连作西瓜抗逆系统及土壤微生态对大蒜伴生的响应.pdf

西北植物学报 2 0 2 1 4 1 4 0 6 3 5 0 6 4 2 Acta Bot Boreal Occident Sin doi 1 0 7 6 0 6 j i s s n 1 0 0 0 4 0 2 5 2 0 2 1 0 4 0 6 3 5 h t t p x b z w x b a l l j o u r n a l n e t 收稿日期 2 0 2 0 1 2 2 3 修改稿收到日期 2 0 2 1 0 4 1 2 基金项目 宿迁市科技计划 L 2 0 2 0 0 3 作者简介 吴绍军 1 9 8 2 男 助理研究员 主要从事设施西甜瓜栽培和育种研究 E m a i l 2 9 7 3 2 1 3 1 2 q q c o m 通信作者 余 翔 副研究员 主要从事西甜瓜栽培及育种研究 E m a i l 1 2 5 4 8 5 6 7 6 q q c o m 连作西瓜抗逆系统及土壤微生态对大蒜伴生的响应 吴绍军 孟佳丽 沈 虹 张黎杰 周玲玲 田福发 余 翔 江苏省农业科学院宿迁农科所 江苏宿迁 2 2 3 8 0 0 摘 要 以大蒜 西瓜化感伴生栽培模式为研究对象 设置连作西瓜单作 对照 大蒜苗期伴生连作西瓜 大蒜全生 育期伴生连作西瓜3个处理 考察西瓜枯萎病发病率 西瓜叶片抗氧化酶活性和渗透调节物质含量 以及根际土壤 酶活性和微生物数量 探索大蒜伴生对西瓜酶促抗氧化系统及土壤特性的影响 结果表明 1 大蒜 西瓜伴生栽 培体系中 西瓜枯萎病发病率比单作对照显著降低 且全生育期伴生处理效果更好 2 大蒜 西瓜伴生栽培的西 瓜叶片抗氧化酶 超氧化物歧化酶 过氧化物酶 过氧化氢酶 活性均比连作单作对照显著增加 且全生育期伴生处 理增幅更大 3 大蒜 西瓜伴生栽培的西瓜叶片可溶性糖和可溶性蛋白含量比单作对照显著增加 而其脯氨酸含 量显著减少 且全生育期伴生处理变化幅度更大 4 大蒜 西瓜伴生栽培的西瓜根际周围土壤真菌 尖孢镰刀菌 数量比单作对照显著减少 而其细菌和放线菌数量显著增加 同时其西瓜根际周围土壤多酚氧化酶 过氧化物酶 脲酶活性比单作对照增加 而蔗糖酶活性显著降低 研究发现 大蒜 西瓜伴生栽培能够显著降低西瓜连作枯萎病 的发病率 增强西瓜植株叶片抗氧化酶活性 提高植株叶片渗透调节物质含量 并有效改善根际周围土壤菌落平衡 和土壤酶活性 从而提高了连作西瓜抗性和根际土壤质量 有效破除了西瓜连作的障碍 关键词 连作西瓜 酶促系统 土壤微生物 伴生大蒜 中图分类号 Q 9 4 5 7 9文献标志码 A Response of Continuous Cropping Watermelon Resistance System and Soil Micro ecology to Associative Garlic W U S h a o j u n M E N G J i a l i S H E N H o n g Z H A N G L i j i e Z H O U L i n g l i n g T I A N F u f a Y U X i a n g A g r i c u l t u r a l S c i e n c e s I n s t i t u t e o f S u q i a n J i a n g s u A c a d e m y o f A g r i c u l t u r a l S c i e n c e s S u q i a n J i a n g s u 2 2 3 8 0 0 C h i n a Abstract T a k i n g t h e g a r l i c w a t e r m e l o n a l l e l o p a t h y a s s o c i a t e d c u l t i v a t i o n m o d e l a s t h e r e s e a r c h o b j e c t w e s e t u p t h r e e t r e a t m e n t s o f w a t e r m e l o n m o n o c r o p p i n g g a r l i c s e e d l i n g s t a g e a c c o m p a n y i n g w a t e r m e l o n g a r l i c f