銀木凋落葉分解對四種農(nóng)作物生長的化感作用研究.pdf

1、農(nóng)林復合經(jīng)營在人類社會發(fā)展中已具有悠久的歷史。近年來，由于資源緊張，生態(tài)環(huán)境惡化等問題日益突出，這種兼顧生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益的復合經(jīng)營模式更加受到世界各國的重視，并開展了廣泛的研究和推廣?；凶饔檬情_展農(nóng)林復合經(jīng)營的限制因素之一。其中，凋落物的分解既是復合系統(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)進入土壤并作用于鄰體和本身的主要途徑。如何保證復合系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)并盡量降低化感物質(zhì)帶來的負面影響是提高復合經(jīng)營效益的關(guān)鍵。
　　

2、銀木（Cinnamomum septentrionale Hand.-Mazz）是常見的觀賞樹種，具有較高的經(jīng)濟價值和生態(tài)價值。在我國南方地區(qū)，銀木常出現(xiàn)在一些傳統(tǒng)形式的農(nóng)林復合系統(tǒng)中，如:庭院式混農(nóng)林業(yè)及田邊地坎植樹，在四川平壩、丘陵區(qū)尤為普遍。隨著長江上游生態(tài)屏障建設(shè)和退化生態(tài)系統(tǒng)恢復與重建的實施，銀木也成為了建設(shè)復合人工生態(tài)系統(tǒng)的優(yōu)選樹種之一。但有研究指出該物種也有較強的化感潛力，其在春季大量凋落的葉片極易影響春播作物的生長。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，對受體植物的生長、生理及生殖響應以及施肥的緩解效應進行了系統(tǒng)研究，同時分析了銀木凋落葉在分解過程中潛在化感物質(zhì)和養(yǎng)分的釋放及相關(guān)的其他生態(tài)過程。以期為銀木-農(nóng)作物復合經(jīng)營中，

4、適宜搭配植物的選擇及科學的經(jīng)營管理提供理論依據(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大豆、菜豆、玉米及辣椒的生長均產(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)指標上。這種抑制作用隨著凋落葉添加量的增加而增強，隨著凋落葉分解時間的延長而減弱。四種作物中固氮作物在面臨凋落葉產(chǎn)生的化感脅迫時具有一定的優(yōu)勢，大豆對凋落葉化感作用的耐受性最強（RI=-0.186

5、），其次為菜豆(RI=-0.478)，玉米及辣椒對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，對根瘤數(shù)量的化感效應指數(shù)達0.368和0.614，對根瘤重量的化感效應指數(shù)達0.225和0.878。銀木凋落葉的加入將菜豆的開花物候期推測數(shù)日，使菜豆的開花總量降至對照的70％-80％。在最高量凋落葉處理下，菜豆通過增加對花冠和雄蕊的投入以保證其生殖

6、，但由于種子發(fā)育時光合產(chǎn)物不足，最終導致種子數(shù)量降至對照的52％、粒重降至對照的76％，生殖分配僅為對照的77％。高量銀木凋落的加入使大豆、菜豆及玉米的產(chǎn)量分別降至對照的54％、43％及65％，低量凋落葉的加入對菜豆和玉米的產(chǎn)量沒有明顯影響，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的內(nèi)在機制，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，同時影響著大豆、菜豆及辣椒葉片對光和CO2的利用效率和生態(tài)適應能力。凋落葉的加入明顯促進了幼苗期大豆、菜豆葉片中H2O2的含量，增幅可達103％，并在大豆、菜豆生長的不同時期干擾了POD、SOD、CAT三種抗氧化酶的活性，同時對兩種作物葉片中的可溶性糖含量具有一定的促進作用，對可溶性蛋白含量具有一定的抑制作用。凋落葉的加入還對大豆及菜豆葉片中N

8、、Mg、 Ca的含量具有明顯的抑制作用，特別是在幼苗期時，對N含量的抑制可達59.90％，對Mg含量的抑制可達28.46％。但凋落葉對K含量卻有一定的促進作用。
　　(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，作物生長受到凋落葉的抑制程度最為明顯，施肥后，作物恢復的效果也最佳，玉米

9、葉面積的化感效應指數(shù)由-0.831增至-0.467，辣椒葉面積的化感效應指數(shù)由-0.825增至-0.516（底肥）及-0.343（追肥）。追肥可以使生長受到明顯抑制的辣椒在短期內(nèi)恢復到施底肥的水平，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)為其浸提液對小白菜（Brassicachinensis L.）種子的萌發(fā)和幼苗生長抑制作用的逐漸減弱。凋落葉在分解過程中萜類物質(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)就降至原來的一半，而后降解速度減慢。分解100 d的時間內(nèi)，葉片中N、P、K元素并沒有出現(xiàn)明顯的釋放。銀木凋落葉精油（萜類及其衍生物）單獨以水作為介質(zhì)時對受體植物鳳仙花(Impatiens balsamina L.)的生長和生理特性有一定的影

11、響，但影響程度不大。在實際中，萜類物質(zhì)可能是通過與其它物質(zhì)協(xié)同作用或長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單的釋放-作用的過程，而是土壤、凋落葉及受體植物3者復雜的相互作用的過程。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時降至原來的61.23％），有效磷含量出現(xiàn)一定的波動，銨態(tài)氮和速效鉀含量的變化不大。土壤中可培養(yǎng)的細菌、真菌及放線菌的數(shù)量均呈現(xiàn)出先增后降的趨勢

12、。另外，種植受體植物能促進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)，其在分解過程中逐步向土壤環(huán)境釋放。在這一過程中土壤養(yǎng)分、土壤微生物及作物均會對其化感效應產(chǎn)生一定的影響。最終通過影響作物對養(yǎng)分元素的吸收利用、影響作物對光