大蔥根系分泌物對黃瓜幼苗根際微生態環境的影響

收稿日期：2013-05-28

基金項目：國家自然科學基金項目（31071830）；高等學校博士學科點科研基金專項（20103702110005）；山東省現代農業產業技術體系建設專項（SDARS-2010-2-3-1）

作者簡介：時偉（1987-），男，碩士研究生，研究方向為設施蔬菜與無土栽培。E-mail：shiweicom@126com

*通訊作者，E-mail：minwei@sdaueducn

摘要：以不同濃度的大蔥根系分泌物處理連作黃瓜幼苗根區土壤，研究其對黃瓜根際土壤微生態環境的影響。結果表明：采用適宜濃度的大蔥根系分泌物處理可顯著提高黃瓜幼苗根際土壤的pH值，降低EC值，增加速效氮、有效磷和速效鉀含量，增強土壤磷酸酶、脲酶和過氧化氫酶活性，增加土壤細菌、放線菌和真菌數目，降低真菌在微生物總量中的比例。大蔥根系分泌物有利于改善連作黃瓜的根際土壤環境。

關鍵詞：黃瓜；大蔥根系分泌物；根際；土壤性狀

中圖分類號：S642.206 ⁺ .1文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2013）12-0072-05

黃瓜是設施主栽蔬菜，連作障礙已成為制約其高產高效和可持續發展的主要因素，而合理輪作是減輕連作障礙的有效農藝措施^[1]。蔥蒜類是瓜類蔬菜理想的輪作前茬^[2]。近年來，從化感作用的角度研究蔥蒜類與瓜類輪作的效應機理成為熱點。研究表明，水稻根系分泌物對西瓜專化型尖孢鐮刀菌孢子萌發和孢子生殖有抑制作用^[3]；大蒜根系水浸液可促進甜瓜生長，緩解甜瓜連作障礙^[4]；大蔥提取物對黃瓜枯萎病原菌具有抑制作用^[5]；胡蔥和分蔥水浸液對黃瓜幼苗生長有一定促進作用^[6，7]；分蘗洋蔥根系分泌物可增加黃瓜幼苗根際土壤細菌和放線菌數量，減少真菌和尖鐮胞菌數量，促進黃瓜生長^[8]。本實驗室和國內同行試驗發現，大蔥輪作可顯著改善黃瓜連作土壤理化和生物學性狀，增加細菌和放線菌數量，減少真菌數量^[9]，抑制枯萎病原菌繁殖^[10]，促進其生長，提高產量^[11]，但其內在機制尚不完全清楚。為此，本試驗以大蔥根系分泌物處理連作黃瓜幼苗根區土壤，研究其對根際土壤理化和生物學性狀的影響，以期從一個側面揭示大蔥、黃瓜輪作減輕黃瓜連作障礙的機理，為制定合理栽培制度提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

供試土壤取自山東省泰安市岱岳區房村鎮北滕村，為連續種植16年黃瓜的日光溫室耕層土壤。土壤類型為棕壤，屬砂壤土，土壤理化性狀為pH值 6.41，EC值 846μS/cm，堿解氮173.6mg/kg，有效磷127.5mg/kg，速效鉀88.2mg/kg。

供試黃瓜品種：新津11號；大蔥品種：元藏大蔥。

Amberlite XAD-4吸附樹脂購于Sigma公司。

1.2大蔥根系分泌物制備

用連續根系分泌物收集系統（Continuous Root Exudates Trapping System，CRETS）收集大蔥根系分泌物^[12]。將培育6個月的180株大蔥幼苗小心挖出，洗根，移栽到收集裝置的種植盆中，恢復生長3 d后，向種植盆中加入500ml千葉縣農業試驗場蔥配方營養液，開動循環泵，讓營養液從盆底流出，通過內裝80ml XAD-4吸附樹脂的色譜柱（2 cm × 30cm），重新流回種植盆中。控制流速1.0～1.5 L/h，每天補充營養液，連續培養5d。取下色譜柱，先用500 ml去離子水清洗，再用200 ml甲醇洗脫，將洗脫液于30℃下減壓濃縮至干，加50 ml去離子水溶解，合并混勻。采用占新華等（2002）^[13]方法測定溶液中總有機碳濃度，然后用去離子水稀釋成總有機碳濃度105、210、420mg/L的溶液，置4℃冰箱中備用。

1.3黃瓜幼苗處理

試驗于2012年11月～2013年1月在山東農業大學玻璃溫室進行。

黃瓜種子經浸種、催芽后播種于內裝280 g風干連作土的塑料缽（10 cm×10 cm）中，自幼苗子葉展平開始，采用大蔥根系分泌物溶液灌溉。共設3個處理，T1：105 mg/L，T2：210 mg/L，T3：420 mg/L，以等量去離子水作對照（CK）。每處理重復3次，每重復4株，完全隨機區組排列。

自初次處理起30 d，采用雷娟利等（2008）^[14]方法獲取根際土樣，混勻，研磨，過2 mm篩，一部分于4℃冰箱保存，用于土壤微生物分析；另一部分風干后，用于土壤酶和理化性狀測定。

