土壤中有毒物質(zhì)對(duì)宿根甘蔗苗期黃化的效應(yīng)研究

摘要：為探明宿根甘蔗（Saccharum officinarum L.）發(fā)生黃化的原因，遏制黃化現(xiàn)象的蔓延，對(duì)宿根甘蔗苗期發(fā)生黃化較嚴(yán)重的產(chǎn)地進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，并采樣分析各產(chǎn)地宿根正常苗種植地、宿根黃化苗種植地和新植蔗苗種植地的甘蔗根系、葉片與土壤的各項(xiàng)生理生化指標(biāo)。結(jié)果表明，宿根黃化苗種植地的土壤酚酸含量高于宿根正常苗種植地和新植蔗苗種植地，宿根甘蔗黃化苗的根系細(xì)胞嚴(yán)重受損，根系細(xì)胞膜透性顯著高于宿根甘蔗正常苗和新植蔗苗，根系活力弱；葉片活性鐵含量、硝酸還原酶活性和葉綠素含量則低于正常苗和新植苗。說(shuō)明長(zhǎng)期連作導(dǎo)致土壤酚酸類(lèi)有毒物質(zhì)大量積累，甘蔗根系中毒，根系受損細(xì)胞膜透性增大，大量?jī)?nèi)容物外滲，死亡的根細(xì)胞殘?bào)w和根系分泌物又加速有毒物質(zhì)的積累；而植株吸收過(guò)量的錳和鋁后，降低了甘蔗葉片的硝酸還原酶活性，抑制了甘蔗正常的氮代謝；植株發(fā)育不良對(duì)新根的萌發(fā)和生長(zhǎng)也不利，造成植株體內(nèi)鐵錳比例失衡，阻礙宿根甘蔗對(duì)鐵的吸收與活化，最終宿根甘蔗幼苗因缺鐵而出現(xiàn)黃化。

關(guān)鍵詞：甘蔗（Saccharum officinarum L.）；土壤；有毒物質(zhì)；黃化病

中圖分類(lèi)號(hào)：S435.661.3+5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）14-3641-07

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.14.025

Abstract： In order to explore the reasons for etiolation of perennial sugarcane（Saccharum officinarum L.） seedings and curb it spreading， four regions where the etiolation phenomenon is serious were investigated； then soil， leaves and roots samples were collected from normal fields，etiolated fields and newly planting fields of sugarcane to analyze their physiological and biochemical indicators. Results showed that the soil phenolic acids content in etiolated fields was higher than in normal fields and new planting fields；the roots of etiolated perennial sugarcane seedlings were damaged seriously； and roots membrane permeability was higher than normal and new planting sugarcane seedlings； roots system vitality of etiolated seedlings was weak；and activate Fe content，nitrate reductase activity and chlorophyll content in leaves was lower than normal and new planting seedlings.Continuous cropping for a long time led to phenolic acids accumulation，which infected roots system， so that the membrane permeability of roots system increased， lots of contents exuded. The dead root cells and root secretion could accelerate accumulation of toxic substances. Once the plants absorbed excess Mn and Al，it could reduced the nitrate reductase activity and inhibit nitrogen metabolism of sugarcane.The germination and growth of new roots were depressed due to the plants' poor development. The proportion of Fe and Mn was imbalanced in the plants， which hindered the sugarcane form absorbing and activating Fe. At last， the perennial sugarcane young soot went to etiolate for short of Fe.

