全 文 ：套作不同化感潜力分蘖洋葱对黄瓜生长
及土壤微环境的影响*
杨摇 阳1,2 摇 吴凤芝1**
( 1东北农业大学园艺学院, 哈尔滨 150030; 2武汉生物工程学院, 武汉 430415)
摘摇 要摇 盆栽试验以黄瓜为主栽作物,分蘖洋葱为套作作物,研究了套作不同化感潜力分蘖
洋葱对黄瓜生长及土壤微环境的影响. 结果表明: 与化感潜力强的分蘖洋葱套作,黄瓜根际
土壤电导率降低、pH值提高;根际土壤过氧化氢酶和转化酶活性提高,过氧化物酶活性降低;
根际土壤细菌丰富度增加. DGGE 条带测序显示,黄瓜根际土壤细菌大多与不可培养的细菌
种属具有较高的同源性,共有条带的测序比对推测为放线菌纲和变形菌纲,差异条带的测序
比对推测为变形菌纲和酸杆菌纲,红螺旋菌目、酸杆菌属只出现在与化感潜力弱的分蘖洋葱
套作的黄瓜根际土壤中. 相关分析表明,土壤脲酶与黄瓜幼苗株高、全株干质量、叶面积、
DGGE条带数呈显著正相关.综上,与化感潜力强的分蘖洋葱套作,可为黄瓜生长创造良好的
根际微环境,显著促进黄瓜幼苗生长.
关键词摇 分蘖洋葱摇 黄瓜摇 套作摇 土壤微环境
文章编号摇 1001-9332(2011)10-2627-08摇 中图分类号摇 Q55摇 文献标识码摇 A
Effects of intercropping Chinese onion cultivars of different allelopathic potential on cucum鄄
ber growth and soil micro鄄environment. YANG Yang1,2, WU Feng鄄zhi1 ( 1College of Horticul鄄
ture, Northeast Agricultural University, Harbin 150030, China; 2Wuhan Bioengineering Institute,
Wuhan 430415, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22(10): 2627-2634.
Abstract: A pot experiment was conducted to study the effects of intercropping various Chinese on鄄
ion cultivars of different allelopathic potential on the cucumber growth and rhizospheric soil environ鄄
ment. When intercropped with high allelopathic Chinese onion cultivars, the EC value and peroxi鄄
dase activity of cucumber rhizospheric soil decreased, while the pH value, invertase and catalase
activities, and bacterial community diversity increased. The cloning and sequencing results indica鄄
ted that most DGGE bands amplified from cucumber rhizospheric soil samples showed a high homol鄄
ogy to uncultured bacterial species. The common bands were affiliated with Actinobacteria and Pro鄄
teobacteria, and the differential bacteria bands were affiliated with Proteobacteria and Anaerolin鄄
eaceae. Rhodospirillales and Acidobacteria were only found in the cucumber rhizospheric soil inter鄄
cropped with low allelopathic Chinese onion cultivars. Correlation analysis showed that there were
significant positive correlations between rhizospheric soil urease activity and cucumber seedlings
height, total dry biomass, leaf area, and DGGE band number. It was suggested that intercropping
high allelopathic Chinese onion cultivars could establish a good rhizospheric soil micro鄄environment
for cucumber growth, and promote the growth of cucumber seedlings markedly.
Key words: Chinese onion; cucumber; intercropping; soil micro鄄environment.
*国家自然科学基金项目(30971998)、黑龙江省杰出青年基金项目
(JC200803)和国家大宗蔬菜产业技术体系专项(CARS鄄25鄄C鄄08)资
助.
**通讯作者. E鄄mail: fzwu2006@ yahoo. com. cn
2011鄄01鄄27 收稿,2011鄄06鄄29 接受.