1.4測定方法

1.4.1土壤理化性狀按土水比1∶5（W/V）浸提，用雷磁PHBJ-260便攜式pH計測定pH值，用雷磁DDB-303A便攜式電導率儀測定EC值；速效氮采用堿解擴散法測定，有效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定，速效鉀采用醋酸銨浸提-火焰光度法測定^[15]。

1.4.2土壤酶活性土壤脲酶采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定；磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法測定；過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法測定^[16]。

1.4.3土壤微生物數量細菌采用牛肉膏蛋白胨培養基培養；放線菌采用改良高氏1號培養基培養（每1 000 ml培養基中加入3%重鉻酸鉀3.3 ml）；真菌采用馬丁氏培養基培養（每1 000 ml培養基中加入1%孟加拉紅水溶液3.3 ml，1%鏈霉素3 ml）。微生物數量均采用系列稀釋法計數^[17]。

1.5數據處理

采用DPS軟件對數據進行方差分析及最小顯著差異性檢驗（Duncan’s新復極差法，P<0.05）。

2結果與分析

2.1大蔥根系分泌物對黃瓜根際土壤EC值和pH值的影響

從圖1可以看出，與對照相比，采用大蔥根系分泌物處理的黃瓜幼苗根際土壤EC值均顯著降低，降低幅度隨著根系分泌物濃度的增加而增大。土壤pH值的變化趨勢相反，隨大蔥根系分泌物濃度的增加而逐漸升高，其中T1與對照差異不顯著，T2、T3顯著高于對照。

2.2大蔥根系分泌物對黃瓜根際土壤養分含量的影響

大蔥根系分泌物處理提高了黃瓜幼苗根際土壤速效氮、有效磷和速效鉀含量（圖2）。不同處理間，速效氮含量差異不顯著，但均顯著高于對照。有效磷含量以T2最高，比對照增加22.17%， 顯著高于T1和T3，但T1與T3差異不明顯。T1和T2的速效鉀含量顯著高于對照，其中T2的較高，比對照增加14.76%，T3的速效鉀含量與對照差異不顯著。

2.3大蔥根系分泌物對黃瓜根際土壤酶活性的影響

大蔥根系分泌物處理對黃瓜根際土壤磷酸酶、脲酶和過氧化氫酶活性均有一定促進作用（圖3）。大蔥根系分泌物顯著提高了黃瓜幼苗根際土壤磷酸酶活性，以T2效果最明顯，活性比對照增加28.01%。T2的脲酶活性顯著高于對照，T1、T3與對照差異不明顯。土壤過氧化氫酶活性隨著大蔥根系分泌物處理濃度的升高不斷增強，T3的過氧化氫酶活性最高，是對照的2.33倍。

2.4大蔥根系分泌物對黃瓜根際微生物群落結構的影響

從圖4可以看出，大蔥根系分泌物處理可顯著增加黃瓜幼苗根際土壤中的細菌、真菌和放線菌數量，三者變化趨勢基本一致，均以T2處理數量最多。細菌數由多到少依次為T2>T3>T1>CK，其中T2比CK增加98.89%。不同濃度大蔥根系分泌物對真菌數量的影響未達顯著差異水平，但均顯著高于對照。根際放線菌數量以T2最多，比CK增加29.22%，T1和T3次之，兩者差異不顯著。大蔥根系分泌物處理降低了黃瓜根際真菌在微生物總量中的比例，CK、T1、T2、T3的真菌數占微生物總量比例分別為0.14%、0.12%、0.12%、0.13%。

3討論與結論

設施黃瓜連作會導致土壤物理性狀變劣，土壤酸化和次生鹽漬化加重，養分失衡，微生物區系改變，由“細菌型”向“真菌型”轉化，土傳病害加重^[18]。前人研究表明，大蔥、青蔥與黃瓜輪作可減少土壤鹽分含量、提高pH值^[9，19]；分蘗洋蔥根系分泌物可增加黃瓜幼苗根際土壤速效氮、有效磷和速效鉀含量，提高過氧化氫酶和脲酶活性^[8]；豇豆與黃瓜輪作可以增加黃瓜土壤中磷酸酶活性^[20]。本試驗的結果與上述結果基本一致。

根系分泌物不僅為微生物提供所需的能源，同時影響微生物的數量和種群結構^[21]。楊陽等（2013）^[22]研究表明，分蘗洋蔥根系分泌物明顯增加了黃瓜根際土壤細菌、放線菌數量，降低了真菌、尖鐮孢菌數量。本試驗中，不同濃度的大蔥根系分泌物處理不僅提高了黃瓜根際細菌和放線菌數，真菌數也增加，但真菌在土壤微生物總量中所占比例降低。真菌數變化可能與根系分泌物的種類有關，楊靖春等（1984）^[23]研究表明，老人參地輪作豆科植物紫穗槐后土壤真菌數量明顯增加。

根系分泌物是植物向根際環境輸入最多的一類化學物質， 也是土壤環境中化感物質的主要來源^[26]。本試驗結果表明，大蔥根系分泌物有利于改善連作黃瓜幼苗的根際環境。但是，大蔥根系分泌物中究竟有哪些主要的化感物質，這些物質在改善連作黃瓜根際環境中的作用如何，還有待于更深入研究。

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