酚酸类物质积累对东北山樱根系土壤酶活性的影响

摘   要：本试验采用外源施入的方式，研究酚酸类物质对土壤酶活性的影响，旨在为揭示酚酸类物质的化感作用机理提供科学参考。结果显示：浓度为0.1-1mmol·L-1的对羟基苯甲酸、香豆素以及其混合酚酸类物质对土壤中多酚氧化酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶的活性具有不同程度的促进作用;浓度为10mmol·L-1的对羟基苯甲酸、香豆素以及其混合酚酸类物质对土壤中多酚氧化酶、过氧化氢酶、蔗糖酶的活性呈抑制作用;在对羟基苯甲酸和香豆素二者酚酸类物质的化感作用相比较，对羟基苯甲酸的化感作用更为显著。

关键词：酚酸;土壤酶;化感效应

Abstract： In this experiment， with the method of exogenous application， studied the effects of phenolic acids on soil enzymes activities. The test results show that： 0.1-1mmol·L-1A， B and H promoted the activities of Polyphenol oxidase， Catalase， Sucrase and Urease. 10mmol·L-1A， B and H inhibited the activities of Polyphenol oxidase， Catalase and Sucrase.  Compared P-hydroxybenzoic Acid with Coumarin， The allelopathy of P-hydroxybenzoic Acid was more significant.

Keywords： Phenolic acid; Soil Enzyme; Allelopathy

1前言

土壤酶，参与土壤中的各种生物化学过程，推动土壤中物质、能量与元素的转化、循环和流动，如腐殖质的分解与合成;动植物残体和微生物残体的分解;合成有机物的水解与转化和一些无机化合物的氧化、还原等反应，可以自由态、吸附态和结合态存在于土壤中或土壤溶液中，指示着土壤的生态系统功能[1]。

酚酸类化合物是一类具有化感作用的化感物质，通过植物残体的分解和根系直接分泌等途径进入土壤，在植物连作障碍、自毒作用甚至是土传病害发生的过程中均发挥着不可忽视的作用。有很多学者通过对土壤中酚酸类物质和根际微生物研究后发现，酚酸类物质对微生物产生气体和挥发性脂肪酸具有抑制作用，并在微生物降低对营养物质的消耗中发挥作用，与此同时，土壤微生物的结构、类群、分布以及土壤酶活性等均与酚酸种类、浓度亦存在不可忽视的作用[1-3]。

秦嗣军等人对东北山樱幼苗根系分泌物研究后发现，不同浓度的对羟基苯甲酸和香豆素对东北山樱的光合作用、植株生长、种子萌发等方面存在不同程度的影响，是其根系分泌物中具有化感作用的重要组成部分[3-5]。本试验采用外源施入的方式，研究酚酸类物质对土壤酶活性的影响，旨在为揭示酚酸类物质的化感作用机理提供科学参考。

2材料与方法

2.1供试材料及处理

当年实生幼苗：于当年1月穴盘播种，40d后移栽至16×16cm黑色塑料营养钵中，精心管理，60d后进行试验处理。一年生实生幼苗：实生幼苗羿年1月栽入16cm×16cm黑色塑料营养钵中，每钵1株，精心管理，60d进行试验处理。育苗及试验处理均在沈阳农业大学果树基地温室内进行。试验土样基质为含25%的草炭的普通园土。

2.2方法

2.2.1酚酸溶液制备

分别设置对羟基苯甲酸（A）、香豆素（B）和相同浓度的同体积混合溶液（H）浓度分别为0.1 mmol·L-1，1 mmol·L-1和10 mmol·L-1三个处理，以清水为对照（CK）。每次根施溶液50 m L，10次（株）重复，每7d处理1次，共处理3次后测定数据。

2.2. 2多酚氧化酶的测定

取1g风干根际土置于50mL三角瓶中，注入10mL1%鄰苯三酚溶液，震荡后放置在30℃恒温箱中培养30min，后加入乙醚定容，用力摇荡多次使紫色没食子素提取到乙醚相中，将着色的乙醚至于430nm波长下比色。设无基质对照和无土对照并绘制标准曲线。

2.2.3过氧化氢酶的测定

取2g风干根际土置于100mL三角瓶中，注入40mL蒸馏水和5mL0.3%H2O2溶液，振荡20min后加入3N硫酸，使未分解的过氧化氢稳定。用致密滤纸过滤瓶中内容物，吸取25 mL滤液于100 mL三角瓶中，用0.1N高锰酸钾溶液定容至溶液呈微红色保持30s不褪色，即达终点。设无土和无基质对照。

2.2.4蔗糖酶的测定

称取5g干燥根际土置于50mL三角瓶中，注入15mL8%蔗糖溶液，5mL磷酸缓冲液和5滴甲苯，摇匀，放入37℃恒温条件下培养24h。取出后过滤，取1mL置50mL容量瓶中，加3mL3，5-二硝基水杨酸，并在沸腾水浴锅中加热5min，移至冷水中冷却3min后定容，在OD值为508处比色。

2.2.5脲酶的测定

称取5g干燥后的根际土置于50mL容量瓶中，加1mL甲苯处理，盖好后轻摇15min，加入5mL10%尿素液和10mL柠檬酸盐缓冲液仔细摇匀，在37℃条件下恒温培养24h后用38℃蒸馏水稀释定容，振荡，过滤悬液。取滤液1mL置于50mL容量瓶中，用蒸馏水稀释至10mL后加入4mL苯酚钠溶液并立即加入3mL次氯酸钠溶液，摇匀，用蒸馏水将混合物定容。在OD值为578处测定吸光值，并根据标准曲线求出脲酶含量。设无土和无基质对照。

