黃 容，王永豪，王昌全，石松柏，陳玉藍(lán)，李 冰*，王 勇*

涼攀區(qū)植煙土壤酚酸類物質(zhì)的含量分布和變異特征①

黃 容1，王永豪1，王昌全1，石松柏2，陳玉藍(lán)3，李 冰1*，王 勇3*

(1 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)資源學(xué)院，成都 611130；2四川省煙草公司攀枝花市公司，四川攀枝花 617000；3四川省煙草公司涼山州公司，四川西昌 615000)

以四川涼攀區(qū)植煙土壤為研究對(duì)象，研究了不同海拔高度、土壤類型、植煙年限和前茬作物下植煙土壤酚酸類物質(zhì)的含量分布和變異特征。結(jié)果表明：①植煙過程顯著增加了土壤酚酸類物質(zhì)的累積，變異系數(shù)均超過了50%，單類酚酸物質(zhì)中以對(duì)羥基苯甲酸的含量最高(66.18 μg/g)；②除阿魏酸、肉桂酸外，1 600 ～ 2 000 m海拔高度的植煙土壤中酚酸類物質(zhì)含量高于1 200 ～ 1 600 m海拔高度；海拔高度超過2 000 m后，土壤酚酸類物質(zhì)(除水溶性酚外)的含量反而下降。③植煙水稻土酚酸類物質(zhì)含量高于紫色土和紅壤；對(duì)同一土壤不同區(qū)域而言，仁和區(qū)紅壤的總酚和復(fù)合態(tài)酚平均含量和變異系數(shù)均明顯高于鹽源縣，平均含量增幅分別為10.23% 和20.51%。④植煙土壤酚酸類物質(zhì)含量明顯高于非植煙土壤，除土壤水溶性酚以及會(huì)東縣土壤的苯甲酸、肉桂酸平均含量的最大值均在植煙年限為1 ～ 3 a的土壤外，該煙區(qū)土壤的酚酸類物質(zhì)含量隨植煙年限的增加呈增加趨勢(shì)。⑤前茬未種植作物時(shí)(即冬閑)，植煙土壤酚酸類物質(zhì)含量較高，促進(jìn)了酚酸類物質(zhì)的累積；光葉紫花苕為前茬作物時(shí)，對(duì)植煙土壤酚酸類物質(zhì)有一定的消解作用，降低了土壤中酚酸類物質(zhì)的累積，尤其對(duì)總酚、復(fù)合態(tài)酚和對(duì)羥基苯甲酸的消減作用最為明顯?？傮w上，海拔高度較低、種植年限較短、前茬作物為光葉紫花苕的紅壤中酚酸類物質(zhì)含量較低，因此在涼攀區(qū)，在紅壤中種植光葉紫花苕這類綠肥可以消減植煙土壤酚酸類物質(zhì)的累積。

植煙土壤；化感作用；酚酸類物質(zhì)；連作障礙

酚酸類物質(zhì)是單一連作根際分泌物中重要的化感物質(zhì)，可通過直接的自毒作用或者間接的抑制作用或促進(jìn)作用影響土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)，從而影響作物的生長(zhǎng)[1-2]。研究表明，連作條件下酚酸可以間接刺激土傳病原微生物繁殖，增加植株發(fā)病率[3-5]。目前對(duì)酚酸類物質(zhì)的累積特征在水稻、大豆、花生、黃瓜等植物中已有研究[6-9]，而對(duì)連作植煙土壤中酚酸類物質(zhì)種類和含量的研究較少?？緹熓堑湫偷募蛇B作作物，長(zhǎng)期連作會(huì)嚴(yán)重影響烤煙的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)量形成[10-11]，但目前烤煙作物連作現(xiàn)象仍舊普遍[12]?？緹熯B作會(huì)導(dǎo)致土壤中酚酸類物質(zhì)累積、植煙土壤酸化和養(yǎng)分失衡[13]，同時(shí)也是引起青枯病爆發(fā)流行的原因之一[14]。白羽祥等[15]以不同連作年限的植煙土壤為研究對(duì)象，探討了土壤主要環(huán)境因子對(duì)酚酸類物質(zhì)的影響，表明連作植煙土壤酚酸類物質(zhì)具有明顯累積特征，且土壤理化性質(zhì)、酶活性和細(xì)菌多樣性對(duì)酚酸類物質(zhì)的積累存在顯著的影響，其中對(duì)羥基苯甲酸和闊馬酸受到較大的影響。海拔高度、土壤類型、前茬作物等差異也會(huì)通過影響土壤生物環(huán)境，進(jìn)而引起植煙土壤酚酸類物質(zhì)的累積變化，但目前對(duì)此類環(huán)境因子影響的研究較少。因此，本研究以四川省烤煙主產(chǎn)區(qū)——涼攀區(qū)土壤為研究對(duì)象，探討了不同海拔高度、土壤類型、種植年限、前茬作物下植煙土壤酚酸類物質(zhì)的變化特征，旨在為研究酚酸類物質(zhì)在連作障礙中的作用提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

