凹土对辣椒化感物质的吸附效果及机理研究
目 录
1 引言（绪论）1
2 材料与方法3
2.1 供试材料3
2.2 测定内容和方法3
2.2.1 土壤有机化学物质石油醚提取液的制备3
2.2.2 石油醚土壤提取液的吸附实验3
2.2.3 DBP、DIBP和2，6-DTBP的吸附实验4
2.2.4 凹土表面理化性能的表征4
2.2.5 有机物质的分离4
3 结果与讨论5
3.1 连作土壤和非连作土壤石油醚提取液HPLG检测结果 5
3.2 凹土对辣椒化感物质的吸附效果研究6
3.2.1 凹土对辣椒连作土壤石油醚提取液的吸附效果6
3.2.2 凹土对辣椒化感物质DBP和DIBP的吸附及其效果研究7
3.3 凹土对辣椒化感物质的吸附机理研究8
3.3.1 凹土改性对其表面理化性能的影响8
3.3.2 凹土吸附DBP后的表面理化性能研究10
3.4 凹土基修复剂对DBP、DIBP和2，6-DTBP的吸附及其效果研究13
3.5 凹土基修复剂对化感物质的吸附机理研究15
3.6 讨论18
结论20
致谢21
参考文献22
1 引言
各种植物之间存在的化学相互作用被称为植物化感作用，包括了促进作用和抑制作用。Rice将化感作用定义为“一种植物(包括微生物)通过向环境释放化学物质而对另一种植物(包括微生物)产生直接或间接的有害的或有益的作用”[1]。
植物次生代谢产生的产物可以被称作为化感物质，化感物质的特点是种类繁多，一般 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
分子量小，结构多样。化感物质可以由植物的根、茎、叶、花、果实所产生，化感物质的化学成分的性质决定了化感物质的释放方式，主要释放途径有四种：根系分泌，茎叶挥发，雨露淋洗，植物残体腐解等[2]。
自毒作用是指一些作物可通过地上部淋溶、根系分泌物和植株残茬等途径来释放一些物质对同茬或下茬同种或同科作物生长产生抑制的现象。发生在种内对于自身的生长抑制的作用被称为自毒作用[3]。植物化感物质则是造成自毒作用的主要原因。
连作条件下作物生长受到土壤的生态环境的影响，作物的残体和病原微生物的代谢产物对作物的致毒尤其厉害，会和作物根系自身产生的自毒物质影响植株的代谢作用，然后作物的自毒作用就产生了。研究显示，酚酸化合物是由前作留在田地中的残茬或作为覆盖用的植株经过雨水淋洗或微生物分解的途径而释放出来得到，下一茬的作物一般会收到不良影响，如玉米、高粱残体和燕麦残体产生香草酸、阿魏酸、绿酸、苯丙烯酸、香豆酸等，咖啡酸抑制向日葵、大豆、烟草等生长[4]。
研究表明，辣椒连作会对自身产生毒害，抑制其生长[5]。邻苯二甲酸二丁酯 (DBP) 是辣椒主要化感物质之一[6]。侯勇侠认为辣椒根系分泌物中DBP的匹配度为48.87%[7]。耿广东[8]等认为，辣椒主要的化感物质中DBP的含量最高，达到 41.5%。孙海燕[9]等认为，DBP为辣椒根系分泌的潜力化感物质之一，其化感抑制作用的低限浓度为8 μgmL-1。
张国斌，郁继华[10]分析了辣椒根系分泌物萃取液GC-MS的总离子流图(total ion current， TIC) (图1和表1)可知，辣椒根系分泌物中总共分析出25种不同的化合物(相似度≥80%)，其中DBP和DIBP相对含量最高[10]。
同时，DBP作为酞酸酯 ( PAEs) 中应用最多的一种，被广泛用于农膜、杀虫剂、杀菌剂的生产，也已经成为农田土壤中最常被检出的有机污染物。因此，寻找一种有效修复DBP毒害的措施已成为解决辣椒连作障碍的重要任务[11]。
图1 辣椒根系分泌物中总离子流图[10]
表1 辣椒根系分泌物成分GC-MS分析结果[10]
序号 峰号 类别 分子式 化合物名称 相对含量%
1 21 C20H42 二十烷 2.56
2 24 C21H44 二十一烷 2.98
3 25 C24H50 二十四烷 3.65
4 8 C13H12 二苯甲基烷 2.68
5 13 脂类 C10H10O4 邻苯二甲酸二甲酯 5.45
6 15 C12H14O4 邻苯二甲酸二乙酯 6.64
7 17 C16H22O4 邻苯二甲酸二异丁酯 17.1
8 19 C16H22O4 邻苯二甲酸二丁酯 12.5
9 23 C24H38O4 邻苯二甲酸二异辛酯 4.52
10 11 C12H22O4 丁二酸二异丁酯 3.68
11 14 C14H26O4 己二酸二异丁酯 5.56
12 22 C14H18O4 邻苯二甲酸双（2-甲氧基乙基）酯 4.51