Key words： sugarcane（Saccharum officinarum L.）； soil； toxic substance； yellowing disease

隨著農(nóng)村勞動(dòng)力流動(dòng)加快，省工省力的宿根甘蔗（Saccharum officinarum L.）種植受到蔗農(nóng)的追捧，現(xiàn)在每年宿根甘蔗留種面積占甘蔗種植總面積的60%～70%[1]。但近年來(lái)，部分蔗區(qū)不同程度地出現(xiàn)了宿根甘蔗幼苗黃化現(xiàn)象，發(fā)病率高達(dá)20%～30%，嚴(yán)重影響了宿根甘蔗的生長(zhǎng)和產(chǎn)量[1]?？萍脊ぷ髡咭褜?duì)各種作物葉片黃化的原因和防治措施做了大量的研究，但是關(guān)于宿根甘蔗苗期黃化的成因和防治辦法還未達(dá)成共識(shí)。探明宿根甘蔗苗期黃化的真正原因，對(duì)癥下藥，遏制黃化蔗地面積的進(jìn)一步擴(kuò)大，促進(jìn)宿根甘蔗的后期生長(zhǎng)，減輕苗期黃化帶來(lái)的損失，將對(duì)穩(wěn)定蔗區(qū)面積、保證蔗糖產(chǎn)量、提高農(nóng)民收入和種蔗積極性產(chǎn)生重要的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

在2014年4-6月（宿根甘蔗幼苗生長(zhǎng)階段），對(duì)蔗苗黃化發(fā)生較為嚴(yán)重的南寧市江南區(qū)吳圩鎮(zhèn)和扶綏縣渠黎鎮(zhèn)、昌平鄉(xiāng)、新寧鎮(zhèn)4個(gè)產(chǎn)區(qū)各確定1個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)，對(duì)試驗(yàn)點(diǎn)田間出現(xiàn)黃化的甘蔗植株做標(biāo)記，分2次取樣，分別采集宿根甘蔗正常苗、新植蔗苗以及宿根甘蔗黃化苗生長(zhǎng)的根際土壤、甘蔗根系及甘蔗葉片；第一次取樣吳圩鎮(zhèn)和渠黎鎮(zhèn)的取樣日期在2014年4月18日，昌平鄉(xiāng)和新寧鎮(zhèn)的取樣日期為5月1日。第二次取樣吳圩鎮(zhèn)和渠黎鎮(zhèn)的取樣日期在6月20日，距第一次取樣相隔約2個(gè)月，此時(shí)黃化植株基本轉(zhuǎn)綠；昌平鄉(xiāng)和新寧鎮(zhèn)取樣日期為5月16日，距第一次取樣相隔半個(gè)月，此時(shí)黃化苗植株仍未轉(zhuǎn)綠。樣品妥善保存后，帶回廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行有關(guān)試驗(yàn)指標(biāo)的測(cè)定。

1.2 樣品制備

以宿根甘蔗正常苗的根系作為主對(duì)照（R-CK1），新植蔗苗的根系為次對(duì)照（R-CK2），宿根甘蔗黃化苗的根系作為處理，各挖取10株宿根甘蔗正常苗、新植蔗苗和宿根甘蔗黃化苗的根系，用塑料袋封裝好后帶回實(shí)驗(yàn)室，洗凈拭干，統(tǒng)計(jì)白根數(shù)，計(jì)算白根數(shù)在總根數(shù)中所占的比例，然后及時(shí)進(jìn)行生理指標(biāo)的測(cè)定。

與根系的取樣方式一致，以宿根甘蔗正常苗的葉片作為主對(duì)照（L-CK1），新植蔗苗的葉片為次對(duì)照（L-CK2），宿根甘蔗幼苗黃化苗的葉片作為處理，都取15株甘蔗的+2或者+3葉，用塑料袋封裝好，冰凍后帶回實(shí)驗(yàn)室[2]。其中一部分用去離子水洗凈、拭干、切碎，分別測(cè)定葉綠素含量、硝酸還原酶活性、根系細(xì)胞膜透性、活性鐵、全錳、全鋁等指標(biāo)，另一部分放入105 ℃烘箱內(nèi)殺青30 min后在70 ℃下烘干，粉碎，用塑料袋密封保存。

