以两个甜菜品种‘KWS0143’(耐盐碱性强)和‘Beta464’(耐盐碱性较弱)为对象,设置4个Na2CO3浓度处理\[占土壤质量的0%(CK)、0.4%、0.8%和1.2%\],采用盆栽方法研究甜菜幼苗时期植株干质量、根际土壤酶活性和微生物数量的变化.结果表明: 与对照相比,0.4%处理的植株干质量明显增加,而0.8%和1.2%处理显著受到抑制,且处理间差异显著. 不同处理下甜菜幼苗根际土壤脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性表现出相似的变化规律,0.4%处理酶活性较对照有所增加但不显著;0.8%和1.2%处理则显著降低了酶活性,同时‘KWS0143’的土壤酶活性均高于‘Beta464’.与对照相比,0.4%处理土壤微生物群落没有显著变化;0.8%和1.2%处理的根际土壤细菌、真菌和放线菌数量显著减少,且‘KWS0143’的根际微生物数量高于‘Beta464’.两品种植株干质量、土壤酶和土壤微生物之间呈显著正相关;通径分析表明,‘KWS0143’植株干质量决定系数表现为:放线菌>细菌>过氧化氢酶>脲酶>真菌>碱性磷酸酶,‘Beta464’表现为:放线菌>过氧化氢酶>脲酶>真菌>碱性磷酸酶>细菌.
To study the effect of salinealkali stress on dry mass, rhizosphere soil enzyme activities and soil microbial quantities, pot experiments were designed two sugar beet varieties, ‘KWS0143’ (strong tolerance to salinealkali) and ‘Beta464’ (weak tolerance to salinealkali) planted in different Na2CO3 concentrations \[0% (control), 0.4%, 0.8% and 1.2% of soil\], and the dry mass of seedlings,soil enzyme activities and amount of microbiology in soil were recorded. The results showed that compared with the control, the dry mass of seedlings was significantly increased in the treatment of 0.4% Na2CO3, while it was significantly decreased in the 0.8% and 1.2% Na2CO3 treatments. Significant differences among treatments were observed. The soil urease, alkali phosphatase and peroxidase activities in the root rhizosphere of seedlings presented a similar tendency under different concentrations of Na2CO3. Compared with the control, the enzyme activities with the treatment 0.4% Na2CO3 were not significantly enhanced, while those in the treatment of 0.8% and 1.2% Na2CO3 were significantly reduced. All the soil enzymes’ activities in ‘KWS0143 were higher than in ‘Beta464’. The 0.4% Na2CO3 did not lead to significant change of soil microbial community, but 0.8% and 1.2% Na2CO3 sharply decreased the amount of soil bacteria, fungi and actinomycets (P<0.05). The amount of rhizosphere soil microbe in ‘KWS0143’ was higher than in ‘Beta464’. There were significantly positive correlation among the dry mass, soil enzymes and soil microbe of the two varietie. Path coefficient analysis showed the determinant coefficient of ‘KWS0143’ dry mass was in order of sctinomycetes > bacteria > peroxidase > urease > fungi > alkali phosphatase, while that ‘Beta464’ dry mass was in order of actinomycetes > peroxidase > urease > fungi > alkali phosphatase > bacteria.
