添加水稻秸秆对油菜_brassicanapusl__幼苗生长的影响

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农业资源与环境学报JournalofAgriculturalResourcesandEnvironment2016年5月·第33卷·第3期：253-261May2016·Vol.33·No.3：253-261添加水稻秸秆对油菜（BrassicanapusL.）幼苗生长的影响122212*余常兵，胡威，吕驰驰，柯奇画，李银水，庞静（1.中国农业科学院油料作物研究所，农业部油料作物生物学与遗传育种重点实验室，湖北武汉430062；2.生物资源绿色转化湖北省协同创新中心，湖北大学资源环境学院，湖北武汉430062）摘要：近几年，水稻秸秆直接还田对油菜幼苗生长的负效应受到关注。有许多研究在水稻残体或腐解物中检测出了酚酸等被广泛证实具有化感作用的物质，因此在水稻秸秆产生的负效应中，化感抑制作用不容忽视。本研究以酚酸为目标化感物质，以湖北省油菜主栽品种“中双11号”为受体，采用4种采自典型稻油轮作系统中的土壤进行盆栽试验，研究水稻秸秆对油菜幼苗生长的影响。结果表明：（1）整体看来，添加秸秆对油菜幼苗总生物量的主效应在进贤土为正，在汉川土为负，在阳逻和麻城土为无明显影响；（2）功能叶片光合色素含量在全部土壤下的显著降低均出现在播种后33d之内，与水稻秸秆腐解速率最大值的出现与存在时间上的重叠。秸秆处理对油菜幼苗的负效应在早期强于后期；（3）土壤水溶态酚酸含量为3.3~49.0μg·g-1soil。添加秸秆虽导致土壤中水溶态酚酸浓度增加，但其明显增加主要发生在试验后期，且增量与幼苗生物量化感效应指数呈正相关关系。因此酚酸含量的变化不能解释水稻秸秆的负效应，为揭示秸秆处理的负效应机制，需要转换目标化感物质。关键词：水稻秸秆；腐解；油菜幼苗；化感作用；酚酸中图分类号：X71文献标志码：A文章编号：2095-6819（2016）03-0253-09doi:10.13254/j.jare.2015.0208引用格式：余常兵，胡威，吕驰驰，等.添加水稻秸秆对油菜（BrassicanapusL.）幼苗生长的影响[J].农业资源与环境学报,2016,33（3）:253-261.YUChang-bing,HUWei,L譈Chi-chi,etal.AllelopathicEffectofRiceStrawonRape（BrassicanapusL.）Seedlings[J].JournalofAgriculturalResourcesandEnvironment,2016,33（3）:253-261.AllelopathicEffectofRiceStrawonRape（BrassicanapusL.）SeedlingsYUChang-bing1,HUWei2,L譈Chi-chi2,KEQi-hua2,LIYin-shui1,PANGJing2*（1.OilCropsResearchInstituteoftheChineseAcademyofAgriculturalSciences,KeyLaboratoryofBiology&GeneticImprovementofOilCrops,MinistryofAgriculture,Wuhan430062,China;2.HubeiCollaborativeInnovationCenterforGreenTransformationofBio-Resources,AcademyofResourceandEnvironment,HubeiUniversity,Wuhan430062,China）Abstract：Inrecentyears,negativeeffectsofricestrawonrape（BrassicanapusL.）wereverifiedinrice-rape（BrassicanapusL.）rotationsysteminYangtzeRiverBasininChina.Allelopathiceffectcouldcontributetothenegativeeffects,assolublephenoliccompoundswerefrequentlyidentifiedindecomposingricestraw.Togainabetterunderstanding,seedlingsofrapecultivarZhongshuang11weretreatedwithandwithoutricestrawin4typicalsoilssampledfromrice-raperotationsystem.Ourresultswereasfollows：（1）Acrossthewholeexperimentperiod,ricestrawtreatmentshowedmarkedpositiveandnegativemaineffectinJinxiansoilandHanchuansoil,respectively,whileshowednoeffectintheothertwosoils;（2）Significantdecreaseinphotosyntheticpigmentcontentsoffunctionalleaveswereobservedinallthesoilsfrom20dto33daftersowing.Thepeakdecompositionratesofricestrawwerealsoverifiedduringthisperiod.