽師范大學(xué) a 生命科學(xué)學(xué)院,b 生物環(huán)境與生態(tài)安全安徽省高校省級重點(diǎn)實(shí)驗室，安徽 蕪湖241000)

鳳丹浸提液對玉米幼苗生長和根際土壤性質(zhì)的影響

王興飛a,b，王振東a,b，王友保a,b，黃麗紅a,b，朱成風(fēng)a,b，周 朝a,b，朱志鵬a,b

(安徽師范大學(xué) a 生命科學(xué)學(xué)院,b 生物環(huán)境與生態(tài)安全安徽省高校省級重點(diǎn)實(shí)驗室，安徽 蕪湖241000)

【目的】 探討鳳丹浸提液對玉米幼苗生長和根際土壤性質(zhì)的影響，為確定鳳丹與作物之間的輪作模式提供參考?！痉椒ā?用鳳丹根、莖、葉浸提液及其根際土浸提液澆灌盆栽玉米幼苗，研究鳳丹浸提液對玉米幼苗生長、根際土壤酶活性、土壤養(yǎng)分和微生物數(shù)量的影響?！窘Y(jié)果】 鳳丹浸提液對玉米幼苗的生長具有抑制作用，與對照組相比，鳳丹浸提液澆灌玉米幼苗的株高、根長變短，植株的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量減少。鳳丹浸提液降低了土壤酶活性，減少了土壤養(yǎng)分含量及細(xì)菌、放線菌和真菌的數(shù)量，與對照組相比，鳳丹根浸提液處理組的減少程度最大，其次是鳳丹根際土浸提液，鳳丹莖和葉浸提液的影響較小。相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，除過氧化氫酶外，土壤酶活性與微生物數(shù)量呈顯著正相關(guān)，土壤有機(jī)質(zhì)含量對土壤酶活性和微生物數(shù)量的影響大于其對全氮、全磷和全鉀的影響?！窘Y(jié)論】 鳳丹不同部位浸提液對玉米幼苗生長、土壤酶活性、微生物數(shù)量和土壤養(yǎng)分的抑制作用大小表現(xiàn)為鳳丹根浸提液>鳳丹根際土浸提液>鳳丹莖、葉浸提液。

鳳丹；玉米；幼苗生長；土壤酶活性；土壤微生物

植物化感作用是指植物或微生物的分泌物對環(huán)境中其他植物或微生物的有利或不利作用[1]，該領(lǐng)域的研究對構(gòu)建高效種植制度、防除雜草、提高資源利用效率具有重要指導(dǎo)意義。土壤微生物和酶是土壤生物學(xué)特性的重要指標(biāo)，土壤微生物通過分解動植物殘體而參與土壤生態(tài)系統(tǒng)的能量流動和物質(zhì)循環(huán)，土壤酶參與土壤中復(fù)雜的生物化學(xué)過程，包括覆蓋物、腐殖質(zhì)和各種有機(jī)化合物的分解、土壤養(yǎng)分的固定與釋放以及各種氧化還原反應(yīng)等，對土壤肥力有顯著影響[2]。

目前，有關(guān)植物某一部位水浸液以及純化感物質(zhì)對土壤酶活性、土壤養(yǎng)分和微生物數(shù)量影響的相關(guān)研究較多。韓春梅等[3]研究表明，生姜水浸液能提高土壤酶的活性，增加土壤細(xì)菌和真菌的數(shù)量，但使放線菌的數(shù)量呈減少趨勢。黃益宗等[4]研究發(fā)現(xiàn)，化感物質(zhì)阿魏酸對土壤硝化反應(yīng)的抑制作用最強(qiáng)，其次是對叔丁基苯甲酸。呂可等[5]研究表明，花椒葉水浸液可使根際土中的細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量以及微生物總數(shù)均有不同程度的減少，使根際土壤蛋白酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性明顯低于非根際土相應(yīng)的酶活性，而過氧化氫酶和多酚氧化酶活性則顯著升高。印楝種子殼的酒精水浸液可以顯著抑制土壤中的放線菌和反硝化細(xì)菌數(shù)量，能顯著增加土壤中自由固氮細(xì)菌的數(shù)量，而土壤脫氫酶活性未受到影響，磷酸酶活性受到嚴(yán)重抑制[6]。2,4-二叔丁基苯甲酸和香草酸2種化感物質(zhì)均在低濃度下提高而在高濃度下抑制微生物生物量及其活力[7]?；形镔|(zhì)進(jìn)入土壤后，植物根際微生態(tài)系統(tǒng)將發(fā)生復(fù)雜的變化，有關(guān)化感物質(zhì)對土壤微生物區(qū)系及酶活性的影響研究，包括根系分泌物數(shù)量和成分的變化與土壤微生物類群的關(guān)系、土壤酶活性與土壤微生物種類及數(shù)量的關(guān)系等，為研究化感作用對土壤根際微生態(tài)系統(tǒng)的影響，特別是為根際微生物區(qū)系的變化研究提供了有益的參考。