全 文 :Na2CO3 胁迫下甜菜幼苗根际土壤
环境因子的变化及其相关性
郭 剑 李彩凤∗ 刘 磊 桑利敏 陈 明 徐 影 盖志佳 王玉波
(东北农业大学农学院, 哈尔滨 150030)
摘 要 以两个甜菜品种‘KWS0143’(耐盐碱性强)和‘Beta464’(耐盐碱性较弱)为对象,设
置 4个 Na2CO3 浓度处理[占土壤质量的 0%(CK)、0.4%、0.8%和 1.2%],采用盆栽方法研究
甜菜幼苗时期植株干质量、根际土壤酶活性和微生物数量的变化.结果表明: 与对照相比,
0.4%处理的植株干质量明显增加,而 0.8%和 1.2%处理显著受到抑制,且处理间差异显著. 不
同处理下甜菜幼苗根际土壤脲酶、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性表现出相似的变化规律,
0.4%处理酶活性较对照有所增加但不显著;0.8%和 1.2%处理则显著降低了酶活性,同时
‘KWS0143’的土壤酶活性均高于‘Beta464’ .与对照相比,0.4%处理土壤微生物群落没有显著
变化;0.8%和 1.2%处理的根际土壤细菌、真菌和放线菌数量显著减少,且‘KWS0143’的根际
微生物数量高于‘Beta464’ .两品种植株干质量、土壤酶和土壤微生物之间呈显著正相关;通径
分析表明,‘KWS0143’植株干质量决定系数表现为:放线菌>细菌>过氧化氢酶>脲酶>真菌>
碱性磷酸酶,‘Beta464’表现为:放线菌>过氧化氢酶>脲酶>真菌>碱性磷酸酶>细菌.
关键词 甜菜; Na2CO3 胁迫; 土壤酶; 土壤微生物; 相关分析; 通径分析
本文由国家自然科学基金项目(31171493)资助 This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (31171493) .
2015⁃06⁃19 Received, 2015⁃12⁃14 Accepted.
∗通讯作者 Corresponding author. E⁃mail: licaifeng@ neau.cn
Variation of rhizosphere environmental factors of sugarbeet seedlings under Na2CO3 stress
and their correlation. GUO Jian, LI Cai⁃feng∗, LIU Lei, SANG Li⁃min, CHEN Ming, XU Ying,
GAI Zhi⁃jia, WANG Yu⁃bo ( College of Agronomy, Northeast Agricultural University, Harbin
150030, China) .
Abstract: To study the effect of saline⁃alkali stress on dry mass, rhizosphere soil enzyme activities
and soil microbial quantities, pot experiments were designed two sugar beet varieties, ‘KWS0143’
(strong tolerance to saline⁃alkali) and ‘Beta464’ (weak tolerance to saline⁃alkali) planted in dif⁃
ferent Na2CO3 concentrations [0% (control), 0.4%, 0.8% and 1.2% of soil], and the dry mass of
seedlings,soil enzyme activities and amount of microbiology in soil were recorded. The results
showed that compared with the control, the dry mass of seedlings was significantly increased in the
treatment of 0.4% Na2CO3, while it was significantly decreased in the 0.8% and 1.2% Na2CO3
treatments. Significant differences among treatments were observed. The soil urease, alkali phospha⁃
tase and peroxidase activities in the root rhizosphere of seedlings presented a similar tendency under
different concentrations of Na2CO3 . Compared with the control, the enzyme activities with the treat⁃
ment 0.4% Na2CO3 were not significantly enhanced, while those in the treatment of 0.8% and 1.2%
Na2CO3 were significantly reduced. All the soil enzymes’ activities in ‘KWS0143 were higher than
in ‘Beta464’. The 0.4% Na2CO3 did not lead to significant change of soil microbial community, but
0.8% and 1. 2% Na2CO3 sharply decreased the amount of soil bacteria, fungi and actinomycets
(P<0.05). The amount of rhizosphere soil microbe in ‘KWS0143’ was higher than in ‘Beta464’.
There were significantly positive correlation among the dry mass, soil enzymes and soil microbe of
the two varietie. Path coefficient analysis showed the determinant coefficient of ‘KWS0143’ dry
mass was in order of sctinomycetes > bacteria > peroxidase > urease > fungi > alkali phosphatase,
while that ‘Beta464’ dry mass was in order of actinomycetes > peroxidase > urease > fungi > alkali
应 用 生 态 学 报 2016年 3月 第 27卷 第 3期 http: / / www.cjae.net
Chinese Journal of Applied Ecology, Mar. 2016, 27(3): 904-910 DOI: 10.13287 / j.1001-9332.201603.001
phosphatase > bacteria.
Key words: sugarbeet; Na2CO3 stress; soil enzyme; soil microbe; correlation analysis; path coef⁃
ficient analysis.
