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【摘要】：黄瓜对土壤的密实程度反应最为灵敏，本文以黄瓜幼苗为研究对象，研究了其根系在密实土壤中的呼吸代谢。结果表明，土壤的密实程度越高，根系呼吸代谢受到的抑制程度越强；在密实土壤中根系的有氧呼吸受到了明显的抑制，但无氧呼吸有一定程度的增强。
【关键词】：根系；呼吸代谢；土壤密实程度
【引言】
土壤状况对农作物的生长状况和产量品质影响巨大，其中土壤的密实程度又直接影响植物吸收养分的关键器官-根系的状况[1]。根系的呼吸代谢对于植物的生理循环来说是基础和根本，其受到土壤紧实程度的影响更为显著[2]。本文以对土壤紧实程度反应最灵敏的黄瓜为例，研究了在密实土壤中其根系呼吸代谢的变化情况，为黄瓜产量和品质的进一步提升提供了参考。
1 实验方法
实验采用的黄瓜幼苗取自城郊大棚，进行幼苗盆栽所用的土壤也取自大棚内。每千克该土壤中含有10.45g的有机质，11.6g的氮元素，184.2mg的钾元素，52.3mg的磷元素。将取回的土壤风干，之后过滤，每千克土壤中追加氮含量为46%的尿素0.6g，五氧化二磷含量为16%的过磷酸钙0.7g。追肥后进行土壤密实度处理。
用容重对土壤的密实度进行表示，大棚土壤的容重为1.1g·cm-3，将其选为对照组，之后取容重1.3 g·cm-3，1.5 g·cm-3和1.7 g·cm-3为实验用容重值。根据容重算出每组实验用湿土质量m湿，计算公式如式1所示：
m_湿=（1+W）×V×ρ_b （1）
式1中W为土壤的质量含水量，V为每组幼苗培养的瓷盆体积（cm3），ρb为土壤的容重（g·cm-3）。将称好的土壤和幼苗置于瓷盆内，瓷盆大小为直径25cm，高28cm的圆柱体，对于容重较大的土壤采用木槌夯实，严格控制每组土壤距离瓷盆上沿为5cm。在移植完成后8天，植株长出20片叶后进行采样测试。
采集位于中部的黄瓜植株根系0.5g，加入2mlpH值为6.8的提取液（Tris-HCl）。提取液中MgCl2和β-巯基乙醇的浓度均为5mmol/L，EDTA和EGTA的浓度为1 mmol/L，PMSF浓度为0.1 mmol/L，甘油为15%。在冰水浴的条件下进行研磨后，以每分钟15000转的速度离心，取上清液获得粗酶液。对各种酶活性采用试剂盒（南京）进行比色法测定。根系无氧呼吸涉及到的乳酸脱氢酶、乙醇脱氢酶的比色波长为440nm和340nm，有氧呼吸涉及到的苹果酸脱氢酶和琥珀酸脱氢酶比色波长为340nm和600nm。根系中丙烯酸的测定，首先采用2， 4-二硝基苯腙与根系中的丙酮酸反应，测定520nm处的吸光度，采用的分光光度计仪器型号为UV-8000A型（上海） 。与标准曲线对照就可以得出丙酮酸的含量。
2实验结果
在植物的呼吸代谢过程中，丙酮酸是重要的中间产物。图1 土壤紧实度不同的情况下根系中丙酮酸含量的变化，从图中可以看出随着土壤容重的增大，丙酮酸含量逐渐增多。丙酮酸作为呼吸代谢的中间产物，最终会分解为二氧化碳、水、乳酸、乙醇和乙醛等多种产物，在紧密土壤中丙酮酸含量的增多说明黄瓜幼苗根系的呼吸代谢受到了抑制。
中间产物丙酮酸如果经过植物根系的有氧呼吸，最终会生成二氧化碳和水，有氧呼吸过程中涉及到的酶主要有苹果酸脱氢酶和琥珀酸脱氢酶，这两种酶的活性可以反映根系有氧呼吸的情况。表1所示为土壤紧密度不同的条件下根系中有氧呼吸酶活性的变化，可以看出随着土壤越来越紧密，两种酶的活性下降，说明有氧呼吸在密实土壤中受到了抑制。
表2所示为不同紧实度土壤条件下根系无氧呼吸酶的活性。丙酮酸无氧呼吸的产物是乙醇和乳酸，乙醇脱氢酶和乳酸脱氢酶的活性可以表示根系无氧呼吸的情况，从表2所示的结果可以看出在土壤越来越密实的情况下，两种酶的活性增大，说明虽然整体呼吸代谢受到抑制，但无氧呼吸有所增强。
结束语
综上所述，在密实土壤中，黄瓜幼苗根系中呼吸代谢中间产物丙酮酸含量增多，整体呼吸代谢受到了抑制，其中有氧呼吸酶的活性减弱，有氧呼吸受到限制，但无氧呼吸酶活性增强，说明密实土壤中黄瓜幼苗根系无氧呼吸强度增大。
【参考文献】
[1] 胡曉辉， 郭世荣， 李璟， 王素平， 贾永霞. 低氧胁迫对黄瓜幼苗根系无氧呼吸酶和抗氧化酶活性的影响[J]. 武汉植物学研究， 2005， 23（4）： 337-341.