鳳丹(Paeoniaostii)是芍藥科一種多年生藥用牡丹，鳳丹根皮俗稱鳳丹皮，富含丹皮酚等多種生物活性物質(zhì)，為中國傳統(tǒng)中藥材，具有極高的藥用和經(jīng)濟(jì)價值[8-9]。在鳳丹的種植生產(chǎn)中，連作障礙問題十分突出。鳳丹自幼苗移栽到采挖一般需要5年時間，加上間隔5年，種植鳳丹的土地需要10年才能輪回1次[10]。鳳丹采收后，一般會種植玉米(Zeamays)等農(nóng)作物以提高土地的利用率，但農(nóng)作物的生長常會受到不同程度的影響。目前，關(guān)于鳳丹組織浸提液對作物根際土壤酶活性、土壤養(yǎng)分和微生物數(shù)量影響的相關(guān)研究相對較少。本研究以玉米為試驗材料，用鳳丹不同組織浸提液處理盆栽玉米幼苗，研究不同鳳丹組織浸提液對玉米幼苗根際土壤酶活性和微生物數(shù)量的影響，旨在揭示種植鳳丹后玉米根際土壤酶活性和微生物區(qū)系的變化規(guī)律，探討鳳丹對其生長的影響，為鳳丹與作物之間輪作模式的確定提供理論基礎(chǔ)和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

于安徽省銅陵市鳳凰山鳳丹種植田中采集6年生鳳丹植株，按照梅花形采樣法選擇12個樣點(diǎn)，挖出整株鳳丹，除去附在其上的大土粒，保留細(xì)根上粒徑<1 mm的土粒，裝入無菌紙袋帶回實(shí)驗室，分離根上的土壤，即為根際土壤。植株裝入塑料袋中，帶回實(shí)驗室后于0～4 ℃冰箱中保鮮。

供試玉米種子，購買于安徽省蕪湖市種子公司。

供試土壤采自安徽師范大學(xué)后山山坡，為黃棕壤，pH 5.22，電導(dǎo)率為0.178 ms/cm，氧化還原電位為-118 mV，全氮、全磷、全鉀和有機(jī)質(zhì)含量分別為0.88，1.26，8.32和20.47 g/kg。土壤采回后風(fēng)干，過2 mm 篩后充分混勻備用。土壤基本理化性質(zhì)均按土壤農(nóng)化常規(guī)分析方法[11-12]測定。

1.2 試驗方法

1.2.1 鳳丹組織浸提液的制備 (1)鳳丹根、莖和葉浸提液的制備。參照王學(xué)奎[13]的方法，取鳳丹根、莖和葉(葉片和葉柄)，切成2 cm長的小段，并按鮮質(zhì)量以1(g)∶5(mL)的比例在蒸餾水中浸泡40 h，浸泡后經(jīng)雙層棉紗布過濾，得到質(zhì)量濃度為200 g/L的母液，然后稀釋成20 g/L的浸提液(試驗前新鮮制備)，放入4 ℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

(2)鳳丹根際土浸提液的制備。根際土壤風(fēng)干后，以1(g)∶5(mL)的比例添加蒸餾水于試劑瓶中，用回旋式振蕩器振蕩90 min。放置40 h后經(jīng)雙層棉紗布過濾，得到質(zhì)量濃度為200 g/L的母液，然后稀釋成20 g/L質(zhì)量濃度的浸提液(試驗前新鮮制備)，放入4 ℃冰箱保存待用。

1.2.2 玉米幼苗栽培試驗 在直徑18 cm、高30 cm的塑料花盆中分別加入土壤2 kg，靜置1周。2013-10-05，選取由同一批玉米種子培養(yǎng)而成且長勢相近的玉米幼苗移栽入盆中，每盆2株。11-05，分別用鳳丹根浸提液、根際土浸提液、莖浸提液和葉浸提液進(jìn)行澆灌處理，以蒸餾水處理為對照，3個重復(fù)，每6 d處理1次，每次加50 mL浸提液，共處理10次。12-30，從盆中移出玉米幼苗，采用抖動法采集土壤作為玉米根際土[14]，放入冰箱中保存待測。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 玉米形態(tài)學(xué)指標(biāo)的測定 培養(yǎng)結(jié)束后，小心地將玉米從花盆中連根移出，先用自來水沖洗干凈，再用蒸餾水反復(fù)浸洗，清理掉附著在根系表面的土壤，然后用濾紙吸去玉米表面殘留的水分，用刻度尺分別量取玉米的根長(cm)和株高(cm)。