以涼攀煙區(qū)三大典型生態(tài)烤煙種植區(qū)(涼山鹽源縣、涼山會(huì)東縣、攀枝花仁和區(qū))為研究區(qū)。其中，鹽源縣(100°42′ ～ 102°03′ E，27°06′ ～ 28°16′ N)隸屬?zèng)錾揭妥遄灾沃荩挥谇嗖馗咴暇?，雅礱江下游西岸，地形以四周高山峽谷、中部丘陵盆地為主的總特征；海拔為1 200 ～ 4 393 m，屬高寒氣候區(qū)，受古氣候影響，土壤風(fēng)化較深，以高原紅壤較為典型，年溫差小，日溫差大，全年無霜期201 d，最低溫度–11.3 ℃；縣境光照充足，雨熱同期，春冬干旱少雨，夏秋雨量集中，年均降水量855.2 mm，具有“一山分四季，十里不同天”的典型立體氣候特征。會(huì)東縣(102°13′ ～ 103°3′ E，26°12′ ～ 26°55′ N)隸屬?zèng)錾揭妥遄灾沃荩挥谒拇ㄊ錾揭妥遄灾沃菽隙?，地處橫斷山脈南部褶皺山中切割地帶，地形復(fù)雜，高差懸殊，整個(gè)地勢(shì)中部高、西部緩展、北部綿延、東南陡峭；海拔為640 ～ 3 332 m，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，山地立體氣候明顯，河谷、山地氣候差異顯著，土壤風(fēng)化較淺，日照充足，無霜期長(zhǎng)，氣候溫和，雨熱同季，多年平均氣溫16.2℃。仁和區(qū)(101°24′ ～ 101°56′ E，26°06′ ～ 26°47′ N)地處康滇南北向構(gòu)造帶中段西側(cè)、攀西大裂谷，位于川滇交界處；地勢(shì)總體呈西北–東南傾斜，以山地為主，海拔最低為937 m；屬南亞熱帶立體氣候，土壤風(fēng)化較深，氣候干燥，日照時(shí)間長(zhǎng)，四季不分明，晝夜溫差大，年平均氣溫20.4℃，年積溫達(dá)7 450℃，年日照時(shí)數(shù)達(dá)2 745 h，無霜期300 d以上。

1.2 樣品采集

綜合考慮土壤類型、地貌類型、海拔、前茬作物等因素對(duì)涼攀生態(tài)煙區(qū)進(jìn)行土壤樣點(diǎn)的布設(shè)，其中海拔高度涉及1 200 ～ 1 600、1 600 ～ 2 000、2 000 ～ 2 400 m；前茬作物涉及光葉紫花苕、大麥、黑麥草、油菜和冬閑；植煙年限涉及<1(即非植煙土壤)、1 ～ 3、4 ～ 6 a；土壤類型涉及紅壤、水稻土和紫色土。

根據(jù)田塊形狀，采用“S”法或五點(diǎn)法，在同一采樣單元內(nèi)布設(shè)表層(0 ～ 20 cm)植煙土壤樣點(diǎn)，同時(shí)每個(gè)區(qū)域采集非植煙土壤作為對(duì)照土壤，取5 ～ 8個(gè)點(diǎn)的土樣混合成1個(gè)土樣，分別在鹽源縣采集128個(gè)(其中，對(duì)照土壤5個(gè))、會(huì)東縣采集126個(gè)(其中，對(duì)照土壤12個(gè))、仁和區(qū)采集81個(gè)(其中，對(duì)照土壤10個(gè))，共計(jì)335個(gè)土樣，采樣時(shí)同時(shí)記錄樣點(diǎn)詳細(xì)信息。采集的土樣一部分在4℃下保存鮮樣，測(cè)定各單類酚酸含量；另一部分自然風(fēng)干后，用于測(cè)定土壤總酚、水溶性酚、復(fù)合態(tài)酚含量。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

土壤總酚、水溶性酚、復(fù)合態(tài)酚含量：稱取風(fēng)干土樣，分別用H2SO4、無酚水、NaOH溶液提取土壤總酚、水溶性酚、復(fù)合態(tài)酚，采用福林試劑顯色法，測(cè)定土壤中酚類物質(zhì)含量[16]。

