Độc tính thực vật của các dư lượng Vulpia: IV. Động lực học của các hợp chất allelochemical trong quá trình phân hủy các dư lượng Vulpia và độc tính thực vật tương ứng

Journal of Chemical Ecology - Tập 27 - Trang 395-409 - 2001
Min An1, J. E. Pratley2, T. Haig2
1Environmental and Analytical Laboratories, Charles Sturt University, Wagga Wagga, Australia
2Farrer Centre for Conservation Farming, Charles Sturt University, Wagga Wagga, Australia

Tóm tắt

Hành vi và động lực học của 20 hợp chất allelochemicals đã được xác định trong các dư lượng Vulpia được theo dõi cả tập trung lẫn cá nhân, và độc tính thực vật của chúng được đánh giá. Tổng hàm lượng các hợp chất allelochemicals đã được xác định trong các dư lượng Vulpia phân hủy tăng từ 0,31 lên 1,24 mg/g dư lượng khô trong suốt 21 ngày phân hủy, trong khi tổng hàm lượng phenolic tăng từ 1,86 lên 2,16 mg/g dư lượng khô. Điều này tương ứng với mức tăng độc tính thực vật từ 42% lên 82% để ức chế gốc tự do. Các hợp chất allelochemicals đã thay đổi về thành phần và số lượng trong suốt thời gian phân hủy dư lượng. Việc thêm đất vào các dư lượng làm giảm tổng hàm lượng các hợp chất allelochemical được chiết xuất và thay đổi mô hình động lực. Trong cùng khoảng thời gian đó, tổng hàm lượng các hợp chất allelochemicals giảm từ 0,061 xuống 0,046 mg/g dư lượng + đất, với hàm lượng phenolic tổng giảm từ 0,20 xuống 0,11 mg/g dư lượng + đất, tương ứng với sự gia tăng chiều dài gốc tự do từ 53% đến 109% so với chứng. Chỉ 14 trong số các hợp chất allelochemicals đã được xác định được phát hiện trong hỗn hợp đất và các dư lượng, trái ngược với 20 hợp chất có trong các dư lượng riêng lẻ. Các ý nghĩa của những phát hiện này được thảo luận.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