1.3.2 玉米生物量的測定 將玉米洗凈并用濾紙吸去玉米表面殘留的水分，用剪刀從根部剪開，再用電子天平分別稱取其地上部分和地下部分鮮質(zhì)量(g)。將玉米植株于105 ℃殺青，75 ℃過夜，再用電子天平分別稱取其地上部分和地下部分干質(zhì)量(g)。

1.3.3 土壤酶活性的測定 參照關(guān)松蔭[15]的方法測定。過氧化氫酶(Catalase)采用高錳酸鉀滴定法測定，活性以1 g土壤培養(yǎng)1 h后產(chǎn)生氧氣的質(zhì)量(mg)表示；磷酸酶(Phosphatase)采用磷酸苯二鈉比色法測定，活性以37 ℃培養(yǎng)1 h后1 g土壤中的P2O5質(zhì)量(mg)表示；蔗糖酶(Invertase)采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定，活性以1 g土壤37 ℃下培養(yǎng)1 h后生成的C6H12O6質(zhì)量(mg)表示；脲酶(Urease)采用苯酚鈉比色法測定，活性以37 ℃培養(yǎng)1 h后1 g土壤中NH3-N的質(zhì)量(mg)表示。

1.3.4 土壤養(yǎng)分的測定 土壤有機(jī)質(zhì)含量采用水合熱法測定；土壤氮含量采用濃硫酸-高氯酸消化后，凱氏定氮法測定；土壤磷含量采用濃硫酸-高氯酸消化后，鉬銻抗比色法測定；土壤鉀含量采用NaOH熔融-火焰光度計法測定。

1.3.5 土壤微生物數(shù)量的測定 土壤微生物采用平板涂抹法[16]測定。培養(yǎng)基和接種器具用高壓蒸汽滅菌鍋滅菌，接種室用紫外燈進(jìn)行滅菌，然后稱取土樣，并稀釋成不同濃度，細(xì)菌、真菌和放線菌的稀釋度分別為10-4～10-6、10-2～10-4、10-3～10-5，每個濃度設(shè)3個重復(fù)。按下式計算菌株數(shù)：

每克土壤樣品中的菌株數(shù)=C/V×MV。

式中：C為某一稀釋濃度下平板上生長的平均菌落數(shù)；V為涂布平板時所用的稀釋液體積(mL)；M為稀釋倍數(shù)。

采用化感效應(yīng)指數(shù)(Response index,RI)[17]度量化感作用的類型和強(qiáng)度，其計算方法為：

RI=1-C/T(T≥C)，RI=T/C-1(T

式中：C為對照值，T為處理值。RI>0時表示有促進(jìn)作用，RI<0為抑制作用，RI=0時表示無顯著相互作用，RI的絕對值代表化感作用強(qiáng)度的大小。

使用Microsoft Excel 2003計算各處理組3個平行樣的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，使用SPSS 17.0分析數(shù)據(jù)之間的顯著性和相關(guān)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 鳳丹組織浸提液對玉米形態(tài)學(xué)指標(biāo)的影響

各鳳丹組織浸提液對玉米株高和根長的影響如表1所示。

表1 鳳丹組織浸提液對玉米形態(tài)學(xué)指標(biāo)的影響Table 1 Effects of aqueous extracts from Paeonia ostii on morphological indicators of Zea mays

注：同列數(shù)值后的不同小寫字母表示處理間在0.05水平存在顯著性差異。表2～5同。

Note:Values followed by different lowercase letters in each column are significantly different atP<0.05.The same for table 2-5.

由表1可見，經(jīng)鳳丹組織浸提液處理后，玉米幼苗的生長受到不同程度的抑制。各浸提液處理組對玉米株高的抑制作用大小依次為鳳丹根浸提液>鳳丹根際土浸提液>鳳丹葉浸提液>鳳丹莖浸提液，與對照組相比，上述各處理的玉米株高分別降低了26.5%，13.2%，9.5%，1.3%；各處理對根長的抑制作用大小依次為鳳丹根浸提液>鳳丹根際土浸提液>鳳丹莖浸提液>鳳丹葉浸提液，與對照組相比，各處理根長分別降低了27.6%，18.6%，15.9%，11.9%，且根長受到的平均抑制強(qiáng)度較株高受到的抑制強(qiáng)度高53.1%，這說明玉米地下部分更易受逆境的脅迫。鳳丹根浸提液處理對玉米株高和根長均有顯著影響，而其他處理與對照相比無明顯差異，可見玉米幼苗生長對鳳丹根浸提液較為敏感。

2.機(jī)制不暢。公職律師辦公室的機(jī)構(gòu)性質(zhì)、級別不明確，身份定位不清。公職律師從事相關(guān)法律事務(wù)沒有固定的工作機(jī)制，導(dǎo)致其出具的法律意見的專業(yè)性和針對性不強(qiáng)。

