甘肃省中部沿黄灌区轮作和连作马铃薯根际土壤真菌群落的结构性差异评估

甘肃省中部沿黄灌区是西北地区乃至全国重要的加工型马铃薯生产基地,然而因集约化种植带来的连作障碍问题已经严重影响到当地马铃薯种植业的可持续发展。采用大田试验与PCR-DGGE(Polymerase Chain Reaction-Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)技术相结合的方法,并通过真菌的18S r DNA序列分析,评估轮作(未连作)和连作条件下马铃薯根际土壤真菌群落在组成结构上的差异,以期为甘肃省中部沿黄灌区马铃薯连作的土壤障碍机理研究提供新证据。结果表明,同轮作相比,连作显著降低了马铃薯块茎产量和植株生物量,并且随着连作年限的延长,连作障碍也愈加严重。长期连作(6a)也导致马铃薯根冠比显著增加和植株收获指数的显著下降。在根际土壤真菌的种群数量和多样性上,连作和轮作间无显著差异,但在群落组成结构上差异明显。真菌18S r DNA测序分析进一步表明,马铃薯连作较轮作相比增加了Fusarium sp.和Fusarium solani以及Verticillium dahliae的种群或个体数量,而这些真菌是导致马铃薯土传病害的主要致病菌类型。根际土壤真菌群落组成结构的改变特别是与土传病害有关的致病菌滋生可能是导致当地马铃薯连作障碍的重要原因。     

耕作方式转变对小麦/玉米两熟农田土壤固碳能力的影响

采用大田试验、室内分析与生产调研相结合的方法,研究了耕作方式对农田生态系统固碳能力的影响.结果表明：少、免耕以及秸秆还田等保护性耕作措施有利于土壤有机碳的累积;免耕秸秆还田（NTS）方式0～5 cm土层土壤有机碳累积量比传统耕作（CTA）方式高18.0%,旋耕秸秆还田（RTS）0～5和5～10 cm土层比CTA分别高17.6%和25.0%,而翻耕秸秆还田（CTS）方式10～30 cm土层土壤总有机碳累积量比CTA高31.8%;CTA转变为NTS后,源于农田投入的碳排放减少了54.3 kg·hm^-2·a^-1,而转变为CTS、RTS后,分别增加了46.9 kg·hm^-2·a^-1和34.4 kg·hm^-2·a^-1;综合土壤碳累积与农田投入碳排放可知,传统耕作转变为保护性耕作方式后可实现由“碳源”向“碳汇”的转变,而CTS、RTS、NTS 3种耕作方式中以RTS的固碳能力最强,达1011.1 kg·hm^-2·a^-1.     

太子参连作障碍效应研究

以贵州施秉中药材种植基地连作1～12年的太子参和土壤为试验对象,研究了不同连作年限的太子参生长发育状况、产量、土壤肥力、酶活性、以及土壤微生物等的变化规律,以探讨太子参连作障碍的原因.结果表明:(1)连作严重危害太子参生长发育,随着连作年限的延长,根长、根系数量、株高、茎分支数、结实种子数、总生物量呈下降趋势,产量和单个根重明显降低.连作对太子参地上部的危害最大,连作1～12年地上部生物量极显著下降.(2)连作土壤中总磷、总氮含量增加,速效氮、速效钾、速效磷含量降低,土壤pH值变化微小,有机质变化差异较大;连作土壤微量元素(Cu、Mn、B、Zn、Fe)累积,而钼(Mo)降低甚至缺失.(3)连作地土壤细菌数量减少,放线菌数量呈倒"U"型趋势变化;连作使土壤淀粉酶活性降低,磷酸酶活性呈下降后回升趋势变化,但土壤脲酶活性变化微小.连作使土壤中养分、微生物、酶活性等发生变化,不利于太子参生长,根系微生态失衡可能是太子参连作障碍的主要原因之一.     

强化还原处理对海南西瓜连作障碍土壤性质的影响

以海南省三亚市西瓜生长发生障碍的土壤为研究对象,设置对照、淹水、淹水+覆膜、淹水+覆膜+7500 kg·hm-2紫花苜蓿(称为强化还原处理)4个处理,处理时间20 d,研究了强化还原处理对海南西瓜连作障碍土壤物理、化学、生物性质的影响。结果表明:强化还原处理能够明显降低土壤中大土块(直径大于5 mm)的比例,有效改良土壤板结问题;强化还原处理过程中土壤氧化还原电位(Eh)和硝态氮含量快速下降,pH显著提高,铵态氮含量快速上升;土壤中真菌和尖孢镰刀菌数量显著降低;土壤淹水同时添加有机物料的强化还原处理方法可能是改良连作障碍土壤的一种高效、环保的方法。     