土壤單類酚酸含量：稱取鮮樣，用NaOH溶液提取后，采用高效液相色譜儀(美國(guó)Waters)測(cè)定其含量[17]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2019、SPSS19.0、Origin 8.5和DPS v6.55等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、方差分析、相關(guān)性分析和回歸分析。影響因素分析采用域值法將異常值的樣點(diǎn)去掉，對(duì)剩余正常土壤樣點(diǎn)數(shù)值進(jìn)行分析。以土壤類型、地貌類型為定性分類變量，對(duì)海拔高度、植煙年限進(jìn)行分段，采用啞變量賦值，再用啞變量來區(qū)別需比較的不同組，擬合多重回歸模型。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同區(qū)域植煙土壤酚酸類物質(zhì)含量特征

從表1可以看出，涼攀煙區(qū)植煙土壤酚酸類物質(zhì)的平均含量明顯高于非植煙土壤，其中植煙土壤總酚含量是非植煙土壤的4.2倍，可見，植煙過程顯著增加了土壤中酚酸類物質(zhì)的累積。在單類酚酸中，對(duì)羥基苯甲酸的含量最高，植煙土壤為66.18 μg/g。

表1 涼攀煙區(qū)植煙土壤酚酸類物質(zhì)含量特征

在不同區(qū)域植煙土壤中(圖1A)，會(huì)東縣的土壤總酚(2 521 μg/g，92.83%)、復(fù)合態(tài)酚(2 699 μg/g，80.04%)和水溶性酚(2 614 μg/g，74.32%)含量的平均值和變異系數(shù)均高于鹽源縣和仁和區(qū)，其中土壤總酚含量的最高值(4 463 μg/g)出現(xiàn)在鹽源縣，而最低值(527 μg/g)出現(xiàn)在會(huì)東縣；土壤復(fù)合態(tài)酚含量的最高值和最低值均出現(xiàn)正在鹽源縣，分別為4 427和1 545 μg/g；土壤水溶性酚含量的最高值(311 μg/g)出現(xiàn)在仁和區(qū)，而最低值(54 μg/g)在鹽源縣。對(duì)單類酚酸物質(zhì)而言(圖1B ～ 圖1F)，鹽源縣的對(duì)羥基苯甲酸平均含量最高，為67.28 μg/g，分別較仁和區(qū)和會(huì)東縣增加了4.93% 和1.47%；仁和區(qū)的阿魏酸平均含量最高(37.10 μg/g)，且離散程度也高于其他兩個(gè)縣；會(huì)東縣的苯甲酸平均含量和離散程度均最大，其中平均含量較最低的仁和區(qū)增加了1.19 μg/g；3個(gè)區(qū)域的肉桂酸和香草酸的平均含量差異并不顯著，且離散程度較小。

2.2 不同海拔高度植煙土壤酚酸類物質(zhì)含量特征

根據(jù)涼攀煙區(qū)的海拔高度情況，篩選相同土壤類型、植煙年限、前茬作物及不同海拔高度的樣點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)果見表2。從表2可以看出，在鹽源縣，隨著海拔高度的增加，植煙土壤總酚、復(fù)合態(tài)酚、對(duì)羥基苯甲酸、甲苯酸和香草酸平均含量呈先增加后減少的趨勢(shì)，均在海拔1 600 ～ 2 000 m處達(dá)到最高值，阿魏酸和肉桂酸隨海拔高度的增加呈下降趨勢(shì)，水溶性酚含量則呈相反的變化趨勢(shì)。在會(huì)東縣，海拔1 200 ～ 1 600 m處的植煙土壤酚類物質(zhì)(總酚、復(fù)合態(tài)酚、水溶性酚)、對(duì)羥基苯甲酸、苯甲酸和香草酸平均含量低于海拔1 600 ～ 2 000 m處。在同一海拔高度段，鹽源縣1 200 ～ 1 600 m海拔處的土壤酚類物質(zhì)平均含量均顯著高于會(huì)東縣(<0.05)，對(duì)于單類酚酸，會(huì)東縣1 200 ～ 1 600 m海拔處的香草酸平均含量較鹽源縣顯著增加了16.1%(<0.05)，而其他單類酚酸不存在顯著差異；在1 600 ～ 2 000 m海拔高度，除阿魏酸、肉桂酸和香草酸外，鹽源縣的土壤酚酸類指標(biāo)的平均含量均高于會(huì)東縣。