u l l g r o w t h s t a g e a c c o m p a n y i n g w a t e r m e l o n a n d i n v e s t i g a t e d t h e i n c i d e n c e o f w a t e r m e l o n f u s a r i u m w i l t w a t e r m e l o n l e a f a n t i o x i d a n t e n z y m e a c t i v i t i e s a n d o s m o t i c a d j u s t m e n t s u b s t a n c e c o n t e n t s a s w e l l a s r h i z o s p h e r e s o i l e n z y m e a c t i v i t y a n d m i c r o b i a l q u a n t i t y t o e x p l o r e t h e i n f l u e n c e o f g a r l i c a c c o m p a n y i n g o n t h e e n z y m a t i c a n t i o x i d a n t s y s t e m o f w a t e r m e l o n a n d s o i l c h a r a c t e r i s t i c s T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t 1 i n t h e g a r l i c a s s o c i a t e d c u l t i v a t i o n s y s t e m t h e i n c i d e n c e o f w a t e r m e l o n f u s a r i u m w i l t w a s s i g n i f i c a n t l y l o w e r t h a n t h a t o f t h e m o n o c u l t u r e c o n t r o l a n d t h e a s s o c i a t e d t r e a t m e n t e f f e c t d u r i n g t h e w h o l e g r o w t h p e r i o d w a s b e t t e r 2 T h e g a r l i c a s s o c i a t e d c u l t i v a t i o n o f w a t e r m e l o n l e a f a n t i o x i d a n t e n z y m e s s u p e r o x i d e d i s m u t a s e s u p e r o x i d e d i s m u t a s e e t c a c t i v i t i e s o f p e r o x i d a s e a n d c a t a l a s e w e r e s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d c o m p a r e d w i t h t h e s i n g l e c o n t r o l a n d t h e i n c r e a s e i n t h e a s s o c i a t e d t r e a t m e n t s d u r i n g t h e w h o l e g r o w t h p e r i o d w a s g r e a t e r 3 T h e s o l u b l e s u g a r a n d s o l u b l e p r o t e i n c o n t e n t s i n l e a v e s o f t h e g a r l i c a s s o c i a t e d c u l t i v a t e d w a t e r m e l o n w e r e s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d