【原】重迎茬大豆的根际土壤有机化合物

大豆重迎茬减产的原因及农艺对策研究*

第七报  重迎茬大豆的根际土壤有机化合物

（公开发表于黑龙江农业科学2003年5期）

何志鸿¹  刘忠堂²    许艳丽³  韩晓增³

（¹黑龙江省科技厅，哈尔滨，150001  ²国家大豆工程技术中心，哈尔滨，150050；

  ³中国科学院东北地理农业生态研究所，哈尔滨，150040）

摘要  大豆重迎茬种植，根际土壤有机化合物的种类与正茬有较大的区别，这些有机化合物主要来自大豆的根系分泌物、根茬腐解物和根际土壤微生物的分泌物，对于大豆的生长发育及土壤微生物区系有不利的影响。

关键词  大豆；重迎茬；根际；有机化合物

Study on the Reason Reducing Production of Soybeans

Planted Continuously and the Way to Get More Output

Seventh Report:  Organic Compound of Rhizosphere Soil

He Zhihong¹   Liu Zhongtang²   Xu Yanli³   Han Xiaozeng³

(1.    Science and Technology Department of Heijongjiang Province, harbin, 150001

2. National Research Center of Soybean Engineering and Techniques of China, Harbin, 150050

3.  Northeast Institute of Geography and Agriculture Ecology, CAS, Harbin, 150040)

 

Abstract   There was a significantly different between continuous soybeans and rotation soybeans in organic compounds of rhizosphere soil.  The organic compounds came mainly from the secretion of root system, rotten of stubble and secretion of micro-organist.  All of those mater effected badly on growing and developing of continuous soybeans.  

Key Words:  Soybean, Continuous and alternate culture,  Root secretion,  Stubble rotten

重迎茬是我国大豆主产区、特别是黑龙江省生产中愈来愈严重的一个问题。重迎茬大豆产量降低、品质变差，引起了各级领导机关和科研单位的极大重视。在黑龙江省政府和国家科技部的支持下，从1993年开始，先后确立为省和国家重点课题、重大课题、重中之重科技攻关项目，分三个阶段、组织省属和中直科研单位287名科技人员，分5个专题13个子专题，在6个生态区、9个固定轮作场圃、23个试验示范区，进行多学科、多部门的联合攻关，基本探明大豆重迎茬减产的原因、提出了减缓产量损失的7条农艺对策。在生产上大面积推广应用这些研究成果，取得了显著的经济效益和社会效益。

本文为其中关于重迎茬大豆的根际土壤有机化合物部分，旨在探讨根际土壤有机化合物的组成、变化以及对大豆生长发育的影响，确定其在影响重迎茬大豆生产的诸多因素中的地位与作用，以便为提出减缓重迎茬大豆产量损失的农艺对策提供依据。

1  研究方法

同前报。

2  结果与分析

2.1 根际与根区土壤中的有机化合物

2.1.1 土壤中有机化合物的种类

采用GC6890/MS5973对根区和根际土壤与土壤微生物无水乙醇提取物、根系分泌物和根茬腐解物的二氯甲烷提取物进行GC-MS分析，结果如表1所示。根区和根际土壤的有机化合物种类很多，无水乙醇提取液中检测到酸、醇、酯、酮、醛、酚、烃等12类有机化合物。

从表1可以看到，根系分泌物、根茬腐解物和根际土壤微生物分泌物所含有的有机化合物种类基本与根际土壤中的有机化合物相一致，为土壤有机化合物的重要来源。从它们的组成类别来看，基本上都是酸、醇、酯、酮、醛、酚、烃等类物质，但是在每一类化合物种的组成上有所异同。例如酚类物质，土壤有机化合物为6-叔丁基-2,4-二甲基苯酚和2,6-二叔丁基对甲酚，根茬腐解物为4-甲基苯酚，根系分泌物为2,6-二叔丁基对甲酚。

从表1还可以看到，土壤有机化合物中存在的萘在根系分泌物、根茬腐解物和根际土壤微生物分泌物中并不存在，而呋喃也只存在于土壤有机化合物与微生物分泌物之中，2周龄的大豆根系分泌物中没有苯，但是8周龄大豆根系分泌物中则有苯的存在。可见土壤有机化合物并不是根系分泌物、根茬腐解物和微生物分泌物的机械混合物。

