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化感作用对复合群体根区土壤微生物及酶的影响研究

柴强  
【摘要】: 通过水培、盆栽、池栽和箱栽等试验,对四种作物根系分泌物进行了分离鉴定和生物学特性测试,重点研究了小麦根分泌物中的化感物质--间甲酚对小麦//蚕豆根系及土壤微生物、酶活性的影响,并对不同复合群体的根系空间分布、根际效应进行了针对性研究。结果表明: 1.小麦、玉米、蚕豆和鹰咀豆根分泌的主要类型有有机酸、酚、烃、脂、酮、酰胺、醇、苯、醛和噻唑。小麦根分泌物中的间甲酚,玉米中的邻苯二甲酸,鹰咀豆中的苯甲醛是三种化感效应不同的化感物质,间甲酚的化感作用大于另两种物质,化感物质对幼苗芽干重的影响大于对根干重的影响,三种物质间无显著累加效应。 2.低浓度(150×10~(-6)mol/l.土,A_1)的间甲酚能够促进不同作物地上产量的增加,浓度大于150×10~(-6)mol/l.土时产生化感抑制作用,且随浓度的增大抑制作用增大:间甲酚作用下间作小麦相对与间作蚕豆的竞争力增大,施磷具有弱化间甲酚造成的复合群体中小麦相对于蚕豆竞争能力增大的作用;间甲酚作用下不同作物的收获指数降低,间作作物下降幅度小于单作作物。 A_1水平的间甲酚作用下,MW、MB和IWB地上干物重分别较对照高10.76%、14.74%和13.51%,其中IW增产显著:300×10~(-6)mol/kg.土(A_2)的间甲酚使MW、MB和IWB地上干物重较对照分别降低了0.32%、4.62%和6.8%,MB与对照差异显著;450×10~(-6)mol/kg.土(A_3)的间甲酚作用下三种模式干物重分别较对照低12.47%、46.71%和25.10%,处理与对照差异显著。 不同施磷水平下,间甲酚对间作产量表现为明显降低作用。小麦拔节期,IWBP_0、IWBP_1、IWBP_2、A_2IWB P_0、A_2IWB P_1、A_2IWBP_2地上干物重分别高于对照38.95%、0.97%、15.02%、34.98%、13.86%、14.12%;小麦开花期IWBP_0、IWBP_1、IWBP_2、A_2IWB P_0、A_2IWB P_1、A_2IWBP_2较对照分别高12.10%、19.84%、13.82%、7.91%、31.21%和23.62%,增产效果显著;收获后,IWBP_0、IWBP_1、IWBP_2、A_2IWB P_0、A_2WB P_1、A_2IWBP_2生物产量分别提高11.24%、7.20%、17.28%、0.79%、3.43%、19.1%,经济产量增幅分别为16.14%、16.96%、16.5%、-13.85%、18.41%、19.00%,间作增产显著。 施磷可显著提高小麦//蚕豆中小麦的竞争能力,A_2IWB P_0、A_2IWB P_1、A_2IWBP_2与IWBP_0、IWBP_1、IWBP_2对应相比,开花期小麦的相对竞争力比蚕豆分别高186.25%、30.12%、22.90%,成熟期小麦竞争力分别增大了6.55倍、3.19和1.93倍;IWBP_1、IWBP_2与IWBP_0相比小麦竞争力分别提高了3.85倍和14.44倍,A_2IWB P_1、A_2IWBP_2较A_2IWB P_0分别增大了1.39倍和3.96倍。 间甲酚对单作作物收获指数的抑制作用大于间作。与A_0水平相比,A_1、A_2、A_3水平下MW收获指数增减量分别为4.06%、-10.50%、-30.51%,IW分别为3.15%、-4.68%、-9.92%,MB分别为2.06%、-23.38、-51.53%,IB为3.23%、-24.64%、-35.05%;同一磷水平比较,IWBP_0、IWBP_1、IWBP_2、A_2IWB P_0、A_2IWB P_1、A_2IWBP_2模式中的小麦收获指数分别比单作提高了12.24%、20.12%、-2.58%、12.55%、29.8%、-5.25%,蚕豆收获指数分别提高了-10.29%、3.16%、3.62%、-16.05%、7.40%和3.56%。 3.间甲酚具有降低小麦//蚕豆根冠比的作用 成熟期,AO~A3水平下间作根冠比与对照相比增减幅度分别为-2.41%、-9.46o、12.66%和-ZI.97O。 施磷对间甲酚降低根冠比的作用具有明显影响,小麦拔节期IWB在P。水平时根冠比低于对照9.84%, 但 PI和 PZ水平时高于对照 l.36O和 0.99O,AZIWB根冠比在 PO、PI和 PZ水平-h分别较对照低 15.66O、 2.76%和 16.35%;小麦开花期,!WB在 P。、P;和 PZ水平下的根冠比分别小丁对照ZI.18%、31.59%和 14.38%,AZIWB在 P。、PI和 PZ水平下的根冠比较单作对照低 5.77%、29.45%和 26.92% 4.间作生长期的士壤微生物数量在浓度不高于 300X 10“mol/kg.土的间甲酚作用下增加,但土壤 微生物多样性指数在间甲酚作用下明显降低。 不同浓度间甲酚和同一施肥水平下,小麦拔节期间作十壤微生物数量在A;、入和山水平下较 A。分别增大了52.93%、22.45%和刁7.46%,微生物多样性指数分别降低了35.21%、5.87%和28.23%。 同浓度间甲酚不同施磷水平下,小麦开花期的A。IWB在P。、P;、P。三个磷水平下的微生物总数 较IWB分别增大了77.53%、13石5%、11.38%,不同磷水平差异显著,间甲酚与无间甲酚处理差异显著; 间甲酚对土壤微生物DI具有显著降低作用,AZIWB、AZMW、AZMB较IWB、MW、MB在P。水平下 分别降低了22.49%、11.50%、sl.53%,P;水平下分别下降了33.4%、20.25%、41.99o/,P。水平F分 别降低T 29.25%、29.61O、38.72%。 5.浓度大于 300X 10-‘mol爪g.十的间甲酚可显著降


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