摇 摇 黄瓜(Cucumis sativus)作为设施生产的主要蔬
菜作物,连作问题十分严重,连作障碍日趋明显. 合
理的轮作和间、混、套作是解决连作障碍最简单有效
的方法.由于许多葱蒜类蔬菜根系分泌物可以有效
杀灭某些有害病菌,减少相关病害的发生,因此常被
用于与其他作物轮、间作[1] . 研究表明,大蒜可促进
根际土壤细菌、放线菌和真菌的生长,间接提高根际
土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性,从而提高大
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 10 月摇 第 22 卷摇 第 10 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Oct. 2011,22(10): 2627-2634
蒜根际土壤中氮、磷等营养元素的周转与循环,为下
茬作物提供良好的微生态环境[2] . 夏季温室休闲期
栽植青葱可显著降低土壤盐分积累,改善土壤微生
物组成,使黄瓜增产 22% ,有利于缓解黄瓜连作障
碍[3] .吴凤芝等[4]研究表明,轮套作可影响黄瓜根
际土壤细菌种群,其中以小麦为轮作作物和以分蘖
洋葱为套作作物的黄瓜轮套作栽培模式最佳.
分蘖洋葱(Allium cepa L. var. multiplcans Bai鄄
ley),俗称毛葱或珠葱,为百合科葱属草本植物,是
我国东北特别是黑龙江省传统的优良栽培品种. 但
有关黄瓜套作不同化感潜力分蘖洋葱对黄瓜生长及
土壤微环境的影响研究尚未见报道.为此,本研究以
黄瓜为主栽作物,分蘖洋葱为套作作物,采用 PCR鄄
DGGE技术研究了套作不同化感潜力分蘖洋葱对黄
瓜生长及土壤微环境的影响,以期为建立和推广合
理的栽培制度及设施园艺的可持续发展提供技术支
撑和理论基础.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 试验材料
供试分蘖洋葱品种为 L04(化感潜力弱)和 L06
(化感潜力强) [5-6] .供试黄瓜品种为津优 1 号,种子
购于哈尔滨市华威种业有限公司.供试土壤为黑土,
基本理化性质为:有机质 10郾 4 g · kg-1,速效钾
466郾 3 mg· kg-1,有效磷 64郾 4 mg· kg-1,碱解氮
182郾 3 mg·kg-1,电导率 0郾 51 mS·cm-1,pH 7郾 23.
1郾 2摇 试验设计
试验于 2009 年在东北农业大学园艺站连栋温
室内进行.津优 1 号黄瓜种子经 1%次氯酸钠消毒
后按常规方式进行浸种、催芽及播种,当子叶完全展
开时于苗盘中分苗并缓苗.选取大小均匀、个头适中
的分蘖洋葱 L04 和 L06 鳞茎做种.将不同化感潜力
分蘖洋葱与黄瓜套作,一株黄瓜苗套种一个分蘖洋
葱,每苗盘(60 cm伊36 cm伊7 cm)装 3600 g 土,栽 24
株苗(4 株伊6 株),株行距 7 cm伊8 cm. 试验设分蘖
洋葱 L06 与黄瓜套作(A)、分蘖洋葱 L04 与黄瓜套
作(B)2 个处理,以黄瓜单种为对照(CK).每处理设
3 次重复,完全随机排列,苗盘置于全光温室中培
养,昼温 28 益,夜温 15 益,常规管理.
1郾 3摇 取样方法
套作处理 30 d 后,每处理的每重复随机取 3 株
黄瓜幼苗测定株高(cm)、茎粗(cm)、叶面积(cm2)、
全株干质量(g).用抖根法[7]采集各处理根际土壤,
3 次重复,过 80 目筛,保存于-80 益冰箱中,用于测
定根际土壤微生物多样性. 风干土用于土壤酶活性
及土壤养分测定.
1郾 4摇 测定指标
1郾 4郾 1 土壤基本理化性质的测定摇 土壤有机质采用
重铬酸钾容量法测定;碱解氮采用碱解扩散法测定;
有效磷采用钼蓝比色法测定;速效钾采用醋酸铵鄄火
焰光度法测定;pH值按土水比 1 颐 5 用酸度计测定;
EC值按土水比 1 颐 5 用电导率仪测定[8] .
1郾 4郾 2 土壤酶活性的测定 摇 土壤脲酶采用苯酚鄄次
氯酸钠比色法测定;多酚氧化酶采用邻苯三酚比色
法测定;转化酶采用 3,5鄄二硝基水杨酸比色法测
定;过氧化氢酶采用高锰酸钾滴定法测定[9] .
1郾 4郾 3 土壤微生物群落结构多样性的测定摇 采用天
泽基因工程有限公司生产的天净沙系列试剂盒 Soil
DNAout提取土壤微生物 DNA.