[2] 崔晓明，张亚如， 张晓军， 王铭伦， 王月福. 土壤紧实度对花生根系生长和活性变化的影响[J]. 华北农学报， 2016， 31（6）： 131-136.
【关键词】：根系；呼吸代谢；土壤密实程度
【引言】
土壤状况对农作物的生长状况和产量品质影响巨大，其中土壤的密实程度又直接影响植物吸收养分的关键器官-根系的状况[1]。根系的呼吸代谢对于植物的生理循环来说是基础和根本，其受到土壤紧实程度的影响更为显著[2]。本文以对土壤紧实程度反应最灵敏的黄瓜为例，研究了在密实土壤中其根系呼吸代谢的变化情况，为黄瓜产量和品质的进一步提升提供了参考。
1 实验方法
实验采用的黄瓜幼苗取自城郊大棚，进行幼苗盆栽所用的土壤也取自大棚内。每千克该土壤中含有10.45g的有机质，11.6g的氮元素，184.2mg的钾元素，52.3mg的磷元素。将取回的土壤风干，之后过滤，每千克土壤中追加氮含量为46%的尿素0.6g，五氧化二磷含量为16%的过磷酸钙0.7g。追肥后进行土壤密实度处理。
用容重对土壤的密实度进行表示，大棚土壤的容重为1.1g·cm-3，将其选为对照组，之后取容重1.3 g·cm-3，1.5 g·cm-3和1.7 g·cm-3为实验用容重值。根据容重算出每组实验用湿土质量m湿，计算公式如式1所示：
m_湿=（1+W）×V×ρ_b （1）
式1中W为土壤的质量含水量，V为每组幼苗培养的瓷盆体积（cm3），ρb为土壤的容重（g·cm-3）。将称好的土壤和幼苗置于瓷盆内，瓷盆大小为直径25cm，高28cm的圆柱体，对于容重较大的土壤采用木槌夯实，严格控制每组土壤距离瓷盆上沿为5cm。在移植完成后8天，植株长出20片叶后进行采样测试。
采集位于中部的黄瓜植株根系0.5g，加入2mlpH值为6.8的提取液（Tris-HCl）。提取液中MgCl2和β-巯基乙醇的浓度均为5mmol/L，EDTA和EGTA的浓度为1 mmol/L，PMSF浓度为0.1 mmol/L，甘油为15%。在冰水浴的条件下进行研磨后，以每分钟15000转的速度离心，取上清液获得粗酶液。对各种酶活性采用试剂盒（南京）进行比色法测定。根系无氧呼吸涉及到的乳酸脱氢酶、乙醇脱氢酶的比色波长为440nm和340nm，有氧呼吸涉及到的苹果酸脱氢酶和琥珀酸脱氢酶比色波长为340nm和600nm。根系中丙烯酸的测定，首先采用2， 4-二硝基苯腙与根系中的丙酮酸反应，测定520nm处的吸光度，采用的分光光度计仪器型号为UV-8000A型（上海） 。与标准曲线对照就可以得出丙酮酸的含量。
2实验结果
在植物的呼吸代谢过程中，丙酮酸是重要的中间产物。图1 土壤紧实度不同的情况下根系中丙酮酸含量的变化，从图中可以看出随着土壤容重的增大，丙酮酸含量逐渐增多。丙酮酸作为呼吸代谢的中间产物，最终会分解为二氧化碳、水、乳酸、乙醇和乙醛等多种产物，在紧密土壤中丙酮酸含量的增多说明黄瓜幼苗根系的呼吸代谢受到了抑制。
中间产物丙酮酸如果经过植物根系的有氧呼吸，最终会生成二氧化碳和水，有氧呼吸过程中涉及到的酶主要有苹果酸脱氢酶和琥珀酸脱氢酶，这两种酶的活性可以反映根系有氧呼吸的情况。表1所示为土壤紧密度不同的条件下根系中有氧呼吸酶活性的变化，可以看出随着土壤越来越紧密，两种酶的活性下降，说明有氧呼吸在密实土壤中受到了抑制。
表2所示为不同紧实度土壤条件下根系无氧呼吸酶的活性。丙酮酸无氧呼吸的产物是乙醇和乳酸，乙醇脱氢酶和乳酸脱氢酶的活性可以表示根系无氧呼吸的情况，从表2所示的结果可以看出在土壤越来越密实的情况下，两种酶的活性增大，说明虽然整体呼吸代谢受到抑制，但无氧呼吸有所增强。
结束语
综上所述，在密实土壤中，黄瓜幼苗根系中呼吸代谢中间产物丙酮酸含量增多，整体呼吸代谢受到了抑制，其中有氧呼吸酶的活性减弱，有氧呼吸受到限制，但无氧呼吸酶活性增强，说明密实土壤中黄瓜幼苗根系无氧呼吸强度增大。
【参考文献】
[1] 胡曉辉， 郭世荣， 李璟， 王素平， 贾永霞. 低氧胁迫对黄瓜幼苗根系无氧呼吸酶和抗氧化酶活性的影响[J]. 武汉植物学研究， 2005， 23（4）： 337-341.
[2] 崔晓明，张亚如， 张晓军， 王铭伦， 王月福. 土壤紧实度对花生根系生长和活性变化的影响[J]. 华北农学报， 2016， 31（6）： 131-136.