表1  土壤中有机化合物的种类及其来源

来    源

酸

醇

酯

酮

醛

萘

酚

苯

呋喃

烃

其它

说    明

烷

烯

炔

土壤有机化合物

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结荚期重茬大豆土壤

根系分泌物

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2周幼苗根系分泌物

根茬腐解物

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腐解4周的大豆根茬腐解物

微生物分泌物

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重茬根际土壤

据95-001-05课题03-01子专题之2-7项招标内容解放军军需大学研究结果整理、绘制。

2.1.2 不同茬口土壤中的有机化合物

播前，正茬与重茬根区土壤中有机化合物的类别差异很大：没有大豆根系分泌物的正茬土壤中的有机化合物为5类13种，而含有前茬大豆根系分泌物的重茬土壤中的有机化合物多达10类65种，而且只有4种化合物与正茬土壤相同。含有大豆根系分泌物的土壤中出现了正茬大豆土壤中所没有的醛、苯、炔类物质；在二者都能检出的酸、醇、酯、酮类物质中出现了多种新的化合物。

结荚期，正茬土壤有10类70种有机化合物，重茬土壤有12类83种，其中酸、醇、酮、酚等8类有机化合物为二者共有，但相同的只有22种。即同类者高达66.6%以上，但同种的不到1/3（表2）。可见第一、大豆根系分泌物和根茬腐解物向土壤中注入了多种新的有机化合物；第二、大豆重茬种植增加了根际土壤中的有机化合物种类。

结荚期迎茬土壤中有两年前遗留下来的根茬，此时迎茬根际土壤中比正茬多了根茬腐解物，但是由于已经过上一年的腐解，所以产生的腐解物要少于重茬大豆根际土壤。比较正、迎、重三种茬口大豆的根际土壤有机化合物，可以看出其构成种类迎茬与正茬相同者多于迎茬与重茬相同者，这表明迎茬大豆土壤有机化合物主要来自大豆根系分泌物。

虽然结荚期重茬和正茬根际土壤中都有根系分泌物，但是重茬大豆土壤比正茬土壤增加了根茬腐解物。重茬大豆土壤比正茬大豆土壤中有机化合物种类丰富，说明此时土壤中多种类的有机化合物，大部分来自大豆根茬腐解物。

比较重茬和正茬大豆土壤，不难发现，重茬土壤中酮、醛、苯、酚、酸、萘的种类增加，甚至有的是正茬土壤中所无、重茬土壤中独有。它们可能是根系分泌物和根茬腐解物对大豆起化感作用的重要因素。第四报中的试验结果表明根系分泌物对大豆有不良的化感作用，并已证明产生化感作用的主要成分就是这类酚、酸等物质。

表2  不同茬口土壤中的有机化合物的种类

茬 口	酸	醇	酯	酮	醛	萘	酚	苯	呋喃	烃			其它	合计
										烷	烯	炔		类	种
播种前
正茬	3	4	2	1	0	0	0	0	0	3	0	0	0	5	13
重茬	6	13	6	4	4	0	4	2	0	15	9	0	2	10	65
正重相同	2	2	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	0	2	4
结荚期
正茬	1	16	6	2	1	2	2	0	1	30	9	0	0	10	70
迎茬	1	10	6	2	1	2	1	1	1	35	7	0	5	12	72
重茬	2	16	5	1	2	5	2	1	0	24	14	1	10	12	83
正重相同	1	4	1	1	0	2	2	0	0	5	6	0	0	8	22
正迎相同	0	2	1	0	0	1	1	0	1	9	5	0	0	7	20
重迎相同	0	2	1	0	0	2	1	0	0	3	4	0	0	6	13

据95-001-05课题03-01子专题之2-7项招标内容解放军军需大学研究结果整理、绘制。

2.1.3 不同时期土壤中的有机化合物

正茬大豆土壤，结荚期比播前多了大豆根系分泌物，结荚期土壤中有机化合物的类别和种数都明显增加（表3），表明这些化合物大部分来自大豆的根系分泌物。

重茬大豆土壤，结荚期比播前增加了新的大豆的根系分泌物和根茬腐解物。结荚期与播前土壤中种类相同的有机物不多（表3），说明上一年大豆分泌到土壤中的有机物，留存到结荚期已经不多。