以宿根甘蔗正常苗種植地的土壤作為主對(duì)照（S-CK1），新植蔗苗種植地的土壤為次對(duì)照（S-CK2），宿根甘蔗黃化苗種植地的土壤作為處理，隨機(jī)多點(diǎn)（10～15個(gè)點(diǎn)）采集甘蔗生長(zhǎng)的根際土壤（距地表10～20 cm左右，約1 kg），多點(diǎn)土壤混合后，風(fēng)干過(guò)18目篩和-20 ℃冰凍2種方式保存。

1.3 測(cè)定

樣品葉綠素含量、活性鐵含量、酶活性、根系活力、根系細(xì)胞膜透性等需要新鮮樣品的指標(biāo)帶回實(shí)驗(yàn)室后及時(shí)進(jìn)行測(cè)定，暫未能及時(shí)測(cè)定的樣品在

-20 ℃的低溫環(huán)境下保存；土壤酶活性在土壤風(fēng)干后測(cè)定；葉片全錳、全鋁、土壤酚酸等含量則在樣品烘干粉碎后再進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定儀器主要有ZEEnit700P原子吸收光譜儀、電子天平、冷凍離心機(jī)、722型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)、DDS-IIA型電導(dǎo)儀等。

根系活力的測(cè)定用氯化三苯基四氮唑（TTC）法[3]，根系細(xì)胞膜透性的測(cè)定用電導(dǎo)率法（細(xì)胞膜透性的變化主要通過(guò)細(xì)胞浸出液電導(dǎo)率的變化來(lái)反映）[4]，葉綠素含量的測(cè)定采用乙醇-丙酮浸提法[3]，葉片硝酸還原酶活性的測(cè)定采用離體法[5]，葉片活性鐵含量和全錳含量的測(cè)定用原子吸收分光光度計(jì)法[1]，葉片全鋁含量的測(cè)定用鉻天青S顯色法，土壤過(guò)氧化氫酶活性的測(cè)定用高錳酸鉀滴定法，土壤脲酶活性的測(cè)定用改良靛酚藍(lán)比色法[6-8]，土壤酚酸含量的測(cè)定用磷鉬酸-磷鎢酸比色法[9]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Microsoft Office Excel 2010、SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，同時(shí)計(jì)算4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)3類(lèi)甘蔗苗各有關(guān)指標(biāo)的平均數(shù)、相關(guān)系數(shù)等參數(shù)，并進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同甘蔗苗根系發(fā)生情況

根系在植物生長(zhǎng)過(guò)程中扮演著吸收營(yíng)養(yǎng)與水分，固定植株的角色，因此健康的根系是作物高產(chǎn)的基礎(chǔ)，尤其是當(dāng)年新發(fā)出的白根數(shù)多寡是宿根甘蔗苗營(yíng)養(yǎng)保障的關(guān)鍵所在；試驗(yàn)分2次取樣統(tǒng)計(jì)出的4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)3類(lèi)甘蔗苗的根系白根數(shù)在根系總數(shù)中占的比例情況見(jiàn)圖1。從圖1可見(jiàn)，新植蔗苗在4個(gè)點(diǎn)、2次調(diào)查中白根數(shù)占根系總數(shù)的比例都在25%以上，遠(yuǎn)高于宿根甘蔗正常苗。而宿根甘蔗黃化苗在第一次取樣的測(cè)定結(jié)果顯示，白根數(shù)在根系總數(shù)中占的比例不到5%，第二次取樣的測(cè)定結(jié)果顯示，轉(zhuǎn)綠的吳圩點(diǎn)和渠黎點(diǎn)2地的宿根甘蔗黃化苗白根數(shù)在根系總數(shù)中所占的比例才恢復(fù)到正常苗的水平，但仍然是3類(lèi)甘蔗苗中白根數(shù)在根系總數(shù)中所占比例最低的。

