凹土基固定化微生物降解辣椒连作障碍自毒物质DBP的研究
目 录
1 引言 1
1.1 连作及其连作障碍 1
1.2 连作障碍发生的因素 2
1.3 凹土基固定化微生物技术 3
1.4 本研究的目的与意义 4
2 材料与方法 4
2.1 试验材料 4
2.2 试验方法 4
2.3 数据分析 5
3 结果分析 5
3.1 DBP含量标准曲线 5
3.2 微生物生长曲线 5
3.3 微生物生长曲线与其对DBP降解影响的比较 8
3.4 凹土固定各微生物对DBP降解影响的比较 11
4 结论与讨论 15
参 考 文 献 16
致 谢 18
1 引言
辣椒是一种营养丰富的茄科蔬菜，深受人们的喜爱。随着需求量不断增加，生产者为了满足市场的供应需求，在一些地区实施大面积连作。由于辣椒不耐连作，连作障碍成了栽培过程中常见的现象，成为限制辣椒生产的重要因素。目前，已有不少专家学者对产生自毒作用的物质对蔬菜的影响做了相关研究，邻苯二甲酸二丁酯是作物根系分泌物的重要物质。本文对微生物对邻苯二甲酸二丁酯的影响进行综述，阐明微生物与邻苯二甲酸二丁酯之间的关系，为有效解决辣椒连作障碍问题及进行辣椒的生态管理提供科学依据。
1.1 连作及其连作障碍
连作是在同一块土地中，连续栽培同一种或同一科的作物。连作障碍则是指同一作物或近缘作物连作以后,即使在正常管理的情况下，也会产生产量降低、品质变劣、生育状况变差的现象。
1.1.1 连作障碍的四种主要症状
病虫害加重 设施连作后，由于其土壤理化性质以及光照、温湿度、气体的变化，一些有益微生物 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
(铵化菌、硝化菌等)的生长受到抑制，而一些有害微生物迅速得到繁殖，土壤微生物的自然平衡遭到破坏，这样不仅导致肥料分解过程的障碍，而且病虫害发生多、蔓延快，且逐年加重，特别是根结线虫为害严重，一些常见的叶霉病、灰霉病、霜霉病、根腐病、枯萎病和白粉虱、蚜虫、斑潜蝇等基本无越冬现象，从而使生产者只能靠加大药量和频繁用药来控制，造成对环境和农产品的严重污染。
土壤次生盐渍化及酸化 设施栽培施化肥和农药量大，覆盖改变了自然状态下的水分平衡，土壤长期得不到雨水充分淋浇，设施内温度较高、土壤水分蒸发量大，下层土壤中的肥料和其他盐分会随着深层土壤水分的蒸发，沿土壤毛细管上升，最终在土壤表面形成一薄层白色盐分即土壤次生盐渍化现象。据有关部门测定，露地土壤盐分浓度一般在3000mg/kg左右，而大棚内常可达7000-8000mg/kg，有的甚至高达20000mg/kg。同时由于过量施用化学肥料，土壤的缓冲能力和离子平衡能力遭到破坏而导致土壤PH值下降，即土壤酸化现象。造成土壤溶液浓度增加使土壤的渗透势加大，农作物种子的发芽、根系的吸水吸肥均不能正常进行。
植物自毒作用 这是一种发生在种内的生长抑制作用，连作条件下土壤生态环境对植物生长有很大的影响，尤其时植物残体与病原物的代谢产物对植物有致毒作用，并连同植物根系分泌的自毒物质一起影响植株代谢，最后导致自毒作用的发生。
元素平衡破坏 由于蔬菜对土壤养分吸收的选择性，单一茬口易使土壤中矿质元素的平衡状态遭到破坏，营养元素之间的拮抗作用常影响到蔬菜对某些元素的吸收，容易出现缺素症状，最终使生育受阻，产量和品质下降。
1.2 连作障碍发生的因素