结荚期正茬土壤和播前重茬土壤，虽然都含有并且主要含有大豆根系分泌物，但是，二者只有3类13种化合物相同（表3），而且目前的研究还无法证实它们是从播种期一直留存到结荚期没有分解、还是重茬大豆根系新分泌出来的相同的化合物。可见播前土壤中的有机化合物，经过上一年秋天到下一年的春天，在土壤-微生物-植物体系的共同作用下，绝大多数未能长期存在。正茬结荚期比重茬播前土壤有机物中增加了多种结构相对简单的烃类化合物，表明生育期间根系分泌物在土壤中发生了降解。

表3  不同时期土壤中的有机化合物的种类

时期	酸	醇	酯	酮	醛	萘	酚	苯	呋喃	烃			其它	合计
										烷	烯	炔		类	种
正    茬
播种前	3	4	2	1	0	0	0	0	0	3	0	0	0	5	13
结荚期	1	16	6	2	1	2	2	0	1	30	9	0	0	10	70
播前与结荚期相同	0	1	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	0	2	2
重    茬
播种前	6	13	6	4	4	0	4	2	0	15	9	0	2	10	65
结荚期	2	16	5	1	2	5	2	1	0	24	14	1	10	12	83
播前与结荚期相同	0	4	0	0	0	0	0	0	0	4	2	0	0	3	10

据95-001-05课题03-01子专题之2-7项招标内容解放军军需大学研究结果整理、绘制。

2.2 不同来源的根际土壤有机化合物

2.2.1 不同生长时期的大豆根系分泌物

将预先在1/2强霍格兰-阿农营养液中培养2周和8周的大豆幼苗移至CaCl₂溶液中培养4小时，再用CH₂Cl₂提取根洗液，提取液用色谱质谱仪分析，通过计算机检索进行未知物的鉴定。

共检测出酸、醇、酯等有机化合物8类124种，其中２周幼苗培养液中检出7类58种，８周幼苗培养液中检出７类79种。两种培养液中检出相同的有机化合物６类13种。8周幼苗培养液与2周幼苗培养液相比较，检出物中酸类和酯类物质种数下降，醇类和烃类物质种数增加，醛类和酮类物质种数变化不大、但并不是同种物质，2周培养液中检出1种酚类物质、8周培养液中检出1种苯类物质（表4）。

从这一检测和试验结果可以看出，在大豆生长发育的不同时期（2周和8周），根系分泌物的种类不尽相同，而且差别较大，8周培养液较2周培养液中减少了酸类、酯类和酚类物质的种数。2周根系分泌物较8周根系分泌物显著地抑制了大豆胚根生长，表明这些化合物对重迎茬大豆具有毒害作用。

表4  不同时期大豆根系分泌物的种类

培养时间（周）	酸	醇	酯	醛	酮	酚e	烃  类		苯	合计
							烷	烯		类	种
2	10	6	8	2	2	1	21	8	0	7	58
8	1	13	5	2	1	0	48	8	1	7	79
种类相同	0	3	2	0	0	0	5	3	0	6	13
合  计	11	16	11	4	3	1	64	13	1	8	124

据95-001-05课题03-01子专题之2-7项招标内容解放军军需大学研究结果整理、绘制。

2.2.2不同腐解条件的大豆根茬腐解产物

大豆根茬在酸性和碱性条件下腐解，产物有许多不同。酸性腐解液中含有的醛、酚类化合物，在碱性腐解液中不存在；碱性腐解液中的酯、萘、苯类化合物，在酸性腐解液中也不存在；即使是两种腐解液中都存在的酸、醇、烷、烯类化合物，也只是类别相同，具体的化合物也不不尽相同。酸性条件下腐解4周的产物中，含有7种有机酸，碱性条件下腐解4周的产物中只有1种有机酸，而且不与酸性腐解液中的任何一种有机酸相同；在酸性4周腐解液的35种烷烃和碱性4周腐解液的38种烷烃，总计63种烷烃中，相同的只有10种，不足20%（表5）。可见土壤的酸碱度（pH值）将对根茬腐解产物影响很大。