（3）Totalphenolicacidcontentsranged3.3~49.0μg·g-1soilinthisstudy.Significantincreasesintotalphenolicacidcontentofsoilextractionswereobservedinlaterstages.Themarked（P<0.01）positivecorrelationbetweentheincreasesandRI（allelopathicresponseindex）oftotalbiomasssuggestedpositiveeffectofthephenolicacidsonbiomassaccumulation.Thus,dynamicchangesofwatersolublephenolicacidswerenotvalidtoilluminatethemechanismofnegativeeffectofricestrawonrapeseedlings.Allelochemicalsotherthanphenolicacidsshouldbeincludedinfurtherstudiesonthisissue.Keywords：ricestraw;decomposition;rapeseedling;allelopathiceffect;phenolicacids收稿日期：2015-08-19基金项目：国家自然科学基金（NSFC31200336）；农业部油料作物生物学重点开放实验室开放基金（2014003）；湖北省教育厅自然基金项目（Q20101005）；湖北省大学生创新训练项目（201310512046）作者简介：余常兵（1976—），男，湖北汉川人，博士，助理研究员，主要从事油料作物营养与农田生态研究。E-mail：cbyu123@163.com*通信作者：庞静E-mail：pangjing2286@126.comhttp://www.aed.org.cn—253— 农业资源与环境学报·第33卷·第3期-1秸秆还田是我国农业可持续发展的有效途径之49.9μg·g，其中光合毒性较强的肉桂酸衍生物可达[1][14]一，对维持土壤养分平衡起着积极作用，且随着农业85%~90%。Chung等在水稻叶、稻草、腐解稻草和稻机械化程度的提高，秸秆直接还田越来越普遍。以水田土中均检测出了p-羟基苯甲酸、阿魏酸、p-香豆稻-油菜轮作这种长江中下游地区最普遍的轮作模式酸、丁香酸、水杨酸等酚酸物质的存在。基于此，本研为例，稻草还田利于保温保墒，减缓冬油菜的干旱和究以4个长江中下游典型稻-油轮作区土壤为基质，低温伤害；加之近年来水稻收获机械化程度不断提以油菜为受体材料，依据实际生产中的秸秆还田量进高，为进一步推广水稻秸秆还田技术提供了有利条行盆栽试验，研究添加水稻秸秆对油菜幼苗生长的影件。但由于缺乏对水稻秸秆直接还田负面影响的系统响，目的是从秸秆腐解-土壤水溶态酚酸含量变化-油研究，实际生产中下茬作物———油菜出苗不齐、幼苗菜幼苗生长抑制间的相关关系探究其作用机理。[2-4]生长受抑制的问题尚未得到妥善解决。1材料与方法秸秆直接还田引起的负效应中，化感作用不容忽[5-6]视。植物化感作用指由植物活体或腐解的植物组1.1试验材料织/残体释出某些有机物质，从而对环境中其他植物供试土壤均于水稻季结束后采于稻/油轮作种植[5]个体产生直接或间接的正、负效应。还田秸秆腐解是模式的农田中，其中取自江西进贤的土壤为红壤，取化感物质进入农业生态系统的重要途径。从植物材料自湖北麻城、汉川和阳逻的土壤均为潮土。土壤风干提取液或腐解液中检测出被证实具有化感作用的物并过20目筛取待用。取样地点和理化性状见表1。水[5，7]质，包括酚酸、酯、醇、萜、有机酸、挥性化合物等。其稻秸秆由湖北省农业科学院粮食作物研究所提供，风中木质素降解产生的单体酚酸类化合物（以下称酚干并剪碎成1cm左右小段备用。油菜品种为“中双11[5，8]酸）的化感效应得到了广泛证实。根据前人的研究，号”，由中国农业科学院油料作物研究所提供。酚酸在自然生态系统中广泛存在，对植物的影响有表1供试土壤理化性状“低促高抑”的特点；高浓度的酚酸可导致植物根系细Table1Physicochemicalpropertiesoffoursoilsusedinthis[5][8]胞膜损伤、活性氧爆发等初级反应，进一步导致根experiment系的水分、养分吸收能力下降等次级反应，并最终引有机质含量/碱解氮含量/有效磷含量/有效钾含量/取样地点pH值g·kg-1mg·kg-1mg·kg-1mg·kg-1发脱落酸含量上升、次级根增加、光合与呼吸作用下[5-7]湖北麻城5.5123.1077.18.280.1降等再次级反应。