化感作用土壤实验

生态环境 2007, 16(2): 644-648 Ecology and Environment E-mail: editor@基金项目：教育部重大项目（403037）；国家自然科学基金项目（30670385）作者简介：倪广艳（1978-），女，博士，研究方向为入侵生态学和化学生态学。

E-mail ：blanple@∗通讯联系人收稿日期：2007-03-09外来入侵植物化感作用与土壤相互关系研究进展倪广艳，彭少麟*中山大学有害生物控制与资源利用国家重点实验室，广东 广州 510275摘要：文章以全球普遍关注的外来植物入侵为背景，综述了外来入侵植物化感物质与土壤化学性质（土壤pH ，土壤有机碳和有机质，土壤中的化学元素等）、土壤生物群落（土壤微生物、土壤动物）的关系。

并探讨了未来研究需要加强的几个方面，包括将化感作用与野外实际情况相结合研究，更真实的反映田间状况；进一步探讨微生物在化感物质生物变化过程中的作用及其机理；化感物质作为信号物质如何影响微生物代谢，从而影响地上植物；深入研究化感作用与土壤之间的相互关系，为入侵植物生物防治的安全性提供理论指导等方面。

关键词：入侵植物；化感作用；土壤化学性质；土壤微生物中图分类号：Q948.12；S154 文献标识码：A 文章编号：1672-2175（2007）02-0644-05生物入侵是指一种生物在原产地以外的国家或地区具有一定的分布和丰度，能够繁衍后代，并且对入侵地的自然群落和生态系统造成破坏[1]。

目前我国外来杂草达108种，隶属23科76属[2]，其中约9种已成为入侵种（国家环保总局,2004）。

国内外学者针对入侵生物与被入侵群落之间的关系，提出了很多理论假说，如天敌逃避假说、资源波动假说、生物抗性假说、生态位机遇和空生态位假说、干扰假说等[3]。

化感作用作为外来种的入侵机制之一[4]，已从国内外众多入侵种得到了证实，最近该机制更是被作为一种新的假说提出，即“AARS”假说（“Allelopathic advantage against resident species” hypothesis ）或“新奇武器”假说（“Novel Weapon” hypothesis ）[5,6]。

分子水平和土壤系统化感作用研究现状与展望*王进闯 潘开文**李富华(中国科学院成都生物研究所,成都610041)摘 要 化感作用是生态学研究中的十分活跃的领域之一。

除概述化感作用对于植物细胞、组织以及环境胁迫对于化感效应的影响外,本文主要讨论了在分子和土壤生态系统水平上的化感作用的研究。

在分子水平化感作用研究中,主要从化感基因的定位、蛋白质和核酸合成、基因表达和调控以及生化机制等几个方面进行了论述。

在化感作用对于土壤生态系统的影响方面,主要对其在土壤性质、土壤微生物和土壤动物方面的效应进行了评述。

最后,并就化感作用研究中存在的问题和未来发展提出一些看法与展望。

关键词 化感作用,化感物质,生态系统,分子水平中图分类号 S154 1 文献标识码 A 文章编号 1000-4890(2004)06-0125-06Status and prospects of allelopathy in molecular level and soil ecosystem.WAN G Jinchuang,PA N Kaiw en,L I F uhua (Chengdu I nstitute of Biology ,Chinese A cademy of Sciences ,Chengdu 610041,China).Chinese Jour nal of Ecology ,2004,23(6):125~130.Allelopathy is one of the hottest research domains in ecology.In t his paper ,current advances of studies on allelopathy from mo lecular level to soil ecosystem level were r ev iew ed.Effects of environmental stresses on allelopathy and impacts of allelopat hy on plant cells and tissues were discussed.Recent pro gresses of the studies at molecular level were summarized in regard to locating gene controlling allelo pathic effects,influencing protein and nucleic acid for mation,gene ex pressio n and regulation,physio logical and biochemical mechanism.T hree aspects of t he allelopathic effect on soil ecosystem perspec tive were also reviewed,which included soil quality ,soil microor ganism and soil fauna.Some problems and the further development o n allelopat hic resear ch were put for ward as w ell.Key words allelo pathy ,allelochemicals,ecosystem,molecular lev el.*中国科学院 九.五 重大基金项目(KZ951-B1-110-01)、中国科学院成都生物研究所西南生物资源与生物多样性保护基础研究基地项目、中国科学院知识创新工程重大项目(KSCX1-07-01-03)、国家 十五 科技攻关项目(2001BA606A-05-04)、中国科学院成都生物研究所恢复生态学重点实验室、茂县生态站和瓦屋山生态站资助项目。