2.2 鳳丹組織浸提液對玉米生物量的影響

鮮質(zhì)量可以從植物體內(nèi)水分喪失的層面反映化感物質(zhì)對植物生長過程中水分狀況的影響，而干質(zhì)量則反映了化感物質(zhì)對植物生長中干物質(zhì)積累的影響[18]。由表2可知，玉米幼苗地上、地下部分鮮質(zhì)量和地上部分干質(zhì)量受到各處理的抑制作用大小順序與株高一致，地下部分干質(zhì)量受到的抑制作用大小順序則與根長一致。表2還表明，鳳丹根浸提液處理組玉米地上、地下部分鮮質(zhì)量和地上部分干質(zhì)量與對照組相比均有顯著差異。Leather等[19]研究表明，幼苗總干質(zhì)量也是反映化感作用強(qiáng)度的一個敏感指標(biāo)。鳳丹不同部位浸提液對幼苗總干質(zhì)量的影響表現(xiàn)為鳳丹根浸提液>鳳丹根際土浸提液>鳳丹莖浸提液>鳳丹葉浸提液，其強(qiáng)度分別為0.53，0.34，0.19和0.17，且根浸提液處理對玉米總干質(zhì)量有顯著影響，這與上述抑制強(qiáng)度的順序基本一致。

表2 鳳丹組織浸提液對玉米生物量的影響 Table 2 Effects of aqueous extracts from Paeonia ostii on biomass of Zea mays g/株

2.3 鳳丹組織浸提液對玉米根際土壤酶活性的影響

土壤酶是由微生物、動植物活體分泌及動植物殘體、遺骸分解釋放于土壤中的一類具有催化能力的生物活性物質(zhì)，是土壤的組成成分之一，參與著包括土壤中的生物化學(xué)過程在內(nèi)的自然界物質(zhì)循環(huán)，使土壤具有同生物體相似的活組織代謝能力[20-21]。因此，土壤酶活性的大小能夠在一定程度上影響和反映土壤質(zhì)量的好壞。由表3可知，鳳丹不同組織和鳳丹根際土浸提液對玉米根際土壤過氧化氫酶、磷酸酶、蔗糖酶和脲酶的活性均產(chǎn)生了不同程度的影響。

表3 鳳丹組織浸提液對玉米根際土壤酶活性的影響Table 3 Effects of aqueous extracts from Paeonia ostii on soil enzymes activities in rhizospheric soil of Zea mays mg/(g·h)

表3顯示，經(jīng)不同浸提液處理后，4種土壤酶活性均低于對照組，說明不同浸提液對土壤酶活性均具有抑制作用。除過氧化氫酶外，各處理的其他3種土壤酶活性與對照相比均有顯著差異，且不同處理組間脲酶活性的差異均達(dá)到顯著水平。不同浸提液對過氧化氫酶、磷酸酶和脲酶活性的抑制程度表現(xiàn)為鳳丹根浸提液>鳳丹根際土浸提液>鳳丹莖浸提液>鳳丹葉浸提液；而對蔗糖酶活性的抑制作用表現(xiàn)為鳳丹根浸提液>鳳丹根際土浸提液>鳳丹葉浸提液>鳳丹莖浸提液。與對照組相比，經(jīng)鳳丹浸提液處理后，過氧化氫酶、磷酸酶、蔗糖酶和脲酶的活性分別平均下降了13.59%，10.05%，53.36%和48.84%，由此可以推測，這4種土壤酶對鳳丹浸提液的敏感性依次表現(xiàn)為蔗糖酶>脲酶>過氧化氫酶>磷酸酶。

2.4 鳳丹組織浸提液對土壤養(yǎng)分的影響

土壤養(yǎng)分是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分，其含量不僅對作物的生長發(fā)育有重要影響，而且還是評價土壤自然肥力的重要因素之一[21]。由表4可知，經(jīng)鳳丹浸提液處理后，各處理組土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮和全磷含量均低于對照組，且差異均達(dá)顯著水平。各處理相比，鳳丹根浸提液對土壤肥力的降低作用最強(qiáng)，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量分別較對照降低了34.82%，30.50%，25.06%和6.42%。鳳丹各浸提液對土壤養(yǎng)分的影響程度表現(xiàn)為鳳丹根浸提液>鳳丹根際土浸提液>鳳丹莖浸提液>鳳丹葉浸提液。研究表明，土壤理化性質(zhì)的改變也會導(dǎo)致養(yǎng)分的虧缺，可能直接影響到作物的生長和發(fā)育，使連作個體的新陳代謝水平降低、抗逆抗病害能力下降等[22]。

