全 文 ：第 26卷第 8期
2006年 8月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vo1．26。No．8
Aug．，2006
水稻化感品种对土壤微生物的影响
赵 华 ，谷
(1．中国科 学院沈阳应用生态研究所 。沈阳
岩 ，孔垂华
110016；2．中国科学 院研究生 院，北京 100039)
摘要 ：通过盆栽实验研究三叶期水稻化感 品种对土壤微生物种 群数量 的影 响。结果显示 ，土壤 细菌 、放线 菌 、真菌 、氨 化细菌 和
好气性 自生固氮菌数量在水稻化感品种 PD12777和水稻非化感品种“辽粳九”、“秋光”的土壤中存在显著差异，土壤中大多数微
生物被水稻化感品种所抑制 ，但化感品种土壤中的放线菌和好气性纤维素分解菌数量则介于两种非化感品种之间。这一研究
表明 ，水稻化感品种能显著地影 响土壤微生物种群数量 。
关键词：水稻 ；化感作用 ；土壤微生物
文章编号 ：1000—0933(2006)08．2770—04 中图分类号 ：Q948。$314 文献标识码 ：A
Efect of allelopathic rice(Oryza salival L．)variety on soil microbial communities
ZHAO Hua ，GU Yah 一，KONG Chui-Hua ， (1． m A印z E ，c^f e A。础 sc ，sk 110016，c^ M ；2．
Graduate School，Chinese Academy ofSc／ences，Be／ji~ 100039，China)．Acta Ecologica Sinlca，2OO6。26(S)：2770—2773．
Abstract：Rice allelopathy has received a great of atention in recent years．Most studies have focused on allelopathic potentials，
allelochemicals and trait genes，but few are on interactions between alelopathic rice and soil microbial communities．Actually，soil
microbe plays an important role in rice allelopathy in paddy．This study indicated the effect of allelopathic rice variety PI321777
and non—alelopathic rice varieties including“Liaojingjiu’and“Qiuguang’on soil microbial communities in pot culture using
spread-plating method or most probable number(MPN)．The results showed that alelopathic rice seedlings significantly affected
soil microbial communities．Except actinomycete and amonifying bacteria，other microbial numbe rs in soil growing allelopathic rice
seedlings were much less than those of two non—alelopathic rice seedlings．Obvious diferences from bacteria，actinomycete，
fungi，and aerobic nitrogen—fixing bacteria occurred among these three rice varieties using single factor variance analysis．As a
result，alelopathic rice seedlings could significantly reduce the populations of bacteria，actinomycete，fungi，and aerobic nitrogen—
fixing bacteria in soil．Allelopathic rice seedlings can release alelochemicals into the soil through root system，and thus，the
population reduction of several microbes in soil is probably correlated with the allelochemicals released by allelopathic rice root
system．At present，there has been limited success in finding that allelopathic rice interferes with microbial communities in paddy