2.2 不同甘蔗苗的根系活力比較

根系活力是以測(cè)定植物根系對(duì)標(biāo)準(zhǔn)氧化還原色素TTC的還原速率來(lái)綜合評(píng)判根系吸收、合成、氧化和還原等能力的生理指標(biāo)，試驗(yàn)分2次取樣測(cè)定出的4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)、3類(lèi)甘蔗苗的根系活力情況見(jiàn)圖2。從圖2分析可見(jiàn)，第一次取樣的測(cè)定結(jié)果顯示，4個(gè)點(diǎn)的宿根甘蔗正常苗和新植蔗苗的根系活力均能達(dá)到100～200 μg/（g·h），而宿根甘蔗黃化苗根系活力在30 μg/（g·h）以下，后者極顯著低于宿根甘蔗正常苗和新植蔗苗（P<0.01）。第二次取樣的測(cè)定結(jié)果顯示，已經(jīng)轉(zhuǎn)綠的吳圩點(diǎn)和渠黎點(diǎn)的宿根甘蔗黃化苗根系活力有了明顯提高，特別是吳圩點(diǎn)宿根甘蔗黃化苗的根系活力超過(guò)了宿根甘蔗正常苗；并且取樣間隔時(shí)間較短的昌平點(diǎn)和新寧點(diǎn)宿根甘蔗黃化苗的根系活力也在逐步提升，不過(guò)仍極顯著低于宿根甘蔗正常苗和新植蔗苗（P<0.01）。

2.3 不同甘蔗苗的根系細(xì)胞膜透性比較

細(xì)胞膜透性（細(xì)胞浸出液電導(dǎo)率）可以作為評(píng)價(jià)細(xì)胞膜受傷害程度的指標(biāo)[10，11]，試驗(yàn)分2次取樣測(cè)定出的4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)、3類(lèi)甘蔗苗的根系細(xì)胞浸出液電導(dǎo)率情況見(jiàn)圖3。從圖3可以看出，第一次取樣的測(cè)定結(jié)果顯示，4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的宿根甘蔗黃化苗根系細(xì)胞浸出液電導(dǎo)率均在50%以上，極顯著高于同點(diǎn)宿根甘蔗正常苗和新植蔗苗的電導(dǎo)率（P<0.01）。第二次取樣的測(cè)定結(jié)果顯示，吳圩點(diǎn)的宿根甘蔗黃化苗根系細(xì)胞浸出液電導(dǎo)率已經(jīng)下降到17%以下，極顯著低于同點(diǎn)的宿根甘蔗正常苗和新植蔗苗（P<0.01）；渠黎點(diǎn)的宿根甘蔗黃化苗根系細(xì)胞浸出液電導(dǎo)率與同點(diǎn)的宿根甘蔗正常苗之間差異不顯著（P>0.05）；而取樣間隔時(shí)間較短的昌平點(diǎn)和新寧點(diǎn)仍未恢復(fù)到正常水平。因此，試驗(yàn)認(rèn)為宿根甘蔗發(fā)生黃化是自身的毒害作用導(dǎo)致根系細(xì)胞遭到破壞、細(xì)胞內(nèi)容物大量外滲、進(jìn)而根系衰亡、造成吸收能力減弱所致。

2.4 不同甘蔗苗的葉片葉綠素含量比較

葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，葉綠素的含量直接影響植物對(duì)光能的利用效率，葉綠素的合成受阻，將引起植株葉片失綠黃化甚至白化[12]；試驗(yàn)分2次取樣測(cè)定出的4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)、3類(lèi)甘蔗苗的葉片葉綠素含量情況見(jiàn)圖4。從圖4可以看出，第一次取樣的測(cè)定結(jié)果顯示，4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的宿根甘蔗黃化苗葉綠素含量均極顯著低于宿根甘蔗正常苗和新植蔗苗（P<0.01）；第二次取樣的測(cè)定結(jié)果顯示，取樣時(shí)間間隔半個(gè)月的昌平點(diǎn)和新寧點(diǎn)宿根甘蔗黃化苗的葉綠素含量仍然很低，而取樣間隔時(shí)間2個(gè)月的吳圩點(diǎn)和渠黎點(diǎn)的宿根甘蔗黃化苗葉綠素含量已經(jīng)有了很大提高，其中吳圩點(diǎn)的宿根甘蔗黃化苗葉綠素含量甚至超過(guò)了新植蔗苗，并且差異極顯著（P<0.01）。