表4 鳳丹組織浸提液對玉米根際土壤養(yǎng)分的影響Table 4 Effects of aqueous extracts from Paeonia ostii on soil nutrients in rhizospheric soil of Zea mays g/kg

2.5 鳳丹組織浸提液對玉米根際土壤微生物數(shù)量的影響

土壤微生物作為土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，參與土壤有機(jī)質(zhì)分解、腐殖質(zhì)形成、土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和循環(huán)等過程[23]。細(xì)菌在土壤有機(jī)物和無機(jī)物轉(zhuǎn)化中起重要作用；真菌參與土壤有機(jī)質(zhì)的分解，在土壤腐殖質(zhì)的合成、氨化作用以及團(tuán)聚體的形成等過程中起重要作用,并直接影響到土壤的肥力；放線菌能分解形成土壤腐殖質(zhì)的最穩(wěn)定的有機(jī)化合物，與土壤肥力有著非常緊密的關(guān)系[24]。由表5可以看出，與對照相比，經(jīng)鳳丹不同部位浸提液處理后，土壤中的細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量均顯著減少。其中以鳳丹根浸提液處理組減少的程度最大，細(xì)菌、放線菌、真菌和微生物總數(shù)分別較對照減少了41.97%，76.81%，86.89%和42.18%，由此推測三大類微生物對鳳丹根浸提液的敏感性表現(xiàn)為真菌>放線菌>細(xì)菌；其次是鳳丹根際土浸提液，鳳丹莖和葉浸提液對微生物數(shù)量的影響較小。而且細(xì)菌、真菌和微生物總數(shù)經(jīng)不同浸提液處理后，各處理組之間的差異均達(dá)到顯著水平；鳳丹根和根際土浸提液處理后的土壤放線菌數(shù)量與鳳丹莖、葉浸提液處理也有顯著差異。

表5 鳳丹組織浸提液對玉米根際土壤微生物數(shù)量的影響Table 5 Effects of aqueous extracts from Paeonia ostii on microbial quantities in rhizospheric soil of Zea mays

2.6 鳳丹組織浸提液對土壤酶活性、微生物數(shù)量和土壤養(yǎng)分相互關(guān)系的影響

土壤細(xì)菌、真菌、放線菌等是土壤生態(tài)過程中土壤酶活性的重要來源之一[25]，特定的土壤酶活性與微生物類群密切相關(guān)[26]。通過對鳳丹浸提液處理土壤酶活性與微生物數(shù)量的雙變量相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，土壤過氧化氫酶、磷酸酶、蔗糖酶和脲酶4種土壤酶的活性與微生物數(shù)量均呈正相關(guān)關(guān)系，除過氧化氫酶活性與微生物數(shù)量不存在顯著相關(guān)外，其他3種酶的活性與微生物數(shù)量均達(dá)到極顯著相關(guān)水平(表6)。放線菌對磷酸酶活性的影響大于細(xì)菌和真菌，真菌對過氧化氫酶和蔗糖酶活性的影響較大，細(xì)菌對脲酶活性的影響較大，可見不同種類的微生物對同種土壤酶活性的影響不同，同種微生物對不同土壤酶活性的影響也不同。反之，土壤酶活性的差異對微生物的生長也有影響。

表6 鳳丹組織浸提液處理土壤的微生物數(shù)量與土壤酶活性的相關(guān)關(guān)系Table 6 Person correlation between microbial quantities and soil enzymes activities

注：**表示在0.01水平上的相關(guān)性；*表示在0.05水平上的相關(guān)性。下同。

Note:Values followed by ** are significantly different atP<0.01, values followed by * are significantly different atP<0.05.The same below.

鳳丹不同部位浸提液處理后的土壤酶活性、微生物數(shù)量與土壤養(yǎng)分的相關(guān)關(guān)系見表7。由表7可見，除過氧化氫酶外，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和全磷與磷酸酶、蔗糖酶、脲酶以及微生物數(shù)量之間均呈極顯著正相關(guān)，其中有機(jī)質(zhì)含量對土壤酶活性和微生物數(shù)量的影響最大；土壤全鉀含量與磷酸酶和微生物數(shù)量之間存在顯著正相關(guān)。可見土壤養(yǎng)分對土壤酶活性的影響較大，對土壤微生物數(shù)量的影響更大，這是由于土壤的微生物種類、數(shù)量及其變化在一定程度上反映了土壤有機(jī)質(zhì)的礦化速度及各種養(yǎng)分的存在狀態(tài)，從而直接影響土壤養(yǎng)分的有效性和肥力狀況[27]。

表7 土壤酶活性、微生物數(shù)量與土壤養(yǎng)分的相關(guān)關(guān)系Table 7 Person correlation between soil enzymes activities,microbial quantities and soil nutrients