2.3 不同土壤類型植煙土壤酚酸類物質(zhì)含量特征

篩選相同海拔高度、植煙年限、前茬作物及不同土壤類型的樣點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)果見表3。從表3可知，在鹽源縣，水稻土的總酚、復(fù)合態(tài)酚、對(duì)羥基苯甲酸、苯甲酸平均含量均高于紅壤；除對(duì)羥基苯甲酸外，其他指標(biāo)的平均含量在水稻土和紅壤間差異均達(dá)到顯著水平(<0.05)。在仁和區(qū)，水稻土的總酚、復(fù)合態(tài)酚和對(duì)羥基苯甲酸平均含量高于紅壤和紫色土，紫色土的水溶性酚、苯甲酸和肉硅酸平均含量高于水稻土和紅壤，而阿魏酸和香草酸平均含量的最大值均出現(xiàn)在紅壤，其次是水稻土和紫色土。對(duì)于不同區(qū)域同一土壤，仁和區(qū)紅壤的總酚和復(fù)合態(tài)酚平均含量明顯高于鹽源縣，增幅分別為10.23% 和20.51%(<0.05)，而仁和區(qū)紅壤的水溶性酚、阿魏酸和肉桂酸平均含量明顯低于鹽源縣；水稻土酚酸類物質(zhì)平均含量表現(xiàn)為鹽源縣>仁和區(qū)。

圖1 不同區(qū)域植煙土壤酚類物質(zhì)和單類酚酸含量箱式圖

2.4 不同植煙年限植煙土壤酚酸類物質(zhì)含量特征

通過篩選相同土壤類型、海拔高度、前茬作物及不同植煙年限的樣點(diǎn)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)非植煙土壤(植煙年限<1 a)酚酸類物質(zhì)平均含量均顯著低于植煙年限>1 a的植煙土壤(<0.05，圖2)；隨著植煙年限的增加，會(huì)東縣和仁和區(qū)的植煙土壤總酚、復(fù)合態(tài)酚、對(duì)羥基苯甲酸、阿魏酸、香草酸平均含量呈增加趨勢(shì)，且仁和區(qū)高于會(huì)東縣。對(duì)于水溶性酚(圖2C)，植煙年限為1 ～ 3 a的土壤水溶性酚平均含量均顯著高于其他植煙年限，且植煙年限>1 a的土壤水溶性酚表現(xiàn)為會(huì)東縣>仁和區(qū)，增幅為4.7% ～ 8.5%。會(huì)東縣的植煙土壤苯甲酸和肉桂酸平均含量的最大值均在植煙年限1 ～ 3 a，分別為12.06 μg/g和3.21 μg/g；而仁和區(qū)平均含量的最大值均在植煙年限4 ～ 6 a，分別為12.58 μg/g和3.52 μg/g(圖2F ～ 圖2G)。

表2 不同海拔下植煙土壤酚酸類物質(zhì)含量(μg/g)

注：表中同行不同小寫字母表示同一指標(biāo)含量在不同樣點(diǎn)間存在顯著差異(<0.05)；下同。

表3 不同土壤類型下植煙土壤酚酸類物質(zhì)含量(μg/g)

2.5 不同前茬作物植煙土壤酚酸類物質(zhì)含量特征

分別篩選相同海拔高度、土壤類型、植煙年限及不同前茬作物的樣點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)果如表4所示。鹽源縣的前茬作物主要為光葉紫花苕和大麥、會(huì)東縣的前茬作物主要為黑麥草和冬閑類型、仁和區(qū)的前茬作物主要為光葉紫花苕和油菜。從表4可以看出，在鹽源縣，除肉桂酸外，前茬作物為大麥的土壤酚酸類物質(zhì)的平均含量均高于前茬作物為光葉紫花苕的土壤，其中苯甲酸增加了23.33%；在會(huì)東縣，未種植作物(即冬閑)的土壤酚酸類物質(zhì)的平均含量均高于前茬作物為黑麥草的土壤，除對(duì)羥基苯甲酸含量二者差異未達(dá)顯著水平外，其他指標(biāo)均存在顯著差異(<0.05)；在仁和區(qū)，除肉桂酸外，前茬作物為油菜的土壤酚酸類物質(zhì)的平均含量均高于前茬作物為光葉紫花苕的土壤?？傮w上，土壤酚酸類物質(zhì)(除對(duì)羥基苯甲酸外)平均含量的最高值均出現(xiàn)在前茬為冬閑的土壤，而前茬作物為光葉紫花苕的土壤酚酸類物質(zhì)的平均含量相對(duì)較低。

2.6 植煙土壤酚酸類物質(zhì)的影響因素

從表5可以看出，植煙年限和前茬作物對(duì)土壤酚酸類物質(zhì)各指標(biāo)含量存在顯著的影響(<0.05或<0.01)，其中植煙年限對(duì)對(duì)羥基苯甲酸含量的決定系數(shù)最高，為0.179，前茬作物對(duì)肉桂酸的決定系數(shù)最高，為0.155；海拔高度對(duì)除香草酸外的其他土壤酚酸類物質(zhì)存在顯著的影響；土壤類型除對(duì)肉桂酸影響不顯著外，對(duì)其他酚酸類物質(zhì)均存在顯著的影響。