t h a n t h e s i n g l e c o n t r o l w h i l e i t s p r o l i n e c o n t e n t w a s s i g n i f i c a n t l y r e d u c e d a n d t h e a c c o m p a n y i n g t r e a t m e n t s c h a n g e d m o r e t h r o u g h o u t t h e g r o w t h p e r i o d 4 T h e n u m b e r o f f u n g i a n d Fusarium oxysporum i n t h e r h i z o s p h e r e s o i l o f t h e g a r l i c a s s o c i a t e d w a t e r m e l o n w a s s i g n i f i c a n t l y r e d u c e d c o m p a r e d t o t h e s i n g l e c o n t r o l w h i l e t h e n u m b e r o f b a c t e r i a a n d a c t i n o m y c e t e s s i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d A t t h e s a m e t i m e t h e a c t i v i t i e s o f p o l y p h e n o l o x i d a s e p e r o x i d a s e a n d u r e a s e i n t h e r h i z o s p h e r e s o i l o f w a t e r m e l o n i n c r e a s e d c o m p a r e d w i t h t h e c o n t r o l w h i l e t h e a c t i v i t y o f i n v e r t a s e d e c r e a s e d s i g n i f i c a n t l y I t c a n b e s e e n t h a t g a r l i c a s s o c i a t e d c u l t i v a t i o n s i g n i f i c a n t l y i n h i b i t e d t h e i n c i d e n c e o f w a t e r m e l o n f u s a r i u m w i l t e n h a n c e d p l a n t l e a f a n t i o x i d a n t e n z y m e a c t i v i t i e s i n c r e a s e d p l a n t l e a f o s m o t i c a d j u s t m e n t s u b s t a n c e c o n t e n t s a n d e f f e c t i v e l y i m p r o v e d r h i z o s p h e r e s o i l c o l o n y b a l a n c e a n d s o i l e n z y m e a c t i v i t i e s t h e r e b y i n c r e a s i n g w a t e r m e l o n r e s i s t a n c e a n d r h i z o s p h e r e s o i l q u a l i t y e f f e c t i v e l y b r e a k i n g t h e w a t e r m e l o n c o n t i n u o u s c r o p p i n g b a r r i e r s Key words c o n t i n u o u s c r o p p i n g w a t e r m e l o n e n z y m a t i c s y s t e m s o i l