覃逸明等[10]研究表明，阿魏酸、肉桂酸、香草醛、香豆素、丹皮酚等酚類物質(zhì)可能是鳳丹根系分泌產(chǎn)生的主要次生代謝物，而且丹皮酚可能是鳳丹所特有的代謝物，其在鳳丹根皮中的含量遠(yuǎn)大于其在鳳丹其他組織和根際土壤中的含量，這些次生物質(zhì)對其他生物及其自身具有一定的毒害作用。隨著鳳丹組織浸提液澆灌處理的持續(xù)，玉米根際土壤中酚類、酸類等物質(zhì)不斷積累，土壤理化性質(zhì)變差，根際土壤環(huán)境惡化，根際土壤中的微生物數(shù)量減少，進(jìn)一步使土壤酶活性降低，對作物的生長和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生不利影響；同時，鳳丹浸提液進(jìn)入土壤后，其中的化感物質(zhì)直接或間接作用于植物的根和根際微生物區(qū)系，在一定程度上抑制了根際微生物的生長；另一方面化感物質(zhì)的脅迫可能改變了玉米根的生理代謝和組織結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致玉米根分泌物中能夠提供根際微生物生長繁殖所需的能源物質(zhì)減少，或產(chǎn)生一些活性物質(zhì)直接抑制了微生物生長、降低了土壤酶活性、改變了根區(qū)土壤養(yǎng)分含量等，從而不利于微生物的繁殖[5]。經(jīng)鳳丹浸提液處理后，土壤細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量以及微生物總數(shù)均有所減少，土壤酶活性降低，其中以鳳丹根浸提液的作用最為顯著，說明鳳丹對其他植物的化感作用，可能主要通過其根系的分泌活動產(chǎn)生。由于土壤酶活性與土壤微生物數(shù)量的相關(guān)性較強(qiáng)，且二者都易受土壤環(huán)境因素影響，對不利的土壤環(huán)境反應(yīng)敏感，因此可以將這兩類指標(biāo)結(jié)合起來作為判斷土壤質(zhì)量好壞的標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié) 論

1)鳳丹浸提液對玉米幼苗的生長有抑制作用。與對照組相比，幼苗的株高、根長變小，植株的鮮質(zhì)量和干質(zhì)量減少。不同浸提液的抑制作用表現(xiàn)為鳳丹根浸提液>鳳丹根際土浸提液>鳳丹莖或葉浸提液。

2)鳳丹浸提液降低了土壤酶活性，減少了土壤養(yǎng)分含量以及細(xì)菌、放線菌和真菌的數(shù)量。與對照組相比，鳳丹根浸提液處理組微生物數(shù)量的減少程度最大，其次是鳳丹根際土浸提液處理，鳳丹莖和葉浸提液對微生物數(shù)量的影響較小。

3)相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，除過氧化氫酶外，土壤磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性與土壤微生物數(shù)量呈顯著正相關(guān)；土壤有機(jī)質(zhì)含量對土壤酶活性和微生物數(shù)量的影響大于全氮、全磷和全鉀。

[1] Rice E L.Allelopathy [M].2nd ed.New York:Academic Press,1984:1-50,309-315.

[2] 張星杰,劉景輝,李立軍,等.保護(hù)性耕作對旱作玉米土壤微生物和酶活性的影響 [J].玉米科學(xué),2008,16(1):91-95,100.

Zhang X J,Liu J H,Li L J,et al.Effects of different conservation tillage on soil microbes quantities and enzyme activities in dry cultivation [J].Journal of Maize Sciences,2008,16(1):91-95,100.(in Chinese)

[3] 韓春梅,李春龍,葉少平,等.生姜水浸液對生姜幼苗根際土壤酶活性、微生物群落結(jié)構(gòu)及土壤養(yǎng)分的影響 [J].生態(tài)學(xué)報,2012,32(2):489-498.

Han C M,Li C L,Ye S P,et al.Effects of ginger aqueous extract on soil enzyme activity,microbial community structure and soil nutrient content in the rhizosphere soil of ginger seedlings [J].Acta Ecologica Sinica,2012,32(2):489-498.(in Chinese)

[4] 黃益宗,馮宗煒,張福珠.化感物質(zhì)對土壤硝化反應(yīng)影響的研究 [J].土壤與環(huán)境,1999,8(3):203-207.

Huang Y Z,Feng Z W,Zhang F Z.Effect of allelochemicals on nitrification in soil [J].Soil and Environmental Sciences,1999,8(3):203-207.(in Chinese)

[5] 呂 可,潘開文,王進(jìn)闖,等.花椒葉浸提液對土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性的影響 [J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2006,17(9):1649-1654.