soil．Further research on chemical interactions between allelopathic rice and soil microbe is warranted．
Key words：Oryza sativa L．；allelopathy；soil microbial communities
近年水稻的化感作用一直受到广泛的关注和研究 ，无论是在水稻化感物质的分离鉴定 ，还是水稻化感 品
种的评价选育及遗传学研究等方面都取得 了重要进展 。现已证明水稻化感品种 主要在幼苗期通过根际
向土壤中释放化感物质而实现对稻田杂草的抑制 “ ，但水稻释放到土壤 中的化感物质对稻 田微生物的影
基金项目：国家自然科学基金重点资助项目 (30430460)；中国科学院“百人计划”资助项目
收稿 日期 ：2005．10—19；修订日期 ：2006—04-21
作者简介：赵华(1978～)，女，辽宁省沈阳市人。博士生，主要从事植物化感作用研究，
*通讯作者Coresponding author．E—mail：kongch@iae ac，an
Foundation item：The project was supported by Key Project of National Natural Science Foundation of China【No、30430460)；Hundreds—Talent Program，Chinese
Academy of Sciences
Received date：2005-10-19：Accepted 血 te：2006—04 —21
Biography：ZHAO Hua，Ph，D，candidate，mainly engaged in alelopathy．
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8期 赵华 等：水稻化感品种对土壤微生物的影响
响尚未得到很好的阐明。
土壤是作物生长的载体，作物与土壤生物间存在各种生物化学关系，作物通过根部分泌释放到土壤中的
物质对土壤生物群落产生重要的影响。研究表明，水稻化感物质对一些微生物有抑制作用 ]，一些微生物可
以通过对水稻根分泌物产生的化学趋 向响应(chemotactic response)在水稻根际聚集 。¨。 这样有理由推测，水
稻化感品种不仅能抑制稻田杂草生长，而且也影响稻田土壤微生物种群的变化，而土壤微生物种群的变化将
会对作物养分吸收和生长发育产生重要的影响 ¨ 。因此，阐明水稻化感品种与土壤微生物间的关系具有
重要意义。本文主要 目的是探讨水稻化感品种对稻田土壤微生物的影响，为进一步阐明水稻化感品种与稻田
微生物的生物化学关 系奠定基础。
1 材料和方法
1．1 实验材料
受试土壤采于中国科学院沈阳生态实验站水稻田，采取水稻田表层土(0～15 cm)，风干后过2 mm筛。土
壤类型为潮棕壤 ，基本理化性状为 ：pH 5．94，总有机碳 1．29％，有效氮 135．33 mg／kg，有效磷 40．17 mg／kg，有效
钾 62．23 mg／kg。
受试水稻化感品种是国内外公认 的 PI312777 。’”’H]，来源于美 国 USDA ARS种质资源库 ；水稻非化感 品
种选用两种辽宁省常规商业品种“辽粳九”和“秋光”，均来源于辽宁省农业科学研究 院。“辽粳九”和“秋光”的
非化感特性通过特征次生物质为标记和田间实验方法评价确定 ’ ]。
1．2 盆栽实验与土壤采集
水稻种子经消毒后 ，在 25℃恒温培养至种子露 白。将预先萌发的种子播于装入 17 kg水稻土的塑料盘中
(50 eln×35 em×10 em)，每穴栽 5粒水稻 ，穴间距为 10 cm×10 em。每个品种 5次重复 ，每盘为一个重复 ，盘随
机排列 。将塑料盘置于网室中，每天向盘中浇等量水 ，待水稻长到三 叶期时采集土壤样 品。土壤样 品采集用
抖落法 ，将水稻幼苗连根取出，抖落土壤，除去细根的土壤混匀后分为两份 ，分别用来测定微生物数量 和土壤
含水量 。
盆栽实验在 2005年 6～7月期间进行，实验过程中不施加任何农药和肥料 ，一旦 出现杂草 ，人工拔除。
1．3 微生物培养和测定 刮
细菌为牛肉汁蛋 白胨琼脂培养基 ；放线菌采用高氏 1号培养基 ；真菌采用马丁氏培养基；氨化细菌采用蛋
白胨琼脂培养基。以上微生物数量测定用稀释平板法 。 鲁 。。
好气性自生固氮菌为改良阿须贝无氮培养基。好 堇 15o
气性纤维分解菌为依姆歇涅茨基纤维素分解菌培养基； 墨1。
嫌气性纤维分解菌为奥曼梁斯基培养基。以上3种微 专主
生物和嫌气性纤维素分解菌数量的测定采用最大或然 。
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生 态 学 报 26卷
土壤的放线菌数量的排序是 ：“秋光”>PI312777>“辽
粳九”(图 1)。单因素方差统 计对 土壤 中细菌 、放线菌
和真菌数量进行分析表明 ，PI312777和两个非化感品种
在 0．01水平上差异极显著。
2．2 水稻化感品种对土壤中氨化细菌数量的影响
PI312777土壤中氨化细菌 数量低于两个非化感品