1)土壤细菌 16S rDNA的扩增摇 将提取的 DNA
原液用无菌去离子水稀释 50 倍,采用 16S rDNA V3
区通用引物对 F338鄄GC(5忆鄄CGCCCGCCGCGCGCG鄄
GCGGGCGGGGCGGGGGCACGGGGGGACTCCTACG鄄
GGAGGCAGCAG鄄3忆)和 R518 (5忆鄄ATTACCGCGGCT鄄
GCTGG鄄3忆)进行 PCR扩增. 50 滋L PCR反应体系为:
DNA模板 2 mL,Buffer(缓冲液) 5 mL,Mg2+ 3 mL,
dNTP 4 mL,引物各 1 mL,pfu酶 1 mL,无菌去离子水
33 mL. 设一阴性对照不加模板. PCR 反应程序为:
94 益预变性4 min;94 益 变性 1 min,60 益 退火
1 min,72 益延伸1 min,共 30 个循环;72 益延伸
5 min;4 益保存. 取3 滋L PCR 产物用 1%琼脂糖凝
胶电泳检测(D 2000 Marker).将上述扩增产物稀释
40 倍,用 Taq酶再次扩增,PCR 反应体系和反应程
序同上. PCR产物长 230 bp左右,产物在 1%琼脂糖
凝胶中检测.
2)变性梯度凝胶电泳(DGGE) 摇 凝胶为变性梯
度为 45%到 70% (100%的变性剂为 7 mol·L-1的
尿素和 40%去离子甲酰胺的混合物)的 8%聚丙烯
酰胺凝胶. 待胶完全凝固后,将胶板放入装有 1 伊
TAE电泳缓冲液的装置中,每孔上样为 40 滋L PCR
产物和 5 滋L 6伊Loading Buffer(上样缓冲液)的混合
物.利用 Bio鄄Rad公司的 D鄄code System 电泳仪进行
电泳,电压 80 V,温度 60 益,电泳时间 12 h.电泳结
束后,取胶进行银染[10],利用 AlphaImager HP鄄
1郾 2郾 0郾 1 照相获取胶图.
3)细菌 16S rDNA片段回收和克隆测序摇 切下
目的条带,用聚丙烯酰胺凝胶 DNA回收试剂盒进行
胶回收, 以不含 GC 夹子的引物对 F338 ( 5忆鄄
8262 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
CCTACGGGAGGCAGCAG鄄3忆) 和 R518 再 次 进 行
PCR扩增. 50 滋L PCR反应体系为:DNA模板 2 mL,
Buffer 5 mL,Mg2+ 3 mL,dNTP 4 mL,引物各 1 mL,Taq
酶 1 mL,无菌去离子水 33 mL.设一阴性对照不加模
板. PCR反应程序为:94 益预变性 4 min;94 益变性
1 min,60 益退火 1 min,72 益延伸 1 min,共 30 个循
环;72 益延伸 5 min;4 益保存.扩增产物用 1%琼脂
糖凝胶电泳检测(D 2000 Marker).扩增产物纯化后
与 PucM鄄Tvector(博亚公司)连接过夜,然后转化到
TG1 感受态细胞,挑取白斑筛选阳性克隆.将筛选到
的阳性克隆委托哈尔滨鑫丰生物材料有限公司进行
克隆和测序.
1郾 5摇 数据处理
测序所得序列采用 NCBI 的 Blast 程序(http: / /
www. ncbi. nlm. nih. gov / )进行序列同源性分析,采
用 Sequence match 程序 ( http: / / rdp. cme. msu.
edu / )进行细菌分类分析,序列全部上传至 NCBI 的
GenBank数据库.采用 Quantity One(BIO鄄RAD)软件
对 DGGE图像条带的位置进行数字化处理,可检测
到 DGGE条带数,并进行分析. 试验中原始数据的
整理采用 Microsoft Excel 2003 软件完成;数据处理
采用 SAS 8郾 1 软件,方差分析使用 ANOVA 过程,相
关分析使用 CORR过程.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 套作不同化感潜力分蘖洋葱对黄瓜幼苗生长
的影响
由表 1 可知,套作处理的黄瓜幼苗株高、茎粗、
全株干质量和叶面积显著优于 CK(P<0郾 05);其中
A处理显著优于 B处理(P<0郾 05),分别比 B处理提
高了 33郾 5% 、-1郾 5% 、39郾 0%和 38郾 8% .