m i c r o o r g a n i s m s a s s o c i a t e d g a r l i c 植物通过释放某些化学物质到环境中进而影响 自身或其他活体植物 动物及其他微生物的生长发 育称为化感作用 化感作用在中国农业生产中具有 重要地位 地表覆盖 翻压 填闲 以及各种种植方 式 都对植物生长有直接或者间接影响 1 化感植 物可减轻病虫害 2 5 促进生长 6 保护环境 前人 研究表明 小麦 西瓜伴生系统可有效减缓西瓜叶片 衰老 提高光合作用效率 增加植株及果实生长 量 7 小麦和玉米秸秆还田后可增加小麦根际土壤 中有机酸物质 小麦根系活力及相关生理活性显著 降低 8 巴茅草叶片和植物茎秆浸提液可有效减少 白菜生物量 9 不同浓度谷子水浸提液可以有效抑 制谷子田间杂草的恶性生长 降低杂草光合速率及 杂草的蒸腾速率 1 0 银木凋叶和落叶腐烂分解物可 以降低黄瓜光合速率和气孔导度大小 降低黄瓜叶 片相关氧化酶活性 减缓了黄瓜植株生物量生 长 1 1 核桃凋落叶分解物质能抑制小麦叶片氧化酶 活性 致使叶片渗透调节物质可溶性糖含量减少 膜 氧化产物M D A含量显著增加 1 2 大蒜为百合科葱属植物 由于有杀菌杀虫重要 作用 常用来与一些忌连作的作物间套作或轮作 改 善大蒜 间套作作物根际土壤理化性质 1 3 利用大 蒜化感物质防治土传病虫害及改良土壤等相关研究 已有报道 大蒜与番茄伴生栽培 能够增加番茄根 际土壤酶活性和土壤根际菌群发生数量 改善根际 菌落微环境 减少根际根结线虫数量 降低根际真菌 数量 改善土壤肥力和土壤酸碱化程度 从而促进番 茄生物量和产量增加 以及果实生长和品质改 善 1 4 1 5 大蒜与小麦伴生栽培可以改善小麦根际菌 落平衡 增强小麦根际土壤相关酶活性 1 6 连作障碍是指同一种或同科等近缘作物连茬种 植后 在正常的栽培管理下 产生植株长势变弱 产 量下降 品质变劣以及土传病虫害蔓延等现象 1 7 西瓜 Citrullus lanatus 原产非洲 是一种重要的园 艺作物 在中国经济作物中占有重要地位 是农业增 效农民增收的重要瓜类之一 1 8 西瓜忌重茬 由于 连年规模化 集约化种植 不良的种植施肥浇水习 惯 加之设施本身的封闭特性 导致土壤理化性质恶 化 肥力下降以及酸化 盐渍化 还使土壤酶活性下 降 土壤微生物群落失衡 造成西瓜土传病害多发 尤其是枯萎病的发作 引起西瓜植株死亡 严重的导 致西瓜减产 甚至大面积绝收 1 9 因此 西瓜连作 障碍尤其是枯萎病和设施土壤退化成为限制西瓜优 质可持续发展的关键因素 目前关于西瓜连作障碍 的研究已有相关报道 但研究或多或少都存在一定 的问题 抗病育种时间长 病原菌不断变化 出现新 的变种 嫁接防治枯萎病 西瓜果实口感变差 品质 下降 长时间多年种植设施土壤盐渍化 根结线虫严 重 化学农药处理土壤污染大气 土壤和水体 农残 多 生防菌和土壤调理剂防治在自然条件下稳定性 持久性不好等 2 0 迄今 关于各种大蒜伴生对连作 西瓜障碍影响的相关研究报道较少 且大多数研究 集中在实验室 至于大蒜大田化感伴生研究更少 而 且不够系统 因此 本试验以西瓜品种 迁丽2号 为试验材料 利用大蒜间套作化感作用研究其对连 作西瓜土壤障碍缓解效果 探讨大蒜间套作对西瓜 枯萎病发病率 叶片抗氧化酶系统和根际土壤微生 物功能特性的影响 旨在探寻大蒜化感栽培对连作 西瓜土壤障碍防控作用机理 以期能够为连作西瓜 生态优质栽培提供理论依据和技术支持 636西 北 植 物 学 报 4 1卷 1 材料和方法 1 1 供试材料 参试西瓜品种为 迁丽2号 中果型花皮红瓤 由江苏省农业科学院宿迁农科所选育而成 供试大 蒜为地方品种 邳州白蒜 供试土壤为沙壤土 2 0 1 4 2 0 1 8年已连续5年种植西瓜 2 0 1 8年1 0月 种植大蒜 2 0 1 9年2月底西瓜播种 4月初移栽 6 月初种植西瓜收获 1 2 试验设计 本次试验于2 0 1 8年1 0月至2 0 1 9年6月在江 苏省农业科学院宿迁农科所试验基地内进行 试验 设3组处理 一组为连作西瓜 空白为对照 C K 二组为连作西瓜 大蒜苗期伴生 大蒜抽薹前拔除 T 1 三组为连作西瓜 大蒜全生育期伴生 西瓜 收获时收蒜头 T 2 每组处理3次重复 每重复4 0 株 其中 C K为大棚中间开一条4 0 c m宽 2 5 c m 深的沟 沟两侧6 0 c m处按株行距3 m 0 3 m栽 植西瓜 