甜菜(Beta vulgaris)是中国两大糖料作物之一,
又是北方地区主要的经济作物,有较强的耐盐碱性,
对东北尤其黑龙江松嫩平原大面积盐碱土的修复、
开发和利用具有较大的应用前景,深入挖掘甜菜耐
盐碱潜力是目前研究的热点问题.但目前针对甜菜
耐盐碱性的研究主要集中在对中性盐(NaCl)胁迫
的响应上[1-3],对碱性盐胁迫研究鲜有报道.并且大
部分研究主要是针对耐盐性品种筛选、植株生长量、
光合作用及保护酶反应等生理指标的变化开展
的[4],且往往只注重地上部分的研究,忽略了根际
环境.植物根系在土壤中吸收水分及矿质养分的同
时,也影响着根际微生物的生长繁殖和土壤酶活性.
作物根系通过对根际微生物的影响,进而影响作物
的生长,最终影响植物对有效养分的吸收[5] .而土壤
微生物则是植物获得营养元素的活性库,其呼吸、发
酵以及碳氮代谢等生命活动影响着土壤肥力及植物
根系生长[6-7],土壤微生物及土壤酶共同参与土壤
中多种重要的生物化学过程[8-9] .鉴于此,本试验从
耐盐碱根际环境出发,通过研究 Na2CO3 胁迫下甜
菜幼苗根际土壤酶活性和微生物群落的动态变化规
律,分析盐碱胁迫下甜菜根际环境变化,为甜菜在盐
碱地上的高效开发利用和农业生产力的提升提供
参考.
1 材料与方法
1 1 试验材料
供试材料 为 耐 盐 碱 性 较 强 的 甜 菜 品 种
‘KWS0143’和耐盐碱性较弱的品种‘Beta464’.
1 2 试验设计
采用盆栽试验,盆直径 22 cm、高 20 cm.设
Na2CO3(无结晶水,分析纯度 99.8%)占土壤质量百
分比为 0(CK)、0.4%、0.8%和 1.2%4 个处理,同时
测定对应土壤 pH值分别为 7.15、8.74、9.13 和 9.74.
每个处理 12 盆,每盆 20 株,共计 96 盆.将 Na2CO3
称量后,均匀拌于每个处理的盆栽土壤中.每盆下面
都垫有托盘,浇水后将渗漏到托盘中的溶液再倒入
盆中,以保证每个处理的浓度不变.同时,所有处理
按纯 N 120 kg·hm-2、P 2O5 90 kg·hm
-2、K2O 60
kg·hm-2进行施肥,每盆分别用尿素、硫酸钾和磷酸
二铵各 0.337、0.476 和 0.778 g.2014 年 5 月 3 日播
种,当第 2对真叶完全展开后,每隔 7 d 于晴朗天气
的 8:00—10:00进行取样,共计取样 5 次.每次每盆
取样 3株,同时采用抖土法将各处理的根际土壤装
入冰盒后带回实验室,保存于 4 ℃冰箱中,用于测定
土壤酶活性和微生物数量.各土壤拌匀 Na2CO3,浇
水后静止 1 d测定 CK、0.4%、0.8%和 1.2%处理对应
的 pH值分别为 7.15、8.74、9.13和 9.74.
1 3 测定方法
将植株完整取回后,用蒸馏水冲洗干净,然后在
105 ℃下杀青 15 min,80 ℃烘干至恒量,干质量恒定
不变后称量,每个处理 3次重复,每次重复 2株幼苗.
土壤酶活性参照林先贵[10]的方法测定,脲酶活
性用苯酚钠⁃次氯酸钠比色法测定,过氧化物酶活性
用邻苯三酚比色法测定,碱性磷酸酶活性用磷酸苯
二钠比色法测定;土壤微生物的测定参照林先贵[10]
的方法,细菌、放线菌、真菌数量的测定采用稀释平
板测数法,细菌采用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基,放线
菌采用改良高氏Ⅰ号培养基,真菌采用马丁(Mar⁃
tin)培养基.