2.2.6数据统计与分析

采用DPS软件及Duncan新复极差法进行显著性分析。

3结果与分析

土壤中存在大量相关土壤酶，对土壤中物质的分解和各类物质的转化起着关键作用。其中多酚氧化酶，过氧化氢酶，蔗糖酶和脲酶在不同浓度、种类酚酸处理下的变化不同。

多酚氧化酶在土壤有机质形成中起着重要的作用，它参与土壤有机组分中芳香族化合物的转化，促进含氮蛋白类物质及脂肪族化合物等物质的缩合，以及对增加土壤中有机质的含量，提高土壤肥力都起着重要的作用。多酚氧化酶变化如图1所示。0.1A和0.1H处理后多酚氧化酶活性显著高于对照和其他组合;0.1B处理后多酚氧化酶活性与对照无显著差异;其他浓度酚酸溶液处理均显著低于对照，其中10A处理后多酚氧化酶活性最低。相同酚酸在不同浓度下对多酚氧化酶活性的影响存在一定差异，不同处理间表现为：0.1A> 1A >1A;0.1B>1B>10B;0.1H>1H>10H，即随浓度增加抑制作用逐渐增强，最低浓度时促进作用最显著。

过氧化氢酶是重要的氧化还原酶，参与生物呼吸代谢的关系密不可分，同时还可以分解呼吸过程中产生的过氧化氢，防止过氧化氢对生物体的毒害作用。过氧化氢酶变化如图2所示。1A、B以及H处理后过氧化氢酶活性显著高于其他组合，且1A在三者中最显著;10A、B处理后过氧化氢酶活性与对照无显著差异;10H处理后过氧化氢酶活性显著低于对照。从图中可以看出，相同酚酸在不同浓度下对过氧化氢酶活性的影响亦存在一定差异，呈现浓度增加促进作用逐渐增强，最适浓度（1mmol·L-1）时促进作用最显著，后随着浓度进一步增加促进作用逐渐减弱甚至产生抑制作用，表现为： 1A>0. 1A >1A;1B>0.1B>10B;1H>0.1H>10H。

在土壤中，蔗糖酶参与C循环，促进蔗糖水解生成葡萄糖和果糖，对增加土壤中可溶性营养物质含量具有重要作用。土壤中蔗糖酶的变化如图3所示。1mmol·L-1A、B、H处理后蔗糖酶的活性显著高于其他组合;10mmol·L-1A、B、H处理后蔗糖酶的活性显著低于其他组合。相同酚酸在不同浓度下对多酚氧化酶活性的影响存在一定差异：0.1A>1A>10A;0.1B>1B>10B;0.1H>1H>10H，即随浓度增加促进作用逐渐增强，最适浓度（1mmol·L-1）时促进作用最显著，后随着浓度进一步增加则表现为抑制作用。

土壤酶脲酶是一种酰胺酶，主要来自微生物和植物根系分泌等途径，主要参与土壤中N素的转化，促进尿素和有机物分子中碳氢键的水解，为植物生长提供必须的氮源。土壤中脲酶的变化如图4所示。1mmol·L-1A、H处理后蔗糖酶的活性显著高于其他组合，10mmol·L-1A、B、H处理后蔗糖酶的活性显著低于其他组合，但与对照无显著差异。相同酚酸在不同浓度下对脲酶活性的影响存在一定差异，表现为： 1A>0.1A>10A;1B>0.1B>10B;1H>0.1H>10H。

4小结

本试验对不同种类、浓度酚酸类物质对东北山樱根系土壤中土壤酶活性进行了研究，结果为：

（1）浓度为0.1-1mmol·L-1的对羟基苯甲酸、香豆素以及其混合酚酸类物质对土壤中多酚氧化酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶的活性具有不同程度的促进作用;

（2）浓度为10mmol·L-1的对羟基苯甲酸、香豆素以及其混合酚酸类物质对土壤中多酚氧化酶、过氧化氢酶、蔗糖酶的活性呈抑制作用;

（3）在对羟基苯甲酸和香豆素二者酚酸类物质的化感作用相比较，对羟基苯甲酸的化感作用更为显著。

参考文献：

[1]侯贻菊，吴晓悦，张喜，崔迎春，谢涛.林木根际土壤研究进展[J].贵州林业科技，2019，（47）4：39-45.

[2]钱沉鱼，唐凤华，李朝婵，全文选，许塔艳，杨荞安.林木化感物质研究进展[J].西北林学院学报，2019，34（03）：79-85.

[3]呂德国，于翠，杜国栋，秦嗣军，李芳东，刘国成.樱桃属（Cerasus）植物根围微生物多样性[J].生态学报，2008，28（8）：3882-3890.

[4]秦嗣军，张硕，周文杰，吕德国，高鹤. 根际促生细菌对东北山樱幼苗光合特性及生长的影响[J].果树学报，2014，31（S1）：98-102.

[5]高鹤.根施不同酚酸类物质对东北山樱桃叶绿素荧光特性的影响[J].北方园艺2017，（03）：46-49.