表5  不同腐解时间大豆根际微生物的组成

处  理	酸	醇	酯	酮	醛	萘	酚e	苯	烃		其它	合计
									烷	烯		类	种
酸性条件下腐解（pH=2）
2周	3	5	0	0	0	0	0	0	19	2	0	4	29
4周	7	10	0	1	1	0	1	0	35	10	2	8	67
碱性条件下腐解（pH=12）
2周	2	4	0	0	0	3	0	3	17	1	0	6	30
4周	1	7	1	1	0	0	0	0	38	8	1	7	57
pH=2时2周与4周 根际微生物相同种数	0	2	0	0	0	0	0	0	4	0	0	4	6
pH=12时2周与4周 根际微生物相同种数	0	0	0	0	0	0	0	0	1	0	0	4	1

据95-001-05课题03-01子专题之2-7项招标内容解放军军需大学研究结果整理、绘制。

2.2.3不同腐解时间的大豆根茬腐解产物

根茬腐解4周较腐解2周，产物的类与种都增加，酸性条件腐解，增加了酮、醛、酚类化合物，碱性条件腐解，增加了酯、酮类化合物，同时，酸、醇、烷、烯类化合物的种数也增加了许多。

同是在酸性条件下腐解，4周腐解液中比2周腐解液中多了4类38种有机化合物，虽然有酸、醇、烷、烯等4类化合物相同，但真正相同的只有2种醇、4种烷烃。同样是碱性条件下腐解，腐解4周的产物较腐解2周的产物中，酯类、酮类，少了萘类、苯类。虽然两种腐解液中都含有酸类、醇类和烷烃、烯烃，但是，增加了3种醇类、21种烷类、7种烯类化合物，特别是烷、烯类化合物增加得很多。这说明第一、在同样的条件下，不同时期根茬腐解的产物不同，第二、随着根茬的进一步腐解，有些早期的腐解产物由结构复杂的酸、萘、苯类有机化合物分解或将解成结构简单的烷、烯类有机化合物（表5）。由此可以说明为什麽大豆根茬初期腐解物的构成成分没有后期腐解物复杂，但是初期腐解物对大豆的化感抑制作用却强于后期腐解物。

2.2.4 不同种类土壤微生物的分泌物

    从大豆根际土壤中最具优势的真菌类群中，筛选、分离出3株优势菌株，它们对于大豆有很强的致病性，接种22天、3株优势菌株都使大豆发生根腐病，程度达到2级。对其分泌物进行GM-MS分析，符合系数大于75%的化合物有烷烃、烯烃、酸、酚、醇、酮、醛、酯、胺、腈类等物质，含有乙酸、丙二酸、十八烷烯醇等多种可能有化感作用的物质。其主要毒素种类如表6所示。可见不同的微生物的分泌物是不同的，因此对于重迎茬大豆的影响也就不同。

表6  大豆根腐病三种病原菌的主要毒素及其致病性

菌株号	菌株的属	菌株的种	毒素中的主要化合物	引发病株危害等级
				20天	32天	50天
29	镰刀菌	半裸镰孢菌	2,2,3-三甲基-1,1-环丙烷二腈， 2,3-二甲基-丁二腈	1	3	3
30	粘帚菌	粉红粘帚菌	2,2,3-三甲基-1,1-环丙烷二腈，2-氨基-1-丙基-1,1,3-三腈,  1-乙基-2-硝基苯, 苯丙酮腈, 2-甲基-苯并腈, 3-甲基-苯并腈	0	2	3
43	镰刀菌	尖镰孢菌	2,2,3-三甲基-1,1-环丙烷二腈，2-氨基-1-丙基-1,1,3-三腈, (1,2-二甲基丙基)丙二腈	3	3	3