T 1和T 2处理在离走道6 0 c m内按株行距 2 0 c m 1 0 c m种植3行大蒜 其他正常管理 1 3 测定指标及方法 1 3 1 西瓜枯萎病发病率 座瓜后2 0 d 开始逐株 统计西瓜枯萎病发病率 发病标准为植株叶片萎蔫 占全株的1 2以上 以后每隔5 d统计1次 累计 统计4次 1 3 2 西瓜叶片理化指标 座瓜后2 0 d 取西瓜第 1 5片叶 从基部数 作为样品 采用氮蓝四唑法测定 叶片超氧化物歧化酶 S O D 活性 采用愈创木酚法 测定过氧化物酶 P O D 活性 采用紫外分光光度法 测定过氧化氢酶酶 C A T 活性 叶片丙二醛含量采 用硫代巴比妥酸加热显色法 2 1 测定 过氧化氢含量 参照林植芳等 2 2 的方法测定 脯氨酸含量采用磺基 水杨酸法测定 可溶性糖含量采用苯酚硫酸方法测 定 可溶性蛋白含量采用考马斯亮兰方法测定 1 3 3 土壤微生物及土壤酶 西瓜收获后 采用取 土器在地表下1 0 c m处分别取土样 采用稀释平板 法测定细菌 真菌 放线菌以及尖孢镰刀菌的生物 量 2 3 细菌含量测定采用牛肉膏蛋白胨培养基 真 菌含量测定采用马丁氏培养基 放线菌含量测定采用 改良高氏一号培养基 尖孢镰刀菌含量采用K o m d a H的选择性培养基 土壤蔗糖酶 脲酶 过氧化物酶 和多酚氧化酶活性参照关松荫等 2 4 的方法测定 1 4 数据处理 采用E x c e l 2 0 0 3进行数据处理 利用S A S软件 对试验数据进行方差分析和D u n c a n s多重比较 2 结果与分析 2 1 大蒜伴生对连作西瓜枯萎病发病率的影响 大蒜化感伴生栽培使得连作西瓜枯萎病发病率 显著降低 在西瓜座瓜后 从5月2 5日到6月9 日 各处理西瓜枯萎病发病率均逐渐增加 但大蒜伴 生处理始终显著低于对照 C K 且始终表现为C K T 1 T 2 图1 其中 5月2 5日 C K发病率为 2 5 8 1 T 1和 T 2发病率均为0 5月3 0日 C K发 病率为5 5 3 8 T 2 T 1的发病率与对照相比均差 异显著 P 0 0 5 6月4日 各处理发病率继续呈 增加趋势 T 1 T 2处理的枯萎病发病率分别比对照 显著减少4 6 0 0 和1 2 3 各处理枯萎病发病率均 在6月9日达到最高值 T 1 T 2处理分别比对照显 著减少3 9 7 3 和6 1 0 0 2 2 大蒜伴生对连作西瓜叶片抗氧化酶活性和膜 氧化产物含量的影响 大蒜化感伴生栽培对连作西瓜叶片抗氧化酶活 性和膜质氧化产物含量均有显著的影响 表1 即 大蒜伴生提高了西瓜叶片保护酶活性 降低了膜质 过氧化程度 其中 T 1处理西瓜叶片超氧化物歧化 酶 过氧化物酶 过氧化氢酶活性比单作对照分别显 著增加4 6 1 2 2 7 3 和1 3 9 4 T 2处理则分别 显著增加5 9 8 5 1 8 7 2 和2 2 5 3 T 2处理与 T 1处理相比又分别显著增加9 4 0 1 5 5 7 和 7 5 3 同时 大蒜伴生处理T 2和T 1西瓜叶片膜 不同小写字母表示同期处理间在0 0 5 水平 差异显著 P 0 0 5 下同 图1 大蒜伴生对连作西瓜枯萎病发病率的影响 D i f f e r e n t l e t t e r s d u r i n g s a m e t i m e i n d i c a t e s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e a m o n g v a r i o u s t r e a t m e n t s a t 0 0 5 l e v e l P T 1 C K T 2和T 1处 理分别比对照提高2 1 8 1 和1 8 3 3 2 3 大蒜伴生对连作西瓜叶片渗透调节物质含量 的影响 大蒜化感伴生栽培对连作西瓜叶片渗透调节物 质均有显著影响 表现为脯氨酸含量显著降低 可溶 性蛋白 可溶性糖含量明显增加 并均以T 2处理变 幅最大 表2 其中 大蒜伴生栽培处理T 2西瓜叶 片脯氨酸含量比C K显著减少2 2 0 其可溶性蛋 白和可溶性糖含量分别比C K显著增加5 0 和 1 4 0 P 0 0 5 2 4 大蒜伴生对连作西瓜根际土壤微生物数量的 影响 表3显示 大蒜化感伴生栽培使得连作西瓜根 际土壤细菌和放线菌含量均显著增加 且增加幅度 表现为T 2处理大于T 1处理 与对照相比 T 2和T 1 