銀木凋落葉分解對(duì)四種農(nóng)作物生長(zhǎng)的化感作用研究.pdf

1、農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營(yíng)在人類社會(huì)發(fā)展中已具有悠久的歷史。近年來(lái)，由于資源緊張，生態(tài)環(huán)境惡化等問(wèn)題日益突出，這種兼顧生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式更加受到世界各國(guó)的重視，并開(kāi)展了廣泛的研究和推廣。化感作用是開(kāi)展農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營(yíng)的限制因素之一。其中，凋落物的分解既是復(fù)合系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)換的重要途徑，也是化感物質(zhì)進(jìn)入土壤并作用于鄰體和本身的主要途徑。如何保證復(fù)合系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)并盡量降低化感物質(zhì)帶來(lái)的負(fù)面影響是提高復(fù)合經(jīng)營(yíng)效益的關(guān)鍵。
　　

2、銀木（Cinnamomum septentrionale Hand.-Mazz）是常見(jiàn)的觀賞樹(shù)種，具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值。在我國(guó)南方地區(qū)，銀木常出現(xiàn)在一些傳統(tǒng)形式的農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)中，如:庭院式混農(nóng)林業(yè)及田邊地坎植樹(shù)，在四川平壩、丘陵區(qū)尤為普遍。隨著長(zhǎng)江上游生態(tài)屏障建設(shè)和退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建的實(shí)施，銀木也成為了建設(shè)復(fù)合人工生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)選樹(shù)種之一。但有研究指出該物種也有較強(qiáng)的化感潛力，其在春季大量凋落的葉片極易影響春播作物的生長(zhǎng)。因此

3、，本研究采用銀木凋落葉作為供體材料，選取了兩種固氮作物大豆(Glycine max(Linn.) Merr.）和菜豆(Phaseolus vulgarisL.)，以及玉米（Zea maysL.）和辣椒（Capsicum annuum L.）等非固氮作物作為受體植物，對(duì)受體植物的生長(zhǎng)、生理及生殖響應(yīng)以及施肥的緩解效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，同時(shí)分析了銀木凋落葉在分解過(guò)程中潛在化感物質(zhì)和養(yǎng)分的釋放及相關(guān)的其他生態(tài)過(guò)程。以期為銀木-農(nóng)作物復(fù)合經(jīng)營(yíng)中，

4、適宜搭配植物的選擇及科學(xué)的經(jīng)營(yíng)管理提供理論依據(jù)，并為揭示銀木凋落葉作用于受體的生理生態(tài)機(jī)制奠定基礎(chǔ)。研究結(jié)果如下:
　　(1)銀木凋落葉在土壤中分解對(duì)大豆、菜豆、玉米及辣椒的生長(zhǎng)均產(chǎn)生了不同程度的抑制，表現(xiàn)在株高、地徑、鮮重、葉面積等形態(tài)指標(biāo)上。這種抑制作用隨著凋落葉添加量的增加而增強(qiáng)，隨著凋落葉分解時(shí)間的延長(zhǎng)而減弱。四種作物中固氮作物在面臨凋落葉產(chǎn)生的化感脅迫時(shí)具有一定的優(yōu)勢(shì)，大豆對(duì)凋落葉化感作用的耐受性最強(qiáng)（RI=-0.186

5、），其次為菜豆(RI=-0.478)，玉米及辣椒對(duì)凋落葉的化感作用較為敏感(RI＜-0.8)。但凋落葉的加入顯著促進(jìn)了大豆、菜豆兩種豆類作物幼苗期的根瘤數(shù)量和重量，即使在最低凋落葉量處理下，對(duì)根瘤數(shù)量的化感效應(yīng)指數(shù)達(dá)0.368和0.614，對(duì)根瘤重量的化感效應(yīng)指數(shù)達(dá)0.225和0.878。銀木凋落葉的加入將菜豆的開(kāi)花物候期推測(cè)數(shù)日，使菜豆的開(kāi)花總量降至對(duì)照的70％-80％。在最高量凋落葉處理下，菜豆通過(guò)增加對(duì)花冠和雄蕊的投入以保證其生殖

6、，但由于種子發(fā)育時(shí)光合產(chǎn)物不足，最終導(dǎo)致種子數(shù)量降至對(duì)照的52％、粒重降至對(duì)照的76％，生殖分配僅為對(duì)照的77％。高量銀木凋落的加入使大豆、菜豆及玉米的產(chǎn)量分別降至對(duì)照的54％、43％及65％，低量凋落葉的加入對(duì)菜豆和玉米的產(chǎn)量沒(méi)有明顯影響，卻仍使大豆產(chǎn)量降低32％，但不同量凋落葉的加入使大豆種子中粗脂肪的含量有4％-7％的增幅。
　　(2)干擾光合生理、抗性生理及養(yǎng)分生理是凋落葉抑制受體植物生長(zhǎng)的內(nèi)在機(jī)制，三者之間也存在著緊密的