2.5 不同甘蔗苗的葉片硝酸還原酶活性比較

硝酸還原酶是一種氧化還原酶，其活性強(qiáng)弱反映了植物對(duì)氮素利用效率的高低。試驗(yàn)分2次取樣測(cè)定出的4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)、3類(lèi)甘蔗苗的葉片硝酸還原酶活性強(qiáng)弱情況見(jiàn)圖5。從圖5分析可見(jiàn)，第一次取樣的測(cè)定結(jié)果顯示，4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的甘蔗苗葉片硝酸還原酶活性均比較弱。其中吳圩點(diǎn)、新寧點(diǎn)的宿根甘蔗黃化苗葉片硝酸還原酶活性低于宿根甘蔗正常苗和新植蔗苗，渠黎點(diǎn)的宿根甘蔗黃化苗葉片硝酸還原酶活性低于宿根甘蔗正常苗，差異都達(dá)到了極顯著水平（P<0.01）；昌平點(diǎn)的宿根甘蔗黃化苗硝酸還原酶活性也是最低，但與宿根甘蔗正常苗和新植蔗苗差異不顯著（P>0.05）。第二次取樣的測(cè)定結(jié)果顯示，各試驗(yàn)點(diǎn)的甘蔗葉片硝酸還原酶的活性較第一次有了明顯提高，葉片轉(zhuǎn)綠的吳圩點(diǎn)和渠黎點(diǎn)宿根甘蔗黃化苗的葉片硝酸還原酶活性甚至超過(guò)了新植蔗苗和宿根甘蔗正常苗，其中渠黎點(diǎn)的宿根甘蔗黃化苗的葉片硝酸還原酶活性遠(yuǎn)高于宿根甘蔗正常苗，差異達(dá)到了極顯著水平（P<0.01）；而尚未轉(zhuǎn)綠的昌平點(diǎn)和新寧點(diǎn)的宿根甘蔗黃化苗葉片硝酸還原酶活性仍低于宿根甘蔗正常苗和新植蔗苗，特別是昌平點(diǎn)的新植蔗苗和宿根甘蔗黃化苗的葉片硝酸還原酶活性還處在較低水平，與宿根甘蔗正常苗差異極顯著（P<0.01）。可以推斷，葉片硝酸還原酶活性既與植株的健康狀態(tài)有關(guān)，也與植物生長(zhǎng)的時(shí)期和外界環(huán)境有關(guān)。

2.6 不同甘蔗苗的的葉片活性鐵含量比較

鐵是合成葉綠素必需的微量元素，同時(shí)也是細(xì)胞色素的組成成分[12]；試驗(yàn)分2次取樣測(cè)定出的4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)、3類(lèi)甘蔗苗葉片的活性鐵含量情況見(jiàn)圖6。從圖6可見(jiàn)，第一次取樣的測(cè)定結(jié)果顯示，4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的宿根甘蔗黃化苗葉片的活性鐵含量均在10 mg/kg左右。而除吳圩點(diǎn)外，其他點(diǎn)的宿根甘蔗正常苗和新植蔗苗的葉片活性鐵含量均在20 mg/kg以上，4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)的宿根甘蔗正常苗和新植蔗苗的葉片活性鐵含量都與宿根甘蔗黃化苗的葉片活性鐵含量存在極顯著差異（P<0.01）。第二次取樣的測(cè)定結(jié)果顯示，各點(diǎn)宿根甘蔗量化苗葉片活性鐵含量比第一次取樣均有不同程度的提高，其中轉(zhuǎn)綠的吳圩點(diǎn)和渠黎點(diǎn)的宿根甘蔗黃化苗葉片的活性鐵含量已達(dá)到宿根甘蔗正常苗和新植蔗苗的水平。