然而，即便如此，在秸秆直接还田江西进贤5.1231.76118.723.5131.3的化感效应中酚酸是否起着实质性的关键作用尚存湖北汉川7.9012.5045.6117.5218.6争议。有研究表明麦秸还田导致大田0~20cm层次土湖北阳逻8.0815.8652.610.3210.1壤中酚酸类物质的含量增加，夏玉米幼苗根系的生长[9][8]受到明显抑制。Garc魱a-Sánchez等报道提炼橄榄油后的残渣的水提取液导致番茄幼苗体内活性氧爆发，1.2试验处理[10]酚酸是其重要原因。也有相反的报道，如吴萼等证对4个供试土壤，设对照CK（不加秸秆）和添加明小麦植物材料还田3~13周内表层土壤中有效酚酸秸秆处理T（根据大田生产中实际还田量添加秸秆-1-2含量为每克土0.030~0.143μmol之间，并未能产生实0.65g·100g风干土，约相当于9.75t·hm）两个秸[5]际伤害。Blum等系统地研究了小麦、黑麦草、三叶草秆水平，共40组，每组3次重复。于2013年3月10等覆盖作物对土壤中酚酸类物质浓度的影响及其对日，称取1g秸秆与150g风干土混匀，装入盆钵（直几种杂草的化感作用，也未发现酚酸浓度的动态变化径7.5cm，高9cm），加水50mL，每盆均匀播入已经与杂草抑制率间存在显著相关关系。室温催芽48h发芽一致的油菜种子6粒。所有盆钵水稻残体的化感作用已有广泛报道。前人研究表均置于室外正常光照条件下培养，盆钵每2d用称重明，水稻的自毒作用与稻草腐解产生的以酚酸为主的法加水到播种时的初始重量，每次加水后调换盆钵位[11][12]化感物质有关；Jung等包含114个水稻品种的研置以减小环境因子的影响。每6d灌施50mLHogland究证明水稻植物残体对稗草的化感抑制是一个普遍全营养液。播种后11d，子叶全展；播种后18d，第一[13]-1的现象。朱林等报道稻草酚酸总含量达95.6μg·g，片真叶初现，此时间苗，每盆留长势中等均匀一致的在好气湿润条件下稻草腐解50d酚酸总释出量为3株幼苗。—254—http://www.aed.org.cn 余常兵，等：添加水稻秸秆对油菜（BrassicanapusL.）幼苗生长的影响2016年5月1.3分析方法（regressionwizard）进行。自真叶初现至现蕾期，每隔约13d，对全部供试2结果与分析土壤随机取对照和添加秸秆处理各一组进行植物和土壤样品破坏性取样。首先，每个盆中所有叶片沿着2.1水稻秸秆处理对油菜幼苗生长状况的影响主脉在叶尖一侧剪取2mm×3mm的叶片，称重后投2.1.1生物量入加有5mL95%乙醇的比色管内，盖紧管塞，用黑色秸秆处理对油菜幼苗生物量的影响随土壤不同塑料袋包裹，放入冰箱中静置至叶片变为白色，用分而不同（图1）。整个试验期间，秸秆处理仅对汉川土和光光度法测定叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量。进贤土条件下的油菜幼苗总生物量表现出显著主效然后，收获植物地上部，称取鲜重。最后，将盆钵中的应：前者为负效应，后者为正效应。在汉川土，秸秆处土转入装有100mL去离子水的三角瓶中，上下抖动理的负效应在播种后20、33d和46d达统计显著水洗出根系，再用25mL去离子水冲洗根系2次并将水平，总生物量的化感效应指数分别为-58.2%、-37.3%混入三角瓶，洗净根系、擦干、称取鲜重。T处理组盆和-34.9%。在进贤土，正效应在播种后71d达统计显钵用镊子仔细挑出秸秆处理组秸秆，水洗净以后置于著水平，总生物量的化感效应指数为21.0%。除进贤烘箱内80℃烘干至恒重，称量并记录。土外，秸秆处理与时间均未对总生物量表现出显著交土壤水提取液的获取及其中酚酸含量的测定参互作用，表明不同时间秸秆处理在这些土壤下的影响[5]照Blum等的方法。将上文中洗出根系后的三角瓶趋势一致。-2加棉花塞，放入高压灭菌锅，1.2kg·cm，121℃灭菌45水稻秸秆处理对生物量的影响主要缘于地上部-1min，拿出冷却至室温，8000r·min离心15min，取上生物量的变化。在整个试验期间，秸秆处理对汉川土和-1清液，用pH计测定上清液pH值，然后用1mol·L的进贤土的地上部生物量表现出显著主效应（表2）。对-1盐酸将离心上清液调至pH2.2，8000r·min离心15汉川土，在播种后20、33、46d和56d添加秸秆的负-1min，1mol·L氢氧化钠溶液调离心上清液至pH7.0。效应达统计显著水平，化感效应指数分别为-48.9%、用福林酚试剂-分光光度法测定土壤水提取液中酚酸-55.9%、-31.4%和-10.9%；对进贤土，在播种后56d含量。土壤水提取液中氮含量用碱解扩散法测定，玻和71d添加秸秆处理的正效应达统计显著水平，化璃扩散皿内室加2mL硼酸指示剂混合液，吸取水提感效应指数分别为15.6%和22.7%。