种土壤中氨化细菌数量 (图 2)，PI312777土壤中氨化细
菌数量分别 为“辽粳九”和“秋光”土壤 氨化细菌 数量
40％和 41％。统计结果表 明，两个水稻非化感 品种土
壤中氨化细菌数量显著高于水稻化感 品种土壤 中氨化
细菌数量，存在极显著性差异(F=12．78，P<0．01)。
2．3 水稻化感品对土壤 自生固氮菌 的影响
PI312777根际土壤 中两类 自生 固氮菌数量均低于
两个水稻非化感品种土壤中数量 ，而两类 自生固氮菌数
量在两个非 化感 品种 土壤 中的变化关系并不一致 (图
3)。对于土壤中的好气性 自生 固氮菌 而言 ，PI312777<
“辽粳九”< “秋光”；而土壤 中的嫌气性 自生 固氮菌数
量变化规律是 ：PI312777< “秋光”< “辽粳九”。单因
素方差分析显示 ，PI312777以及两个非化感 品种土壤 中
自生固氮菌数量差异极显著(P<0．01)。
2．4 水稻化感品种对土壤中纤维素分解菌的影响
PI312777土壤中好气性纤维素分解菌数量介于两
个非化感 品种 土壤数量 之间 ，而 PI312777土壤中嫌气
性纤维素分解菌数量低于两个非化感品种土壤中嫌气
性纤维素分解菌数量(图4)。统计分析表明，PI312777
和两个水稻非化感品种土壤 中的纤维素分解菌不存在
显著性 差异。
3 讨论
水稻与土壤微生物间的生物化学关 系是 重要 的科
学问题，本 研究发现除水稻化感 品种 PI312777土壤 中
的好气性纤维素分解菌和放线菌的数量位 于两种水稻
非化感品种“秋光”和“辽粳九”土壤中数量之间外 ，水稻
化感品种 PI312777土壤 中的细菌 、真菌 、氨化 细菌 、自
生固氮菌以及嫌气性纤维素分解菌数 目均低 于水稻非
化感品种土壤 中相应微生物的数量。这一结果表明，水
稻化感品种与非化感品种对 土壤 中同种微生物有着不
同的影响。水稻化感品种和非化感品种对 土壤微生物
的不 同影响可能是由以下几个原因造成 ：①水稻化感品
专
] 9athIC Varle [v
lU
b
b
_
厂}]
氨化细菌 Ammonifying bacteria
图2 不同品种水稻对土壤氨化细菌数量的影响
Fig．2 Efect of allelopathic rice variety and two non-allelopathic rice
varieties on the number of arnonifying bacteria in soil
专
茎主
好气性自生固氮菌×5 嫌气性自生固氮菌
Aerobic nitrogen-fixing Anaerobic nitrogen-fixing
bacteria~5 bacteria
图 3 不 同品种水 稻对 土壤 自生 固氮菌数量的影响
Fig．3 Effect of allelopathic rice variety and two non-allelopathic rice
varieties on the number of nitrogen-fixing bacteria in soil
专
善
莹主
好气性纤维素分解菌 嫌气性纤维素分解菌
Aerobic cellulose Anaerobic cellulose
decomposing bacteria decomposing bacteria
图 4 不同品种 水稻对 土壤 中好气性纤维素分解 菌和嫌气性纤维 素
分解 菌数量 的影响
Fig．4 Effect of allelopathic rice variety and two non-alelopathic rice
varieties on the number of aerobic and anaerobic cellulose-decomposing
种释放出一些化感物质 ，这些物质可以直接对某些微生 bacteria in soil
物起作用 ，具有抑制或促进某些土壤微生物活性的作用 ，致使某些微生物 的数量发生变化n ；② 由于不同植
物根际会产生不同的根系分泌物 ，而根际分泌物是微生物重要的能量源 ，不 同微生物会对这些根系分泌物产
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8期 赵华 等 ：水稻化感 品种 对土壤微 生物的影响 2773
生不同的响应，而微生物对根分泌物的这种选择性行为，就是所谓的“化学趋向性” ’”’ ；③在相同的环境条
件下，不同的水稻品种间释放化学物质及其代谢机制存在差异，而不同的微生物能够对这种化学物质浓度梯
度产生响应 ，从而导致不同品种水稻土壤中的微生物数量显著差异。
水稻化感品种 PI312777抑制土壤中大多数微生物数量的结果表明，水稻化感品种根际分泌物中可能存
在一些可以抑制某些微生物活性的物质或者非水稻化感品种可能分泌某些能够刺激微生物生长的物质。水
稻根分泌物中含有大量的糖类、氨基酸、细胞分裂素和酚酸，其中糖类和氨基酸都是营养物质，它们的存在可
以拮抗水稻分泌物中的化感物质对杂草的抑制作用 。但水稻化感品种土壤中的多数微生物数量低于两
个水稻非化感品种土壤中的菌数这一事实是否是由根分泌物引起，还需进一步验证。
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