Lü K,Pan K W,Wang J C,et al.Effects ofZanthoxylumbungeanumleaf extract on soil microbe quantity and enzyme activities [J].Chinese Journal of Applied Ecology,2006,17(9):1649-1654.(in Chinese)

[6] Gopal M,Gupta A,Arunachalam V,et al.Impact of azadirachtin,an insecticidal allelochemical from neem on soil microflora,enzyme and respiratory activities [J].Bioresource Technology,2006,98(16):3154-3158.

[7] Qu X H,Wang J G.Effect of amendments with different phenolic acids on soil microbial biomass,activity,and community diversity [J].Applied Soil Ecology,2008,39(2):172-179.

[8] Papandreou V,Magiatis P,Chinou I,et al.Volatiles with antimicrobial activity from the roots of GreekPaeoniataxa[J].Journal of Ethnopharmacology,2002,81(1):101-104.

[9] Hong H,Wang Q M,Zhao Z P,et al.Studies on antidiabetic effects of cortex moutan polysaccharide-2b in type 2 diabetes mellitus rats [J].Acta Pharmaceutica Sinica,2003,38(4):255-259.

[10] 覃逸明,聶劉旺,黃雨清,等.鳳丹(PaeoniaostiiT.)自毒物質(zhì)的檢測及其作用機(jī)制 [J].生態(tài)學(xué)報,2009,29(3):1153-1161.

Qin Y M,Nie L W,Huang Y Q,et al.Detection ofPaeoniaostiiautotoxins and their mechanism [J].Acta Ecologica Sinica,2009,29(3):1153-1161.(in Chinese)

[11] 土壤環(huán)境容量協(xié)作組.中國主要類型土壤Cd、Pb、Cu和As 的主要生態(tài)學(xué)指標(biāo)和臨界含量 [J].環(huán)境科學(xué),1991,12(4):29-34.

Collaborative Group on Soil-environmental Capacity.Principal ecological indices and critical contents of Cd,Pb,Cu and As in main types of soil in China [J].Chinese Journal of Environmental Science,1991,12(4):29-34.(in Chinese)

[12] 南京農(nóng)學(xué)院.土壤農(nóng)化分析 [M].北京:農(nóng)業(yè)出版社,1980:119-121.

Nanjing Agriculture College.Agricultural chemistry analysis of soils [M].Beijing:Agriculture Press,1980:119-121.(in Chinese)

[13] 王學(xué)奎.植物生理生化實(shí)驗原理和技術(shù) [M].2版.北京:高等教育出版社,1999.

Wang X K.The experiment principle and technology of plant physiology [M].2nd ed.Beijing:Higher Education Press,1999.(in Chinese)

[14] 劉芷宇.根際研究法 [M].南京:江蘇科技出版社,1997.

Liu Z Y.Research methods in rhizosphere [M].Nanjing:Jiangsu Science and Technology Press,1997.(in Chinese)

[15] 關(guān)松蔭.土壤酶及其研究法 [M].北京: 農(nóng)業(yè)出版社,1986:274-339.

Guan S Y.Soil enzymes and their methodology [M].Beijing:Agricultural Press,1986:274-339.(in Chinese)

[16] 沈 萍,范秀容,李廣武.微生物學(xué)實(shí)驗 [M].北京:高等教育出版社,2002.

Shen P,Fan X R,Li G W.Microbiology experiment [M].Beijing:Higher Education Press,2002.(in Chinese)

[17] Williamson G,Richardson D.Bioassays for allelopathy:Measuring treatment responses with independent controls [J].Journal of Chemical Ecology,1988,14(1):181-187.

[18] 郝 飛,翟梅枝,王 元,等.胡桃醌對小麥種子萌發(fā)及幼苗生長的化感效應(yīng) [J].西北植物學(xué)報,2012,32(3):518-524.

Hao F,Zhai M Z,Wang Y,et al.Allelopathic effects of juglone on the growth of wheat seedlings and seed germination [J].Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica,2012,32(3):518-524.(in Chinese)

[19] Leather G R,Einhellig F A.Bioassays in the study of allelopathy [M]//Putnam A R,Tang C S.The science of allelopathy.New York:John Wiley and Sons,1986:133-145.

[20] 張詠梅,周國逸,吳 寧.土壤酶學(xué)的研究進(jìn)展 [J].熱帶亞熱帶植物學(xué)報,2004,12(1):83-90.

Zhang Y M,Zhou G Y,Wu N.A review of studies on soil enzymology [J].Journal of Tropical and Subtropical Botany,2004,12(1):83-90.(in Chinese)

[21] 張立芙,吳鳳芝,周新剛,等.鹽脅迫下黃瓜根系分泌物對土壤養(yǎng)分及土壤酶活性的影響 [J].中國蔬菜,2009(14):6-11.