处理根际土壤细菌数量比对照分别显著增加4 6 6 4 和1 4 8 8 其放线菌数量分别显著增加1 8 7 和 1 6 9 同时 大蒜伴生栽培却使得连作西瓜根际真 菌和尖孢镰刀菌数量显著减少 且T 2处理降幅更 大 分别比相应对照显著减少7 0 0 和6 7 8 6 说明大蒜化感伴生栽培显著增加了连作西瓜根际土 壤细菌和放线菌数量 却显著减少了根际真菌和尖 孢镰刀菌数量 且全生育期伴生处理效果更明显 2 5 大蒜伴生对连作西瓜根际土壤酶活性影响 大蒜化感伴生栽培的连作西瓜根际土壤酶活性 测定结果 表4 显示 大蒜伴生显著增加了根际土壤 表2 大蒜伴生栽培连作西瓜叶片渗透调节物质的变化 T a b l e 2 T h e o s m o t i c a d j u s t m e n t s u b s t a n c e s i n l e a v e s o f c o n t i n u o u s c r o p p i n g w a t e r m e l o n w i t h g a r l i c a c c o m p a n y i n g 处理 T r e a t m e n t 脯氨酸含量 P r o l i n e c o n t e n t g g 1 可溶性蛋白含量 S o l u b l e p r o t e i n c o n t e n t m g g 1 可溶性糖含量 S o l u b l e s u g a r c o n t e n t m g g 1 C K 1 0 8 6 5 2 3 8 a 5 9 6 2 1 0 5 b 1 7 8 9 0 7 1 b T 1 9 6 2 4 2 5 3 b 6 1 1 6 1 4 8 a 1 8 0 1 0 8 0 b T 2 8 5 0 3 3 9 3 c 6 1 5 1 1 2 3 a 2 0 3 5 0 7 6 a 表1 大蒜伴生栽培连作西瓜叶片抗氧化酶活性和膜氧化产物含量的变化 T a b l e 1 T h e a n t i o x i d a n t e n z y m e a c t i v i t i e s a n d m e m b r a n e o x i d a t i o n p r o d u c t s i n l e a v e s o f c o n t i n u o u s c r o p p i n g w a t e r m e l o n w i t h g a r l i c a c c o m p a n y i n g 处理 T r e a t m e n t 超氧化物歧化酶 S O D U g 1 过氧化物酶 P O D U g 1 m i n 1 过氧化氢酶 C A T U g 1 m i n 1 丙二醛 M a l o n d i a l d e h y d e m o l g 1 过氧化氢 H y d r o g e n p e r o x i d e m o l g 1 超氧阴离子清除能力 S u p e r o x i d e a n i o n s c a v e n g i n g a b i l i t y C K 4 7 6 1 4 1 5 4 6 c 1 8 6 9 8 1 8 0 c 2 5 5 2 0 4 4 c 3 5 1 1 6 9 a 5 6 8 0 1 6 a 6 1 0 T 1 6 9 5 7 3 2 7 9 2 b 1 9 2 0 9 7 6 9 b 2 9 0 8 1 1 1 b 3 1 1 1 8 1 b 5 5 3 0 1 5 a 7 2 2 T 2 7 6 1 1 1 1 8 5 5 a 2 2 1 9 9 1 5 0 1 a 3 1 2 7 1 9 5 a 2 9 6 7 1 7 9 c 4 9 2 0 4 5 b 7 4 3 注 同列数值后不同小写字母表示处理间在0 0 5水平差异显著 下同 N o t e D i f f e r e n t l e t t e r s w i t h i n s a m e c o l u m n i n d i c a t e s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e a m o n g v a r i o u s t r e a t m e n t s a t 0 0 5 l e v e l P 0 0 5 T h e s a