2郾 2摇 套作不同化感潜力分蘖洋葱对黄瓜根际土壤
基本理化性质和酶活性的影响
与 CK相比,套作处理显著降低了黄瓜根际土
壤电导率(P<0郾 05),A 与 B 处理均下降了 17郾 8% ,
但 A与 B之间差异不显著(表 2).套作处理显著提
高了黄瓜根际土壤 pH(P<0郾 05),其中 A 处理显著
高于 B处理(P<0郾 05).套作不同化感潜力分蘖洋葱
对黄瓜根际土壤有机质、碱解氮、有效磷及速效钾的
影响不大,差异不显著.
与 CK相比,套作处理提高了黄瓜根际土壤过
氧化氢酶及转化酶活性,且 A处理显著高于 B 处理
(P<0郾 05),其中 A处理两种酶活性比 CK分别提高
了 26郾 1%和 91郾 5% ,比 B 处理分别提高了 22郾 8%
和 17郾 6% . A处理根际土壤过氧化物酶活性显著低
于 CK(P<0郾 05),比 CK 降低了 13郾 3% ,B 处理与
CK差异不显著.套作处理根际土壤脲酶活性与 CK
差异均不显著(表 2).
2郾 3摇 套作不同化感潜力分蘖洋葱对黄瓜根际土壤
细菌群落结构的影响
2郾 3郾 1 细菌群落结构多样性摇 由各处理黄瓜根际土
壤微生物总 DNA 提取图(图 1玉)、根际土壤细菌
16S rDNA基因扩增电泳图 (图 1 域)及细菌 16S
rDNA V3 区片段 PCR 产物 DGGE 图谱(图 1芋)可
知,各处理间有许多共有条带,如条带 a、b、c、d、e、f;
也有差异条带,如条带1、3、4、5只出现在A、B处理
表 1摇 套作不同化感潜力分蘖洋葱对黄瓜幼苗生长的影响
Table 1摇 Effects of intercropping with different Chinese on鄄
ions cultivars of different allelopathic potentials on growth
of cucumber seedlings (mean依SE)
处理
Treatment
株高
Plant height
(cm)
茎粗
Stem
diameter
(cm)
单株干质量
Plant dry
mass
(g)
叶面积
Leaf area
(cm2)
CK 18郾 9依2郾 7c 0郾 55依0郾 02b 1郾 45依0郾 08c 366郾 8依17郾 9c
A 39郾 2依3郾 5a 0郾 65依0郾 03a 3郾 53依0郾 64a 892郾 4依172郾 7a
B 29郾 3依3郾 1b 0郾 66依0郾 03a 2郾 54依0郾 35b 643郾 0依88郾 5b
CK:对照 Control; A:L06 与黄瓜套作 Cucumber intercropping with L06; B:L04
与黄瓜套作 Cucumber intercropping with L04郾 同列中不同字母表示处理间差
异显著(P<0郾 05, LSD法) Different letters in the same column meant significant
difference among treatments at 0郾 05 level by LSD test. 下同 The same below郾
表 2摇 套作不同化感潜力分蘖洋葱对黄瓜根际土壤理化性质和酶活性的影响
Table 2摇 Effects of intercropping with different Chinese onions cultivars of different allelopathic potentials on physicochemi鄄
cal properties and enzyme activities of cucumber rhizosphere soil
处理
Treatment
电导率
EC
(mS·cm-1)
pH 有机质
Organic
matter
(g·kg-1)
碱解氮
Alkali鄄
hydrolysable N
(mg·kg-1)
有效磷
Available P
(mg·kg-1)
速效钾
Available K
(mg·kg-1)
过氧化氢酶
Hydrogen
peroxidase
(0郾 1 mol·L-1
KMnO4·g-1·
30 min-1)
过氧化物酶
Peroxidase
(mg·g-1·
2 h-1)
转化酶
Saccharase
(mg·g-1·
24 h-1)
脲酶
Urease
(mg NH3鄄N
·g-1·
24 h-1)
CK 0郾 45依0郾 01a 6郾 71依0郾 01c 5郾 75依1郾 42a 183郾 9依16郾 0a 73郾 7依9郾 9a 436郾 6依0郾 0b 1郾 15依0郾 00b 0郾 45依0郾 02a 7郾 65依0郾 44c 6郾 48依0郾 03a
A 0郾 37依0郾 01b 6郾 86依0郾 01a 5郾 25依1郾 03a 165郾 8依18郾 8a 93郾 8依16郾 1a 456郾 9依41郾 9ab 1郾 45依0郾 07a 0郾 39依0郾 02b 14郾 65依0郾 79a 6郾 91依0郾 09a
B 0郾 37依0郾 02b 6郾 76依0郾 03b 5郾 78依0郾 12a 160郾 5依6郾 8a 88郾 0依4郾 5a 436郾 6依9郾 3b 1郾 18依0郾 04b 0郾 51依0郾 01a 12郾 46依0郾 53b 6郾 72依0郾 21a
926210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 杨摇 阳等: 套作不同化感潜力分蘖洋葱对黄瓜生长及土壤微环境的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
图 1摇 不同处理黄瓜根际土壤细菌 PCR鄄DGGE分析
Fig. 1摇 PCR鄄DGGE analysis of cucumber rhizosphere bacteria under different treatments.