7、聯(lián)系。凋落葉的加入顯著降低了四種作物葉片中的光合色素含量，抑制了大豆、玉米、辣椒的凈光合速率，同時(shí)影響著大豆、菜豆及辣椒葉片對(duì)光和CO2的利用效率和生態(tài)適應(yīng)能力。凋落葉的加入明顯促進(jìn)了幼苗期大豆、菜豆葉片中H2O2的含量，增幅可達(dá)103％，并在大豆、菜豆生長(zhǎng)的不同時(shí)期干擾了POD、SOD、CAT三種抗氧化酶的活性，同時(shí)對(duì)兩種作物葉片中的可溶性糖含量具有一定的促進(jìn)作用，對(duì)可溶性蛋白含量具有一定的抑制作用。凋落葉的加入還對(duì)大豆及菜豆葉片中N

8、、Mg、 Ca的含量具有明顯的抑制作用，特別是在幼苗期時(shí)，對(duì)N含量的抑制可達(dá)59.90％，對(duì)Mg含量的抑制可達(dá)28.46％。但凋落葉對(duì)K含量卻有一定的促進(jìn)作用。
　　(3)施肥可以作為緩解銀木凋落葉化感作用的重要措施。采用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的常規(guī)施肥量可以明顯緩解玉米和辣椒兩種作物在生長(zhǎng)上和光合作用上受到的影響，但不能完全消除凋落葉的抑制作用。最高量凋落葉處理下，作物生長(zhǎng)受到凋落葉的抑制程度最為明顯，施肥后，作物恢復(fù)的效果也最佳，玉米

9、葉面積的化感效應(yīng)指數(shù)由-0.831增至-0.467，辣椒葉面積的化感效應(yīng)指數(shù)由-0.825增至-0.516（底肥）及-0.343（追肥）。追肥可以使生長(zhǎng)受到明顯抑制的辣椒在短期內(nèi)恢復(fù)到施底肥的水平，并且施追肥的效果稍優(yōu)于施底肥。
　　(4)銀木凋落葉中含有豐富的活性物質(zhì)，包括約0.75％的揮發(fā)油，約20 mg/g的醇溶性酚類物質(zhì)和約50 mg/g的醇溶性黃酮類物質(zhì)。這些物質(zhì)的含量隨著凋落葉的分解而明顯降低，凋落葉化感潛力也明顯減弱

10、，表現(xiàn)為其浸提液對(duì)小白菜（Brassicachinensis L.）種子的萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)抑制作用的逐漸減弱。凋落葉在分解過(guò)程中萜類物質(zhì)的降解比甾類及大分子物質(zhì)更快，總酚及總黃酮的含量在分解10 d內(nèi)就降至原來(lái)的一半，而后降解速度減慢。分解100 d的時(shí)間內(nèi)，葉片中N、P、K元素并沒(méi)有出現(xiàn)明顯的釋放。銀木凋落葉精油（萜類及其衍生物）單獨(dú)以水作為介質(zhì)時(shí)對(duì)受體植物鳳仙花(Impatiens balsamina L.)的生長(zhǎng)和生理特性有一定的影

11、響，但影響程度不大。在實(shí)際中，萜類物質(zhì)可能是通過(guò)與其它物質(zhì)協(xié)同作用或長(zhǎng)期作用的方式而起效的。
　　(5)銀木凋落葉分解產(chǎn)生化感作用的途徑并不是簡(jiǎn)單的釋放-作用的過(guò)程，而是土壤、凋落葉及受體植物3者復(fù)雜的相互作用的過(guò)程。在與銀木凋落葉混合的100 d內(nèi)，土壤中的硝態(tài)氮含量明顯降低（100 d時(shí)降至原來(lái)的61.23％），有效磷含量出現(xiàn)一定的波動(dòng)，銨態(tài)氮和速效鉀含量的變化不大。土壤中可培養(yǎng)的細(xì)菌、真菌及放線菌的數(shù)量均呈現(xiàn)出先增后降的趨勢(shì)

12、。另外，種植受體植物能促進(jìn)銀木凋落葉中潛在化感物質(zhì)的釋放，表現(xiàn)為種植了受體植物（大豆、菜豆及花生）60 d后，銀木凋落葉中的揮發(fā)性物質(zhì)（特別是低沸點(diǎn)物質(zhì)）的降低程度比未種植受體的凋落葉更加明顯。
　　綜上所述，銀木凋落葉中的揮發(fā)性物質(zhì)、酚類及黃酮類物質(zhì)是其產(chǎn)生化感作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，其在分解過(guò)程中逐步向土壤環(huán)境釋放。在這一過(guò)程中土壤養(yǎng)分、土壤微生物及作物均會(huì)對(duì)其化感效應(yīng)產(chǎn)生一定的影響。最終通過(guò)影響作物對(duì)養(yǎng)分元素的吸收利用、影響作物對(duì)光