3 討論

植物在生長(zhǎng)發(fā)育過程中會(huì)產(chǎn)生酚酸類化感物質(zhì)，通過有效的途徑進(jìn)入土壤后產(chǎn)生化感作用，從而改變土壤環(huán)境，最終影響植物生長(zhǎng)。已有研究表明，光照和水分會(huì)影響植物化感物質(zhì)的產(chǎn)生和傳播途徑，通常高溫、強(qiáng)光照增強(qiáng)了植物體內(nèi)生理生化代謝，促進(jìn)了碳水化合物的代謝和酶活性的增加，從而有利于化感物質(zhì)的累積，同時(shí)干旱環(huán)境會(huì)增強(qiáng)植物體內(nèi)揮發(fā)性化感物質(zhì)的釋放，而多雨環(huán)境則會(huì)增加化感物質(zhì)的淋溶[18-19]。本研究中，涼攀三大植煙區(qū)土壤酚酸類化感物質(zhì)含量存在差異，這可能是由不同環(huán)境特征所導(dǎo)致的。鹽源縣屬高寒氣候，呈冬春干旱、夏秋雨量集中、雨熱同季、日照充足的環(huán)境特征，因此受到夏秋季節(jié)高溫、強(qiáng)光照的環(huán)境脅迫，在一定程度上促進(jìn)了酚酸類物質(zhì)的形成和累積，因此在鹽源縣應(yīng)重視夏秋的煙區(qū)管理，以減少植煙土壤酚酸類物質(zhì)的釋放，促進(jìn)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育；仁和區(qū)屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，氣溫高且降雨多，高溫促進(jìn)了酚酸類物質(zhì)的形成，降雨產(chǎn)生的淋溶作用會(huì)促使酚酸類物質(zhì)向土壤深層擴(kuò)散，從而降低了根系主要生長(zhǎng)區(qū)域的酚酸類物質(zhì)含量[20-21]；會(huì)東縣屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，且地處河谷地帶，相較其他兩個(gè)植煙區(qū)，氣候和降雨相對(duì)穩(wěn)定，因此會(huì)東縣的土壤酚酸類物質(zhì)累積不明顯，且變異系數(shù)小。

(圖中不同小寫字母表示不同樣點(diǎn)間差異顯著(P<0.05))

表4 不同前茬作物下植煙土壤酚酸類物質(zhì)含量(μg/g)

表5 不同影響因素對(duì)土壤酚酸類物質(zhì)含量的決定系數(shù)

注：“*”和“**”分別表示不同因素對(duì)酚酸類物質(zhì)的影響在<0.05和<0.01水平顯著。

海拔高度的變化會(huì)引起溫度、降雨的變化，從而影響植煙土壤中酚酸類物質(zhì)含量的變化。本研究中，在一定海拔高度范圍內(nèi)(1 200 ～ 2 000 m)，鹽源和會(huì)東煙區(qū)土壤的總酚、復(fù)合態(tài)酚、水溶性酚、對(duì)羥基苯甲酸、苯甲酸和香草酸平均含量均隨海拔升高而增加，這可能是因?yàn)楹０紊吆?，光照的增?qiáng)促進(jìn)了這類酚酸類物質(zhì)的累積；而當(dāng)海拔高度超過2 000 m時(shí)，隸屬高寒氣候的鹽源縣植煙土壤中總酚、復(fù)合態(tài)酚、對(duì)羥基苯甲酸、苯甲酸和香草酸平均含量開始降低，可見海拔超過一定高度后，不利于此類土壤酚酸類物質(zhì)的形成和累積。此外，本研究中，阿魏酸和肉桂酸含量隨著海拔的升高(1 200 ～ 2 400 m)呈下降趨勢(shì)，而水溶性酚呈升高趨勢(shì)，可見高海拔不利于阿魏酸和肉桂酸的積累，但有利于水溶性酚的積累。已有研究表明，隨著連作年限的增加，酚酸類物質(zhì)在烤煙土壤或水稻、黃瓜、花生等土壤中會(huì)表現(xiàn)出富集效應(yīng)[6, 8, 13]。白羽祥等[15]利用高效液相色譜在不同種植年限的植煙土壤中檢測(cè)出8種酚酸類物質(zhì)，其中間苯三酚、闊馬酸、對(duì)羥基苯甲酸、丁香酸、阿魏酸、香蘭素的含量和酚酸類物質(zhì)總含量均隨著連作年限的延長(zhǎng)而表現(xiàn)出增加趨勢(shì)。本研究中，隨著植煙年限的增加，植煙土壤總酚、復(fù)合態(tài)酚、對(duì)羥基苯甲酸、阿魏酸、香草酸平均含量呈增加趨勢(shì)，這可能是因?yàn)殚L(zhǎng)期的連作降低了微生物對(duì)這類酚酸物質(zhì)的降解能力[15]。但會(huì)東縣的苯甲酸和肉桂酸隨著植煙年限的增加呈先增加后減少的趨勢(shì)，這與白羽祥等[15]研究結(jié)果類似，這可能是由于苯甲酸和肉桂酸在連作初期產(chǎn)生累積，隨著連作時(shí)間的延長(zhǎng)，微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，增加了降解這兩種物質(zhì)的微生物群落豐度和結(jié)構(gòu)[13]。