“_”表示化合物是疑似化感物质。
凹土又名凹凸棒面 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
粘土、凹凸棒土、凹凸棒石粘土等， 是主要以凹凸棒石(Attapulgite) 为成分的一种粘土性矿物，主要的成分为坡缟石或坡缕石(Palygorskite)，就是一种含水镁铝硅酸盐粘土矿物，隶属于海泡石族，凹土的典型分子式为Si8O2Mg5[AL](OH)2(H2O)4.4H2O，属于2:1型的层链状晶体结构；除凹凸棒石外，一般还伴生有海泡石、蒙脱石、高岭土、蛋白石、石英、水云母、碳酸盐等矿物[12]。粘土呈粉末状， 颗粒大概在45～80 μm之间， 比表面积约为425 m2 /g。凹土的结构特征赋予了其独特的流变能力、催化、吸附性、离子交换、填充等性能[13]，在医药、石油、建材、化工、环保和农业等领域的应用广泛[14]。
本研究利用凹土良好的吸附性能，通过研究凹土对土壤中有机化学提取物和辣椒自毒物质DBP、DIBP等的吸附效果及机理，探讨凹土对缓解连作障碍的可行性和有效性，为进一步凹土在连作障碍修复中的应用提供理论依据。
2 材料与方法
2.1 供试材料
辣椒连作10年大棚土壤，相邻露地非连作土壤；DBP，DIBP购自南京化学试剂有限公司，凹土由凹土重点实验室提供，粉碎过100目筛备用；改性凹土和凹土基修复剂由本实验室提供。
2.2 试验设计及方法
2.2.1 土壤有机化学物质石油醚提取液的制备
称取200g连作辣椒根区土壤和非连作土壤于1000mL烧瓶中，加甲醇300mL，50℃回流lhr，热滤，再加入300mL70%甲醇，加热回流1h，再次热滤，再加入200mL甲醇，回流1h，合并三次甲醇液，减压蒸干乙醇液。向蒸馏瓶中加入150ml纯净水，用50mL石油醚萃取两次，浓缩至10mL定容，用0.45μm微孔滤膜滤过，冷藏，备用。
(6)露地土壤+DIBP+凹土基修复剂
(7)100g露地土壤+DTBP
(8)100g露地土壤+DTBP+凹土
据文献报道，DBP和DIBP是辣椒化感物质的主要组分，具有很强的化感作用[6-11]。
1 引言（绪论）1
2 材料与方法3
2.1 供试材料3
2.2 测定内容和方法3
2.2.1 土壤有机化学物质石油醚提取液的制备3
2.2.2 石油醚土壤提取液的吸附实验3
2.2.3 DBP、DIBP和2，6-DTBP的吸附实验4
2.2.4 凹土表面理化性能的表征4
2.2.5 有机物质的分离4
3 结果与讨论5
3.1 连作土壤和非连作土壤石油醚提取液HPLG检测结果 5
3.2 凹土对辣椒化感物质的吸附效果研究6
3.2.1 凹土对辣椒连作土壤石油醚提取液的吸附效果6
3.2.2 凹土对辣椒化感物质DBP和DIBP的吸附及其效果研究7
3.3 凹土对辣椒化感物质的吸附机理研究8
3.3.1 凹土改性对其表面理化性能的影响8
3.3.2 凹土吸附DBP后的表面理化性能研究10
3.4 凹土基修复剂对DBP、DIBP和2，6-DTBP的吸附及其效果研究13
3.5 凹土基修复剂对化感物质的吸附机理研究15
3.6 讨论18
结论20
致谢21
参考文献22
1 引言
各种植物之间存在的化学相互作用被称为植物化感作用，包括了促进作用和抑制作用。Rice将化感作用定义为“一种植物(包括微生物)通过向环境释放化学物质而对另一种植物(包括微生物)产生直接或间接的有害的或有益的作用”[1]。
植物次生代谢产生的产物可以被称作为化感物质，化感物质的特点是种类繁多，一般 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
分子量小，结构多样。化感物质可以由植物的根、茎、叶、花、果实所产生，化感物质的化学成分的性质决定了化感物质的释放方式，主要释放途径有四种：根系分泌，茎叶挥发，雨露淋洗，植物残体腐解等[2]。
自毒作用是指一些作物可通过地上部淋溶、根系分泌物和植株残茬等途径来释放一些物质对同茬或下茬同种或同科作物生长产生抑制的现象。发生在种内对于自身的生长抑制的作用被称为自毒作用[3]。植物化感物质则是造成自毒作用的主要原因。