m e a s f o l l o w s 表3 大蒜伴生条件下连作西瓜根际土壤微生物数量的变化 T a b l e 3 T h e m i c r o b i a l q u a n t i t y i n r h i z o s p h e r e s o i l f r o m c o n t i n u o u s c r o p w a t e r m e l o n w i t h g a r l i c a c c o m p a n y i n g 处理 T r e a t m e n t 细菌 B a c t e r i a l 1 0 6 c f u g 1 真菌 F u n g u s 1 0 4 c f u g 1 放线菌 A c t i n o m y c e t e s 1 0 6 c f u g 1 尖孢镰刀菌 Fusarium oxysporum 1 0 2 c f u g 1 C K 5 5 1 6 5 7 7 c 3 7 0 3 5 1 1 a 3 9 5 5 1 b 2 8 1 5 3 a T 1 6 3 3 3 4 2 9 b 1 4 7 4 3 6 b 1 0 5 1 3 2 3 a 1 9 4 7 3 b T 2 8 0 8 3 5 7 9 a 1 1 1 2 8 0 1 c 1 1 2 1 7 9 5 a 9 0 5 8 c 表4 大蒜伴生条件下连作西瓜根际土壤酶活性的变化 T a b l e 4 T h e e n z y m e a c t i v i t i e s i n r h i z o s p h e r e s o i l f r o m c o n t i n u o u s c r o p p i n g w a t e r m e l o n w i t h g a r l i c a c c o m p a n y i n g 处理 T r e a t m e n t 多酚氧化酶活性 P o l y p h e n o l o x i d a s e m o l g 1 d 1 过氧化物酶活性 P e r o x i d a s e a c t i v i t y m o l g 1 d 1 脲酶活性 U r e a s e a c t i v i t y m o l g 1 d 1 蔗糖酶活性 S u c r a s e a c t i v i t y m o l g 1 d 1 C K 4 2 7 9 2 3 9 c 5 3 3 2 2 0 4 c 3 0 9 6 8 1 7 4 7 c 1 2 8 2 8 1 5 2 a T 1 4 6 2 6 1 3 0 b 6 8 7 7 0 7 3 b 3 6 2 4 5 2 2 1 9 b 7 1 3 3 2 5 6 b T 2 4 8 2 7 0 8 6 a 6 9 2 4 1 4 5 a 4 1 9 1 0 1 8 9 3 a 7 6 0 4 1 9 1 b 836西 北 植 物 学 报 4 1卷 多酚氧化酶 过氧化物酶 脲酶的活性 却降低了土 壤蔗糖酶活性 且全生育期伴生处理的效果更明显 其中 与对照相比较 T 1和T 2处理连作西瓜根际土 壤多酚氧化酶活性分别显著增加8 1 1 和1 2 8 1 过氧化物酶活性分别显著提高2 8 9 7 和2 9 8 6 脲酶活性分别显著增加1 7 0 4 和3 5 3 3 蔗糖酶 活性分别显著降低4 4 4 0 和4 0 7 2 3 讨论与结论 3 1 大蒜伴生对连作西瓜土壤生物学特性影响 化感作用可以改良土壤理化性质 改善土壤生 物学特性 2 5 土壤中的微生物对养分吸收 转运及 利用具有重要作用 是衡量土壤生态质量和评价植 物健康状况的重要指标 2 6 小麦化感栽培改变了 西瓜根际真菌的群落组成和结构 降低了西瓜根际 真菌的 S h a n n o n 指数和 s o b s 指数 对西瓜根际细 菌群落及其多样性影响不大 2 7 大麦 芥菜2种化 感作物伴生栽培辣椒显著增加了其土壤中放线菌 细菌发生数量 显著降低其真菌数量 2 8 小麦伴生 栽培番茄的土壤有害真菌繁殖数量大幅显著减少 有益菌放线菌和有益细菌繁殖数量显著增加 改善 了植物土壤中的菌落数量和丰富程度 2 9 本试验 结果表明 大蒜套作化感栽培西瓜显著增加了栽培 系统中西瓜根际土壤细菌 放线菌数量 降低了土壤 真菌 尖孢镰刀菌数量 一定程度改善了土壤微生 态 这一点在陈昱 3 0 