添加秸秆处理对取液10mL于扩散皿外室，加2g硫酸亚铁粉，盖上所有供试土壤油菜幼苗的根系生物量均未表现出显毛玻璃盖并留出一条狭缝，用移液管加2mL40%氢著主效应（表2）。氧化钠于外室中，迅速将毛玻璃盖严使其不漏气，平2.1.2功能叶光合色素含量放扩散皿轻轻转动以使外室均匀混合。在室温下放置秸秆处理对不同土壤下油菜幼苗功能叶片光合-124h后用0.00629mol·L硫酸标准溶液滴定内室液色素含量的影响趋势相似（图2）：仅在试验初期，添体由蓝色转变为紫红色。同时做空白对照试验。加秸秆处理使油菜幼苗功能叶片光合色素含量显著1.4数据处理降低。在播种后20d，添加秸秆使阳逻土、汉川土、进[15]参照Williamson等的方法，以化感效应指数贤土和麻城土的油菜幼苗功能叶光合色素含量分别（RI）作为化感作用的研究指标，RI=（T1-T0）/T（0T1为极显著降低38.8%、31.7%、40.3%和57.0%；在播种后测试项目的处理值，T0为对照值）。当RI>0时表示存33d，使进贤土和麻城土降幅分别为34.9%和41.1%；在促进效应；当RI<0时，表示存在抑制效应。RI的绝其后，处理间差异减小至无。从整个试验期来看，4种对值越大，其化感作用潜力（促进或抑制作用）越大。土壤条件下秸秆处理的主效应均不显著；时间和秸秆对叶片、茎、地上部生物量计算抑制率。处理也未表现出显著的交互作用。采用SPSS10.0软件中通用线性模型多因素变量2.2水稻秸秆腐解对土壤环境的影响程序（GeneralLinearModel-Multivariate-fullFactorial）2.2.1水稻秸秆腐解动态进行方差分析，包括秸秆还田处理、时间的主效应以4种供试土壤在试验结束时水稻秸秆腐解率均达及秸秆还田×时间的交互作用。同一时期不同秸秆水到了80%左右；但腐解动态存在差异，差异主要出现在平处理间的多重比较采用LSD法。因素间相关性及播种后46d之前（图3）。在阳逻土下，播种后20d和其显著性分析采用Sigmaplot9.0软件回归分析程序33d仅约20%水稻秸秆腐解，播种后46d起迅速上升http://www.aed.org.cn—255— 农业资源与环境学报·第33卷·第3期1010阳逻土进贤土**88鲜重6鲜重6/g/g44总生物量总生物量2200020406080020406080播种后天数/d播种后天数/d1010汉川土麻城土88鲜重6鲜重6/g/g4*4总生物量**总生物量2*200020406080020406080播种后天数/d播种后天数/dCKT图中数据点为平均值（n=3），Errorbar：±SD；“*”表示P≤0.05，“**”表示P≤0.01。下同图1水稻秸秆处理对油菜幼苗总生物量的影响Figure1Effectofricestrawtreatmentontotalbiomassofrapeseedlings表2水稻秸秆处理对不同土壤油菜幼苗生物量影响的方差分析Table2Analysisofvarianceoftheeffectsofricestrawtreatmentandtimeonbiomassaccumulationofrapeseedlings总生物量地上部生物量根生物量项目阳逻汉川进贤麻城阳逻汉川进贤麻城阳逻汉川进贤麻城P时间0.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.00P处理0.300.000.030.120.300.000.030.070.930.570.670.68P时间·处理0.100.940.020.220.100.860.020.170.130.010.820.54至约60%，到71d达到近80%。在进贤土下，水稻秸秆计显著和极显著水平；到播种后71d，两者间的差别腐解率初期即达约40%，但播种后33d到56d一直维再次消失。对汉川土，添加秸秆处理导致土壤水提取持在这个水平，到71d才又迅速升至约80%。在汉川液pH值降低，在播种后20d和46d达显著水平；播土和麻城土，水稻秸秆腐解率在播种后20d和33d即种后56d之后，这种降低消失。达约40%，46d到55d升至约60%，71d达到近80%。2.2.3土壤水提取液的氮含量2.2.2土壤水提取液pH值从图5结果可见，添加秸秆处理对土壤水提取液水稻秸秆处理对阳逻和汉川土的水提取液pH中氮含量的影响主要出现在试验前期。在播种后33值表现出显著主效应（图4）：在阳逻土为正效应，在d，添加秸秆处理使进贤土、汉川土和麻城土的土壤水汉川土为负效应。时间和秸秆处理在这两种土壤上也提取液氮含量分别显著增加50.0%、236.6%和表现出了显著的交互作用。对阳逻土，播种后20d秸305.9%；在播种后46d，使麻城土土壤水提取液N含秆处理有高于对照的趋势；而后到播种后33d这种量显著增加91.9%。但就整个试验期间看，4种土壤下趋势消失至无；此后到播种后55d秸秆处理高于对水稻秸秆处理的主效应均不明显；除进贤土外，时间照的幅度越来越大，分别在播种后46d和55d达统和秸秆处理的交互作用均不显著。—256—http://www.aed.org.cn 余常兵，等：添加水稻秸秆对油菜（BrassicanapusL.）