据95-001-05课题03-01子专题之2-7项招标内容解放军军需大学研究结果整理、绘制。

2.3 各种来源土壤有机物之间的关系

2.3.1 根系分泌物对根际土壤微生物的影响

以蒸馏水（对照）、正茬和重茬大豆土壤浸提液培养大豆，再将其根系分泌物按三种不同的量分别加入到PDA培养基中，共得到9种不同处理的培养基。分别向上述培养基中接种根腐病的3种病原菌—半裸镰孢菌(Fusarium semitectum)、粉红粘扫菌(Gliocladium roseum)和尖镰孢菌（Fusarium oxysporum），于25℃恒温培养，48h后开始测定菌落直径，每12h测量一次，其中高剂量培养72小时的结果如表7所示。由表7可以看出，3种病原菌在含有重茬大豆根系分泌的培养基上发育得好于在含有对照大豆根系分泌物的培养基上的发育。说明大豆的重茬根系分泌物对于3种病原菌的生长有明显的化感促进作用，而且重茬大豆土壤浸出液培养的大豆根系分泌物的促进作用大于正茬土壤浸提液培养的大豆的根系分泌物，即重茬的大豆根系分物对病原菌的促进作用高于正茬加根系分泌物、又高于正茬。

表7  大豆根系分泌物对根腐病病原菌的影响(φ：cm)

处        理	半裸镰孢菌	粉红粘扫菌	尖镰孢菌
CK (对照,蒸馏水培养的大豆根系分泌物)	1.00	1.60	1.85
正茬处理 （正茬大豆土壤浸提液培养的大豆根系分泌物）	2.37	1.87	2.60
重茬处理 （重茬大豆土壤浸提液培养的大豆根系分泌物）	2.37	2.00	2.70

据95-001-05课题03-1-2-7招标题目解放军军需大学技术总结报告整理、绘制。

2.3.2 根茬腐解物对根际土壤微生物的影响

紫青霉菌是土壤中产生毒素对大豆有重大不良影响的优势种群，重茬大豆土壤中此菌数量几乎增加了10倍。将大豆残根和凋落物（即根茬）与土壤混合培养紫青霉菌，残根和凋落物中的某些成分刺激了该菌的繁殖，无论是正茬还是重茬土壤，加入了大豆根茬（残根和凋落物），该菌的数量增加了几十倍（表8）。可见大豆的根茬腐解物刺激了土壤中有害微生物，使其大量增殖，进而对大豆产生了危害。

表8  大豆的残根和凋落物对紫青霉菌的影响

处  理	正茬土壤	正茬土壤+残根	正茬土壤+凋落物	重茬4年土壤	重茬4年土壤+残根	重茬4年土壤+凋落物
紫青霉菌数（个/g土）	8.0	138.0	159.0	78.0	760.0	720.0

95-001-05课题03-01子专题ZB03项招标内容中科院沈阳应用生态研究所研究结果

2.3.3 根际土壤微生物对根茬腐解物的影响

用不同的微生物处理大豆根茬2周，所得到的腐解物对于大豆幼苗的生长影响不同。接种分解木质素能力较强的木霉菌，所得到的根茬腐解物对大豆幼根的抑制力最强，接种EM菌和木霉菌的两个处理，最初阶段的根茬腐解物对于大豆幼苗地上部分的抑制作用高于接种土壤微生物（混合菌种）的处理（表9）。由此可见不同微生物分解大豆根茬所产生的腐解物，或者在致毒物质的种类上、或者在致毒物质的数量上有所不同。即土壤微生物对于大豆根茬腐解物有着相当大的影响。同一试验中，任何一种接种处理，都是根茬腐解2周的产物对于大豆幼苗的抑制作用强于根茬腐解4周的产物，说明大豆根茬腐解的早期产物对于大豆的毒害作用更强。

表9  不同微生物对大豆根茬腐解物

处理	残茬浸出液	土壤悬浮液	土壤微生物	EM菌	木霉菌
根系生长量（g/盆鲜重）
根腐解物	1.40±0.05	2.52±0.05		1.06±0.06	0.45±0.05
茎腐解物	1.11±0.03	1.85±0.02		1.06±0.06	0.80±0.04
地上部分生长量（g/盆鲜重）
根腐解物	0.61±0.05		0.79±0.15	0.50±0.24	0.49±0.25
茎腐解物	0.58±0.09		0.64±0.04	0.52±0.08	0.52±0.18