前人研究表明，土壤理化性狀與酚酸類物質(zhì)存在顯著的相關(guān)關(guān)系[15,22]，不同土壤類型間的理化性狀各異，勢(shì)必也會(huì)影響土壤酚酸類物質(zhì)的含量。本研究中，除肉桂酸外，土壤類型能顯著影響植煙土壤酚酸類物質(zhì)含量，且在鹽源縣，水稻土的總酚、復(fù)合態(tài)酚、對(duì)羥基苯甲酸、苯甲酸平均含量均高于紅壤；在仁和區(qū)，水稻土的總酚、復(fù)合態(tài)酚和對(duì)羥基苯甲酸平均含量高于紅壤和紫色土，這可能與不同土壤類型間的土壤pH、土壤養(yǎng)分、酶活性和微生物活性存在差異有關(guān)[13, 15, 23-25]。此外，水稻土生物量大，且水分含量高，加快了土壤中酚酸類物質(zhì)的形成與累積；紅壤風(fēng)化程度深，植煙紅壤中酚酸類化感物質(zhì)形成與分解均較快，因此在涼攀植煙區(qū)不同土壤類型的土壤酚酸類物質(zhì)的平均含量表現(xiàn)為水稻土>紫色土>紅壤。在烤煙種植生產(chǎn)中，間作綠肥或與其他作物輪作是改善植煙土壤性狀、調(diào)節(jié)養(yǎng)分供應(yīng)、實(shí)現(xiàn)烤煙可持續(xù)生產(chǎn)的重要措施[26-27]。在相同海拔、土壤類型和植煙年限的條件下，不同前茬作物的植煙土壤酚酸類物質(zhì)含量存在顯著差異(表4)。本研究中，前茬作物為光葉紫花苕時(shí)，植煙土壤酚類物質(zhì)各組分平均含量相對(duì)低于其他前茬作物，可見光葉紫花苕為前茬作物時(shí)，對(duì)植煙土壤酚酸類物質(zhì)有一定的消減作用，降低了土壤中酚酸類物質(zhì)對(duì)植株的毒害，這可能是因?yàn)楣馊~紫花苕根系發(fā)達(dá)，通過根瘤菌的作用固定空氣中游離的氮素，促進(jìn)活性氮的利用，增加土壤的有機(jī)質(zhì)含量，改善植煙土壤理化性狀，最終促進(jìn)煙株生長(zhǎng)和根系發(fā)育，提高煙株抗逆性[24]，從而減少了酚酸類物質(zhì)的積累。而前茬未種植作物時(shí)(即冬閑)，植煙土壤的酚酸類物質(zhì)含量較高，促進(jìn)了酚酸類物質(zhì)的累積。因此，在煙區(qū)通過種植前茬作物，可以用來控制土壤酚酸類物質(zhì)的形成和累積，提高土壤質(zhì)量。

4 結(jié)論

涼攀三大煙區(qū)，植煙過程顯著增加了土壤酚酸類化感物質(zhì)含量；海拔高度、植煙年限、土壤類型和前茬作物對(duì)植煙土壤酚酸類物質(zhì)的含量存在顯著的影響。在一定海拔高度(1 200 ～ 2 000 m)范圍內(nèi)，海拔高度的升高會(huì)增加植煙土壤酚酸類物質(zhì)(除阿魏酸和肉桂酸外)的累積；在涼攀植煙區(qū)不同土壤類型的酚酸類物質(zhì)平均含量表現(xiàn)為水稻土>紫色土>紅壤；植煙年限>1 a的植煙土壤的酚酸類物質(zhì)平均含量明顯高于非植煙土壤(植煙年限<1 a)，且隨著植煙年限的增加，植煙土壤酚酸類物質(zhì)(除土壤水溶性酚以及會(huì)東縣的土壤苯甲酸、肉桂酸外)的含量呈增加趨勢(shì)；前茬未種植作物時(shí)(即冬閑)，植煙土壤的酚酸類物質(zhì)含量較高，促進(jìn)了酚酸類物質(zhì)的累積，光葉紫花苕為前茬作物時(shí)，降低了土壤中酚酸類物質(zhì)的累積。因此，在涼攀煙區(qū)，選擇在前茬作物為光葉紫花苕的紅壤中種植烤煙可以消減植煙土壤中酚酸類物質(zhì)的積累。

[1] 田給林, 畢艷孟, 孫振鈞, 等.酚酸類物質(zhì)在作物連作障礙中的化感效應(yīng)及其調(diào)控研究進(jìn)展[J].中國(guó)科技論文, 2016, 11(6): 699–705.