2.7 不同甘蔗苗的葉片全錳含量比較

錳是維持葉綠體結(jié)構(gòu)部分的微量元素，同時(shí)也是許多酶的組成成分，對(duì)氮素的代謝影響顯著，并且在根中積累；但是過(guò)量的錳會(huì)抑制根細(xì)胞對(duì)鐵的吸收，造成葉片變薄，生物量下降[12]；試驗(yàn)分2次取樣測(cè)定出的4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)、3類(lèi)甘蔗苗葉片的全錳含量情況見(jiàn)圖7。從圖7可知，除渠黎點(diǎn)第一次取樣的測(cè)定結(jié)果外，其他3個(gè)點(diǎn)2次取樣以及渠黎點(diǎn)第二次取樣的測(cè)定結(jié)果均是宿根甘蔗黃化苗葉片全錳含量極顯著高于同試驗(yàn)點(diǎn)的宿根甘蔗正常苗和新植蔗苗（P<0.01）。

2.8 不同甘蔗苗的葉片全鋁含量比較

王月平等[13]在對(duì)植物抗鋁毒的機(jī)制中提到，植物鋁脅迫能引起葉綠素含量下降，葉片黃化壞死；試驗(yàn)分2次取樣測(cè)定出的4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)、3類(lèi)甘蔗苗葉片的全鋁含量情況見(jiàn)圖8。從圖8可知，宿根甘蔗黃化苗的葉片全鋁含量并未呈現(xiàn)出特別明顯的規(guī)律；并且第二次取樣測(cè)定的數(shù)據(jù)顯示，各點(diǎn)3類(lèi)甘蔗苗葉片的全鋁含量均下降，其中吳圩點(diǎn)和新寧點(diǎn)的宿根甘蔗黃化苗全鋁含量降幅最大。

2.9 不同甘蔗苗種植地土壤的過(guò)氧化氫酶活性比較

土壤過(guò)氧化氫酶能將對(duì)植物生長(zhǎng)有害的物質(zhì)過(guò)氧化氫分解成氧氣和水，從而達(dá)到解毒的效果，土壤過(guò)氧化氫酶活性的大小也從側(cè)面反映出土壤受有害物質(zhì)毒害的程度；試驗(yàn)分2次取樣測(cè)定出的4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)、3類(lèi)甘蔗苗種植地土壤的過(guò)氧化氫酶活性情況見(jiàn)圖9。從圖9可知，在第一次取樣中，各試驗(yàn)點(diǎn)宿根甘蔗正常苗種植地土壤過(guò)氧化氫酶活性較宿根甘蔗黃化苗種植地的大，差異達(dá)到了極顯著水平（P<0.01）；新植蔗苗種植地的土壤過(guò)氧化氫酶活性也高于宿根甘蔗黃化苗種植地，差異達(dá)到了顯著（P<0.05）或極顯著水平（P<0.01）。而在第二次取樣測(cè)定的數(shù)據(jù)中，各試驗(yàn)點(diǎn)的種植地土壤過(guò)氧化氫酶活性均下降，相比新植蔗苗和宿根甘蔗正常苗種植地，宿根甘蔗黃化苗種植地的土壤過(guò)氧化氫酶活性下降的幅度較小，且葉片已經(jīng)轉(zhuǎn)綠的吳圩點(diǎn)和渠黎點(diǎn)的宿根甘蔗黃化苗種植地的土壤過(guò)氧化氫酶活性極顯著高于宿根甘蔗正常苗和新植蔗苗種植地（P<0.01）。