幼苗生长的影响2016年5月66阳逻土进贤土55鲜重P时间=0.00鲜重P时间=0.00-1g-14g4·P处理=0.52·P处理=0.71/mg/mg3P时间·处理=0.203P时间·处理=0.4822******11光合色素含量光合色素含量0010203040506070801020304050607080播种后天数/d播种后天数/d66汉川土麻城土55鲜重P时间=0.00鲜重P时间=0.00-1g-1g·4P处理=0.22·4P处理=0.95/mg/mg3P时间·处理=0.163P时间·处理=0.3022*****11光合色素含量光合色素含量0010203040506070801020304050607080播种后天数/d播种后天数/dCKT图中P值为时间、秸秆处理的主效应及其交互作用的显著性检验的结果，下同图2水稻秸秆处理对油菜幼苗功能叶光合色素含量的影响Figure2Effectofricestrawoncontentofphotosyntheticpigmentsinleavesofrapeseedlings100液酚酸含量呈增加趋势，增幅分别为16.8%~29.1%和阳逻土aaa汉川土a10.9%~44.5%。对汉川土，试验初期秸秆处理使土壤80进贤土bb水提取液中的酚酸含量降低，在播种后46d之后才aa麻城土a/%60b呈现增加趋势，增幅7.0%~18.6%。对进贤土，秸秆处bbaba40bb理的影响在播种后33d前不明显，播种后46d呈显腐解率aaa著负效应，之后也呈正效应趋势。秸秆处理与时间的20交互作用对所有土壤均不显著。02.3水稻秸秆腐解率-土壤水提取液中酚酸增量-化02033465671播种后天数/d感效应指数间的相关关系图中不同字母表示数据差异达5%的显著水平对水稻秸秆腐解率和土壤水提取液中酚酸增量进行回归分析，发现其二者之间存在极显著的线性正图3不同土壤条件下水稻秸秆的腐解动态Figure3Decompositiondynamicsofricestrawindifferentsoils相关（图7）。对土壤水提取液中酚酸增量与生物量的化感效应2.2.4土壤水提取液的酚酸含量指数进行回归分析，发现存在显著正相关关系（图8）。在整个试验期间，对照处理下阳逻土、汉川土、进3讨论贤土和麻城土的土壤水提取液酚酸含量范围分别为-13.77~8.70、8.17~23.17、10.97~35.53μg·g和9.77~添加秸秆处理对油菜幼苗总生物量的影响随土-140.50μg·g（图6）。添加秸秆处理对阳逻土、汉川土壤不同而不同：在进贤土表现为显著正效应，增加趋和麻城土表现为显著主效应，且均为正效应。对阳逻势自播种后56d出现至播种后71d达到显著；在汉土和麻城土，在整个试验期间秸秆处理下土壤水提取川土为显著负效应，降低趋势自播种后20d出现至http://www.aed.org.cn—257— 农业资源与环境学报·第33卷·第3期8.07.0阳逻土进贤土P时间=0.047.86.5P处理=0.84值7.6**值6.0P时间·处理=0.00pH7.4*pH7.25.57.05.06.8P时间=0.004.5土壤水提取液6.6P处理=0.00土壤水提取液4.06.4P时间·处理=0.006.23.510203040506070801020304050607080播种后天数/d播种后天数/d8.07.0汉川土麻城土P时间=0.007.8P时间=0.006.5P处理=0.84值7.6P处理=0.01值6.0P时间·处理=0.87pH7.4*P时间·处理=0.02pH7.25.5****7.05.06.84.5土壤水提取液6.6土壤水提取液4.06.46.23.510203040506070801020304050607080播种后天数/d播种后天数/dCKT图4水稻秸秆处理对土壤水提取液pH值的影响Figure4EffectofricestrawtreatmentonpHvalueofwaterautoclaveextractsunderdifferentsoils3030soil阳逻土soil进贤土-1-1kg25kg25P=0.00·P时间=0.00·时间/g/g20P处理=0.7120P处理=0.1815P时间·处理=0.2215P时间·处理=0.021010*55土壤水提取液中氮含量0土壤水提取液中氮含量0304050607080304050607080播种后天数/d播种后天数/d3030soil汉川土soil麻城土-1-1kg25P=0.00kg25P时间=0.00·时间·/g/g20P处理=0.2720P处理=0.19P时间·处理=0.19P时间·处理=0.1915151010******55土壤水提取液中氮含量0土壤水提取液中氮含量0304050607080304050607080播种后天数/d播种后天数/dCKT图5水稻秸秆还田对不同土壤提取液中氮含量的影响Figure5EffectsofricestrawtreatmentonNcontentofwaterautoclaveextractsunderdifferentsoils—258—http://www.aed.org.cn 余常兵，等：添加水稻秸秆对油菜（BrassicanapusL.）