1 4 数据处理
原始数据采用 Microsoft Excel 分析制图,采用
DPS软件 LSD法进行差异显著性分析、相关性分析
和通径分析.
2 结果与分析
2 1 Na2CO3 胁迫对甜菜幼苗干质量的影响
由图 1 可以看出,同一取样时期不同 Na2CO3
浓度处理下,两个品种的干质量均表现为先上升后
下降的趋势,即 0.4%>CK>0.8%>1.2%.0.4%处理下
的干质量显著高于 CK,KWS0143 品种 5 个取样时
期 0.4%处理分别比 CK高 0.13、0.12、0.15、-0.05 和
0.9 g,Beta464 品种 5 个取样时期 0.4%处理分别比
CK高 0.03、0.5、0.94、0.13和 1.15 g.0.8%和 1.2%处
理下干质量均显著低于 CK(P<0.05),KWS0143 品
种 5个取样时期 0.8%处理分别比 CK低 0.05、0.18、
0.45、0. 79 和 0. 69 g,Beta464 品种 5 个取样时期
0 8%处理分别比 CK 低 0. 24、0. 65、0. 56、1. 61 和
2 13 g;KWS0143品种 5个取样时期 1.2%处理分别
比 CK低 0.08、0.41、0.41、0.9和 1.25 g,Beta464品种
5093期 郭 剑等: Na2CO3 胁迫下甜菜幼苗根际土壤环境因子的变化及其相关性
图 1 Na2CO3 胁迫对甜菜幼苗干质量的影响
Fig.1 Effects of Na2CO3 stress on dry matter of sugarbeet seed⁃
lings.
A: KWS0143; B: Beta464. 下同 The same below.
5个取样时期 1. 2%处理分别比 CK 低 0. 32、0. 7、
1 55、3.15和 3.44 g.
2 2 Na2CO3 胁迫对甜菜幼苗根际土壤酶活性的影响
2 2 1脲酶活性 由图 2 可以看出,同一取样时期
中,土壤脲酶活性受 0. 8%和 1. 2%Na2CO3 影响显
著,与对照相比显著(P < 0. 05)降低了脲酶活性,
0 4%Na2CO3 处理土壤脲酶活性升高不显著;随着
处理时间的延长,各处理脲酶活性均呈上升趋势,高
浓度处理脲酶活性显著低于低浓度处理.两品种间
比较,CK和 0 4%处理无明显差异,而处理 0.8%和
1.2%的脲酶活性为 KWS0143高于 Beta464.
2 2 2碱性磷酸酶活性 同一取样时期中,0.4%处理
酶活性略高于对照,但差异不显著;0.8%和 1.2%处理
酶活性显著低于对照(P<0.05),即表现为 1 2%<
0 8%<CK<0.4%;不同处理酶活性均随时间的延长有
不同程度的增加.两品种间比较,0.8%和 1 2%处理下
KWS0143的酶活性高于 Beta464(图 2).
2 2 3过氧化氢酶活性 由图 2 可以看出,两品种
各时期土壤过氧化氢酶活性变化规律比较一致.随
图 2 Na2CO3 胁迫对甜菜幼苗根际土壤脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性的影响
Fig.2 Effects of Na2CO3 stress on urease, phosphatase and peroxidase activities in rhizosphere soil of sugarbeet seedlings.
609 应 用 生 态 学 报 27卷
着甜菜幼苗的生长,各处理间的土壤过氧化氢酶活
性均有不同程度增加;同一取样时期中,两品种
0 4%处理与 CK相比酶活性增加不显著;随着处理
浓度的增加, 0.8%和 1.2%处理酶活性显著低于 CK
(P<0.05).两品种间比较,相同 Na2CO3 浓度处理下
Beta464酶活性低于 KWS0143.