连作条件下作物生长受到土壤的生态环境的影响，作物的残体和病原微生物的代谢产物对作物的致毒尤其厉害，会和作物根系自身产生的自毒物质影响植株的代谢作用，然后作物的自毒作用就产生了。研究显示，酚酸化合物是由前作留在田地中的残茬或作为覆盖用的植株经过雨水淋洗或微生物分解的途径而释放出来得到，下一茬的作物一般会收到不良影响，如玉米、高粱残体和燕麦残体产生香草酸、阿魏酸、绿酸、苯丙烯酸、香豆酸等，咖啡酸抑制向日葵、大豆、烟草等生长[4]。
研究表明，辣椒连作会对自身产生毒害，抑制其生长[5]。邻苯二甲酸二丁酯 (DBP) 是辣椒主要化感物质之一[6]。侯勇侠认为辣椒根系分泌物中DBP的匹配度为48.87%[7]。耿广东[8]等认为，辣椒主要的化感物质中DBP的含量最高，达到 41.5%。孙海燕[9]等认为，DBP为辣椒根系分泌的潜力化感物质之一，其化感抑制作用的低限浓度为8 μgmL-1。
张国斌，郁继华[10]分析了辣椒根系分泌物萃取液GC-MS的总离子流图(total ion current， TIC) (图1和表1)可知，辣椒根系分泌物中总共分析出25种不同的化合物(相似度≥80%)，其中DBP和DIBP相对含量最高[10]。
同时，DBP作为酞酸酯 ( PAEs) 中应用最多的一种，被广泛用于农膜、杀虫剂、杀菌剂的生产，也已经成为农田土壤中最常被检出的有机污染物。因此，寻找一种有效修复DBP毒害的措施已成为解决辣椒连作障碍的重要任务[11]。
图1 辣椒根系分泌物中总离子流图[10]
表1 辣椒根系分泌物成分GC-MS分析结果[10]
序号 峰号 类别 分子式 化合物名称 相对含量%
1 21 C20H42 二十烷 2.56
2 24 C21H44 二十一烷 2.98
3 25 C24H50 二十四烷 3.65
4 8 C13H12 二苯甲基烷 2.68
5 13 脂类 C10H10O4 邻苯二甲酸二甲酯 5.45
6 15 C12H14O4 邻苯二甲酸二乙酯 6.64
7 17 C16H22O4 邻苯二甲酸二异丁酯 17.1
8 19 C16H22O4 邻苯二甲酸二丁酯 12.5
9 23 C24H38O4 邻苯二甲酸二异辛酯 4.52
10 11 C12H22O4 丁二酸二异丁酯 3.68
11 14 C14H26O4 己二酸二异丁酯 5.56
12 22 C14H18O4 邻苯二甲酸双（2-甲氧基乙基）酯 4.51
“_”表示化合物是疑似化感物质。
凹土又名凹凸棒面 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
粘土、凹凸棒土、凹凸棒石粘土等， 是主要以凹凸棒石(Attapulgite) 为成分的一种粘土性矿物，主要的成分为坡缟石或坡缕石(Palygorskite)，就是一种含水镁铝硅酸盐粘土矿物，隶属于海泡石族，凹土的典型分子式为Si8O2Mg5[AL](OH)2(H2O)4.4H2O，属于2:1型的层链状晶体结构；除凹凸棒石外，一般还伴生有海泡石、蒙脱石、高岭土、蛋白石、石英、水云母、碳酸盐等矿物[12]。粘土呈粉末状， 颗粒大概在45～80 μm之间， 比表面积约为425 m2 /g。凹土的结构特征赋予了其独特的流变能力、催化、吸附性、离子交换、填充等性能[13]，在医药、石油、建材、化工、环保和农业等领域的应用广泛[14]。
本研究利用凹土良好的吸附性能，通过研究凹土对土壤中有机化学提取物和辣椒自毒物质DBP、DIBP等的吸附效果及机理，探讨凹土对缓解连作障碍的可行性和有效性，为进一步凹土在连作障碍修复中的应用提供理论依据。
2 材料与方法
2.1 供试材料
辣椒连作10年大棚土壤，相邻露地非连作土壤；DBP，DIBP购自南京化学试剂有限公司，凹土由凹土重点实验室提供，粉碎过100目筛备用；改性凹土和凹土基修复剂由本实验室提供。
2.2 试验设计及方法
2.2.1 土壤有机化学物质石油醚提取液的制备
称取200g连作辣椒根区土壤和非连作土壤于1000mL烧瓶中，加甲醇300mL，50℃回流lhr，热滤，再加入300mL70%甲醇，加热回流1h，再次热滤，再加入200mL甲醇，回流1h，合并三次甲醇液，减压蒸干乙醇液。向蒸馏瓶中加入150ml纯净水，用50mL石油醚萃取两次，浓缩至10mL定容，用0.45μm微孔滤膜滤过，冷藏，备用。
(6)露地土壤+DIBP+凹土基修复剂
(7)100g露地土壤+DTBP
(8)100g露地土壤+DTBP+凹土
据文献报道，DBP和DIBP是辣椒化感物质的主要组分，具有很强的化感作用[6-11]。
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