Zhang L F,Wu F Z,Zhou X G,et al.Effects of cucumber root exudates on soil nutrients and enzyme activities under salt stress [J].China Vegetables,2009(14):6-11.(in Chinese)

[22] 周 科,劉 欣,聶劉旺,等.鳳丹連作對土壤理化性質(zhì)和酶活性影響的研究 [J].生物學(xué)雜志,2011,28(2):17-20.

Zhou K,Liu X,Nie L W,et al.Research on the rhizosphere soil physiochemical properties and enzyme activity variations caused by continuous cultivating ofPaeoniaostii[J].Journal of Biology,2011,28(2):17-20.(in Chinese)

[23] Zelles L.Fatty acid patterns of phospholipids and lipopolysaccharides in the characterization of microbial communities in soil:A review [J].Biology and Fertility of Soils,1999,29:111-129.

[24] 楊江山,張恩和,黃高寶,等.保護(hù)性耕作對麥藥輪作土壤酶活性和微生物數(shù)量的影響 [J].生態(tài)學(xué)報,2010,30(3):824-829.

Yang J S,Zhang E H,Huang G B,et al.Effects of conservation tillage on soil microbes quantities and enzyme activities in wheat-herb rotation system [J].Acta Ecologica Sinica,2010,30(3):824-829.(in Chinese)

[25] Diamantidis G,Efosse A,Potier P,et al.Purification and characterization of the first bacterial laccase in the rhizospheric bacteriumAzosprillumlipoferum[J].Soil Biology and Biochemistry,2000,32(7):919-927.

[26] Aon M A,Colaneri A C.Temporal and spatial evolution of enzymatic activities and physico-chemical properties in an agricultural soil [J].Applied Soil Ecology,2001,18(3):255-270.

[27] 徐 強(qiáng),程智慧,孟煥文,等.玉米-線辣椒套作系統(tǒng)中土壤養(yǎng)分與根際土壤微生物、酶活性的關(guān)系 [J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2007,18(12):2747-2754.

Xu Q,Cheng Z H,Meng H W,et al.Relationships between soil nutrients and rhizospheric soil microbial communities and enzyme activities in a maize-capsicum intercropping system [J].Chinese Journal of Applied Ecology,2007,18(12):2747-2754.(in Chinese)

Effects of aqueous extracts fromPaeoniaostiion growth ofZeamaysseedlings and properties of rhizospheric soil

WANG Xing-feia,b，WANG Zhen-donga,b，WANG You-baoa,b，HUANG Li-honga,b，ZHU Cheng-fenga,b，ZHOU Chaoa,b，ZHU Zhi-penga,b

(aCollegeofLifeSciences,bProvincialKeyLaboratoryofBioticEnvironmentandEcologicalSafetyinAnhui，AnhuiNormalUniversity，Wuhu,Anhui241000,China)

【Objective】 This study focused on the effects of aqueous extracts fromPaeoniaostiion growth ofZeamaysseedlings and properties of rhizospheric soil to provide reference for rotation mode betweenP.ostiiand crop.【Method】 Pot experiment was conducted to investigated the effects of different aqueous extracts fromP.ostiionZ.maysseedlings growth,soil enzyme activities,soil nutrients and microbial quantities.【Result】 Aqueous extracts fromP.ostiiinhibitedZ.maysseedlings growth.Compared with the control group,the lengths of aboveground parts and roots were shorter and fresh weight and dry weight of seedlings were decreased.The activities of soil enzymes,content of soil nutrients,and amounts of bacteria,actinomyces and fungi were also decreased.Compared with the control group,the inhibiting effect of aqueous extract from root ofP.ostiiwas greater than others.Correlation analysis found that soil enzyme activities had a significant positive correlation with microbial quantities except catalase.The effects of soil organic matter content on soil enzyme activities and microbial quantities were greater than that of total N,P and K.【Conclusion】 The inhibitions on soil enzyme activities,microbial quantities and soil nutrients were in the decreasing order of aqueous extract from root ofP.ostii>aqueous extract from rhizospheric soil ofP.ostii>aqueous extract from stem and leaf ofP.ostii.

Paeoniaostii;Zeamays;seedlings growth;soil enzyme;soil microbe

時間:2015-09-09 15:41

10.13207/j.cnki.jnwafu.2015.10.004

2014-03-17

國家自然科學(xué)基金項目(31070401)；教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項目(212079)；重要生物資源保護(hù)與利用研究安徽省重點(diǎn)實(shí)驗室基金項目

王興飛(1986-)，男，安徽阜陽人，碩士，主要從事土壤生態(tài)學(xué)研究。E-mail：flagon521@qq.com

王友保(1974-)，男，安徽肥西人，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事植物生態(tài)學(xué)與污染生態(tài)學(xué)研究。 E-mail：wybpmm@126.com

S513.047

A

1671-9387(2015)10-0019-08

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