据95-001-05课题03-01子专题1-7项招标内容中国农业大学研究结果整理、改绘

2.3.4 根茬腐解产物对根系分泌物的影响

    比较重茬大豆与正茬大豆的根系分泌物发现，对羟基苯甲酸等6种酚酸类物质的种类和数量上存在差异，二者的分泌物中都含有羟基苯甲酸、香草酸、苯甲酸，而阿魏酸、黄豆甙原和香草醛则是重茬根系分泌物中所有、正茬根系分泌物中所无的。在二者共有的3种酚酸中，都是在重茬根系分泌物中的含量高于正茬。

向上述两种处理加入根茬，在根茬腐解物的影响下，有5种酚酸类化合物数量增加，1种（阿魏酸）没有增加或略有减少。但是，其中含有根茬腐解物，不易区分数量增减的原因到底是由于根系分泌物发生了变化还是由于加入了根茬腐解物。

表10  大豆根茬腐解物对大豆根系分泌物的影响（μg/g）

项    目	说    明	对羟基苯甲酸	香草酸	香草醛	苯甲酸	阿魏酸	黄豆甙原
重茬处理与 正茬处理的差值	无根茬腐解物影响 时根系分泌物量差	0.0078	0.0024	0.0031	0.5281	0.0271	0.0586
重茬加根茬处理与 正茬加根茬处理的差值	有根茬腐解物影响 时根系分泌物量差	0.0050	0.0291	0.0025	0.8442	0.0171	-0.2257
影  响  方  向		-	+	-	+	-	-
正茬处理加入根茬与 正茬处理未加入根茬的差值	受腐解物影响所增加的 根系分泌物与根茬腐解物	0.0054	0.0050	0.0029	0.0158	0.0000	0.5510
重茬处理加入根茬与 重茬处理未加入根茬的差值	受腐解物影响所增加的 根系分泌物与根茬腐解物	0.0026	0.0317	0.0023	0.2319	-0.0100	0.2667

据95-001-05课题03-01子专题ZB03项招标内容中科院沈阳应用生态研究所研究结果整理、绘制

比较重茬加根茬处理与正茬加根茬处理的酚酸量的差值和重茬处理与正茬处理的酚酸量的差值，从二者之间的不同，可以看出在根茬腐解物的影响下，根系分泌物中6种酚酸类物质的数量都发生了变化，对于根系分泌香草酸和苯甲酸，根茬腐解物有正向影响，对于根系分泌对羟基苯甲酸、香草醛、阿微酸和黄豆甙原，根茬腐解物有负向影响（表10）。

上述结果表明，根茬腐解物影响了根系的生理活动、使根系分泌物的组成及数量发生了变化。

2.4  土壤有机化合物对重迎茬大豆的影响

2.4.1 不同来源的土壤有机化合物对大豆的影响

研究结果表明尽管不同来源的根际土壤有机化合物的组成成分种类有些差异，但是其主要成分、特别是对大豆产生化感抑制作用的有效成分基本相同，所以，它们都能对大豆的幼苗或植株产生不利的影响（表11）。这种受抑制现象同样在重茬大豆中发生，可见重迎茬大豆生长发育不良、产量降低与根际土壤中的有机化合物以及根系分泌物、根茬腐解物、微生物分泌物有关。应用邻苯二甲酸等酚酸类化学试剂进行模拟试验，得到了与上述3物相一致的结果，可见根际土壤有机化合物中对大豆有化感抑制作用的成分中包含有酚酸类物质。

表11  不同来源的土壤有机化合物对大豆的影响

来  源	根长		株高		地下部分干（鲜）重		地上部分干（鲜）重		根系活力		产量
	对照	处理	对照	处理	对照	处理	对照	处理	对照	处理	对照	处理
土壤有机化合物1）	100.0	90.2	100.0		100.0		100.0		100.0		100.0
大豆根系酚泌物1）	100.0	81.1	100.0		100.0		100.0		100.0		100.0
大豆根茬腐解物2)	100.0	80.8	100.0		100.0	37.3	100.0	82.7	100.0	70.4	100.0	75.4#
根际土壤微生物3)	100.0	47.3	100.0	52.2	100.0		100.0		100.0		100.0	73.8
邻苯二甲酸1）	100.0	52.6	100.0	43.2	100.0	89.2	100.0	34.7	100.0		100.0
重茬大豆2）	100.0		100.0	90.0	100.0	100.0	100.0	75.7	100.0		100.0