幼苗生长的影响2016年5月-1试验结束，在播种后20d至46d达到显著；在阳逻土逻土为0.0~25.6mg·d，最大值出现在播种后33~46-1和麻城土则均无明显影响。而从油菜幼苗功能叶片的d；进贤土为0.2~31.7mg·d，最大值在播种后20d之-1光合色素含量看，秸秆处理的显著影响出现在幼苗生内和56~71d；汉川土和麻城土分别为1.9~21.4mg·d-1长早期———在播种后20d到33d，秸秆处理油菜幼和0.2~21.0mg·d，最大值均出现在播种后20d之苗的功能叶片光合色素含量在4种供试土壤下普遍内。这种时间重叠性表明两者间存在因果关系的可能明显降低；而且与秸秆腐解速率最大值的出现存在时性很大，同时也暗示化感物质的释放以及化感抑制作[16]间上的重叠。在试验期间，水稻秸秆的腐解速率在阳用的产生在早期比后期更强。同样的，Hassan等对土50土50阳逻土进贤土-1g-1gg·40g·40P=0.00/μP时间=0.00/μ时间P处理=0.00P处理=0.403030P时间·处理=0.30P时间·处理=0.232020**10*10土壤水提取液中酚酸含量0土壤水提取液中酚酸含量010203040506070801020304050607080播种后天数/d播种后天数/d土50土50汉川土麻城土-1-1ggg·40P时间=0.00g·40P时间=0.00/μ/μP处理=0.01P处理=0.0030P时间·处理=0.21*30P时间·处理=0.57*20201010土壤水提取液中酚酸含量0土壤水提取液中酚酸含量010203040506070801020304050607080播种后天数/dCKT播种后天数/d图6水稻秸秆还田对不同土壤提取液中酚酸含量的影响Figure6Effectofricestrawtreatmentonphenolicacidcontentsofwaterautoclaveextractsunderdifferentsoils土1240-1g10g·/%/μ8206042-200-2-40-4总生物量的化感抑制率土壤水提取液中酚酸含量-6-60020406080100-6-4-2024681012秸秆腐解率/%土壤水提取液中酚酸增量/μg·g-1土图7水稻秸秆腐解率与土壤水提取液中酚酸增量的相关关系图8土壤水提取液中酚酸增量与生物量的化感效应指数间的（y=-1.03+0.063x，r=0.3620，P<0.01）相关关系（y=-8.25+2.02x，r=0.3725，P<0.01）Figure7CorrelationbetweendecompositionrateandincreaseinFigure8Correlationbetweenincreaseinphenolicacidcontentsofphenolicacidcontentsofsoilwaterautoclaveextracts（y=-1.03+soilwaterautoclaveextractsandRIoftotalbiomass（y=-8.25+0.063x，r=0.3620，P<0.01）2.02x，r=0.3725，P<0.01）http://www.aed.org.cn—259— 农业资源与环境学报·第33卷·第3期水稻-稗草的化感关系进行了研究，发现水稻对稗草的。另外，从时间上看，秸秆处理导致的土壤水溶态酚和异型莎草的抑制作用主要体现在抑制杂草的发芽酸含量增加主要出现在试验后期，其促进作用与养分[17]以及二叶期的生长。Narwal在研究稻麦轮作时也发改善的正效应叠加，可能正是在进贤土、阳逻土和麻现水稻残株还田对杂草的抑制作用在早期（播种15城土下抵消幼苗早期秸秆处理产生的负效应，最终导d）比后期（播种45d）更明显。基于此，在今后的研究致植物幼苗生物量未显著降低甚至增加的原因。中，关注油菜幼苗早期的反应对于揭示水稻秸秆的化综合看来，酚酸含量的增加并不能解释水稻秸秆感抑制作用意义更大。对油菜幼苗生长的负效应，在后续研究中可能需要转为探讨水稻秸秆对油菜幼苗生长的影响机制，本换目标化感物质。近年来，随着分离和结构鉴定技术研究对比分析了自播种日到播种后71d之间添加秸的提高，也有报道认为水稻活体组织中的化感物质是[18]秆与对照处理土壤水提取液中氮含量和酚酸总量的糖甙间烃基苯二酚、黄酮和羟基肟酸等，在水稻秸秆变化。除阳逻土之外的3个供试土壤中，添加秸秆导的化感作用中，这些物质的作用也值得进一步关注。致播种后33d土壤水提取液中氮含量显著高于对4结论照，这种增加趋势持续至播种后46d（进贤土）和56d（汉川土和麻城土）。究其原因，一方面与秸秆腐解向处理间总生物量的显著差异主要出现在中、后土壤归还氮素有关，秸秆腐解率显著低于其他3种土期，添加秸秆对油菜幼苗总生物量的影响在进贤土表壤的阳逻土中氮含量增加不明显；另一方面，也可能现为显著正效应，在汉川土为显著负效应，在阳逻土与上文所述的这段时间内植物生长状况差有关———和麻城土无明显影响。