2 3 Na2CO3 胁迫对甜菜幼苗根际土壤微生物群落
的影响
2 3 1细菌数量 细菌是土壤微生物群落中数量最
多的类群,参与有机质的分解和转化作用.如表 1 所
示,随着甜菜幼苗的生长,根际土壤微生物数量都有
不同程度的增加.与 CK相比,0.4%处理使土壤中细
菌数量有所增加,但差异不显著;0.8%和 1.2%处理
使土壤细菌数量下降,且与对照差异达显著水平(P
<0.05).两品种间比较,KWS0143 土壤细菌数量在
0.8%和 1.2%处理下高于 Beta464.
2 3 2放线菌数量 土壤中的放线菌参与有机物的
分解,能分泌抗生素拮抗土壤中的病原菌.两品种的
低盐处理都增加了土壤中放线菌的数量,而 0.8%和
1.2%处理显著降低了放线菌数量(P<0.05);随甜菜
幼苗的生长,放线菌数量增多,对照和 0.4%处理土
壤中放线菌较多,显著高于 0.8%和 1.2%处理.两品
种相比,CK 和 0.4%处理下两品种间放线菌数量变
化不明显,而 0.8%和 1. 2%处理下 KWS0143 高于
Beta464(表 1).
2 3 3真菌数量 真菌的数量比细菌少很多,但其
在土壤中起着重要的作用,参与土壤中有机质的分
解、腐殖质的形成和氨化作用等.由表 1 可知,与对
照相比,0.8%和 1.2% Na2CO3 下两品种土壤真菌数
量较少,与 CK 相比显著降低(P<0.05);0.4%处理
则与 CK相差不多.随着甜菜幼苗的生长,根际真菌
数量增多.两品种相比,在各处理间差异不明显,在
0.8%和 1.2%处理下 KWS0143 的真菌数量略大于
Beta464.
2 4 Na2CO3 胁迫下甜菜幼苗根际土壤酶和土壤微
生物的相关性分析和通径分析
由表 2可知,两甜菜幼苗干质量、土壤酶活性、
土壤微生物数量之间呈极显著正相关(P<0.01),植
株干质量与土壤脲酶活性、过氧化氢酶活性、碱性磷
酸酶活性、细菌数量、真菌数量和放线菌数量之间呈
显著正相关(P<0.01).由表 3可知,在 KWS0143中,
脲酶、过氧化氢酶、放线菌对植株干质量的直接作
表 1 Na2CO3 胁迫对甜菜幼苗根际土壤微生物数量的影响
Table 1 Effects of Na2CO3 stress on number of microbe in rhizosphere soil of sugarbeet seedlings (n=3)
微生物
Microbe
品种
Variety
处理
Treatment
取样日期 Sampling date
06⁃07 06⁃15 06⁃22 06⁃29 07⁃07
细菌 KWS0143 CK 19.43±1.05a 20.89±0.66b 23.57±0.55a 27.01±0.67b 26.98±1.05b
Bacteria 0.4% 19.24±1.04a 21.44±0.83a 24.36±1.00a 28.42±0.80a 27.17±0.68a
(×106 cfu·g-1) 0.8% 12.92±0.70b 16.83±0.52c 18.92±0.50b 20.75±0.48c 18.66±0.53c
1.2% 11.72±0.63b 12.22±0.34d 11.60±0.38c 14.95±0.61d 15.07±0.35d
Beta464 CK 20.44±0.48a 22.60±0.92a 24.14±0.64a 24.51±0.77b 23.35±0.76b
0.4% 19.43±0.79b 22.25±0.59a 25.09±0.82a 26.94±1.05a 24.74±0.78a
0.8% 13.11±0.35c 17.07±0.56b 19.02±0.60b 16.45±0.41c 19.90±0.77c
1.2% 8.41±0.27d 13.93±0.44c 16.48±0.64b 16.89±0.48c 17.11±0.43d
放线菌 KWS0143 CK 18.97±0.44a 31.64±1.23a 38.82±0.45a 39.33±1.50ab 45.42±1.52b
Fungi 0.4% 19.71±0.80a 30.42±0.76b 39.23±1.21a 41.02±0.96a 60.32±0.70a
(×105 cfu·g-1) 0.8% 14.50±0.38b 17.47±0.49c 30.56±1.74b 37.86±1.54b 40.39±1.25c
1.2% 11.35±0.37c 16.86±0.40c 25.22±0.96c 27.82±0.73c 28.38±1.61d
