黃雁飛，陳桂芬，熊柳梅，黃玉溢，劉永賢，潘麗萍

(廣西農業(yè)科學院農業(yè)資源與環(huán)境研究所，廣西 南寧 530007)

【研究意義】桉樹原產地為澳大利亞，我國于20世紀60年代開始引種，目前我國桉樹人工林面積已經超過390萬hm2[1]，其中四川、福建、貴州和廣西等省(自治區(qū))種植面積較多。由于桉樹生產周期短，產生的經濟效益快，因此備受人們的青睞，但人工桉樹林也在一定程度上會導致土壤退化、水源污染、地力下降、生物多樣性減少、與其他作物存在水肥的競爭等現象[2-3]。隨著研究的不斷深入，桉樹的化感作用危害也逐漸被大家所認識，桉樹根系及桉葉分解其釋放的某些化感物質是抑制其他植物生長的重要因素[4]。因此，研究速生桉化感作用對作物生長的影響及作物抗性生理反應機制，對今后桉樹砍伐后合理利用桉葉和桉林土地具有重要的指導意義。【前人研究進展】桉樹的鮮活枝葉、枯落物及根系分泌物，均含有抑制其他作物生長的化感物質，其中桉樹葉分解是速生桉化感物質進入環(huán)境的重要途徑[5]。高丹等[6]在對巨桉葉片中化感成份進行測定時發(fā)現：巨桉葉片中存在8類35種化合物，其中烷烴、芳香烴和酚類物質是桉葉中典型的主要化感物質?；形镔|通過作用于植物細胞膜、線粒體、葉綠體、基因表達等，進而影響到植物的生長發(fā)育[7]。比如，化感物質可通過改變葉綠素合成而影響到植物的光合作用，其次化感物質會刺激植物產生超氧陰離子自由基、過氧化物羥自由基而引發(fā)膜脂過氧化。此外，化感物質的作用強度將直接影響植物體內超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)活性變化—SOD和POD等保護酶系統(tǒng)活性的變化已被廣泛的作為植物抵御逆境傷害的指標[8]。【本研究切入點】當前，關于人工桉樹林對土壤環(huán)境退化，周邊水質變化等的研究均有相關報道[9]，對桉樹葉化感作用的研究主要集中在對化感物質的分離鑒定、生物活性測定等方面[10]，而模擬桉葉在土壤自然分解狀態(tài)下對其他作物化感作用的研究還鮮有報道?！緮M解決的關鍵問題】本研究以玉米為受體植物研究速生桉成熟葉片在自然分解過程中對玉米體內保護酶系統(tǒng)及光合作用的影響，以期為桉樹砍伐后桉葉和桉林土壤的合理利用提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

于2015年3月從廣西農業(yè)科學院人工速生桉林基地，分別收集3個月生和1年生樹齡的尾巨桉成熟葉片，葉片采集后風干備用。供試的玉米品種為桂單0810。盆栽供試土壤為第四紀紅土，基本理化性狀見表1。

1.2 試驗方法

根據不同樹齡桉葉化感物質含量存在差異以及桉林葉片年生長量(約9000 kg/hm2)[11]的特征，試驗設置了3個月生桉樹的成熟葉片添加量225 g/盆處理(T1)、添加量652 g/盆處理(T2)；1年生桉樹的成熟葉片添加量225 g/盆處理(F1)、添加量652 g/盆處理(F2)；；另設不添加桉樹葉處理(CK)為對照，共5個處理，每個處理設3個重復，共計15盆。添加桉葉方法為，稱取所需添加風干桉葉(非粉碎，保持原狀)與土壤拌勻后轉到桶中。

于2015年在基地大棚中采用盆栽的方法進行試驗，盆栽塑料桶直徑30 cm、高50 cm，每桶裝16 kg過1 cm篩的風干土，并于玉米播種前將所需添加的桉樹葉與桶內土壤混勻備用。玉米于4月8日播種，每桶播種20穴，每穴1粒飽滿均勻玉米種子，播完種子后，每桶加入2.5 L水使土壤水分達到飽和狀態(tài)，玉米生長過程中，每個處理均按玉米生產需求的水分和養(yǎng)分標準進行均衡一致地澆水、施肥與管理。7月19日，玉米成熟收獲。