[2] Yu J Q, Ye S F, Zhang M F, et al.Effects of root exudates and aqueous root extracts of cucumber () and allelochemicals, on photosynthesis and antioxidant enzymes in cucumber[J].Biochemical Systematics and Ecology, 2003, 31(2): 129–139.

[3] 肖靖秀, 鄭毅, 湯利, 等.間作小麥蠶豆不同生長(zhǎng)期根際有機(jī)酸和酚酸變化[J].土壤學(xué)報(bào), 2016, 53(3): 685–693.

[4] Zhou X G, Wu F Z.P-Coumaric acid influenced cucumber rhizosphere soil microbial communities and the growth off.sp.Owen[J].PLoS One, 2012, 7(10): e48288.

[5] Zhou X G, Jia H T, Ge X, et al.Effects of vanillin on the community structures and abundances ofandspp.in cucumber seedling rhizosphere[J].Journal of Plant Interactions, 2018, 13(1): 45–50.

[6] Liu P, Liu Z H, Wang C B, et al.Effects of three long chain fatty acids present in peanut (L.) root exudates on its own growth and the soil enzymes activities[J].Allelopathy Journal, 2012, 29(1):13–24.

[7] Liu P, Wan S B, Jiang L H, et al.Autotoxic potential of root exudates of peanut (L.)[J].Allelopathy Journal, 2010, 26(2): 197–206.

[8] Qu X H, Wang J G.Effect of amendments with different phenolic acids on soil microbial biomass, activity, and community diversity[J].Applied Soil Ecology, 2008, 39(2): 172–179.

[9] 張寧, 張如, 吳萍, 等.根系分泌物在西瓜/旱作水稻間作減輕西瓜枯萎病中的響應(yīng)[J].土壤學(xué)報(bào), 2014, 51(3): 585–593.

[10] 張繼光, 姚忠達(dá), 張忠鋒, 等.皖南地區(qū)不同烤煙種植模式的土壤環(huán)境及經(jīng)濟(jì)效益分析[J].土壤, 2016, 48(3): 553–558.

[11] 譚慧, 彭五星, 向必坤, 等.炭化煙草秸稈還田對(duì)連作植煙土壤及烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J].土壤, 2018, 50(4): 726–731.

[12] 張繼光, 申國(guó)明, 張久權(quán), 等.煙草連作障礙研究進(jìn)展[J].中國(guó)煙草科學(xué), 2011, 32(3): 95–99.

[13] 白羽祥, 楊煥文, 徐照麗, 等.連作植煙土壤中酚酸物質(zhì)與土壤因子的關(guān)系分析[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2018, 30(11): 1907–1914.

[14] 劉艷霞, 李想, 蔡劉體, 等.煙草根系分泌物酚酸類物質(zhì)的鑒定及其對(duì)根際微生物的影響[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 2016, 22(2): 418–428.

[15] 白羽祥, 楊成翠, 史普酉, 等.連作植煙土壤酚酸類物質(zhì)變化特征及其與主要環(huán)境因子的Mantel Test分析[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2019, 27(3): 369–379.

[16] 楊梅, 譚玲, 葉紹明, 等.桉樹連作對(duì)土壤多酚氧化酶活性及酚類物質(zhì)含量的影響[J].水土保持學(xué)報(bào), 2012, 26(2): 165–169.

[17] 馬云華, 魏珉, 王秀峰.日光溫室連作土壤酚類物質(zhì)變化及其對(duì)黃瓜根系抗病性相關(guān)酶的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2005, 16(1): 79–82.

[18] 張繼光, 鄭林林, 石屹, 等.不同種植模式對(duì)土壤微生物區(qū)系及煙葉產(chǎn)量與質(zhì)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2012, 28(19): 93–102.

[19] 趙財(cái), 柴強(qiáng).不同供水水平下丁香酚和間作蠶豆對(duì)小麥光合特性的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 49(4): 88–93.

[20] Singh H P, Batish D R, Kohli R K.Autotoxicity: concept, organisms, and ecological significance[J].Critical Reviews in Plant Sciences, 1999, 18(6): 757–772.

