張 偉，趙瑞芬，姜春霞，翟廣謙，劉恩科

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究中心，山西 太原 030031；2.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與資源研究所，山西 太原 030031）

結(jié)球甘藍(lán)（Brassica oleracea L.）具有耐寒、抗病、適應(yīng)性強(qiáng)、易貯耐運(yùn)、產(chǎn)量高、品質(zhì)好等特點(diǎn)，是我國主要種植的蔬菜之一，其種植面積和產(chǎn)量在所有蔬菜中位居第3，是近年來栽培面積發(fā)展最快的長途運(yùn)輸蔬菜。因其種植效益極高，是糧菜輪作系統(tǒng)中增加農(nóng)民收入的重要環(huán)節(jié)。作物在其生長發(fā)育過程中，通過從土壤中吸收水分、養(yǎng)分，同時(shí)也不斷分泌自身的代謝產(chǎn)物，即根系分泌物，主要包括有機(jī)酸類、糖類、氨基酸類和酚類物質(zhì)，釋放到土壤中，起到改善植物的生長環(huán)境、影響土壤的理化及生物學(xué)性狀的作用[1-3]。

結(jié)球甘藍(lán)不僅忌連作，而且對后茬作物苗期也存在限制生長作用，土壤作為前后兩茬作物聯(lián)系的載體，前茬作物對后茬作物的影響主要通過對土壤的改變來實(shí)現(xiàn)，即通過對土壤養(yǎng)分、物理性質(zhì)、微生物、酶活性等的改變，進(jìn)而影響后茬作物的生長[4-6]。當(dāng)前根系分泌物研究多采用人工環(huán)境即營養(yǎng)液培養(yǎng)，再通過營養(yǎng)液提取根系分泌物[7]，但也有人認(rèn)為，溶液收集的方法不能反映植物根系的分泌狀況，應(yīng)研究經(jīng)過土壤環(huán)境后的植物根系分泌物更具有實(shí)際意義[8]。

本試驗(yàn)對結(jié)球甘藍(lán)連作和輪作條件下利用土壤溶液取樣器[9]進(jìn)行土壤溶液采集，并進(jìn)行GC-MS分析[10-11]，測定根區(qū)土壤有機(jī)物主要成分，為探明甘藍(lán)對后茬作物的作用機(jī)制以及區(qū)域輪作模式的選擇提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

選擇輪作（前茬作物為玉米）和結(jié)球甘藍(lán)種植1 a的耕層土為試驗(yàn)用土；供試結(jié)球甘藍(lán)品種為世農(nóng)703。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用盆栽的方式，設(shè)2個處理，分別為：A.輪作（前茬作物為玉米）耕層土上移栽甘藍(lán)；B.連作2 a的耕層土上移栽甘藍(lán)。對照為空白土壤，即輪作（前茬作物為玉米）耕層土，但不移栽甘藍(lán)苗。各處理重復(fù)3次，每盆裝土5 kg和復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O＝15∶15∶15）10 g，放置于室外。A，B處理于 2016年5月25日移栽甘藍(lán)苗。

1.3 樣品采集與處理

在結(jié)球甘藍(lán)收獲期（2016年8月25日），在結(jié)球甘藍(lán)根部插入土壤溶液取樣器（Rhizon SMS），抽液前一天澆水3 L，使用10 mL醫(yī)用注射器連接土壤溶液取樣器負(fù)壓抽取土壤溶液，每處理抽取20mL。將收集的土壤溶液用MG-2200氮?dú)獯祾邇x吹干，并使用FDU-100真空冷凍干燥系統(tǒng)排去空氣和水汽，然后加入40 μL20 mg/mL的甲氧胺鹽酸鹽吡啶溶液，37℃反應(yīng)90 min，并伴隨振蕩，最后加入70 μLMSTFA，70℃反應(yīng)60 min并伴隨振蕩。反應(yīng)完成后，0.45 μm濾膜過濾至GC進(jìn)樣小瓶，待進(jìn)行GC-MS分析。

1.4 根系分泌物的GC-MS分析

結(jié)球甘藍(lán)根系分泌物采用TRACE GC Ultra-PolarisQ氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行分析，GC-MS分析條件如下。氣相條件：色譜柱Thermo DB-5毛細(xì)管柱（30m×0.32 mm×0.25 μm）；色譜柱升溫程序：初始溫度80℃恒溫2 min，10℃/min升至140℃恒溫2 min，4℃/min升至280℃恒溫10 min。分流比為10∶1。進(jìn)樣口溫度為230℃；載氣為氦氣，純度為99.999%，載氣流速為1 mL/min（恒流）；進(jìn)樣量為1μL。

