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竞争和化感是影响陆生植物种间关系的两个重要因素。水稻和稗草长期共存,二者之间存在着复杂的种间相互关系。本文从植物-土壤反馈的角度,研究化感特性不同的水稻品种对土壤养分和土壤微生物的影响及其调节的反馈差异,分析水稻根系分泌的尿囊素和稻田土壤酚酸在这一植物-土壤反馈中的作用,探讨水稻化感品种与稗草伴生的土壤反馈机制,为丰富和拓展水稻和稗草的种间相互作用内容提供理论依据。结果表明:
(1)田间共存条件下,与水稻化感品种伴生,稗草根区土壤氨态氮、硝态氮和有效钾的含量显著降低,茎叶氮含量和钾含量下降,生物量低于与非化感品种伴生处理。可见,水稻化感品种能够降低伴生稗草土壤养分可利用性,影响伴生稗草的养分吸收,调节不利于稗草生长的反馈过程,显示出更强的抑草能力。但地上部分竞争和地下相互作用共同决定了水稻和稗草的种间关系。
(2)苗期水稻化感品种的土壤形成不利于稗草生长负反馈,提高了水稻化感品种对稗草的竞争能力;但其成熟期土壤促进稗草生长,形成正反馈过程。土壤养分含量不能解释不同来源土壤对稗草生长发育的影响,而稗草的生物量与土壤PLFAs含量呈显著正相关关系,土壤微生物是影响不同来源土壤反馈差异的重要因素。苗期,水稻化感品种土壤的PLFAs含量显著低于稗草土壤,且二者土壤微生物群落结构存在差异,但水稻化感品种成熟期土壤PLFAs含量高于稗草的土壤,且二者土壤微生物群落结构差异不显著。
(3)苯甲酸及其衍生的对羟基苯甲酸和香草酸是稻田游离酚酸的主要组成部分,占游离酚酸总含量的80%,而肉桂酸衍生的阿魏酸和4-香豆酸所占比例比较低,不足20%。稻田土壤游离酚酸含量随着时间而波动,冻融期和化冻后土壤酚酸含量最高,但酚酸总含量不超过1.0μg/g干土,该浓度远低于有效作用浓度,而且还能促进水稻的生长发育,表明酚酸难以作为化感物质直接调节植物-土壤反馈过程。
(4)水稻释放出的尿囊素能够促进稗草的生长发育,提高稗草的繁殖分配,形成有利予稗草生长发育的正反馈。但一些水稻品种如化感l号、培杂软香、沈香糯能够识别稗草的存在,降低能够改善稗草生长的促进物质尿囊素的含量。稗草生物量与共存水稻体内尿囊素含量具有正相关关系,表明水稻能够通过调控尿囊素合成,反馈调节伴生稗草的生长,提高自身竞争能力。