Beta464 CK 21.46±0.87b 26.27±0.65b 48.06±1.48a 41.62±0.97a 63.34±1.52b
0.4% 25.84±0.68a 27.87±0.79a 34.67±1.97b 42.02±1.71a 63.48±2.13a
0.8% 15.89±0.52c 16.14±0.39c 18.96±0.72c 36.54±0.96b 39.98±0.46c
1.2% 9.24±0.29d 11.04±0.37d 15.04±0.86d 30.88±0.77c 32.72±1.01d
真菌 KWS0143 CK 18.97±0.44a 31.64±1.23a 38.82±0.45a 39.33±1.50ab 45.42±1.52b
Actinomycetes 0.4% 19.71±0.80a 30.42±0.76b 39.23±1.21a 41.02±0.96a 60.32±0.70a
(×104 cfu·g-1) 0.8% 14.50±0.38b 17.47±0.49c 30.56±1.74b 37.86±1.54b 40.39±1.25c
1.2% 11.35±0.37c 16.86±0.40c 25.22±0.96c 27.82±0.73c 28.38±1.61d
Beta464 CK 21.46±0.87b 26.27±0.65b 48.06±1.48a 41.62±0.97a 63.34±1.52b
0.4% 25.84±0.68a 27.87±0.79a 34.67±1.97b 42.02±1.71a 63.48±2.13a
0.8% 15.89±0.52c 16.14±0.39c 18.96±0.72c 36.54±0.96b 39.98±0.46c
1.2% 9.24±0.29d 11.04±0.37d 15.04±0.86d 30.88±0.77c 32.72±1.01d
不同小写字母表示处理之间差异显著(P<0.05) Different letters meant significant difference among treatments at 0.05 level.
7093期 郭 剑等: Na2CO3 胁迫下甜菜幼苗根际土壤环境因子的变化及其相关性
表 2 Na2CO3 胁迫下甜菜幼苗根际土壤酶活性、微生物数
量的相关系数
Table 2 Correlation coefficients of enzyme activities and
the number of microbial communities in rhizosphere soil of
sugarbeet seedlings under Na2CO3 stress
品种
Variety
因子
Factor
x2 x3 x4 x5 x6 x7
KWS0143 x1 0.94∗∗ 0.81∗∗ 0.96∗∗ 0.95∗∗ 0.95∗∗ 0.73∗∗
x2 0.77∗∗ 0.97∗∗ 0.98∗∗ 0.95∗∗ 0.69∗∗
x3 0.77∗∗ 0.77∗∗ 0.74∗∗ 0.94∗∗
x4 0.98∗∗ 0.98∗∗ 0.70∗∗
x5 0.98∗∗ 0.70∗∗
x6 0.65∗∗
Beta464 x1 0.90∗∗ 0.73∗∗ 0.92∗∗ 0.92∗∗ 0.93∗∗ 0.77∗∗
x2 0.79∗∗ 0.96∗∗ 0.96∗∗ 0.96∗∗ 0.81∗∗
x3 0.82∗∗ 0.77∗∗ 0.76∗∗ 0.87∗∗
x4 0.98∗∗ 0.98∗∗ 0.82∗∗
x5 0.98∗∗ 0.83∗∗
x6 0.79∗∗
∗ P<0.05; ∗∗ P<0.01. 下同 The same below. x1 ~ x7分别代表土壤
细菌、真菌、放线菌、脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、植株干质量 x1 -
x7 represented bacteria, fungi, actinomycetes, urease, peroxidase, alkali
phosphatase in soil and dry matter of plant, respectively.
用为正,细菌、真菌和碱性磷酸酶对植株干质量的直
接作用为负,它们对干质量的决定系数由大到小依
次为:放线菌>细菌>过氧化氢酶>脲酶>真菌>碱性
磷酸酶.在 Beta464 中,细菌、放线菌、过氧化氢酶对
植株干质量的直接作用为正,脲酶、真菌和碱性磷酸
酶对植株干质量的直接作用为负,它们对根系活力
的决定系数由大到小依次为:放线菌>过氧化氢酶>
脲酶>真菌>碱性磷酸酶>细菌.