AN, M. 1995. Allelopathy in vulpia residues. PhD thesis. Charles Sturt University, Wagga Wagga, Australia. AN, M., PRATLEY, J. E., and HAIG, T. 1993. The effect of soil on the phytotoxicity of residues of Vulpia myuros, pp. 162-164, inProceedings of 7th Australian Agronomy Conference, Adelaide, South Australia. AN, M., JOHNSON, I., and LOVETT, J. 1996a. Mathematical modeling of allelopathy: I. Phytotoxicity caused by plant residues during decomposition. Allelopathy J.3:33-42. AN, M., PRATLEY, J. E., and HAIG, T. 1996b. Field application of Vulpiaphytotoxicity management: A case study, 616, inProceedings of the 8th Australian Agronomy Conference, Toowoomba, Queensland. AN, M., PRATLEY, J. E., and HAIG, T. 1997. Phytotoxicity of vulpia residues: I. Investigation of aqueous extracts. J. Chem. Ecol.23:1979-1995. AN, M., HAIG, T., and PRATLEY, J. E. 2000. Phytotoxicity of vulpia residues: II. Separation, identification and quantitation of allelochemicals from Vulpia myuros. J. Chem. Ecol.26:1465-1476. AN, M., PRATLEY, J. E., and HAIG, T. 2001. Phytotoxicity of vulpia residues: III. Biological activity of identified allelochemicals from Vulpia myuros. J. Chem. Ecol.27:381-392. BHOWMIK, P. C., and DOLL, J. D. 1979. Evaluation of allelopathic effects of selected weed species on corn and soybeans. Proc. North Cent. Weed Control Conf.34:43-45. BHOWMIK, P. C., and DOLL, J. D. 1984. Allelopathic effects of annual weed residues on growth and nutrient uptake of corn and soybean. Agron. J.76:383-388. BLUM, U. 1998. Effects of microbial utilization of phenolic acids and their phenolic acid breakdown products on allelopathic interactions. J. Chem. Ecol.24:685-708. BLUM, U., and SHAFER, S. R. 1988. Microbial populations and phenolic acids in soil. Soil Biol. Biochem.20:793-800. BLUM, U., AUSTIN, M. F., and SHAFER, S. R. 1998. The fate and effects of phenolic acids in a plant-microbial-soil model system, pp. 159-166, inF. A. Macias, J. C. G. Galindo, J. M. G. Molinillo, and H. G. Cutler (eds.). Recent Advances in Allelopathy: Vol. 1. A Science for the Future. Cadiz University Press, Cadiz, Spain. BLUM, U., SHAFER, S. R., and LEHMAN, M. E. 1999. Evidence for inhibitory allelopathic interactions involving phenolic acids in field soils: Concepts vs. an experimental model. Crit. Rev. Plant. Sci.18(5):673-693. CHOU, C. H., and LIN, H. J. 1976. Autointoxication mechanism of Oryza sativa.I. Phytotoxic effects of decomposing rice residues in soil. J. Chem. Ecol.2:353-367. CHOU, C. H., and PATRICK, Z. A. 1976. Identification and phytotoxic activity of compounds produced during decomposition of corn and rye residues in soil. J. Chem. Ecol.2:369-387. DALTON, B. R. 1999. The occurrence and behavior of plant phenolic acids in soil environments and their potential involvement in allelochemical interference interactions: methodological limitations in establishing conclusive proof of allelopathy, pp. 57-74, inInderjit, K. M. M. Dakshini, and C. L. Foy (eds.). Principles and Practices in Plant Ecology: Allelochemical Interactions. CRC Press, Boca Raton, Florida. HUANG, P. M., WANG, T. S. C., WANG, M. K., WU, M. H., and HSU, N. W. 1977. Retention of phenolic acids by non-crystalline hydroxy-aluminium and-iron compounds and clay minerals of soil. Soil Sci.123:213-219. LOVETT, J. V., and RYUNTYU, M. Y. 1992. Allelopathy: broadening the context, pp. 11-20, inS. J. H. Rizvi and V. Rizvi (eds.). Allelopathy: Basic and Applied Aspects. Chapman & Hall, London. LOWE, L. E. 1993. Water-soluble phenolic materials, pp. 409-412, inM. R. Carter (ed.). Soil Sampling and Methods of Analysis. Canadian Society of Soil Science, Lewis Publishers, Boca Raton, Florida. MAKINO, T., TAKAHASHI, T., SAKURAI, Y., and NANZYO, M. 1996. Influence of soil chemical properties on adsorption and oxidation of phenolic acids in soil suspension. Soil Sci. Plant Nutr.42:867-879. MASON-SEDUN, W., and JESSOP, R. S. 1988. Differential phytotoxicity among species and cultivars of the genus Brassicato wheat. II. Activity and persistence of water-soluble phytotoxins from residues of the genus Brassic. Plant Soil107:69-80. OKUMURA, M., FILONOW, A. B., and WALLER, G. R. 1999. Use of 14C-labeled alfalfa saponins for monitoring their fate in soil. J. Chem. Ecol.25:2575-2583. PATRICK, Z. A., TOUSSOUN, T. A. and SNYDER, W. C. 1963. Phytotoxic substances in arable soils associated with decomposition of plant residues. Phytopathology53:152-161. PUTNAM, A. R., and TANG, C. S. 1986. The Science of Allelopathy. John Wiley & Sons, New York. RICE, E. L. 1984. Allelopathy, 2nd ed. Academic Press, New York. SHINDO, H., and KUWATSUKA, S. 1975a. Behavior of phenolic substances in the decaying process of plants: II. Changes of phenolic substances in the decaying process of rice straw under various conditions. Soil Sci. Plant Nutr.21:215-225. SHINDO, H., and KUWATSUKA, S. 1975b. Behavior of phenolic substances in the decaying process of plants: III. Degradation pathway of phenolic acids. Soil Sci. Plant Nutr.21:227-238. SHINDO, H., and KUWATSUKA, S. 1977. Behavior of phenolic substances in the decaying process of plants: VI. Changes in quality and quantity of phenolic substances in the decaying process of rice straw in a soil. Soil Sci. Plant Nutr.23:319-332. TANG, C. S., and WAISS, A. C. 1978. Short-chain fatty acids as growth inhibitors in decomposing wheat straw. J. Chem. Ecol.4:225-232. WANG, T. S. C., HUANG, P. M., CHOU, C. H., and CHEN, J. H. 1986. The role of soil minerals in the abiotic polymerization of phenolic compounds and formation of humic substances, pp. 251-281, inP. M. Huang and M. Schnitzer (eds.). Interactions of Soil Minerals with Natural Organics and Microbes. SSSA Special Publication Number 17, Soil Science Society of America, Madison Wisconsin. WESTON, L. A., and PUTNAM, A. R. 1986. Inhibition of legume seedling growth by residues and extracts of quackgrass (Agropyron repens). Weed Sci.34:366-372. WÓ JCIK-WOJTKOWIAK, D., POLITYCKA, B., SCHNEIDER, M. and PERKOWSKI, J. 1990. Phenolic substances as allelopathic agents arising during the degradation of rye (Secale cereale) tissues. Plant Soil124:143-147.