铝对荞麦和金荞麦根际土壤微生物及酶活性的影响

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1、罗虹等：铝对荞麦和金荞麦根际土壤微生物及酶活性的影响2385铝对荞麦和金荞麦根际土壤微生物及酶活性的影响罗虹，刘鹏，徐根娣，李倩倩浙江师范大学化学与生命科学学院，浙江金华321004摘要：以两种耐铝性不同蓼科荞麦属植物荞麦和金荞麦为材料，通过土培盆栽试验，比较研究其根际土壤微生态对铝胁迫反应的差异。结果表明，一定质量分数的Al对荞麦和金荞麦根际土壤细菌具有显著刺激效应，对金荞麦的影响更大，但Al质量分数过高，对细菌的刺激效应明显减弱，甚至产生抑制作用，荞麦和金荞麦根际土壤真菌数量均随着Al质量分数的升高而明显增加，荞麦根际土壤真菌增加幅度更为显著，Al胁迫下

2、二者根际放线菌数量的变化亦表现出一定的差异；Al胁迫下，荞麦和金荞麦根际土壤氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌等氮素生理群微生物的变化趋势亦显示出明显差异，整体上荞麦根际土壤细菌生理群对Al胁迫比金荞麦更敏感；Al胁迫对荞麦和金荞麦根际土壤过氧化氢酶活性均表现出较弱的抑制效应，但荞麦根际土壤始终维持较金荞麦更高的过氧化氢酶活性，这与荞麦具有更强的耐铝性有一定的关系，荞麦和金荞麦根际土壤转化酶对Al非常敏感，随着铝的加入，其活性显著下降，荞麦和金荞麦根际土壤脲酶活性的变化趋势基本一致，但整体上荞麦根际土壤脲酶活性均明显低于金荞麦，这是否与其耐铝毒特性的差异有关有待

3、于进一步探讨。关键词：铝；荞麦；金荞麦；土壤微生物；土壤酶中图分类号：Q945.79文献标识码：A文章编号：1672-2175（2008）06-2381-06罗虹等：铝对荞麦和金荞麦根际土壤微生物及酶活性的影响2385铝是地壳中含量最为丰富的金属元素之一，通常以难溶性的硅酸盐或氧化铝的形式存在，对植物生长不构成危害，但在酸性条件下（pH<5），难溶性的铝会转变成可溶性的铝（主要是Al3+），从而对植物产生毒害。近年来，随着全球范围内酸性沉降的日益严重以及酸性肥料在农业中的大量投入，土壤中的富铝化作用加剧，使得酸性土壤及有关环境中活性铝的数量呈明显增加的趋势[

4、1]，铝毒害已成为酸性土壤中植物生长最主要的限制因素。目前对酸性土壤的治理方法大都投入大，操作难，缺乏可持续性，培育耐铝作物新品种及耐铝性状改良是一条经济有效和可持续发展的途径，因此，了解铝对植物的毒害及揭示植物耐铝机理具有重要的理论和实际意义。近几十年来，人们对植物的耐铝机制作了大量的研究[1-7]，植物抗铝毒机制可概括为外部排斥和内部解毒两方面[1,6]，如耐铝植物可以通过根部分泌一些有机酸、氨基酸和酰胺等在植物根区与铝螯合阻止铝进入细胞[2-3,7]，内部解毒机理如液泡的分隔化、细胞内溶物质的螯合作用及诱导耐铝酶系的形成等[4-5,8]，但是这些抗性机

5、理都有一定的局限性，因而至今没有哪一个机理被广泛认可。这主要是因为植物对铝的抵抗能力的形成相当复杂，遗传学研究证明，耐铝性是由一个或一个以上的主基因和几个微效基因控制的[5]，表明了耐铝性在遗传上的潜在复杂性，而以往对植物铝毒及耐铝方面的研究，取材一般都是单一耐铝植物，极少有耐铝性不同植物的对比研究[9-10]，仅有的报道中[11-12]耐性和非耐性植物之间没有亲缘关系，非常不利于植物耐铝的生理生化及分子生物学机制的全面揭示和优良耐铝基因的挖掘。荞麦FagopyrumeschlentumMoench和金荞麦Fagopyrumdibotrys(D.Don)Ha

6、ra.都是蓼科Polygonacease荞麦属FagopyrumGaerth的植物，是我国黄土丘陵地区和西北干旱地区广泛种植的粮食作物，具有较高的经济价值和生态学价值，其中荞麦是一种耐铝性很强的铝超积累植物[13-14]。王芳等[15]研究了铝对荞麦和金荞麦根系分泌物的影响，为了较全面地揭示铝对植物的生态效应及其耐铝机理，不仅要关注铝对植株的影响，还应考虑其对根际土壤中生态功能活跃的土壤微生物及其微生物生态的影响。根际是围绕于植物根周围很小的土壤微域，是土壤-根系-微生物三者紧密结合相互影响的场所，作物根际土壤微生物可以通过根际营养状况和植物体内激素含量来改

7、变植物体内生理生化过程，而植物也会通过根系的分泌物对根际微生态系统的组成及功能产生影响。本试验以荞麦和金荞麦为研究材料，探讨铝胁迫对其根际土壤微生物区系结构和土壤酶活性的影响，旨在为进一步揭示铝超积累植物的耐铝机理提供理论基础，为荞麦和金荞麦在酸性红壤地区的广泛栽培提供参考。罗虹等：铝对荞麦和金荞麦根际土壤微生物及酶活性的影响23851材料与方法1.1试验材料表1供试土壤的理化性状Table1PhysicalandchemicalpropertiesofthesoilusedintheexperimentpHw(有机质)/(g·kg-1)w(速效钾)/(mg

8、·kg-1)w(速效磷)/(mg·kg-1)w(活性