盐胁迫和黄瓜根系分泌物对土壤微生物的影响

摘要

土壤次生盐渍化现象在我国设施蔬菜产业中普遍发生，在很多地区业已成为设施土壤可持续利用的主要障碍。土壤环境的变化会影响到微生物群落组成、数量及其分布。而土壤中微生物的种类、数量及其动态变化在一定程度上能反映出土壤有机质矿化速度及土壤供肥状况。因此近年来越来越多学者认为，积极改善土壤微环境，充分协调土壤中微生物，改观生产中土壤次生盐渍化现象是克服连作障碍的关键所在。
　　 本试验以设施中连作障碍问题严重的黄瓜为研究对象，选用耐盐品种津春5号和盐敏感品种津优1号为试材，以NaCl为盐胁迫条件，浓度分别为0mmol·L-1、100mmol.L-1和200mmol·L-1，根系分泌物浓度为0mL·株-1、30mL·株-1和20mL·株-1，利用PCR-DGGE分子生物学技术研究盐胁迫下不同浓度黄瓜根系分泌物对根际土壤微生物群落结构多样性的影响，同时采用常规方法测定黄瓜幼苗株高、茎粗、根系活力、叶绿素含量、根际土壤中微生物数量、土壤养分含量、土壤酶活性，并调查黄瓜单株产量。为减轻盐分胁迫，全面认识连作障碍中盐分胁迫、根系分泌物及土壤环境的关系奠定理论基础。通过试验得出以下结论：
　　 1.盐胁迫下，黄瓜株高、茎粗生长受到显著抑制，低浓度根系分泌物对黄瓜株高、茎粗生长有促进作用，高浓度根系分泌物对黄瓜株高、茎粗生长有抑制作用。
　　 2.盐胁迫下，黄瓜幼苗叶绿素含量降低，NaCl为100mmol·L-1条件下，低浓度根系分泌物对叶片叶绿素含量有显著的促进作用，随着植株的生长到处理后21d这种促进作用不显著，NaCl为200mmol·L-1条件下，根系分泌物对叶片叶绿素含量表现出显著的“低浓度促进高浓度抑制”作用。处理后7d根系分泌物对黄瓜根系活力表现出显著的“低浓度促进高浓度抑制”作用，随着植株的生长这种作用减弱。
　　 3.盐胁迫降低了土壤细菌、放线菌数量，处理后7 d和处理后14d根系分泌物对土壤细菌数量表现出“低浓度促进高浓度抑制”作用，到处理后21d根系分泌物对土壤细菌数量表现出抑制作用；根系分泌物对土壤放线菌数量有“低浓度促进高浓度抑制”作用；随着植株的生长到处理后21d根系分泌物对盐敏感品种津优1号土壤真菌有显著的促进作用，对耐盐品种津春5号土壤真菌有显著的抑制作用；NaCl为100 mmol·L-1条件下，根系分泌物对土壤尖孢镰刀菌数量有抑制作用，NaCl为200mmol·L-1条件下，根系分泌物对土壤尖孢镰刀菌数量有促进作用。
　　 4.盐胁迫降低了土壤脲酶、转化酶、过氧化氢酶活性，低浓度根系分泌物对以上三种土壤酶活性有促进作用，高浓度根系分泌物对土壤酶活性有抑制作用。而盐胁迫提高了土壤多酚氧化酶活性。津春5号品种脲酶活性与津优1号品种接近，转化酶、过氧化氢酶活性均高于津优1号品种，多酚氧化酶活性低于津优1号品种，津春5号品种表现出一定的耐盐特性。
　　 5.盐胁迫不同程度地降低了土壤速效氮、磷、有机质含量，低浓度根系分泌物对土壤速效氮、磷含量有促进作用，高浓度根系分泌物对土壤速效氮、磷含量有抑制作用，这种作用对土壤速效磷含量表现得更为显著，根系分泌物对土壤有机质含量作用不显著，盐胁迫使壤速效钾含量升高。随盐浓度的增加土壤pH和EC值升高，根系分泌物使土壤EC值降低。耐盐品种津春5号土壤碱解氮、速效钾含量高于盐敏感品种，植株生长前期耐盐品种土壤有机质含量较低到处理后21 d耐盐品种有机质含量高于盐敏感品种，耐盐品种表现出一定的耐盐特性。
　　 6.传统的土壤平板计数法和分子方法相结合，其研究结果基本一致，盐胁迫使一些细菌类群减少，低浓度根系分泌物会刺激土壤细菌活动繁殖出现一些新的细菌类群。
　　 以上研究表明，盐胁迫使土壤酶活性和土壤速效养分降低致使土壤微生物数量和DGGE条带数降低，土壤微环境变差，导致黄瓜生长受到抑制，施加低浓度根系分泌物能够在一定程度上改善土壤微环境，对盐胁迫有一定的缓解作用；而施加高浓度根系分泌物恶化了土壤微环境，加重了盐胁迫作用。耐盐品种通过改善土壤微环境来加强其自身的耐盐特性。