水稻化感物质在土壤中的迁移及其与微生物的互作

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长期、大量使用化学除草剂会给杂草可持续治理、食品安全、环境质量等带来很多负面影响。我国是水稻(Oryza sativa L.)种植大国,秸秆来源广,利用其释放的化感物质控制杂草,能有效降低农业生产对化学除草剂的依赖,同时,秸秆还田还能提高土壤肥力,提升废弃物资源化利用效率。研究以化感水稻PI312777(PI)和非化感水稻Lemont(LE)为材料,分析秸秆还田后化感物质与微生物群落的变化规律,并对其互作机理进行解析,阐述了化感效应和土壤肥力的演变特性。研究结果表明:(1)PI产生的化感物质使受体可溶性蛋白质和叶绿素含量明显降低两种水稻秸秆化感潜力差异显著,其中PI秸秆产生的化感物质能显著抑制受体可溶性蛋白的合成,使其体内游离态氨基酸累积。可溶性蛋白合成受阻直接影响细胞膜和各种代谢酶的功能,同时使得光合作用关键酶的活性降低,受体叶绿素含量减少,生长受阻。(2)PI含更丰富的酚酸、黄酮、苯甲酸及其衍生物等芳香族类化合物,其分子结构的酚羟基活性基团具有生物毒理性采用HPLC-MS/MS分析检测了PI和LE秸秆中的化学成分,分别检出86种和74种组分。二者检测出的化学组分多数相似,但PI含更丰富的酚酸类、黄酮类、苯甲酸及其衍生物等芳香族类化合物,其分子结构上的酚羟基具有一定的生物毒理性。这些芳香族类化合物通过与土壤微生物互作,与其他类物质,如水蓼二醛(Polygodial)等,发生加合、协同作用,化感活性进一步提升。(3)不同化合物的环境行为差异大,化感物质的作用半径与其在土壤中的淋滤能力关系密切在9种供试化学物质中,除草剂丙草胺(Pretilachlor)和杀虫剂吡虫啉(Imidacloprid)在土壤中的淋滤能力最强(L_f>0.8),香草醛(Vanillin)和香豆素(Coumarin)(L_f>0.6)其次,黄豆苷元(Daidzein)、薄荷醇(Menthol)和间酪氨酸(m-tyrosine)的淋滤性中等(0.3
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