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烟草主要连作障碍物的研究

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摘要

1 前言

1.1 作物的连作障碍

1.1.1 连作障碍对作物生长的危害

1.1.2 连作障碍可能的产生原因

1.1.3 连作障碍的应对措施

1.2 植物的化感作用与连作障碍

1.2.1 植物化感物质的种类与产生途径

1.2.2 植物的化感作用的发生机制

1.3 酚酸与植物的连作障碍

1.3.1 植物的根系普遍分泌酚酸

1.3.2 酚酸是一类重要的化感物质

1.4 本研究的目的、意义及主要研究内容

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.2 调查研究

2.3 盆栽试验

2.3.1 根腐解物的制备

2.3.2 培养方法

2.3.3 测量指标

2.4 烟、薯根系分泌物的毒性测定

2.4.1 烟、薯根系分泌物的制备

2.4.2 烟根系分泌物的毒性

2.4.3 烟、薯根系分泌物互作的生物毒性检测

2.4.4 烟根系分泌物组分的分离及生物毒性比较

2.4.5 C18柱对阿魏酸水溶液的吸附能力

2.5 土壤中酚酸的提取

2.6 烟草根系分泌的酚酸

2.7 酚酸的分离鉴定

2.8 酚酸的生物毒性

2.8.1 不同浓度的阿魏酸的生物毒性

2.8.2 不同酚酸的生物毒性比较

2.9 微生物有机肥对根系分泌物毒性降解效应研究

2.10 BIO生物有机肥水浸提液对酚酸的降解效应研究

2.10.1 BIO生物有机肥水浸提液的制备

2.10.2 酚酸水溶液的制备

2.10.3 BIO生物有机肥水浸提液对酚酸的降解效应

2.11 统计分析

3 结果与分析

3.1 烟草的连作障碍现象

3.2 烟根腐解物、烟根系分泌物、红薯根系分泌物对烟草生长的影响

3.2.1 烟根腐解物促进烟草的生长

3.2.2 烟根系分泌物抑制烟草的生长

3.2.3 烟、红薯根系分泌物毒性的比较及互作效应

3.3 烟根系分泌物不同组分的生物毒性

3.4 C18柱对对阿魏酸的吸附能力

3.5 土壤酚酸的积累

3.6 烟草根系分泌酚酸

3.7 酚酸的生物毒性

3.7.1 五种酚酸的毒性比较

3.7.2 阿魏酸水溶液的生物毒性

3.8 生物有机肥对烟根系分泌物毒性的影响

3.9 BIO生物有机肥的水提取液对酚酸的降解能力

4 讨论与结论

4.1 作物连作障碍现象严重

4.2 烟根系分泌物是烟草连作的重要障碍因子

4.3 阿魏酸可能是烟草连作的主要障碍物之一

4.3.1 烟草分泌酚酸

4.3.2 阿魏酸是烟草根系分泌的主要酚酸

4.3.3 酚酸的毒性

4.3.4 烟根系分泌物中主要的毒性物质存在于C18柱吸附物中

4.4 生物有机肥降低烟根系分泌物毒性并有利于酚酸的降解

4.5 烟根腐解物不是烟草的连作障碍物

4.6 红薯根系分泌物也是后茬烟草的障碍物

致谢

参考文献

附录 本人在攻读硕士学位期间科研、学术活动和论文发表等情况

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摘要

近年来广西贺州市烟草连作障碍现象较严重。连作的烟草品质下降、产量降低、甚至绝收。因此,克服烟草的连作障碍问题关系到烟草农业的可持续发展。然而,了解连作障碍的成因是解决连作障碍的前提。为此,本研究将烟草根系分泌物中不同组分分离,比较了不同组分的生物毒性,研究了根系分泌的酚酸及其与烟草连作障碍的关系,旨在找出烟草连作障碍的原因,为解决烟草的连作障碍提供科学依据,主要研究结果如下:
   1.贺州烟区普遍存在烟草连作障碍问题,连作的烟草表现出烟株矮小,落黄提前、早衰等现象。
   2.烟草成熟后收获的根经腐解后添加到土壤中,种植的烟草的生长状况改善,烟草幼苗的株高、叶片数、最大叶面积、地上部鲜重、叶片重等指标值分别是对照的1.71、1.25、1.55、1.94、1.76倍,说明烟根腐解物不是烟草连作的主要障碍物。
   3.在水培溶液中添加烟根系分泌物的浓缩液14d后,烟草幼苗长势变差,株高、最大叶面积、叶片数等指标值分别仅为对照的35.29%、29.90%、71.43%;经烟根系分泌物浸种后,种子发芽、胚根生长受阻。这说明,烟根系分泌物对烟草有致毒效应。
   4.烟草根系分泌物经C18、硅胶、阴阳离子层析柱分离后,收集的C18柱的保留物、硅胶柱通过物及阴离子吸附物对浸种的烟草种子出芽、胚根生长及子叶的生长有明显的抑制作用。并且,C18柱保留物对烟草生长的影响最突出,而流经C18柱后的根系分泌物的生物毒性完全消失。流经C18柱后的根系分泌物浸种的烟草种子的胚根长度与对照处理的相当。可见,C18柱吸附物是烟根系分泌物的主要毒性物质。
   5.阿魏酸流经C18柱后,82.44±0.56%的阿魏酸被吸附在C18柱的填料上。烟根分泌物中存在对羟基苯甲酸、香草酸、阿魏酸、苯甲酸、肉桂酸等酚酸,并且上述五种酚酸(100μg/ml)浸种后烟草的生长受到不同程度的抑制。然而,烟根系分泌的主要酚酸是阿魏酸,其在分泌物中的浓度是其它几种酚酸的6.8倍至365.0倍。并且,连作烟草的土壤中存在大量的阿魏酸,其含量是对照土的4.45倍。阿魏酸有明显生物毒性,阿魏酸溶液浸种后,烟草胚根长度的最大值为对照的84.5%,最小值为对照的16.5%。这些结果说明,阿魏酸可能是烟草根系分泌物中的主要连作障碍物。
   6.在烟根系分泌物添加微生物有机肥水提液培养37d后分泌物的生物毒性明显降低。浸种胚根的长度值由对照2.61±0.32mm增加到6.63±0.48mm。在酚酸溶液中加入BIO生物有机肥水提液培养37d后,对羟基苯甲酸、香草酸、苯甲酸、肉桂酸被完全降解,阿魏酸的降解率也达到96.6%。这些结果暗示,施用生物有机肥可有效降低分泌物毒性,降解分泌物中的酚酸,有可能是减轻烟草连作障碍的有效措施。
   7.红薯的根系分泌物与烟草根系分泌物的生物毒性相近。红薯的根系分泌物(含C20μmol/mL)浸种后烟草胚根生长的化感响应指数为-60.0%,与烟草根系分泌物(-53.8%)相当。因此,在烟-薯-烟的栽培模式下,后茬烟草的生长可能受到红薯根系分泌物的抑制。
   综上所述,阿魏酸可能是烟根系分泌物中的主要连作障碍物,而生物有机肥有利于消除分泌物中的有毒物质。

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