据1) 95-001-03-1-2-7解放军军需大学试验结果, 2) 95-001-05-3-2-1-7中国农业大学试验结果, 3) 95-001-05-ZB03中国科学院沈阳应用生态研究所试验结果，# 95-001-03-1-2-7解放军军需大学试验结果计算、绘制。

2.4.2 酚酸类有机化合物对大豆的化感作用

    各类根际土壤有机化合物中都含有的丙二酸和邻苯二甲酸，在培养液中加入一定浓度的这两种化学药剂培养大豆，结果药剂浓度超过0.05g/L的各处理大豆的胚根长度、根干重、植株地上部分干种、根系活力都寿受到了抑制，而且药剂浓度越大，受抑制越严重，而且这类化感物质浓度越高、抑制作用越强（表12）。低浓度的丙二酸和邻苯二甲酸对半裸镰孢菌、粉红粘帚菌和尖镰孢菌有化感促进作用，高浓度时、有化感抑制作用。这些化学药剂对大豆和根腐病病原菌的化感作用，与大豆根系分泌物、根茬腐解物对重迎茬大豆的华感作用基本一致，证实了丙二酸和邻苯二甲酸等酚酸类化合物是大豆的化感抑制物。

表12  两种酚酸类化学药剂对大豆生长的影响

酚  酸	浓度 g/L	胚根长 cm	根干重 g/株	地上干重 g/株	株高 cm	根系吸收面积		活跃吸收面积
						总的	活跃的	%	差异
丙二酸	CK	3.89a	0.067a	1.557a	57.7a	0.4731	0.2103	44.46	A
	0.01	3.60ab	0.059a	1.328b	55.5ab	0.4465	0.1608	36.01	B
	0.05	3.34ab	0.050b	1.161b	50.3bc	0.4169	0.1009	31.29	C
	0.10	3.15ab	0.047b	1.124c	47.2c	0.3549	0.1049	29.56	D
	0.20	2.96ab
	0.50	2.83b	0.035c	0.486d	21.7d
邻苯二甲酸	CK	4.96a	0.074a	1.402a	46.3a	0.7260	0.3277	45.14	A
	0.01	3.13b	0.068ab	1.329a	44.3a	0.8576	0.2737	31.92	B
	0.05	2.92bc	0.067ab	1.145b	41.6ab	0.7380	0.2302	31.19	B
	0.10	2.61bc	0.066ab	0.963c	37.8b	0.2008	0.0431	19.90	C
	0.20	2.34bc	0.060b	0.487d	20.0c	0.0557	0.0015	2.69	D
	0.50	2.28bc	0.042c	0.468d	死亡	死亡

95-001-05课题03-01子专题2-7项招标内容解放军军需大学试验结果。

2.4.3 重迎茬大豆的酚酸类化感物质

    生育期间，正、重茬大豆土壤重的对羟基苯甲酸和香草酸都随着生育进程而降低，但重茬土壤中这二种酚酸的含量始终是重茬高于正茬；正茬大豆土壤中香草醛的含量变化不规律，重茬大豆土壤中的香草醛随大豆的生育进程而增加，结果是大豆的生育初期正茬高于重茬，生育中期以后重茬高于正茬（表13）。根际土壤中酚酸类物质含量增高是重茬大豆生长发育受阻、产量降低的一个原因。

表13  重茬与正茬大豆生育期间根际土壤酚酸含量（μg/g N NaOH）

时间	对羟基苯甲酸		香草酸		香草醛
	正茬	重茬5年	正茬	重茬5年	正茬	重茬5年
5月	7.00	8.58	18.66	21.74	2.95	2.81
7月	4.38	5.92	13.96	17.50	1.82	2.92
9月	3.67	5.97	10.69	16.81	2.60	3.57