1.2.1 土壤养分分布不均衡
由于长期种植同种或同科蔬菜，年年对某种养分需求量较大，土壤养分必然缺乏，而对其不需要或需要较少的元素积累过多，土壤内养分平衡必然失调, 地力得不到充分利用。其次，各种蔬菜根系分布有深有浅，年年连作，根系吸收范围固定，同样会造成营养缺乏。
1.2.2 土壤有害微生物增加，土传病害加重
土传病虫害是引起连作障碍中最主要的因子之一。由于栽培作物种类单一，形成了特殊的环境，使硝化细菌、氨化细菌等有益微生物受到抑制，从而提供了根系病虫害赖以生存的寄住和繁殖的场所，使得土壤中的病原菌数量不断增加，土壤微生物和无机成分的自然平衡受到破坏，导致了肥料分解过程障碍，土壤病菌蔓延。
1.2.3 自毒作用
自毒作用是指植株通过淋溶、残体分解、根系分泌向环境中释放化学物质，而对自身产生的直接或间接的毒害作用。它是一种发生在种内的生长抑制作用。自毒作用是产生连作障碍的重要原因之一[1]。
1.2.4 自毒作用发生机制
化感作用是指一种植物通过向环境释放某些化学物质, 在其周围形成一个微环境区域, 从而抑制或促进该区域内其它植物( 包括其自身) 生长的现象。当受体和供体同属于一种植物时产生抑制作用就是植物的自毒作用，它是一种发生在种内的生长抑制作用。自毒现象是化感作用的重要形式之一，许多作物的连作障碍与此相关。
连作条件下土壤生态环境对植物生长有很大的影响, 尤其是植物残体与病原微生物的代谢产物对植物有致毒作用, 并连同植物根系分泌物分泌的自毒物质一起影响植株代谢, 最后导致自毒作用的发生。自毒性的一个非常重要特点是依赖分泌到环境中的化学物质起作用。
1.2.5 化感物质
植物化感物质分为15大类,即简单的水溶性有机酸、直链醇、脂肪族醛和酮，简单的不饱和内脂,长链脂肪酸和多炔,醌类,简单酚、苯甲酸(及其衍生物)，肉桂酸(及其衍生物)，香豆素类，类黄酮，丹宁，类萜和甾类化合物，氨基酸和多肽，生物碱和氰醇，硫化物芥予油苷，嘌呤和核苷等。
1.2.6 邻苯二甲酸二丁酯
邻苯二甲酸二丁酯是一种稳定的无色油状液体,蒸气压低，易溶于大多数有机溶剂，主要用于化纤维素、聚乙酸乙烯酯(PVA) 、聚氯乙烯(PVC) 的增塑剂它主要来源于工业“三废”，当然少量存在于土壤中。苯二甲酸二丁酯(DBP)是辣椒的化感作用中起、主要作用的化学物质之一[3]。侯永侠等[4]研究辣椒根系分泌物有24 种化感物质，其中邻苯二甲酸二丁酯的匹配度为48.87%。邻苯二甲酸二丁酯是辣椒的自毒物质。
DBP在自然环境中非常稳定,水解半衰期约为20年.微生物降解是自然环境中邻苯二甲酸酯完全矿化的主要途径[16]。
1.3 凹土基固定化微生物技术
1.3.1 凹土及其在固定化微生物方面的性能特点
凹凸棒石粘土(简称凹土) 是一种以凹凸棒石矿物为主要组分的天然粘土矿物，绿色环保、无二次污染，具有良好的吸附性能、脱色性能、胶体性能、载体性能，在水处理中应用非常广泛[12]。凹土化学性质稳定，具有较大的比表面积和孔容，优异的胶体吸附性能，非常适合作为微生物吸附的载体。天然纳米凹土在我国储量巨大，仅江苏省淮安市盱眙县已探明凹土矿资源储量1.03亿吨，占全世界已探明凹土储量的 44%，占全国已探明凹土储量的73%，远景储量达11.7亿吨，凹土的价格比常规催化剂载体如活性炭和硅胶要低的多[11]。
1 引言 1
