正茬、连作大豆根系分泌物化感作用的初步研究

摘要

近年来，黑龙江省大豆连作现象非常严重。连作使大豆抗逆性降低，产量大幅度下降。大豆连作现象普遍，连作障碍严重。根系分泌物在连作障碍中起到了直接或间接的作用。越来越多的试验证明，作物的连作障碍与根分泌物中的化感物质密切相关。化感作用是其中重要的原因之一。本试验以大豆品种为材料，用正茬土和连作土栽培大豆，收集根系分泌物，对大豆根系分泌物成分进行鉴定，比较正茬、连作大豆根系分泌物成分差异。并以大豆、玉米、小麦为供试作物，通过对供试作物种子萌发指数，幼苗形态指标（茎长、茎鲜重、初生根长、根鲜重等）和生理指标（根系活力、丙二醛含量、超氧化物岐化酶总活性）的测定，以正茬、连作大豆根系分泌物对供试作物苗期的化感作用进行比较，这将对合理的茬口选择和优化种植结构提供参考依据，为缓解连作障碍提供有价值参考。具体研究结果如下：
　　 1.两种大豆根系分泌物都检测出醇、酸、烃、酯、酚、苯、酰胺、萘、醛、酮类物质以及其他烃类衍生物。连作大豆根系分泌物提取物中，（E）-2-丁烯酸、甲基-丁二酸、7，9-二甲基-十六烷、N，N-二甲基-癸酰胺、2-乙基-1-十二醇、二十烷、十一醛相对含量较高，而且这些物质在正茬大豆分泌中没有被检测到。
　　 2.正茬大豆根系分泌物对大豆、玉米种子萌发和发芽速度都有抑制作用，随着浓度增大抑制作用增强，对大豆种子萌发和发芽速度抑制能达到显著水平。对小麦种子萌发、发芽速度表现出促进作用。
　　 3.正茬、连作大豆根系分泌物对供试植物大豆幼苗生长、根活性、SOD总活性表现显著抑制作用。随着浓度增大，抑制作用增强。正茬2x浓度对茎长、茎鲜重、初生根长和根鲜重的化感抑制率分别为45.2％、30％、50％、18.6％。连作2x浓度对茎长、茎鲜重、初生根长和根鲜重的化感抑制率分别为54.7％、32.5％、56.4％、23.2％。在相同浓度处理下，连作大豆根系分泌物对大豆的化感作用要高于正茬。
　　 4.正茬大豆根系分泌物对供试玉米植株形态和生理指标都表现为促进化感作用，随着浓度的增大化感促进作用增强，连作大豆根系分泌物对供试植物玉米的形态和生理指标表现也为促进作用，化感促进强度要高于正茬。
　　 5.随着正茬大豆根系分泌物浓度增大，对供试植物小麦种子萌发、发芽速度、根活力、SOD总活性表现为促进作用增强，同时小麦的MDA含量降低，而小麦植株高度及其鲜重、初生根长及根鲜重表现为低浓度促进、高浓度抑制作用。随着连作大豆根系分泌物浓度增大，对供试植物小麦根活力、SOD总活性表现显著增强。对茎长、茎鲜重、初生根长、根鲜重表现抑制作用。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

1 前言

1.1 研究目的与意义

1.2 植物根系分泌物及其研究方法概述

1.2.1 植物根系分泌物

1.2.2 植物根系分泌物的种类和组成

1.2.3 植物根系分泌物产生途径

1.2.4 植物根系分泌物的化感物质

1.2.5 根系分泌物在植物营养中的作用

1.2.6 根系分泌物的研究方法

1.3 国内外化感作用研究进展

1.3.1 国内化感作用研究进展

1.3.2 国外化感作用研究进展

1.4 大豆、玉米、小麦化感作用的研究进展

1.4.1 大豆化感作用的研究进展

1.4.2 玉米化感作用的研究进展

1.4.3 小麦化感作用的研究进展

1.5 植物化感作用的应用潜力与展望

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.2 试验方法

2.2.1 根系分泌物的收集

2.2.2 大豆根系分泌物提取液的GC-MS分析

2.2.3 生物检测

2.3 试验内容

2.3.1 种子萌发指数的测定

2.3.2.根系活力的测定

2.3.3 丙二醛（MDA）含量的测定

2.3.4 超氧化物歧化酶（SOD）的测定

3 结果与分析

3.1 根系分泌物的GC-MS鉴定结果

3.1.1 正茬大豆根系分泌物的GC-MS鉴定结果

3.1.2 连作大豆根系分泌物的GC-MS鉴定结果

3.2 根系分泌物对供试植物萌发的影响

3.2.1 正茬大豆根系分泌物对供试植物萌发、发芽速率的影响

3.2.2 连作大豆根系分泌物对供试植物种子萌发、发芽率的影响

3.3 正茬大豆根系分泌对供试植物形态指标的化感作用

3.3.1 正茬大豆根系分泌物对大豆形态指标的影响

3.3.2 正茬大豆根系分泌物对玉米形态指标的影响

3.3.3 正茬大豆根系分泌物对小麦形态指标的影响

3.3.4 正茬大豆根系分泌对供试植物株高、根长化感抑制趋势

3.4 连作大豆根系分泌物对供试植物形态指标的化感作用

3.4.1 连作大豆根系分泌物对大豆形态指标的影响

3.4.2 连作大豆根系分泌物对玉米形态指标的影响

3.4.3 连作大豆根系分泌物对小麦形态指标的影响

3.4.4 连作大豆根系分泌对供试植物株高、初生根长化感抑制趋势

3.5 正茬大豆、连作大豆根系分泌物对供试植物根活力的影响

3.5.1 正茬大豆根系分泌物对供试植物根活力的影响

3.5.2 连作大豆根系分泌物对供试植物跟活力的影响

3.5.3 正茬、连作大豆根系分泌对供试植物大豆跟活力的作用趋势

3.5.4 正茬、连作大豆根系分泌对供试植物玉米跟活力的作用趋势

3.5.5 正茬、连作大豆根系分泌对供试植物小麦根活力的作用趋势

3.6 正茬、连作大豆根系分泌物对供试植物丙二醛含量的影响

3.6.1 正茬大豆根系分泌物对供试植物丙二醛含量的影响

3.6.2 连作大豆根系分泌物对供试植物丙二醛含量的影响

3.7 正茬、连作大豆根系分泌物对供试植物超氧化物歧化酶活力的影响

3.7.1 正茬大豆根系分泌物对供试植物超氧化物歧化酶的影响

3.7.2 连作大豆根系分泌物对供试植物超氧化物歧化酶的影响

4 讨论

4.1 根系分泌物的研究方法

4.2 根系分泌物的鉴定

4.3 根系分泌物对供试植物的化感作用

4.4 根系分泌物对供试植物种子萌发、发芽速度的影响

4.5 大豆根系分泌物对苗期大豆植株的影响

4.6 大豆根系分泌物对供试植物根系活力的影响

4.7 根系分泌物对供试植物丙二醛活性变化的影响

4.8 根系分泌物对供试植物保护性酶活性变化的影响

4.9 根系分泌物化感作用有待进一步研究

5 结论

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文