2.10 不同甘蔗苗種植地土壤的脲酶活性比較

脲酶是能夠?qū)⒛蛩胤纸鉃橹参锬芪盏匿@態(tài)氮的專(zhuān)一性酶類(lèi)，所以土壤脲酶的活性反映了土壤肥力的狀況[14]；試驗(yàn)以單位質(zhì)量的土壤在1 d之內(nèi)將尿素轉(zhuǎn)化為銨態(tài)氮的質(zhì)量來(lái)評(píng)價(jià)4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)、3類(lèi)甘蔗苗種植地的脲酶活性，結(jié)果見(jiàn)圖10。從圖10看出，第一次取樣測(cè)定的數(shù)據(jù)顯示，除新寧點(diǎn)外，其他3個(gè)點(diǎn)的宿根甘蔗黃化苗種植地土壤脲酶活性均顯著低于宿根甘蔗正常苗種植地（P<0.05），惟獨(dú)新寧點(diǎn)宿根甘蔗黃化苗種植地的土壤脲酶活性極顯著高于宿根甘蔗正常苗和新植蔗苗種植地（P<0.01），可能是因?yàn)榇说貏偸┻^(guò)肥料導(dǎo)致的。第二次取樣測(cè)定結(jié)果顯示，吳圩點(diǎn)和渠黎點(diǎn)的宿根甘蔗黃化苗種植地土壤脲酶活性較第一次取樣測(cè)定水平已有明顯提升，甚至超過(guò)了同一地的宿根甘蔗正常苗或新植蔗苗種植地。相比之下，葉片尚未轉(zhuǎn)綠的昌平點(diǎn)和新寧點(diǎn)，宿根甘蔗黃化苗種植地土壤脲酶活性較第一次取樣測(cè)定水平出現(xiàn)下降，這一方面是因?yàn)橥寥婪柿](méi)跟上的影響，另一方面則是不良土壤環(huán)境抑制了脲酶活性的提高造成的。

2.11 不同甘蔗苗種植地土壤的酚酸含量比較

土壤酚酸類(lèi)物質(zhì)被眾多學(xué)者認(rèn)為是造成土壤肥力衰退的主要原因之一[15，16]，試驗(yàn)分2次取樣測(cè)定出的4個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)、3類(lèi)甘蔗苗種植地的土壤酚酸含量情況見(jiàn)圖11。從圖11可以看出，在2次取樣的測(cè)定結(jié)果中，宿根甘蔗正常苗種植地的土壤酚酸含量大多數(shù)都要顯著（P<0.05）或極顯著（P<0.01）高于新植蔗苗種植地；含量最高的是第一次取樣的吳圩點(diǎn)宿根甘蔗黃化苗種植地，達(dá)到了14.85 mg/kg，這個(gè)水平是同點(diǎn)新植蔗苗種植地的9.7倍，其余3個(gè)點(diǎn)也在2倍以上。隨著時(shí)間的推移，各點(diǎn)宿根甘蔗正常苗種植地的土壤酚酸含量呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，不過(guò)仍然高于新植蔗苗種植地，其中吳圩點(diǎn)的宿根甘蔗正常苗種植地的土壤酚酸含量降幅最大，已經(jīng)接近正常值。

2.12 相關(guān)性分析

將試驗(yàn)測(cè)定的各類(lèi)甘蔗苗葉片和根系以及蔗苗種植地土壤的各項(xiàng)生理生化指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)表1。從表1可見(jiàn)，甘蔗葉片葉綠素含量與根系活力以及葉片活性鐵含量呈極顯著正相關(guān)，與根系細(xì)胞膜透性和葉片全錳含量呈極顯著負(fù)相關(guān)。葉片活性鐵含量與根系活力和葉片硝酸還原酶活性呈極顯著正相關(guān)，與根系細(xì)胞膜透性、葉片全錳含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與葉片全鋁含量呈顯著負(fù)相關(guān)。說(shuō)明植株正常狀態(tài)下的根系活力和氮代謝促進(jìn)，作物對(duì)活性鐵的吸收，錳和鋁等元素的過(guò)量積累則毒害作物根系，鈍化硝酸還原酶的活性，抑制作物對(duì)其他營(yíng)養(yǎng)元素的吸收利用。