1.1 连作及其连作障碍 1
1.2 连作障碍发生的因素 2
1.3 凹土基固定化微生物技术 3
1.4 本研究的目的与意义 4
2 材料与方法 4
2.1 试验材料 4
2.2 试验方法 4
2.3 数据分析 5
3 结果分析 5
3.1 DBP含量标准曲线 5
3.2 微生物生长曲线 5
3.3 微生物生长曲线与其对DBP降解影响的比较 8
3.4 凹土固定各微生物对DBP降解影响的比较 11
4 结论与讨论 15
参 考 文 献 16
致 谢 18
1 引言
辣椒是一种营养丰富的茄科蔬菜，深受人们的喜爱。随着需求量不断增加，生产者为了满足市场的供应需求，在一些地区实施大面积连作。由于辣椒不耐连作，连作障碍成了栽培过程中常见的现象，成为限制辣椒生产的重要因素。目前，已有不少专家学者对产生自毒作用的物质对蔬菜的影响做了相关研究，邻苯二甲酸二丁酯是作物根系分泌物的重要物质。本文对微生物对邻苯二甲酸二丁酯的影响进行综述，阐明微生物与邻苯二甲酸二丁酯之间的关系，为有效解决辣椒连作障碍问题及进行辣椒的生态管理提供科学依据。
1.1 连作及其连作障碍
连作是在同一块土地中，连续栽培同一种或同一科的作物。连作障碍则是指同一作物或近缘作物连作以后,即使在正常管理的情况下，也会产生产量降低、品质变劣、生育状况变差的现象。
1.1.1 连作障碍的四种主要症状
病虫害加重 设施连作后，由于其土壤理化性质以及光照、温湿度、气体的变化，一些有益微生物 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
(铵化菌、硝化菌等)的生长受到抑制，而一些有害微生物迅速得到繁殖，土壤微生物的自然平衡遭到破坏，这样不仅导致肥料分解过程的障碍，而且病虫害发生多、蔓延快，且逐年加重，特别是根结线虫为害严重，一些常见的叶霉病、灰霉病、霜霉病、根腐病、枯萎病和白粉虱、蚜虫、斑潜蝇等基本无越冬现象，从而使生产者只能靠加大药量和频繁用药来控制，造成对环境和农产品的严重污染。
土壤次生盐渍化及酸化 设施栽培施化肥和农药量大，覆盖改变了自然状态下的水分平衡，土壤长期得不到雨水充分淋浇，设施内温度较高、土壤水分蒸发量大，下层土壤中的肥料和其他盐分会随着深层土壤水分的蒸发，沿土壤毛细管上升，最终在土壤表面形成一薄层白色盐分即土壤次生盐渍化现象。据有关部门测定，露地土壤盐分浓度一般在3000mg/kg左右，而大棚内常可达7000-8000mg/kg，有的甚至高达20000mg/kg。同时由于过量施用化学肥料，土壤的缓冲能力和离子平衡能力遭到破坏而导致土壤PH值下降，即土壤酸化现象。造成土壤溶液浓度增加使土壤的渗透势加大，农作物种子的发芽、根系的吸水吸肥均不能正常进行。
植物自毒作用 这是一种发生在种内的生长抑制作用，连作条件下土壤生态环境对植物生长有很大的影响，尤其时植物残体与病原物的代谢产物对植物有致毒作用，并连同植物根系分泌的自毒物质一起影响植株代谢，最后导致自毒作用的发生。
元素平衡破坏 由于蔬菜对土壤养分吸收的选择性，单一茬口易使土壤中矿质元素的平衡状态遭到破坏，营养元素之间的拮抗作用常影响到蔬菜对某些元素的吸收，容易出现缺素症状，最终使生育受阻，产量和品质下降。
1.2 连作障碍发生的因素
1.2.1 土壤养分分布不均衡
