不同蔬菜与番茄轮作对设施土壤微生物多样性、酶活性及土壤理化性质的影响

【目的】番茄是一种受连作障碍影响明显的蔬菜作物,本试验旨在研究不同蔬菜作物与番茄轮作后对设施土壤微生物多样性、酶活性及土壤理化性质的影响,以期筛选出适宜与番茄轮作的蔬菜作物,为从设施栽培模式选择角度缓解或避免番茄连作障碍提供理论依据。【方法】试验以连续两茬种植番茄后分别种植大白菜(A)、黄瓜(B)、辣椒(C)、茄子(E)、秋葵(F)、西葫芦(G)6种作物为不同处理,以继续种植番茄(D)和休耕闲置土壤(H)为对照,采用16S rRNA和真菌ITS区测序、同时测定土壤酶活性、pH值、有机质含量、速效氮、磷、钾含量,研究不同蔬菜作物与番茄轮作对土壤微生物多样性、酶活性及土壤理化性质的影响。【结果】种植作物土壤细菌和真菌多样性指数均显著高于闲置土壤(H);番茄连作与轮作土壤中的细菌门水平群落结构比较固定,但不同物种的丰度差异较大。真菌对于环境变化的响应比细菌更加敏感,轮作各样本间真菌群落结构差异明显大于细菌群落结构,在物种丰度和门水平上均存在较大差异;轮作茄子和大白菜显著增加了土壤中硝化细菌[亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)]的丰度;PCA分析表明轮作茄子和空白闲置土壤细菌和真菌的群落结构与其他处理的差异较大;轮作不同作物土壤酶活性差异显著,但变化规律不明显。轮作大白菜、黄瓜和空白闲置土壤过氧化氢酶活性显著高于番茄连作和轮作其他作物。不同蔬菜轮作土壤肥力主成分分析结果表明土壤pH值、有机质、速效氮与速效磷是主要贡献因子,综合肥力排名第一的为空白土样,其次为轮作黄瓜的土样,综合肥力最低的为轮作茄子土样。【结论】种植作物可以显著提高土壤微生物多样性;轮作茄子和大白菜显著增加了土壤中硝化细菌的丰度,有利于土壤中氮素代谢和利用;轮作黄瓜和大白菜,显著提高土壤中过氧化氢酶的活性,有利于降低番茄连作产生的自毒作用。因此综合分析认为,茄子、黄瓜和大白菜是避免或缓解番茄连作障碍的潜在优势轮作作物。     

外源GSH对NaCl胁迫下番茄幼苗光合特性及碳同化关键酶基因表达的影响

对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片分别喷施还原型谷胱甘肽(GSH)、氧化型谷胱甘肽(GSSG)和谷胱甘肽合成抑制剂(BSO)构建不同氧化还原水平的番茄植株,研究外源GSH介导的氧化还原状态对NaCl胁迫下番茄幼苗光合作用的影响.结果表明: 外源喷施GSH诱导NaCl胁迫下番茄幼苗叶片的还原力水平提高,叶片净光合速率(P_n)、气孔导度(g_s)、蒸腾速率(T_r)及最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Ф_PSⅡ)、光化学猝灭系数(q_P)、非光化学猝灭系数(NPQ)值均提高,核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶/加氧酶(Rubisco)活性及大亚基(RbcL)、小亚基(RbcS)和Rubisco活化酶(RCA)的基因表达水平上调,从而有效保护了光合系统,促进了(光系统Ⅱ)PSⅡ光化学反应活性、降低了NaCl胁迫对光合暗反应的抑制,缓解了NaCl胁迫对番茄植株的危害.喷施GSSG显著降低了NaCl胁迫下番茄幼苗叶片还原力水平,造成叶片光损伤和光抑制加剧,但RbcS和RbcL的基因表达水平上调可能是导致NaCl+GSSG处理下叶片P_n未下降的原因.喷施BSO对NaCl胁迫下番茄幼苗叶片氧化还原状态、CO₂传导能力和PSⅡ反应中心无显著影响,但BSO上调碳同化关键酶Rubisco初始活性、总活性及RCA和RbcS表达水平是导致P_n提高的原因.