功能叶片光合色素含量的显著这种情况常对应着氮吸收量的降低。降低在4种土壤下均出现在早期。[17]Narwal将水稻残株对杂草的抑制主要出现在早水稻秸秆处理对土壤水溶态氮和酚酸含量均为期、后期归因于水稻秸秆产生的化感物质由于分解等正效应，前者主要表现在早、中期，后者主要表现在后原因而降低的结果，但本研究的结果并未能验证此推期。酚酸增量与幼苗生物量化感抑制率之间的正相关测。在供试的4种土壤中，目标化感物质———水溶态关系表明：酚酸含量的变化不能解释秸秆处理的负效-1酚酸的含量为3.3~49.0μg·g土，与前人的结果处于应。为揭示秸秆处理的负效应机制，在今后研究中需[5，10-11]同一数量级。除进贤土外，添加秸秆使土壤中水要转换目标化感物质。溶态酚酸含量显著增加，增加趋势在试验后期更明参考文献：显。在播种后56d，阳逻土、汉川土和麻城土土壤水提取液中酚酸含量分别显著增加了2.34、4.30μg·g-1土[1]卜毓坚,屠乃美.水稻秸秆还田的效应与技术及其展望[J].作物研和5.3μg·g-1土。本研究中，土壤水提取液中酚酸的增究,2005（5）：428-431.BUYu-jian,TUNai-mei.Effectandtechniquesofricestrawreturning加量与水稻秸秆腐解率之间存在显著正相关关系，暗tothefieldandtheprospects[J].CropResearch,2005（5）：428-431.（in示水稻秸秆是土壤中水溶态酚酸增量的来源。然而，Chinese）在土壤水提取液中酚酸含量和水稻秸秆处理对油菜[2]杨思存,霍琳,王建成.秸秆还田的生化他感效应研究初报[J].西幼苗生物量化感抑制率间未发现显著相关关系。考虑北农业学报,2005,14（1）：52-56.到不同土壤条件下酚酸作用浓度的阈值不同：环境YANGSi-cun,HUOLin,WANGJian-cheng.Allelopathiceffectofstrawreturning[J].ActaAgriculturaeBoreali-occidentalisSinica,2005,pH值降低、不同单酚酸以及（或者）其他有机抑制因14（1）：52-56.（inChinese）子如绿原酸等的共存会使其降低，土壤颗粒固定、微[3]李逢雨.秸秆还田养分释放规律及稻草化感作用研究[D].成都：四[5]生物降解、植物吸收则使之增高；本研究又分析了土川农业大学硕士论文,2007.壤水提取液中酚酸增量与秸秆处理对油菜幼苗生物LIFeng-yu.Patternsofnutrientreleasefromstrawsreturnedtothefield量的化感效应指数间的相关关系，发现其二者之间存andtheallelopathiceffectofricestraw[D].Chengdu：SichuanAgricul－turalUniversity,2007.（inChinese）在显著的正相关关系。已有研究证实酚酸等化感物质[4]苏伟,鲁剑巍,周广生,等.稻草还田对油菜生长、土壤温度及湿度[5，7]普遍存在“低浓度促进、高浓度抑制”的特点。因此，的影响[J].植物营养与肥料学报,2011,17（2）：366-373.我们推测在本研究中土壤水溶态酚酸尚未达到致害SUWei,LUJian-wei,ZHOUGuang-sheng,etal.Influenceofstraw-浓度，对油菜幼苗生长表现为低浓度促进的作用，这returningonrapeseed（BrassicanapusL.）growth,soiltemperatureand与吴萼等[10]对小麦秸秆还田土壤的研究结果是一致moisture[J].JournalofPlantNutritionandFertilizer,2011,17（2）：—260—http://www.aed.org.cn 余常兵，等：添加水稻秸秆对油菜（BrassicanapusL.）幼苗生长的影响2016年5月366-373.（inChinese）[12]JungWS,KimaKH,AhnbJK,etal.Allelopathicpotentialofrice（O－[5]BlumU.Plant-plantallelopathicinteractions,phenolicacids,coverryzasativaL.）residuesagainstEchinochloacrus-galli[J].CropProtec－cropsandweedemergence[M].Dordrecht：Springer,2011.tion,2004,23：211-218.[6]李彦斌,刘建国,程相儒,等.秸秆还田对棉花生长的化感效应[J].生[13]朱林,张春兰,沈其荣,等.稻草等有机物料腐解过程中酚酸类化态学报,2009,29（9）：4942-4948.合物的动态变化[J].