[21] 孫海兵, 毛志泉, 朱樹華.環(huán)渤海灣地區(qū)連作蘋果園土壤中酚酸類物質(zhì)變化[J].生態(tài)學(xué)報(bào), 2011, 31(1): 90–97.

[22] 李亮亮, 李天來, 張恩平, 等.四種酚酸物質(zhì)在土壤中降解的研究[J].土壤通報(bào), 2010, 41(6): 1460–1465.

[23] Li X G, Ding C F, Hua K, et al.Soil sickness of peanuts is attributable to modifications in soil microbes induced by peanut root exudates rather than to direct allelopathy[J].Soil Biology and Biochemistry, 2014, 78: 149–159.

[24] 妙佳源, 李夏, 周達(dá), 等.連作對(duì)谷子土壤酶活性及養(yǎng)分的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2016, 34(3): 123–126, 152.

[25] 王延平, 王華田, 楊陽, 等.外源酚酸在楊樹人工林土壤中的吸附與滯留動(dòng)態(tài)研究[J].水土保持學(xué)報(bào), 2010, 24(2): 251–256.

[26] 寇玲玲.光葉紫花苕子種植技術(shù)及其與化肥配施對(duì)煙草養(yǎng)分吸收和碳氮代謝的影響[D].武漢: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 2011.

[27] 劉國(guó)順, 羅貞寶, 王巖, 等.綠肥翻壓對(duì)煙田土壤理化性狀及土壤微生物量的影響[J].水土保持學(xué)報(bào), 2006, 20(1): 95–98.

Content Distributions and Variations of Phenolic Acids in Tobacco-planting Soils of Liangpan Region, Sichuan Province

HUANG Rong1, WANG Yonghao1, WANG Changquan1, SHI Songbai2, CHEN Yulan3, LI Bing1*, WANG Yong3*

(1 College of Resources, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China; 2 Panzhihua Branch of Sichuan Tobacco Corporation, Panzhihua, Sichuan 617000, China; 3 Liangshan Branch of Sichuan Tobacco Corporation, Xichang, Sichuan 615000, China)

In this paper, the content distributions and variations of phenolic acids in tobacco-planting soils with different altitudes, planting years, soil types and preceding crops in Liangpan region in Sichuan Province were studied.The results showed that tobacco-planting significantly increased the contents of soil phnolic acids with the variation coefficients all high than 50%, and the content of hydroxybenzoic acid was the highest (66.18 μg/g) among all monomer phenolic acids.The contents of phenolic acids (except ferulic acid and cinnamic acid) in tobacco-planting soil at the altitude of 1 600–2 000 m were higher than those of 1 200–1 600 m.However, the contents of phenolic acids in tobacco-planting soils were reduced (except for water soluble phenolic) when the altitude was over 2 000 m.The average content of phenolic acids in paddy soil was higher than those in purple soil and red soil.The average contents and variable coefficients of total and compound phenols in red soil in Renhe District were significantly higher than those in Yanyuan County, 10.23% and 20.51% higher, respectively.The average contents of phenolic acids were significantly higher in tobacco-planting soils than non-tobacco-planting soils, and the contents of phnolic acids increased with tobacco-planting years (with few exceptions including water soluble phenolic, benzoic acid (Huidong County) and cinnamic acid (Huidong County)).The average content of phenolic acids was higher in tobacco-planting soils without preceding crop (i.e., winter fallow), which promoted the accumulation of phenolic acids in soils.However, vicia villosa as preceding crop consumed phenolic acids and therefore reduced the accumulation of phenolic acids in tobacco-planting soil, especially for the total phenols, compound phenols and hydroxybenzoic acid.Overall, red soil at lower altitude with shorter planting years and vicia villosa as preceding crop could result in lower contents of phenolic acids, therefore, tobacco should be planted in red soils with vicia villosa as preceding crop in Liangpan region.

Tobacco-planting soil; Allelopathy; Phenolic acids; Successive cropping obstacle

S15

A

10.13758/j.cnki.tr.2021.04.017

黃容, 王永豪, 王昌全, 等.涼攀區(qū)植煙土壤酚酸類物質(zhì)的含量分布和變異特征.土壤, 2021, 53(4): 794–801.

四川省科技廳應(yīng)用基礎(chǔ)重大前沿項(xiàng)目(2018JY0002)和四川省煙草公司科技項(xiàng)目(SYC201705；LSYC201801)資助。

(benglee@163.com；690467791@qq.com)

黃容(1989—)，女，福建福州人，博士，講師，主要從事土壤質(zhì)量與農(nóng)產(chǎn)品安全方面的研究。E-mail: 277840241@qq.com