玉:基因组 DNA Genome DNA; 域:16S rDNA基因扩增产物 16S rDNA gene amplification product; 芋:DGGE电泳图 DGGE electrophoretogram. a、
b、c、d、e、f、1、2、3、4、5、6、7 为条带编号 a,b,c,d,e,f,1,2,3,4,5,6,7 meant band code. CK:对照 Control; A:L06 与黄瓜套作 Cucumber intercrop鄄
ping with L06; B:L04 与黄瓜套作 Cucumber intercropping with L04. 下同 The same below.
中,条带 2 只出现在 A处理中,条带 6、7 只出现在 B
处理中.
2郾 3郾 2 细菌类群摇 对图 1芋中箭头所指条带进行回
收、扩增、克隆及测序.将测序结果与 NCBI GenBank
中已提交的核酸序列进行比对分析,采用 Sequence
match程序进行细菌分类并推测种群. 由表 3 可以
看出,共有条带序列与不可培养的土壤细菌克隆同
源性较高.经测序比对推测为 2 大细菌类群:放线菌
纲(Actinobacteria)和变形菌纲( Proteobacteria) . 条
带 a、b、e、f 属于变形菌门(Proteobacteria)琢、酌鄄变形
菌纲;条带 c、d 属于放线菌纲.由表 4 可以看出,差
异条带序列与不可培养的土壤细菌克隆同源性较
高.经测序比对推测为 2 大细菌类群:变形菌纲和酸
杆菌纲(Anaerolineaceae). 条带 3、4、5、6 属于变形
菌门 琢、酌鄄变形菌纲;条带 7 属于酸杆菌纲;条带 1、2
属于尚未分类的细菌.红螺旋菌目,酸杆菌属只出现
在 B处理中.
2郾 3郾 3 细菌群落结构丰富度 摇 用Quantity One软件
表 3摇 共有条带 16S rDNA基因测序结果
Table 3摇 Closest relatives of partial of 16S rDNA sequences derived from common DGGE bands
测序条带
Band
片段长度
Fragment
length (bp)
序列比对
Alignments
同源性比对 BLAST match
相似序列
Similar sequences
登录号
Accession No郾
推测种群
Putative population
a 135 134 / 135 Uncultured bacterium clone RW7559 16S ribo鄄
somal RNA gene, partial sequence (99% )
GU642903郾 1 琢鄄变形菌纲鞘氨醇单孢菌属
Sphingomonadales, 琢鄄Proteobacteria
b 161 160 / 161 Uncultured bacterium clone AFZEB_aaj69b04
16S ribosomal RNA gene, partial sequence
(99% )
EU464683郾 1 酌鄄变形菌纲不动细菌属
Acinetobacter, 酌鄄Proteobacteria
c 136 134 / 136 Uncultured actinobacterium clone SL6a / 219
16S ribosomal RNA gene, partial sequence
(98% )
EU715958郾 1 微酸菌亚目
Lamia
d 142 138 / 142 Uncultured bacterium clone Bul2be06 16S ri鄄
bosomal RNA gene, partial sequence (97% )
FJ228861郾 1 放线菌纲
Actinobacteria
e 135 134 / 135 Uncultured Rhodopseudomonas sp郾 clone 202
16S ribosomal RNA gene, partial sequence
(99% )
GU556417郾 1 琢鄄变形菌纲根瘤菌目
Rhizobiales, 琢鄄Proteobacteria
f 135 133 / 135 Uncultured bacterium clone TF82 16S riboso鄄
mal RNA gene, partial sequence (98% )
GU272246郾 1 琢鄄变形菌纲鞘氨醇单孢菌属