由于长期种植同种或同科蔬菜，年年对某种养分需求量较大，土壤养分必然缺乏，而对其不需要或需要较少的元素积累过多，土壤内养分平衡必然失调, 地力得不到充分利用。其次，各种蔬菜根系分布有深有浅，年年连作，根系吸收范围固定，同样会造成营养缺乏。
1.2.2 土壤有害微生物增加，土传病害加重
土传病虫害是引起连作障碍中最主要的因子之一。由于栽培作物种类单一，形成了特殊的环境，使硝化细菌、氨化细菌等有益微生物受到抑制，从而提供了根系病虫害赖以生存的寄住和繁殖的场所，使得土壤中的病原菌数量不断增加，土壤微生物和无机成分的自然平衡受到破坏，导致了肥料分解过程障碍，土壤病菌蔓延。
1.2.3 自毒作用
自毒作用是指植株通过淋溶、残体分解、根系分泌向环境中释放化学物质，而对自身产生的直接或间接的毒害作用。它是一种发生在种内的生长抑制作用。自毒作用是产生连作障碍的重要原因之一[1]。
1.2.4 自毒作用发生机制
化感作用是指一种植物通过向环境释放某些化学物质, 在其周围形成一个微环境区域, 从而抑制或促进该区域内其它植物( 包括其自身) 生长的现象。当受体和供体同属于一种植物时产生抑制作用就是植物的自毒作用，它是一种发生在种内的生长抑制作用。自毒现象是化感作用的重要形式之一，许多作物的连作障碍与此相关。
连作条件下土壤生态环境对植物生长有很大的影响, 尤其是植物残体与病原微生物的代谢产物对植物有致毒作用, 并连同植物根系分泌物分泌的自毒物质一起影响植株代谢, 最后导致自毒作用的发生。自毒性的一个非常重要特点是依赖分泌到环境中的化学物质起作用。
1.2.5 化感物质
植物化感物质分为15大类,即简单的水溶性有机酸、直链醇、脂肪族醛和酮，简单的不饱和内脂,长链脂肪酸和多炔,醌类,简单酚、苯甲酸(及其衍生物)，肉桂酸(及其衍生物)，香豆素类，类黄酮，丹宁，类萜和甾类化合物，氨基酸和多肽，生物碱和氰醇，硫化物芥予油苷，嘌呤和核苷等。
1.2.6 邻苯二甲酸二丁酯
邻苯二甲酸二丁酯是一种稳定的无色油状液体,蒸气压低，易溶于大多数有机溶剂，主要用于化纤维素、聚乙酸乙烯酯(PVA) 、聚氯乙烯(PVC) 的增塑剂它主要来源于工业“三废”，当然少量存在于土壤中。苯二甲酸二丁酯(DBP)是辣椒的化感作用中起、主要作用的化学物质之一[3]。侯永侠等[4]研究辣椒根系分泌物有24 种化感物质，其中邻苯二甲酸二丁酯的匹配度为48.87%。邻苯二甲酸二丁酯是辣椒的自毒物质。
DBP在自然环境中非常稳定,水解半衰期约为20年.微生物降解是自然环境中邻苯二甲酸酯完全矿化的主要途径[16]。
1.3 凹土基固定化微生物技术
1.3.1 凹土及其在固定化微生物方面的性能特点
凹凸棒石粘土(简称凹土) 是一种以凹凸棒石矿物为主要组分的天然粘土矿物，绿色环保、无二次污染，具有良好的吸附性能、脱色性能、胶体性能、载体性能，在水处理中应用非常广泛[12]。凹土化学性质稳定，具有较大的比表面积和孔容，优异的胶体吸附性能，非常适合作为微生物吸附的载体。天然纳米凹土在我国储量巨大，仅江苏省淮安市盱眙县已探明凹土矿资源储量1.03亿吨，占全世界已探明凹土储量的 44%，占全国已探明凹土储量的73%，远景储量达11.7亿吨，凹土的价格比常规催化剂载体如活性炭和硅胶要低的多[11]。
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