有机碳源添加剂对酚酸胁迫下番茄幼苗生长及根际土理化性质的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0358

中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (28): 102-111.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2024-0358

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有机碳源添加剂对酚酸胁迫下番茄幼苗生长及根际土理化性质的影响

卓丽芳¹(), 黄继川², 李珠娴², 梁健仪², 钟文亮², 韦秋芳¹, 涂玉婷²()

¹ 华南农业大学资源环境学院，广州 510642
² 广东省农业科学院农业资源与环境研究所/广东省养分资源循环利用与耕地保育重点实验室/农业农村部南方植物营养与肥料重点实验室，广州 510640

收稿日期:2024-05-31 修回日期:2024-08-02 出版日期:2024-10-05 发布日期:2024-09-29
通讯作者:
涂玉婷，女，1987年出生，福建三明人，研究员，博士，主要从事新型肥料与土壤改良剂的研发。通信地址：510640 广州市天河区金颖路66号，Tel：020-38469763，E-mail：sysutyt@hotmail.com。
作者简介:
卓丽芳，女，2001年出生，湖南张家界人，硕士研究生，主要从事新型肥料研究。通信地址：510640 广州市天河区金颖路66号，Tel：020-32885595，E-mail：antihero1998ts@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目“生物炭耦合多自由基体系缓解番茄酚酸化感胁迫效应的微观机制研究”(42177337); “十四五”广东省农业科技创新十大主攻方向“揭榜挂帅”项目“南方耕地土壤退化阻控技术”(2022SDZG09); 广东省农业科学院青年科技人才培养计划项目“腐殖质介导的自由基反应驱动土壤中番茄酚酸类化感物质的去除机制研究”(R2023PY-QN004)

Effects of Organic Carbon Source Additives on Growth of Tomato Seedlings and Physicochemical Properties of Rhizosphere Soil Under Phenolic Acid Stress

ZHUO Lifang¹(), HUANG Jichuan², LI Zhuxian², LIANG Jianyi², ZHONG Wenliang², WEI Qiufang¹, TU Yuting²()

¹ College of Resources and Environment, South China Agricultural University, Guangzhou 510642
² Institute of Agricultural Resources and Environment, Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Guangdong Key Laboratory of Nutrient Cycling and Farmland Conservation/Key Laboratory of Plant Nutrition and Fertilizer in South Region, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Guangzhou 510640

Received:2024-05-31 Revised:2024-08-02 Published:2024-10-05 Online:2024-09-29

摘要/Abstract

摘要：

为探究不同有机碳源添加剂对酚酸胁迫下番茄幼苗生长和根际土壤理化性质的影响，采用番茄盆栽试验，设置8个处理，分别是常规栽培(CK)、酚酸胁迫(T₁)、酚酸胁迫+KOH(T₂)，以及在添加外源酚酸的基础上添加含有KOH和不同有机碳源混合的处理，所用有机碳源分别为醋酸钾(T₃)、海藻酸(T₄)、黄腐酸(T₅)、腐植酸(T₆)、γ-聚谷氨酸(T₇)。在移栽30 d后，测定番茄幼苗生长指标、生理指标、根际土壤理化性质以及土壤酶活性，并通过相关性分析，探讨番茄幼苗生理指标与土壤环境因子的相关性。结果表明，添加有机碳源能有效促进番茄生长，以T₆处理的增益效果最佳：与T₁处理相比，T₆处理的番茄幼苗根系活力增长122.9%，叶片酶活提高16.7%~149.1%，根系丙二醛、土壤总酚酸含量分别下降59.0%、44.2%，土壤pH、有机质、碱解氮、速效钾含量分别增加5.1%、27.4%、22.0%、119.2%，土壤酶活提高9.0%~28.7%。冗余分析和Spearman相关性分析结果显示，番茄植株地上部鲜重、根部鲜重与土壤总酚酸呈极显著负相关，与土壤有机质、蔗糖酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶呈极显著正相关。T₆处理与T₁处理对以上5个驱动番茄幼苗生长指标变异的关键土壤环境因子具有相反的调控效应。有机碳源可以通过增强作物生理活性、改善土壤理化性质、提高作物根际土壤酶活性等方式，缓解酚酸对番茄生长的化感胁迫效应，其中以腐植酸的作用效果最优。

关键词: 有机碳源, 酚酸胁迫, 农艺性状, 土壤养分, 酶活, 番茄幼苗

Abstract:

This study examined how various organic carbon additives influence the growth of tomato seedlings and the physicochemical characteristics of rhizosphere soil under phenolic acid stress. Tomato pot experiments were conducted and a total of 8 treatments were set up, including conventional cultivation (CK), phenolic acid stress (T₁), phenolic acid stress+ KOH (T₂), and treatments involving the addition of external phenolic acid mixed with KOH and different organic carbon sources. The organic carbon sources used were potassium acetate (T₃), alginic acid (T₄), fulvic acid (T₅), humic acid (T₆), and γ-polyglutamic acid (T₇). After 30 days of transplantation, tomato seedling growth indicators, physiological indicators, rhizosphere soil physicochemical properties, and soil enzyme activities were measured. Correlation analysis was performed to explore the relationship between physiological indicators of tomato seedling and soil environmental factors under different treatments. The addition of organic carbon sources effectively promoted tomato growth. Among all the treatments, the T₆ treatment showed the best effect, compared with T₁ treatment, the root vitality of tomato seedlings in T₆ increased by 122.9%, leaf enzyme activity increased by 16.7% to 149.1%, root MDA and soil total phenolic acid content decreased by 59.0% and 44.2% respectively, soil pH, organic matter, alkali nitrogen, and available potassium content increased by 5.1%, 27.4%, 22.0%, and 119.2% respectively, and soil enzyme activity were also increased by 9.0% to 28.7%. Redundancy analysis and Spearman correlation analysis results showed a significant negative correlation between above ground and root fresh weight of tomato plants with soil total phenolic acid content, and a significant positive correlation with soil organic matter, sucrase, polyphenol oxidase, and catalase. Treatment T₆ had opposite regulatory effects on these five key soil environmental factors that drove the growth indicators of tomato seedlings compared to treatment T₁. Organic carbon sources can alleviate the allelopathic stress effect of phenolic acid on tomato growth by enhancing crop physiological activity, improving soil physicochemical properties, and increasing crop rhizosphere soil enzyme activity, among them, humic acid exhibited the optimal effect.

Key words: organic carbon sources, phenolic acids stress, agronomic traits, soil nutrients, enzyme activity, tomato seedlings

卓丽芳, 黄继川, 李珠娴, 梁健仪, 钟文亮, 韦秋芳, 涂玉婷. 有机碳源添加剂对酚酸胁迫下番茄幼苗生长及根际土理化性质的影响[J]. 中国农学通报, 2024, 40(28): 102-111.

ZHUO Lifang, HUANG Jichuan, LI Zhuxian, LIANG Jianyi, ZHONG Wenliang, WEI Qiufang, TU Yuting. Effects of Organic Carbon Source Additives on Growth of Tomato Seedlings and Physicochemical Properties of Rhizosphere Soil Under Phenolic Acid Stress[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(28): 102-111.

图/表 7

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处理	地上部鲜重/g	根重/g	总根长/cm	根总表面积/cm²	平均直径/cm	根体积/cm³
CK	8.19±0.04c	0.94±0.03c	338.8±7.5d	45.77±1.68d	0.48±0.01c	0.61±0.03d
T₁	6.63±0.35e	0.56±0.03f	236.6±10.7g	30.47±1.17f	0.43±0.01d	0.44±0.01e
T₂	7.16±0.01d	0.67±0.02e	249.5±5.5f	31.53±1.46f	0.44±0.02d	0.48±0.02e
T₃	6.61±0.23e	0.56±0.04f	291.2±9.3e	41.64±1.11e	0.46±0.02cd	0.61±0.03d
T₄	7.47±0.16d	0.74±0.02d	344.9±3.0cd	51.87±0.56c	0.56±0.02b	0.74±0.01c
T₅	8.41±0.33bc	0.95±0.03c	398.8±8.5b	69.58±2.05b	0.58±0.03b	0.91±0.04b
T₆	10.92±0.20a	1.27±0.02a	413.5±4.5a	86.42±2.63a	0.67±0.02a	1.46±0.07a
T₇	8.57±0.02b	1.00±0.03b	355.5±4.1c	51.29±2.47c	0.56±0.02b	0.89±0.05b

处理	地上部鲜重/g	根重/g	总根长/cm	根总表面积/cm²	平均直径/cm	根体积/cm³
CK	8.19±0.04c	0.94±0.03c	338.8±7.5d	45.77±1.68d	0.48±0.01c	0.61±0.03d
T₁	6.63±0.35e	0.56±0.03f	236.6±10.7g	30.47±1.17f	0.43±0.01d	0.44±0.01e
T₂	7.16±0.01d	0.67±0.02e	249.5±5.5f	31.53±1.46f	0.44±0.02d	0.48±0.02e
T₃	6.61±0.23e	0.56±0.04f	291.2±9.3e	41.64±1.11e	0.46±0.02cd	0.61±0.03d
T₄	7.47±0.16d	0.74±0.02d	344.9±3.0cd	51.87±0.56c	0.56±0.02b	0.74±0.01c
T₅	8.41±0.33bc	0.95±0.03c	398.8±8.5b	69.58±2.05b	0.58±0.03b	0.91±0.04b
T₆	10.92±0.20a	1.27±0.02a	413.5±4.5a	86.42±2.63a	0.67±0.02a	1.46±0.07a
T₇	8.57±0.02b	1.00±0.03b	355.5±4.1c	51.29±2.47c	0.56±0.02b	0.89±0.05b