Sphingomonadales, 琢鄄Proteobacteria
0362 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
表 4摇 差异条带 16S rDNA基因测序结果
Table 4摇 Closest relatives of partial of 16S rDNA sequences derived from differential DGGE bands
测序条带
Band
片段长度
Fragment
length (bp)
序列比对
Alignments
同源性比对 BLAST match
相似序列
Similar sequences
登录号
Accession No郾
推测种群
Putative population
1 139 132 / 139 Uncultured bacterium clone SUL_818_B11 16S
ribosomal RNA gene, partial sequence (94% )
EU644307郾 1 未分类细菌 Unclassified bacteria
2 134 129 / 134 Uncultured bacterium clone H鄄11鄄H 16S ribo鄄
somal RNA gene, partial sequence (96% )
FJ946332郾 1 未分类细菌 Unclassified bacteria
3 161 161 / 161 Uncultured bacterium clone nbw1208g10c1
16S ribosomal RNA gene, partial sequence
(100% )
GQ077443郾 1 酌鄄变形菌纲不动细菌属 Acineto鄄
bacter,酌鄄Proteobacteria
4 160 159 / 160 Uncultured Lysobacter sp郾 partial 16S rRNA
gene, clone CMJG1Length =1365 (99% )
AM935900郾 1 酌鄄变形菌纲黄色单胞菌科 Xan鄄
thomonadaceae, 酌鄄Proteobacteria
5 135 135 / 135 Uncultured bacterium clone 0鄄179 16S riboso鄄
mal RNA gene, partial sequence (100% )
GU444083郾 1 琢鄄变形菌纲根瘤菌目 Rhizobia鄄
les, 琢鄄Proteobacteria
6 135 132 / 135 Uncultured bacterium clone MACA鄄EFT01 16S
ribosomal RNA gene, partial sequence (97% )
GQ500775郾 1 琢鄄变形菌纲红螺旋菌目 Rho鄄
dospirillales, 琢鄄Proteobacteria
7 161 154 / 161 Uncultured bacterium isolate ALT6 16S riboso鄄
mal RNA gene, partial sequence (95% )
AY703471郾 1 酸杆菌纲酸杆菌属 Acidobacteria
Gp10, Anaerolineaceae
对 DGGE图像进行分析,分别进行泳道和条带的自
动识别,得到各列泳道的条带位置及条带数量信息
图,DGGE 条带数量可以代表土壤细菌群落的丰富
度.如图 2 所示,套作处理根际土壤细菌群落丰富度
显著高于 CK(P<0郾 05),A 处理显著高于 B 处理
(P<0郾 05).即与化感潜力强的分蘖洋葱套作更有利
于黄瓜根际土壤细菌群落丰富度的提高.
2郾 4摇 黄瓜幼苗生长情况与各指标相关性
由表 5、表 6 可知,黄瓜幼苗茎粗与电导率和碱
解氮呈负相关.脲酶与株高、全株干质量、叶面积和
DGGE条带数呈显著正相关;DGGE 条带数与株高、
全株干质量和叶面积呈正相关;转化酶与脲酶和
DGGE条带数呈正相关.
图 2摇 黄瓜根际土壤细菌 DGGE条带数
Fig. 2摇 DGGE band number of cucumber rhizosphere soil bacte鄄
ria.
不同字母表示处理间差异显著(P<0郾 05, LSD 法) Different letters
meant significant difference among treatments at 0郾 05 level by LSD test.