的研究中已经得到充分验证 这可能是大蒜根系细胞分泌的各种营养物质 促进 根系物质间的转化 增加了根系水分和植物矿质素 等元素的消化吸收 或者大蒜根系细胞分泌的某些 糖类等各种物质为根系微生物正常活动繁殖提供了 各种能量 并与之结合形成了相互适应的根系菌群 以及菌落结构 各种根系微生物丰度的改变改善了 大蒜根际土壤的微生物群落 提高了根系土壤营养 质量 3 1 西瓜土壤中的酶主要来源于动植物残体及其土 壤分泌物 是一种生物活性化学物质 其活性与检 测土壤层内微生物细菌数量 有机质生物含量及提 供土壤所需养分生物含量均具有一定的正相关性 是检测土壤生物质量的重要化学指示性试剂 3 2 大麦伴生栽培增强了番茄根际土壤中脲酶 蛋白酶 和其他蔗糖酶活性 2 9 分蘖洋葱提高了洋葱番茄体 系内番茄根际土壤中的脱氢酶 多酚类抗氧化酶及 脲酶活性 3 3 紫背天葵化感栽培提高了连作豇豆生 长根系土壤中脲酶 蔗糖氧化酶 多酚类抗氧化酶和 多种磷酸酶活性 3 0 本研究结果表明 大蒜伴生化 感栽培西瓜增强了西瓜根际土壤中多酚氧化酶 过 氧化物酶和脲酶的活性 降低了根际土壤中蔗糖酶 的活性 这一点与韩哲 3 4 伴生芹菜在黄瓜上的化 感研究结果一致 究其原因主要是因为伴生大蒜根 系土壤分泌物更加丰富 而大蒜伴生增加了西瓜根 系土壤周围纤维素 糖类等营养物质 从而间接改变 伴生根际土壤微生态生长环境 有效提高西瓜根际 土壤酶活性 3 5 3 2 大蒜伴生对连作西瓜叶片酶促保护系统的 影响 正常情况下 植物体内的氧化酶类和保护代谢 系统处于平衡活动状态 当植物受到来自外界各种 逆境胁迫时 细胞内各种抗氧化酶通常会通过协同 相互作用 清除留在细胞内过多的细胞活性氧 避免 造成细胞膜脂的过氧化 因此各种抗氧化剂的酶活 性在很大程度上直接反映了细胞抗逆性的作用强 弱 3 6 丙二醛是作物逆境下膜脂过程中氧化的主 要代谢产物 其含量是植物细胞膜上膜脂受伤害氧 化程度的重要指标 伴生大麦和芥菜化感栽培辣 椒 可有效提高伴生栽培系统辣椒植株叶片过氧化 物酶和过氧化氢酶活性 显著有效降低伴生栽培系 统中辣椒叶片过氧化氢含量 2 8 化感小麦根系分泌 物能显著提高看麦娘叶片超氧歧化酶活性 过氧化 物酶活性 叶片M D A含量比对照至少提高了 3 0 0 3 7 小麦 西瓜伴生化感栽培系统内 小麦化 感作用增强了西瓜叶片中的S O D和P P O活性 降 低了西瓜叶片中过氧化产物M D A的含量 7 本研 究结果表明 大蒜化感栽培后 伴生栽培系统中西瓜 植株叶片中的S O D P O D和C A T活性均显著大幅 提高 叶片中的M D A H 2 O 2含量显著大幅降低 叶 片超氧阴离子清除能力显著增加 这与西瓜辣椒伴 生栽培的研究结果一致 3 8 也与玉米设施草莓伴生 栽培的研究结果类似 3 9 但与肖雪梅 3 5 的大蒜伴 生连作黄瓜相关研究结果完全相反 这可能是因为 大蒜的多种根系分泌物直接活化了西瓜土壤 增加 了西瓜对某些矿质元素的的吸收 提高了西瓜叶片 保护酶活性 从而减少体内有害物质积累 保护其细 胞膜不受伤害 4 0 另外 植物细胞受到自然逆境胁迫时会自动产 生大量具有渗透性和调节性的物质 如脯氨酸 可溶 性糖 可溶性蛋白等 以维持植物细胞膜内渗透压的 平衡 维护植物细胞正常生理功能 4 1 脯氨酸含量 代表其细胞渗透调节能力的强弱大小 可溶性蛋白 9364期 吴绍军 等 连作西瓜抗逆系统及土壤微生态对大蒜伴生的响应 含量可有效缓解高温逆境对原生植物表皮细胞的严 重伤害 4 2 而可溶性糖是某些物质化学合成的一种 重要能量来源 对细胞膜和原生质中的胶体结构有 重要的保护作用 本研究结果表明 大蒜化感西瓜 栽培体系中 西瓜叶片中脯氨酸含量明显减少 可溶 性糖和可溶性蛋白含量明显增加 前人研究发现盐 胁迫处理后植株体内活性游离脯氨酸含量明显增 加 4 3 本研究结果与之正好相反 可能与品种及其 在逆境中的胁迫处理时间延长有关 一般来说 高 温 高盐等逆境胁迫条件下 脯氨酸大量转化积累可 提高植物逆境下渗透调节能力和耐胁迫能力 有助 于维持植物细胞的正常新陈代谢 也有研究表明脯 氨酸是植物逆境渗透胁迫的自然产物 是植物细胞 受到各种逆境胁迫伤害的自然反应 4 4 本试验研 究结果表明脯氨酸含量减少 可能是因为大蒜化感 栽培减少了西瓜叶片受伤的程度 降低西瓜叶片叶 中脯氨酸的大量积累 综上所述 大蒜伴生化感栽培西瓜 显著抑制了 连作西瓜枯萎病的发病