处理	总酚酸/(μg/g)	pH	有机质/%	碱解氮/(mg/kg)	有效磷/(mg/kg)	速效钾/(mg/kg)
CK	7.97±0.38g	6.25±0.04a	2.81±0.09ab	245.1±3.9ab	141.8±2.4ab	189.38±10.47b
T₁	16.06±0.55a	5.89±0.05c	2.37±0.04d	193.6±8.6d	144.7±4.2a	176.13±8.14b
T₂	14.89±0.53b	6.12±0.01ab	2.35±0.11d	203.7±1.9cd	127.6±4.0c	210.32±9.27a
T₃	12.57±0.26c	5.95±0.10c	2.54±0.07cd	210.0±3.2c	122.8±5.2c	211.30±5.10a
T₄	11.89±0.55cd	6.01±0.09bc	2.74±0.11bc	199.0±4.0cd	125.4±2.9c	212.99±7.04a
T₅	10.01±0.72e	5.98±0.05b	2.79±0.10b	242.4±3.2b	127.9±4.4c	210.95±10.84a
T₆	8.96±0.45f	6.19±0.04a	3.02±0.13a	236.2±1.8b	136.6±3.9b	212.23±10.10a
T₇	11.32±0.09d	6.02±0.12bc	3.02±0.04a	257.8±3.0a	139.8±6.5ab	213.33±5.06a

处理	总酚酸/(μg/g)	pH	有机质/%	碱解氮/(mg/kg)	有效磷/(mg/kg)	速效钾/(mg/kg)
CK	7.97±0.38g	6.25±0.04a	2.81±0.09ab	245.1±3.9ab	141.8±2.4ab	189.38±10.47b
T₁	16.06±0.55a	5.89±0.05c	2.37±0.04d	193.6±8.6d	144.7±4.2a	176.13±8.14b
T₂	14.89±0.53b	6.12±0.01ab	2.35±0.11d	203.7±1.9cd	127.6±4.0c	210.32±9.27a
T₃	12.57±0.26c	5.95±0.10c	2.54±0.07cd	210.0±3.2c	122.8±5.2c	211.30±5.10a
T₄	11.89±0.55cd	6.01±0.09bc	2.74±0.11bc	199.0±4.0cd	125.4±2.9c	212.99±7.04a
T₅	10.01±0.72e	5.98±0.05b	2.79±0.10b	242.4±3.2b	127.9±4.4c	210.95±10.84a
T₆	8.96±0.45f	6.19±0.04a	3.02±0.13a	236.2±1.8b	136.6±3.9b	212.23±10.10a
T₇	11.32±0.09d	6.02±0.12bc	3.02±0.04a	257.8±3.0a	139.8±6.5ab	213.33±5.06a

处理	蔗糖酶/ [mg/(g·d)]	多酚氧化酶/ [nmol/(g·h)]	过氧化氢酶/ [μmol/(g·h)]	脲酶/ [μg/(g·d)]	蛋白酶/ [mg/(g·d)]	酸性磷酸酶/ [nmol/(g·h)]
CK	4.55±0.05bc	342.56±7.47b	581.85±4.89a	1143.45±48.29abc	4.67±0.17ab	930.21±48.41a
T₁	4.20±0.12c	324.77±5.86c	523.95±8.51b	896.15±26.57d	4.39±0.18b	937.19±35.02a
T₂	4.18±0.05c	329.01±5.89bc	521.32±13.72b	871.40±29.67d	4.46±0.20ab	788.70±27.61b
T₃	4.40±0.08c	338.44±6.53bc	530.43±6.45b	1102.67±47.77bc	4.54±0.20ab	789.58±38.56b
T₄	4.50±0.07bc	341.00±8.40b	531.15±10.41b	1179.67±62.05ab	4.60±0.21ab	806.39±20.35b
T₅	4.64±0.08b	336.93±9.78bc	538.25±5.71b	1093.30±23.95c	4.70±0.16ab	822.01±28.40b
T₆	4.89±0.10a	377.05±14.33a	571.21±22.99a	1152.93±56.51abc	4.79±0.22a	804.12±59.81b
T₇	4.84±0.23a	331.87±3.49bc	566.19±10.94a	1224.02±37.58a	4.68±0.22ab	795.50±11.03b

有机碳源添加剂对酚酸胁迫下番茄幼苗生长及根际土理化性质的影响

Effects of Organic Carbon Source Additives on Growth of Tomato Seedlings and Physicochemical Properties of Rhizosphere Soil Under Phenolic Acid Stress

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	根部鲜重	总酚酸	有机质	土壤蔗糖酶	土壤多酚氧化酶	土壤过氧化氢酶
地上部鲜重	0.946^**	-0.818^**	0.760^**	0.867^**	0.521^**	0.655^**
根部鲜重	1.000	-0.805^**	0.819^**	0.814^**	0.509^*	0.680^**
总酚酸		1.000	-0.741^**	-0.748^**	-0.663^**	-0.799^**
有机质			1.000	0.858^**	0.534^**	0.788^**
土壤蔗糖酶				1.000	0.541^**	0.659^**
土壤多酚氧化酶					1.000	0.437^*

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