表 5摇 黄瓜幼苗生长情况与土壤理化性质的相关系数
Table 5摇 Correlation coefficients between cucumber seedling growth and rhizosphere soil physicochemical properties
株高
Plant
height
茎粗
Stem
diameter
单株干
质量
Plant dry
mass
叶面积
Leaf
area
电导率
EC
pH 有机质
Organic
matter
碱解氮
Alkali鄄
hydrolysable
N
有效磷
Available
P
速效钾
Available
K
株高 Plant height 1 0郾 823 0郾 999** 0郾 999** -0郾 889 0郾 979 -0郾 833 -0郾 750 0郾 975 0郾 858
茎粗 Stem diameter 1 0郾 832 0郾 831 -0郾 992 0郾 690 -0郾 372 -0郾 993 0郾 929 0郾 415
全株干质量 Plant dry mass 1 1郾 000** -0郾 896 0郾 976 -0郾 924 -0郾 760 0郾 978 0郾 850
叶面积 Leaf area 1 -0郾 895 0郾 976 -0郾 825 -0郾 759 0郾 978 0郾 851
电导率 EC 1 -0郾 776 0郾 487 0郾 970 -0郾 969 -0郾 527
pH 1 -0郾 929 -0郾 599 0郾 908 0郾 945
有机质 Organic matter 1 0郾 258 -0郾 688 -0郾 999
碱解氮 Alkali鄄hydrolysable N 1 -0郾 879 -0郾 304
有效磷 Available P 1 0郾 721
速效钾 Available K 1摇 摇
*P<0郾 05; **P<0郾 01. 下同 The same below.
136210 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 杨摇 阳等: 套作不同化感潜力分蘖洋葱对黄瓜生长及土壤微环境的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 6摇 黄瓜幼苗生长情况与土壤酶活性的相关系数
Table 6摇 Correlation coefficients between cucumber seedling growth and rhizosphere soil enzyme activities
株高
Plant height
茎粗
Stem
diameter
单株干质量
Plant dry
mass
叶面积
Leaf
area
过氧化氢酶
Hydrogen
peroxidase
过氧化物酶
Peroxidase
转化酶
Saccharase
脲酶
Urease
DGGE条带数
DGGE
band number
株高 Plant height 1 0郾 823 0郾 999** 0郾 999** 0郾 894 -0郾 567 0郾 981 0郾 998* 0郾 994
茎粗 Stem diameter 1 0郾 832 0郾 831 0郾 482 0郾 000 0郾 919 0郾 855 0郾 882
单株干质量 Plant dry mass 1 1郾 000** 0郾 887 -0郾 555 0郾 983 0郾 999* 0郾 995
叶面积 Leaf area 1 0郾 888 -0郾 557 0郾 983 0郾 999 0郾 995
过氧化氢酶 Hydrogen peroxidase 1 -0郾 876 0郾 789 0郾 866 0郾 838
过氧化物酶 Peroxidase 1 -0郾 395 -0郾 518 -0郾 471
转化酶 Saccharase 1 0郾 990 0郾 997
脲酶 Urease 1 0郾 999*
DGGE条带数
DGGE band number 1摇 摇
3摇 讨摇 摇 论
植物化感作用是指一种植物(供体)产生并通
过挥发、淋溶、根系分泌和残留物分解等方式向环境
释放某些化学物质而影响周围其他植物(受体)生
长和发育的生态学现象[11-12] .化感作用在农业生产
中的应用极为广泛,无论是作物的单一种植,还是间
作、轮作、覆盖、翻埋、重茬种植,都要考虑化感作用
的影响.本试验将化感作用引入到套作栽培模式中
以解决黄瓜连作障碍问题.
在葱蒜的化感作用研究中,多数结果表现为低
浓度促进高浓度抑制的双重效应.例如,大蒜植株水
浸液醇溶成分对受试作物表现出明显的高浓度抑制
低浓度促进的双重效应[13];大蒜根系水浸液对番茄
和辣椒的幼苗生长也具有双重效应[14] .也有一些研
究只表现为促进作用,如分葱对黄瓜和萝卜幼苗生
长有一定促进作用,因此,在生产中,分葱可与黄瓜
和萝卜进行合理的轮作与间套作[15] . 本研究表明,
在温室盆栽条件下,黄瓜与分蘖洋葱套作促进了黄
瓜幼苗的生长,且与化感潜力强的分蘖洋葱套作更
有利于黄瓜幼苗生长.这与前人研究结果不尽相同,
可能的原因是:1)前人的研究主要是在实验室环境
下[13-14],而本试验为温室环境下;2)前人采用不同
浓度的葱蒜植株水浸液或根系分泌物研究对受体作
物的化感作用[13-14],而本试验是在自然条件下产生
的化感作用;3)研究的作物本身存在差异.