采樣方法：在玉米拔節(jié)期和收獲期，對玉米根及葉片進行采樣。取新鮮玉米根和葉片樣品帶回實驗室，用去離子水洗凈，待測玉米酶活性和葉片中葉綠素含量。

1.3 測定項目及方法

按相關方法[12]測定土壤理化性質，根系和葉片酶活性采用試劑盒測定。準確稱取1 g超純水清洗過的鮮樣品，研磨成勻漿待測，選用南京建成生物工程研究所提供的考馬斯亮藍蛋白試劑盒，超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)試劑盒，過氧化物酶(Peroxidase，POD)試劑盒，過氧化氫酶(Catalase，CAT)試劑盒，分別測定玉米根、葉片蛋白質含量SOD活性、POD活性以及CAT活性，按照給定的方法計算SOD、POD和CAT的活性。葉片葉綠素含量參考王磊的分光光度計法測定[13]。

計算公式為：

CA=12.7OD663-2.59OD645

CB=22.9OD645-4.67OD663

CA+B=20.3OD645+ 8.04OD663

式中，CA、CB分別為葉綠素a和b的濃度；CA+B為葉綠素a和b的總濃度，單位為mg·L-1。

表1 供試土壤基本理化性狀

表2 速生桉葉添加對玉米葉片葉綠素含量的影響

注：表中同列數據后不同的小寫字母表示差異達顯著水平(P<0.05)，下同。

Note：Different lowercase in the same column indicate significant difference at the 0.05 level，the same as below.

式中，C：葉綠素濃度(mg·L-1)；V：提取液總體積(mL)；W：葉片鮮重(g)。

1.4 數據處理與分析

采用Excel 2003、SPSS 19軟件進行統(tǒng)計分析，在a=0.05水平上進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 速生桉葉覆蓋對玉米葉綠素含量變化的影響

葉綠素含量變化整體趨勢隨著桉葉添加量、葉齡的增加而減少(表2)。拔節(jié)期，添加桉葉處理葉綠素a和總葉綠素含量均有所降低，其中T2和F2處理降低效果較為明顯：與CK處理相比，葉綠素a含量分別降低了12.93 %和10.98 %，總葉綠素含量分別降低了18.36 %和18.29 %。成熟期，與CK處理相比T2、F1和F2處理葉綠素a含量分別降低了31.76 %、25.29 %和38.23 %，葉綠素b含量分別降低了40.00 %、24.00 %和38.00 %，總葉綠素含量分別降低了33.60 %、25.00 %和38.18 %。

2.2 速生桉葉添加對玉米SOD活性變化的影響

表3所示，拔節(jié)期，F1、F2處理玉米葉片SOD活性均顯著高于CK處理，其中F2處理增高幅度最大；成熟期，添加桉葉處理提高了玉米葉片SOD活性，其中T1、F1、F2處理處理均顯著高于CK處理。玉米根系SOD活性整體上隨玉米生長時間、桉葉添加量及葉齡增加呈現逐漸增高的趨勢。拔節(jié)期，不同桉葉添加處理均可提高玉米根系SOD活性，其中F2處理SOD活性最高，與CK處理相比提高了43.36 %；成熟期，各處理玉米根系SOD活性大小依次為F2>T2>T1>F1>CK ，其中F2、T2處理與CK處理相比分別提高了39.15 %和31.60 %。

2.3 速生桉葉添加對玉米POD活性變化的影響

表4所示，拔節(jié)期，玉米葉片POD活性隨桉葉添加量、葉齡的增加而增高，各處理POD活性的大小依次為F2>F1>CK>T2>T1；成熟期，各處理葉片POD活性大小為F2>T2>F1>T1>CK，添加桉葉處理均顯著高于CK處理；拔節(jié)期，玉米根系POD活性隨著桉葉添加量及葉齡的增加而增加，大小依次為F2>F1>T2>T1>CK；成熟期，桉葉添加處理玉米根系POD活性均顯著高于CK處理，其中T2處理較CK處理提高了33.14 %，桉葉添加量對POD活性的提高有促進作用。

