论文摘要
棉花是新疆地区的重要经济作物,由于种植面积大,连作时间长,产生了一系列负面影响,导致新疆棉花连作问题突出。其中化感作用,可能是棉花连作障碍的重要原因之一。本研究采用室内生测与盆栽试验,研究棉花植株浸提液的他感作用与棉花自毒作用,以及模拟大田棉花秸秆还田后化感作用。通过化学萃取等方法收集、分离棉花化感物质,应用高效液相色谱（HPLC）法进行定量分析。探索棉花化感作用效应和棉花自毒作用的作用机理。为揭示棉花连作障碍,构建高效合理的种植模式、实现新疆棉花的可持续发展提供理论依据。主要结果如下:1.棉花植株水浸提液对不同植物的种子萌发和幼苗生长有一定的化感效应,表现为“低促高抑”的浓度效应。其中茎叶水浸提液对受体植物的化感作用强度要大于根系水浸提液的作用强度。不同浓度的浸提液对不同受体的作用效果也存在着差异。棉花植株的水浸提液对萝卜、白菜、莴苣、油菜、稗草、狗尾草、苘麻均具有化感效应,随着作用浓度增加,抑制效应逐渐加强。当浸提液的浓度为0.02 g·ml-1时,对受体植物的根长、苗高、萌发率、鲜重有一定促进作用。当浓度达到0.1g·ml-1时,对所有受试植物都有强烈抑制作用。2.棉花具有较强的自毒作用。棉花植株水浸提液可抑制幼苗期棉花根系的生长发育,表现在根长、侧根数减少,鲜重降低,根系活力、SOD活性下降,而POD活性和MDA含量升高,制约了根系对养分和水分的吸收,从而直接影响到幼苗的生长发育;棉花自毒作用对种子的萌发影响不大,只有当浸提液的浓度较高时,才会对棉花种子的萌发起到抑制作用。当茎叶浸提液浓度为0.02g·ml-1的低浓度时,棉花根长、苗高、侧根数、干重分别比对照增加10.3%、3.1%、22.9%和2.4%,当浓度为0.1g·ml-1时,上述指标与对照相比分别降低了34.5%、39.2%、40.5%和19.1%,而根系活力、SOD活性比对照降低38.2%、36.75%,POD活性、MDA含量较对照增加52.3%和36.4%。3.棉花秸秆还田也表现出一定的化感效应,当土壤中加入棉秆的量为10g/kg时,表现为促进生长发育,而在90g/kg时,却起到了明显的抑制作用,在一定程度上抑制了棉种的萌发,延长了出土时间,影响了个体生物量的积累。表现为棉花植株根系活力的减弱,而POD、SOD酶活性增大,丙二醛含量提高。随着秸秆还田量增加,棉花叶片的净光合速率和气体交换受抑制。4.应用HPLC检测棉花中酚类物质的含量,确定棉花秸秆和根系分泌物中含有对-羟基苯甲酸、阿魏酸、没食子酸、香草醛四种酚类化感物质。其中,根系分泌物中的化感物质以对-羟基苯甲酸和阿魏酸为主,而秸秆浸提物中检测的化感物质主要是对-羟基苯甲酸和没食子酸。其中都以对-羟基苯甲酸的含量为最高,秸秆地上部、地下部浸提物和根系分泌物中分别达42.388、32.166和26.211μmol/L。5.通过对棉花的秸秆浸提物和根系分泌物中检测出的对-羟轻基苯甲酸、阿魏酸、香草醛和没食子酸四种物质的生物活性进行分析,结果表明,这四种酚类物质对棉花幼苗生长及生理活性有一定的影响,存在明显的浓度效应,而且不同化感物质化感效应也不相同,在高浓度时,以阿魏酸的抑制作用最强,对-羟基苯甲酸和香草醛的抑制作用次之。