質(zhì)譜條件：EI離子源，電離電壓70 eV；離子源溫度為250℃；傳輸線溫度為250℃；質(zhì)譜掃描方式為全掃描，掃描范圍為m/z 50～650；溶劑延遲時(shí)間為3 min。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理結(jié)球甘藍(lán)根區(qū)土壤有機(jī)物鑒定結(jié)果

不同處理?xiàng)l件下土壤有機(jī)物鑒定結(jié)果如圖1，2所示。輪作與連作處理均檢測出5類21種有機(jī)物，其中，糖類9種，分別為葡萄糖、山梨醇、木糖、來蘇糖、肌醇、松二糖、à-D-呋喃果糖苷、D-吡喃葡萄糖、D-呋喃核糖；酸類6種，分別為棕櫚酸、丙烯酸、2-羥基丙酸、2-羥基丙烯酸、丁二酸、硬脂酸；胺類4種，分別為N-乙基乙酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、N-乙基異丙胺、N，N-二乙基乙酰胺；醇類1種，為甘油；酯類1種，為亞油酸甲酯。2個處理含量最高的有機(jī)物均為木糖（8.28%），含量最低的有機(jī)物均為2-羥基丙烯酸（0.10%）。

圖3為對照土壤有機(jī)物GC-MS圖譜，由此可知，在對照土壤中檢測出5類18種有機(jī)物，其中，糖類9種，分別為葡萄糖、山梨醇、木糖、來蘇糖、肌醇、松二糖、à-D-呋喃果糖苷、D-吡喃葡萄糖、D-呋喃核糖；酸類6種，分別為棕櫚酸、丙烯酸、2-羥基丙酸、2-羥基丙烯酸、丁二酸、硬脂酸；胺類1種，為N，N-二乙基乙酰胺；醇類1種，為甘油；酯類1種，為亞油酸甲酯。對照土壤中含量最高的有機(jī)物均為木糖（8.28%），含量最低的有機(jī)物均為2-羥基丙烯酸（0.10%）。

2.2 不同土壤有機(jī)物種類及相對含量比較

種植結(jié)球甘藍(lán)對土壤溶液有機(jī)物的影響列于表1。本試驗(yàn)中，不同處理?xiàng)l件下土壤有機(jī)物中均檢測出9種糖類、6種酸類、1種醇類、1種酯類有機(jī)物，且其中的葡萄糖、山梨醇、木糖、來蘇糖、肌醇、松二糖、棕櫚酸、丙烯酸、2-羥基丙酸、2-羥基丙烯酸、丁二酸、N，N-二乙基乙酰胺、甘油、亞油酸甲酯等14中有機(jī)物相對含量相同。

不同處理?xiàng)l件下共有的有機(jī)物中，à-D-呋喃果糖苷、D-吡喃葡萄糖、D-呋喃核糖和硬脂酸的含量不完全相同。種植結(jié)球甘藍(lán)的A，B處理與對照相比，土壤有機(jī)物種類增加了3種胺類，分別為N-乙基乙酰胺、N，N-二乙基甲酰胺和N-乙基異丙胺。連作處理中土壤溶液硬脂酸相對含量為4.24%，明顯高于輪作處理中硬脂酸相對含量（0.41%）和對照處理（0.57%）。

表1 不同處理結(jié)球甘藍(lán)根區(qū)土壤有機(jī)物種類及相對含量比較

3 結(jié)論

本研究表明，試驗(yàn)土壤有機(jī)物分析中檢測出的物質(zhì)含有糖、酸、胺、醇和酯類。種植結(jié)球甘藍(lán)使土壤溶液中增加了3種有機(jī)物，N-乙基乙酰胺、N，N-二乙基甲酰胺和N-乙基異丙胺，可能和結(jié)球甘藍(lán)的種植有密切關(guān)系，但和種植年限無關(guān)。

連作處理中土壤溶液硬脂酸相對含量為4.24%，是輪作處理中硬脂酸相對含量（0.41%）的10.3倍，可能與結(jié)球甘藍(lán)連作有關(guān)。以上結(jié)果均需進(jìn)一步的試驗(yàn)驗(yàn)證。

結(jié)球甘藍(lán)為忌連作作物，除土傳病蟲害和土壤物理性狀的變差等原因，根系分泌物的自毒作用也是重要因素[12-13]，且根系分泌物與養(yǎng)分的直接絡(luò)合、螯溶作用對根際養(yǎng)分有效性起著重要的影響[14-15]。下一步應(yīng)對根系分泌物中一些成分進(jìn)行生物學(xué)檢測，明確結(jié)球甘藍(lán)根系分泌物中的作用成分。