表3 速生桉葉添加對玉米葉片、根系SOD活性的影響

表4 速生桉葉添加對玉米葉片、根系POD活性的影響

表5 速生桉葉添加對玉米葉片、根系CAT活性的影響

2.4 速生桉葉添加對玉米CAT活性變化的影響

表5所示，拔節(jié)期，玉米葉片CAT活性以CK處理最高，各添加處理間差異不顯著；成熟期，T2、F1、F2處理玉米葉片的CAT活性均顯著高于CK處理，其中F2處理的增加幅度最為明顯；玉米根系CAT活性在拔節(jié)期和成熟期，均呈隨桉葉添加量及葉齡的增加而增加的趨勢，其大小依次為F2>F1>T2>T1>CK。

3 討 論

桉樹在生長和凋落分解過程中都會產生一些化學物質，如巨桉葉片、根系中存在芳香酸醋，長鏈脂肪酸，烷烴類等[14]，這些化感物質均可在不同程度上影響受體植物的生長發(fā)育。

光合作用是植物合成碳水化合物及獲得營養(yǎng)的基礎，也是植物體內代謝的重要過程，同時也是判斷植物抗逆性強弱的重要指標[15]。葉綠素是植物光合作用過程中的重要因子，是將光能轉換為化學能的中介，其中葉綠素a是光合反應中心執(zhí)行能量轉換的重要載體，葉綠素b是捕獲和傳遞光能的重要部分[16]。葉綠素含量的高低直接影響到植物光合作用的強度?；形镔|通過作用于受體植物根系細胞膜，通過膜將脅迫信號傳導到細胞內，影響植物細胞內水、離子濃度及激素分泌水平[17]，Singh等[18]研究報道檸檬桉葉片揮發(fā)性物質能夠抑制銀膠菊幼苗生長、降低葉綠素含量。本研究結果表明：添加桉葉處理后玉米葉片葉綠素a和葉綠素b含量隨著桉葉添加量、葉齡及玉米生長時間的增加而減少，桉葉分解過程中釋放的化感物質顯著降低了玉米葉片中的葉綠素a和葉綠素b的合成量，且化感作用隨葉齡和添加量的增加而變強，這與陳良華等[5]以小白菜和李羿橋[19]采用假儉草、狗尾草和菊苣三種草為受體研究巨桉葉分解化感作用的結果類似，即隨著桉葉添加量的增加，受體植物葉綠素a、葉綠素b含量均顯著降低。

本研究結果，桉葉添加處理后，玉米(葉片、根系)SOD活性明顯增強，且隨桉葉添加量及葉齡的增加而不斷增強。添加處理后，玉米(葉片、根系)POD活性顯著高于對照處理，且隨添加量、葉齡的增加而增強。隨著玉米的生長，葉片POD活性逐漸下降、根系POD活性卻顯著提高。添加處理的玉米根系CAT活性顯著高于對照處理，且隨添加量、葉齡及玉米生長時間的增加而不斷增高。說明桉葉分解釋放的化感作用激發(fā)了玉米體內的保護酶系統(tǒng)，且隨著桉葉添加量的提高化感物質的釋放量累積越多，玉米受到的脅迫越強烈，這與前人使用其它植物開展研究得出的結果相似，即在較低凋落葉含量處理下化感作用較小，對過氧化物酶活性變化影響不顯著，但隨著凋落葉含量的上升和處理時間的加長化感效應顯著增強[22-23]。桉樹種植年限的延長明顯影響到土壤微生物的數量及多樣性[24]，連作會增加化感物質在土壤的累積[25]，本研究結果顯示1年生桉樹葉添加處理比3個月生的桉葉添加處理化感作用更為強烈，說明桉樹種植年限對桉葉化感物質含量的釋放有著一定的影響作用，其影響強烈程度還有待于進一步的研究探討。

4 結 論

桉葉在土壤腐解過程中對玉米的抗性生理產生了化感作用，桉葉化感作用降低了玉米葉片葉綠素a和葉綠素b含量進而影響光合作用機能；桉葉分解的化感物質激發(fā)了玉米體內的保護酶系統(tǒng)，玉米通過調節(jié)體內抗氧化物酶活性變化來緩解桉葉在分解過程中產生的化感脅迫。

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