作物的生长状况与其生长的土壤环境密不可
分,轮套作能明显改善土壤的理化性状,提高土壤
pH值,有效避免土壤酸化[16],并能增加土壤有机质
和养分含量,加快速效养分的释放[17],有利于作物
对土壤中营养元素的吸收[18] . 本试验中,黄瓜套作
分蘖洋葱降低了黄瓜根际土壤 EC 值、提高了 pH
值,土壤有效磷、速效钾含量有增加趋势,这与前人
研究结论[16-18]相同.土壤酶活性是土壤重要的生物
学特性,能反映土壤中各种生物化学过程的强度和
方向及土壤微生物功能多样性[9,19-20] . 玉米和蒜苗
套作能显著提高玉米及蒜苗根际土壤过氧化氢酶活
性[21];轮作土壤的过氧化氢酶、脲酶和转化酶活性
显著高于连作 7 年的土壤(P<0郾 05) [22] . 本试验套
作处理增加了黄瓜根际土壤过氧化氢酶和转化酶活
性,与前人研究[21-22]结果一致. 微生物是表征土壤
环境质量的主要指标之一[23],土壤的生物群落多样
性与生物活性较高,其养分含量也较为丰富.本试验
套作处理黄瓜根际土壤细菌群落丰富度明显增加,
为黄瓜幼苗生长创造了良好的根际微生物环境. 试
验各处理的共有条带序列与不可培养的土壤细菌克
隆同源性较高,推测为放线菌纲(Actinobacteria)和
变形菌纲(Proteobacteria) . 差异条带序列与不可培
养的土壤细菌克隆同源性也较高,推测为变形菌纲
和酸杆菌纲(Anaerolineaceae). 分析细菌功能,条带
5、e属于根瘤菌,根瘤菌大多数为有益细菌,具有固
氮功能;条带 a、f属于鞘氨醇单胞菌属,是土壤中的
降解细菌[24];条带 6 属于红螺旋菌科目,有报道表
明,光合细菌(简称 PSB)属红螺旋菌科细菌,具有
防治疾病和净化水质的功能,并能以有机物作为光
合作用的供氧体兼碳源[25] . 本试验脲酶与株高、全
株干质量、叶面积和 DGGE 条带数呈显著正相关;
DGGE 条带数与株高、全株干质量和叶面积呈正相
2362 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
关;转化酶与脲酶和 DGGE 条带数呈正相关. 这表
明土壤酶活性、土壤细菌群落丰富度对黄瓜幼苗生
长的影响更大.脲酶是决定土壤氮素转化的关键酶,
土壤脲酶活性的提高有利于土壤氮素肥力的提
高[9] .转化酶能促进有机物分解,为微生物提供养
料,从而促进微生物的繁殖,反过来,微生物又能刺
激酶活性增强[26] .
胡开辉等[27]对化感水稻的研究结果表明,化感
水稻 PI312777(PI)根际细菌、放线菌和固氮菌的数
量高于非化感水稻 Lemont(LE);PI 根系分泌物对
土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性具有促进作用,而对
过氧化氢酶活性具有抑制作用. 本研究结论与其类
似,与分蘖洋葱 L04(化感潜力弱)套作相比,与 L06
(化感潜力强)套作处理提高了黄瓜根际土壤 pH
值、过氧化氢酶和转化酶活性,降低了过氧化物酶活
性,改变了黄瓜根系土壤细菌群落结构并显著提高
了细菌群落丰富度,改善了黄瓜根际土壤环境,促进
了黄瓜幼苗生长.但本试验只在温室盆栽条件下研
究了套作不同化感潜力分蘖洋葱对黄瓜苗期生长及
土壤生态环境的影响,还需在大田条件下对黄瓜整
个生长期的变化作进一步研究.
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作者简介 摇 杨 摇 阳,女,1982 年生,博士,讲师. 主要从事蔬
菜化感作用和植物鄄土壤鄄微生物相互关系研究. E鄄mail:
yyang_311@ yahoo. cn
责任编辑摇 张凤丽
4362 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