3 讨 论
盐碱胁迫会造成植株生理干旱,影响着植株对
水分的吸收及植株的生长[11-12] .有研究表明,甜
菜[13]、补血草[14]的幼苗生长受盐碱胁迫抑制作用
明显;而低浓度盐胁迫促进了玉米幼苗的生长[15] .
本研究表明,随着 Na2CO3 处理浓度的加大,土壤
pH值升高,CK、0. 4%、0. 8%和 1. 2%处理分别为
7 15、8.74、9.13和 9.74,说明 Na2CO3 胁迫在增加土
壤盐分的同时也带来了高 pH 的土壤环境.0 ~ 1.2%
的 Na2CO3 处理中,甜菜两品种幼苗的干质量呈先
增高后降低的趋势.与对照相比,0.4%处理显著提高
了干质量,0.8%和 1.2%高浓度处理显著降低了干
质量(P<0.05).说明 0.4%处理促进了植株的生长,
高浓处理下由于土壤盐离子浓度的加大以及 pH 的
升高,造成了植株的生理干旱,影响了根系对水分的
吸收,同时影响了生物产量的形成.两品种相比,
KWS0143品种的干质量高于 Beta464,说明在盐碱
胁迫下,KWS0143 的耐盐碱性强于 Beta464,表现出
品种间差异.
土壤酶能够表征土壤中正在进行着的各种生物
化学反应的过程和程度,土壤酶活性受土壤盐分和
外源物质影响显著,土壤酶活性的增强意味着土壤
生物活性的提高,进而影响着植物的抗性[16] .脲酶
对土壤氮素循环起着重要作用,土壤磷酸酶活性的
高低直接影响着土壤中有机磷的分解转化及其生物
有效性,过氧化氢酶活性表征着土壤腐殖质化程度
表 3 Na2CO3 胁迫下甜菜幼苗根际土壤酶活性、土壤微生物数量的通径分析
Table 3 Path analysis of enzyme activities and the number of microbial communities in rhizosphere soil of sugarbeet seed⁃
lings under Na2CO3 stress
品种
Variety
通径系数
Path
coefficient
直接通径系数
Direct path
coefficient
x1 x2 x3 x4 x5 x6 决定系数
Determination
coefficient
KWS0143 x1 ⁃y -0.020 -0.264 0.788 0.181 0.656 -0.607 0.734
x2 ⁃y -0.281 -0.018 0.747 0.183 0.675 -0.612 0.693
x3 ⁃y 0.970 -0.016 -0.216 0.146 0.531 -0.473 0.942
x4 ⁃y 0.189 -0.019 -0.273 0.750 0.678 -0.629 0.697
x5 ⁃y 0.690 -0.019 -0.275 0.747 0.185 -0.626 0.702
x6 ⁃y -0.641 -0.019 -0.268 0.715 0.185 0.674 0.646
Beta464 x1 ⁃y 0.139 -0.096 0.522 -0.841 1.431 -0.385 0.771
x2 ⁃y -0.107 0.125 0.567 -0.873 1.498 -0.397 0.813
x3 ⁃y 0.718 0.101 -0.084 -0.749 1.200 -0.316 0.870
x4 ⁃y -0.914 0.128 -0.102 0.589 1.522 -0.406 0.816
x5 ⁃y 1.556 0.128 -0.103 0.554 -0.895 -0.405 0.835
x6 ⁃y -0.414 0.129 -0.102 0.548 -0.898 1.524 0.787
x1 ~ x6分别代表土壤细菌、真菌、放线菌、脲酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶,y代表植株干质量 x1-x6 represented bacteria, fungi, actinomycetes, ure⁃
ase, peroxidase, alkali phosphatase in soil, respectively, and y represented dry matter of plant.