土壤学报,2001,38（4）：471-475.LIYan-bin,LIUJian-guo,CHENGXiang-ru,etal.TheallelopathicZHULin,ZHANGChun-lan,SHENQi-rong,etal.Phenolicacidsineffectsofreturningcottonstalktosoilonthegrowthofsucceedingcot－decomposingorganicmaterials[J].ActaPedologicaSinica,2001,38ton[J].ActaPedologicaSinica,2009,29（9）：4942-4948.（inChinese）（4）：471-475.（inChinese）[7]WillisRJ.Thehistoryofallelopathy[M].Dordrecht：Springer,2007.[14]ChungIM,AhnJK,YunSJ.Assessmentofallelopathicpotentialof[8]García-SánchezM,GarridoI,CasimiroIdJ,etal.Defenceresponseofbarnyardgrass（Echinochloacrus-galli）onrice（OryzasativaL.）culti－tomatoseedlingstooxidativestressinducedbyphenoliccompoundsvars[J].CropProtection,2001,20：921-928.fromdryolivemillresidue[J].Chemosphere,2012,89：708-716.[15]WilliamsonGB,RichardsonD.Bioassaysforallelopathy：Measuring[9]郑皓皓,胡晓军,贾敬业,等.麦秸还田耕层酚酸变化及其对夏玉米treatmentresponseswithindependentcontrols[J].JournalofChemical生长的影响[J].中国生态农业学报,2001,9（4）：79-81.Ecology,1988,14：181-187.ZHENGHao-hao,HUXiao-jun,JIAJing-ye,etal.Changesofthephe－[16]HassanSM,AidyIR,BastawisiAO,etal.Weedmanagementinricenolicacidinploughlayeranditseffectsonthegrowthandyieidofsum－usingallelopathicricevaritiesinEgypt[M]//OlofsdotterM,etal.mercornwithreturningwheatstraw[J].ChineseJournalofEco-Agricul－Alleopathyinrice.LosBa觡os,Philippines：IRRI,1996.ture,2001,9（4）：79-81.（inChinese）[17]NarwalSS.Allelopathicstrategiesforweedmanagementinrice-wheat[10]吴萼,徐宁,温美娟.磷钼酸-磷钨酸盐比色法测定土壤中总rotationforsustainableagriculture[M]//OlofsdotterM,etal.Alleopathy酚酸含量[J].环境化学,2000,19（1）：67-72.inrice.LosBa觡os,Philippines：IRRI,1996.WUE,XUNing,WENMei-juan.Themeasurementoftotalphenolic[18]孔垂华,徐效华,梁文举,等.水稻化感品种根分泌物中非酚酸类化acidsinsoilbyphosphomolybdic-phosphotungsticacidphenolreagent感物质的鉴定与抑草活性[J].生态学报,2004,24（7）：1317-1322.colorimetry[J].EnvironmentalChemistry,2000,19（1）：67-72.（inChi－KONGChui-hua,XUXiao-hua,LIANGWen-ju,etal.Non-phenolicnese）allelochemicalsinrootexudatesofanallelopathicricevarietyandtheir[11]ChouCH,LinHJ.AutointoxicationmechanisumofOryzasativeL.identificationandweed-suppressiveactivity[J].ActaEcologicaSinica,phytotoxiceffectsofdecomposingriceresiduesinsoil[J].Chemistry2004,24（7）：1317-1322.（inChinese）andEcology,1976（2）：353-367.http://www.aed.org.cn—261—