從表1還可見(jiàn)，土壤酚酸含量和葉片全錳含量都與根系活力呈極顯著負(fù)相關(guān)，一方面說(shuō)明酚酸對(duì)作物根系具有毒害作用，反過(guò)來(lái)根系細(xì)胞膜透性增大，內(nèi)容物外滲，又會(huì)加速土壤酚酸的積累；另一方面也說(shuō)明作物根系細(xì)胞膜透性增大會(huì)使植株體內(nèi)積累過(guò)量的錳，同時(shí)錳過(guò)量又進(jìn)一步引起根系受損。

3 討論

試驗(yàn)通過(guò)對(duì)宿根甘蔗正常苗種植地、宿根甘蔗黃化苗種植地和新植蔗苗種植地進(jìn)行取樣調(diào)查和各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定與數(shù)據(jù)分析，并綜合前人在該領(lǐng)域的研究，得出宿根甘蔗苗期黃化的原因是長(zhǎng)期連作導(dǎo)致有毒物質(zhì)，特別是酚酸類(lèi)物質(zhì)的大量積累造成的，甘蔗根系中毒后，根系受損，細(xì)胞膜透性增大，大量?jī)?nèi)容物外滲，死亡的根細(xì)胞殘?bào)w和根系分泌物又反過(guò)來(lái)加速有毒物的積累，同時(shí)吸收過(guò)量的錳和鋁，這一方面降低了甘蔗葉片的硝酸還原酶活性，抑制了正常的氮代謝，植株發(fā)育不良，并對(duì)新根的生長(zhǎng)不利，如此造成惡性循環(huán)；另一方面導(dǎo)致植株體內(nèi)鐵錳比例失衡，阻礙宿根甘蔗對(duì)鐵的吸收和活化，最終宿根甘蔗因缺鐵而出現(xiàn)黃化。

有學(xué)者推測(cè)酚酸的作用位點(diǎn)極有可能在膜上[17]；還有研究認(rèn)為植物的根系分泌物通過(guò)破壞細(xì)胞壁而使膜透性增加，細(xì)胞內(nèi)容物大量外滲，導(dǎo)致植物根系慢慢死亡[18]。在本試驗(yàn)中，宿根甘蔗苗特別是宿根甘蔗黃化苗的根系多為喪失生命活力的黑根、病根，其細(xì)胞膜透性增大，對(duì)蔗苗的傷害顯著高于宿根正常苗和新植蔗苗，這與前人的研究結(jié)果一致。翟丙年等[19]認(rèn)為，植物吸收的鐵離子形態(tài)是Fe2+，F(xiàn)e3+在進(jìn)入細(xì)胞之前必須在根表被還原成Fe2+才行；植物在缺鐵的情況下，根尖能向外界分泌大量的有機(jī)酸等物質(zhì)，同時(shí)根尖細(xì)胞膜上的還原酶活性增強(qiáng)。而本試驗(yàn)中，宿根甘蔗的根系細(xì)胞已經(jīng)受到極大的破壞，失去了還原Fe3+的能力，使宿根蔗因缺乏活性鐵而黃化。

Chou[20]的研究表明，抑制宿根甘蔗生長(zhǎng)的主要原因是化感自毒物質(zhì)的積累。酚酸是重要的化感物質(zhì)[21]。酚酸類(lèi)物質(zhì)進(jìn)入土壤后能夠降低葉片葉綠素的含量，從而使光合產(chǎn)物減少，這對(duì)于幼苗的生長(zhǎng)抑制尤為明顯[22]。酚酸類(lèi)物質(zhì)的化感作用與作物連作障礙有著密不可分的關(guān)系，降低作物根際土壤中酚酸類(lèi)物質(zhì)的含量，就能夠極大程度地緩解植物自身自毒作用對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。

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