809 应 用 生 态 学 报 27卷
和有机质转化的速度[17] .同时,土壤微生物作为土
壤中植物营养元素的活性库,增加了土壤生态系统
的稳定性、和谐性,也提高了对土壤微生态环境恶化
的缓冲能力[18] .因此土壤酶和土壤微生物共同影响
着土壤根际环境的变化.大量研究表明,随着土壤环
境盐胁迫的加剧,土壤酶(脲酶、过氧化氢酶和碱性
磷酸酶)活性受到抑制[19-20],盐碱地种植盐生植物
后增加了土壤酶活性,且根系越发达土壤酶活性也
越高[21];种植甜菜后的土壤脲酶、过氧化氢酶活性
均有一定升高[22] .盐碱地上种植盐生植物后,土壤
中细菌和真菌的含量均显著增加[23];盐生植物由于
根系生长,改变了植物根际土壤 pH 值,使这些植物
具有一定的耐盐碱性[24];不同棉花品种根系土壤细
菌、真菌和放线菌数量随土壤盐分的增加呈下降趋
势;在甜菜营养生长期内,根系生长和氮素的施用显
著增加了细菌和真菌的数量[25] .本研究表明,0.4%
处理下甜菜幼苗根际土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化
氢酶活性均有不同程度的上升,但与 CK 相比差异
不显著,高浓度盐碱胁迫严重抑制了土壤酶活性,与
CK相比差异达显著水平(P<0.05).高浓度处理下
根际土壤酶活性显著下降主要原因可能是高盐碱胁
迫环境抑制了植株的生长,影响和减弱了植株的抵
抗能力,也可能与土壤 pH 值和土壤理化性质的变
化有关.土壤细菌、真菌、放线菌随处理浓度的增加
呈先上升后下降的趋势,0.4%处理下细菌、真菌、放
线菌都有不同程度的增长但不显著,而高浓度盐碱
胁迫严重抑制了土壤微生物的活性;随着甜菜幼苗
的生长,各处理间土壤微生物群落呈增加的趋势.说
明低盐碱胁迫增加了微生物数量,同时土壤酶活性
的升高,改善了土壤肥力,进而促进了植株生物产量
的形成;高浓度盐碱胁迫下,土壤微生物为维持正常
生命活动消耗更多的能量以及土壤酶活性的降低,
抑制了土壤有效养分的转化,进而影响植株的生长
和产量的形成.耐盐碱性不同的两个品种对盐碱环
境反应不同,不仅在植株干质量上表现为 KWS0143
大于 Beta464,而且 KWS0143 的土壤酶活性和土壤
微生物群落数在 0.8%、1.2%处理下均多于 Beta464,
进一步说明土壤微生物、土壤酶与作物生长之间的
密切关系.
相关分析进一步表明土壤酶、土壤微生物与植
株干质量之间密切相关.通径分析结果表明,Na2CO3
胁迫条件下对两品种干质量决定因素最大的都是放
线菌,KWS0143 的放线菌、细菌作用相对较大,而
Beta464的放线菌、过氧化氢酶作用相对较大,原因
可能是两甜菜品种在适应环境胁迫时根系生长对根
际环境的响应不同,以及两品种耐盐碱性的差异所
致.作物生长需要吸收土壤中的养分,而土壤微生物
和土壤酶在有机质转化和腐殖质的行成中起着至关
重要的作用.盐碱胁迫条件下,土壤微生物与土壤酶
影响着速效养分的转化,从而影响了作物对土壤中
有效养分的吸收与利用,说明胁迫条件下土壤微生
物群落数和土壤酶活性的高低也直接影响了植物的
抗逆性.
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作者简介 郭 剑,男,1990年生,硕士研究生. 主要从事甜
菜栽培生理研究. E⁃mail: guojian90816@ 126.com
责任编辑 张凤丽
郭剑, 李彩凤, 刘磊, 等. Na2CO3 胁迫下甜菜幼苗根际土壤环境因子的变化及其相关性. 应用生态学报, 2016, 27(3): 904-
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019 应 用 生 态 学 报 27卷