大蒜秸秆腐解物化感作用研究及化感物质鉴定大蒜秸秆是大蒜生产中的副产品，通常被作为废弃物丢弃或者焚烧。

有效合理地利用这一自然生物资源对减少环境污染和实现农业的可持续性发展是十分必要的。

本试验主要研究了不同腐解条件下大蒜秸秆腐解物的化感作用及大蒜秸秆腐解物对不用受体作物的化感作用，并鉴定了大蒜秸秆腐解物中的化感物质，主要结果如下：1.大蒜秸秆腐解后对土壤理化特性有显著影响，能显著提高土壤pH和EC值。

腐解温度为40℃、蒜土比例5︰100或腐解60d获得的大蒜秸秆腐解物能显著增加土壤中全氮和有机碳的含量。

低温（10℃）、高浓度（5︰100）或短时间（10或20d）腐解的腐解物使土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性达到最大值。

短时间（10d）、低温（10℃）或高浓度（5︰100）腐解的大蒜秸秆对土壤特性表现出最强的化感促进效应。

2.以小麦和莴苣为受体作物，研究不同腐解时间的大蒜秸秆腐解物的化感作用。

结果表明，短时间（10或20d）腐解的大蒜秸秆腐解物能够显著抑制小麦和莴苣的生长，30或40d腐解则促进受体生长。

较长和长时间（30、40、50和60d）腐解显著增加小麦和莴苣的地上部和根系的鲜重，而短时间（10或20d）腐解显著降低其鲜重。

腐解30d的大蒜秸秆腐解物显著增加小麦和莴苣叶片中叶绿素和蛋白质含量，并提高超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性。

不同时间腐解的腐解物均显著提高种植小麦和莴苣的土壤脲酶，蔗糖酶和碱性磷酸酶活性。

腐解30d的大蒜秸秆对小麦和莴苣的生长发育及种植二者的土壤特性均表现出最强的化感促进作用。

3.不同温度腐解的大蒜秸秆腐解物对受体作物小麦和莴苣有明显的化感作用。

高温（40℃）条件下的腐解物显著促进小麦和莴苣根系和地上部的生长，增加其鲜重，但低温（10℃）条件下的腐解物表现显著的抑制作用。

40℃腐解的腐解物显著降低小麦和莴苣叶片中丙二醛（MDA）含量，但却提高SOD活性。

10℃腐解的腐解物显著提高小麦和莴苣叶片中苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性及其土壤EC值和蔗糖酶活性，但40℃腐解的腐解物显著提高种植小麦和莴苣土壤的pH值。

小麦对直播稻田千金子的化感作用及化感物质分离鉴定
小麦对直播稻田千金子的化感作用指的是小麦根系分泌多种化感物质，影响稻田千金子的生长发育和生理代谢。

主要表现为小麦根系会分泌一些根外物质，如多种有机酸、氨基酸、生长素、吲哚乙酸等化感物质，这些物质会被释放到土壤中并影响稻田千金子的发育和生理代谢。

化感物质的分离鉴定过程一般包括以下几个步骤：
1. 采集小麦根系分泌物
首先需要将小麦根系部分采集，用高纯度水清洗，并随机取样。

然后采集根系分泌物，先将样品放在90%的乙醇中提取1-2小时，然后干燥样品并使用氧化铝柱进行分离。

2. 对提取物进行色谱分析
采用色谱分析技术，如高效液相色谱(HPLC)或气相色谱质谱联用(GC-MS)，对提取物进行精细分离和鉴定。

3. 确定具有化感效应的化学物质
将分离得到的各种物质进行纯化和分析，并借助其他辅助技术，如核磁共振，对这些物质进行鉴定和研究其化感效应，最终确定小麦产生化感作用的具体化感物质。

在直播稻田千金子的实际应用中，通过对小麦根系分泌物的提取、分离和鉴定，可以帮助人们更好地了解小麦的化感作用机制和具体的化感物质，利用这些知识来对其进行科学管理和控制。

同时，化感物质的提取和鉴定也有助于开发新的化感肥料和生物农药，以优化夏粮生产和提高品质，从而促进粮食生产的可持续发展。