95-001-05课题03-01子专题ZB03项招标内容中科院沈阳应用生态研究所研究结果

3  讨论

3.1  土壤中的有机化合物，因所用的提取与分析方法的不同而不同，我们试验研究中所得到的产物，主要有蛋白质、氨基酸、多糖、酚酸、酶等类物质，而且各类物质的种类和数量因为大豆的重迎茬种植而与正茬有明显的不同。本文所报道的是无水乙醇和二氯甲烷提取物的色谱-质谱联合测定的结果，为酚、酸、醛、烃等类物质。关于蛋白质、氨基酸、多糖已在第六报中有所阐诉，关于土壤中的酶及其活性等问题将在第十二报中报道。

3.2  酚酸类有机化合物对大豆有明显的化感抑制作用，重迎茬大豆根际土壤中酚酸类有机化合物不仅种类比正茬大豆增加，而且数量也增加，因此对大豆的生长发育产生了不利的影响。所以含有能够产生化感抑制作用的酚酸类物质的根系分泌物、根茬腐解物和微生物分泌物都是重迎茬大豆减产的原因之一。

3.3  根际土壤有机化合物中，生长2周的大豆植株的根系分泌物对于大豆的抑制作用大于4周大豆植株的根系分泌物；腐解4周的大豆根茬腐解物对于大豆的抑制作用大于腐解8周的大豆根茬腐解物，而且不同腐解时间的腐解产物有许多不同；重茬大豆播前根际土壤有机化合物较正茬大豆生育期间明显地减少了种类和数量，表明根系分泌物分泌到根际土壤中之后会发生变化；生育期间重茬大豆土壤中有机化合物较迎茬大豆丰富，表明上一年的根茬腐解物无变化地留存到下一年已经不是很多。从这几方面可以看出，第一、早期的土壤有机化合物对大豆有较大的抑制作用，第二、根际土壤中的有机化合物在土壤—植物—微生物体系的作用下不断地发生转化、降解。因此，也可以说重迎茬大豆受根际土壤有机化合物的不利影响，主要发生在生育前期、特别是幼苗期；对重迎茬大豆产生较大影响的也主要是当年的根系分泌物、根茬腐解物和微生物分泌物。

3.4  大豆根际土壤有机化合物主要来自大豆的根系分泌物、根茬腐解物和根际微生物分泌物。这三者是互相影响着的。大豆重迎茬种植，首先是上一年土壤里残存的根茬和根茬腐解物刺激了大豆幼根，使根系分泌物发生与正茬大豆不同的变化，根系分泌物又对根际土壤微生物产生影响，影响了其区系构成以及活性和分泌物，再由区系发生了变化的微生物的活动反过来影响根茬的腐解及其产物、影响大豆植株的生长发育及其根系的分泌物，直至影响大豆的产量。

参考文献

1.        许艳丽、韩晓增主编。大豆重迎茬研究。哈尔滨，哈尔滨工程大学出版社，1995

2.        韩晓增、许艳丽主编。大豆重迎茬减产控制与主要病虫害防治技术，北京，科学技术出版社。1999

3.        古古雅树主编。植物生理讲座 第五卷 物质交换与运输。北京。科学出版社。1979。

4.        E. W. 腊塞尔著，谭世文，林振骥，郭公佑等译。土壤条件与植物生长。北京。科学出版社。1979。

5.        F. B. 索尔兹伯里，C. 罗斯著，北京大学生物系译。植物生理学。北京。科学出版社。1979。

6.        何志鸿、刘忠堂、许艳丽等。大豆重迎茬减产的原因及农艺对策研究  --重迎茬大豆减产的主要原因。黑龙江农业科学。2003.2：1-4

7.        何志鸿、刘忠堂、许艳丽等。大豆重迎茬减产的原因及农艺对策研究 第三报 重迎茬大豆的病虫危害。大豆科学。2003，22（1）：40-44。

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*本项研究为1993年黑龙江省科技攻关招标课题，主持人江修业；1994-1996年黑龙江省科技攻关重大项目，合同编号G94B05-04-01，主持人刘忠堂、何志鸿、江修业；1995-2000年国家“九五”重中之重科技攻关课题“大豆大面积高产综合配套技术研究开发与示范”03专题（合同编号95-001-05-03）之01子专题，主持人刘忠堂、何志鸿、许艳丽，287名科技人员参加。

**作者简介：何志鸿（1942-），男，辽宁省黑山县人，研究员，主要从事大豆育种、栽培研究和科技管理。