施加角担子菌B6对连作西瓜土壤微环境和西瓜生长的影响

在盆栽条件下,研究了施加角担子菌B6的菌丝对连作西瓜的土壤微生物区系以及产量的影响,以探索西瓜连作障碍的生物防治措施。施加B6的活菌丝(C)显著减少土壤中真菌的数量、增加细菌/放线菌的比例,在西瓜成熟期,与对照(A)和施加灭活的B6菌丝(B)相比,土壤中尖孢镰刀菌(FO)的数量分别减少了29.9%和63.3%。相比对照(A),在成熟期,C处理中土壤脲酶、蔗糖酶和多酚氧化酶的活力分别提高了19.0%、159.0%和31.3%;西瓜超氧化物岐化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性分别增加32.7%和4.6%,西瓜根系活力(TTC法)增强46.2%,丙二醛(MDA)含量减少51.4%。与对照(A)和施加灭活B6菌(B)相比,施加B6菌(C)后,西瓜单果重分别增加44.8%和40.9%,总产量分别增加103.8%和64.9%,可溶性糖含量分别增加35.1%和10.0%。施加B6的活菌丝能够通过改善土壤微环境,提高西瓜植株的抵抗力,进而增加产量。     

土壤灭菌对辣椒抗连作障碍效果

采用土壤灭菌的方法研究了生物因素对连作3年的辣椒植株生长发育和抗氧化酶活性的影响。探讨了土壤灭菌对辣椒抗连作障碍的效果。结果表明,灭菌的连作土壤,辣椒的株高、茎粗、叶面积、叶绿素含量、地上部鲜重、根鲜重、根系活力等值均高于未灭菌土壤,并伴随着抗氧化酶如超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）的活性降低。说明土壤灭菌提高了地上部和根的健壮程度．降低了连作辣椒中抗氧化酶的活性。与正茬土壤相比,辣椒植株的健壮程度仍存在明显差异,抗氧化酶SOD和POD的活性偏高,这可能是短期连作中,土壤灭菌有效的克服了有害微生物的连作障碍效应,但是不能消除由化感物质引起的连作障碍效应。     

消毒、伴生和微生物菌对连作基质性质及黄瓜生长发育的影响

以连续种植2茬的连作基质为对象,采用室内盆栽试验,设置连作基质太阳能消毒、热水消毒、多菌灵消毒、大蒜伴生栽培和施入微生物菌处理以及新基质对照,在种植黄瓜后观测基质理化性质、养分含量、酚类物质含量、相关酶活性的变化以及黄瓜结果期生长发育、光合作用和果实产量的变化,探究不同处理对连作基质栽培黄瓜生长发育影响的机制,以期在生产上为废旧基质重复利用提供新的思路和方法。结果表明:在连作基质栽培黄瓜后,太阳能消毒和热水消毒处理均能显著提高连作基质的pH,同时降低电导率;施入微生物菌处理的基质EC值、速效氮、速效磷、速效钾和总酚含量均显著低于连作基质,而其基质磷酸酶活性和过氧化氢酶活性显著高于连作基质。热水消毒还显著降低连作基质的总酚含量和复合态酚含量。黄瓜生长至结果期,太阳能消毒、热水消毒、多菌灵消毒、大蒜伴生栽培和施入微生物菌均显著增强黄瓜的根系活力和株高;其中热水消毒和施入微生物菌处理的产量增加最为显著,分别比连作基质栽培提高了16.56%和18.40%。可见,连作基质进行热水消毒处理和施入微生物菌处理均能降低基质盐分积累,减少总酚含量,进而显著提高黄瓜的根系活力和光合作用,从而增加产量。     

苹果连作生防细菌B6对平邑甜茶幼苗生物量及连作土壤环境的影响

以苹果连作障碍病原真菌层出镰刀菌、串珠镰刀菌、尖孢镰刀菌和腐皮镰刀菌为靶标菌,通过平板对峙法对分离自苹果根际土壤的细菌进行反复筛选比较,对筛选出的拮抗效果最优的菌株进行形态学、生理生化特征和16S rDNA序列分析鉴定,并于盆栽条件下探讨其菌肥对平邑甜茶幼苗生长及连作土壤环境的影响.结果表明: 菌株B6对上述4种病原真菌的抑菌率最高,分别达到71.8%、70.1%、72.6%、91.5%.经鉴定,菌株B6为甲基营养型芽孢杆菌.盆栽试验表明,与连作处理(CK₁)相比,B6菌肥处理(T)可以不同程度地促进平邑甜茶幼苗生物量的增加,其中地径、鲜质量和干质量分别显著增加18.3%、51.2%;显著提高连作土壤中可培养细菌和放线菌数量,使真菌数量下降为连作土壤的37.7%,促使土壤类型向细菌型转化;显著提高连作土壤中的蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶的活性,增长率分别为37.3%、24.0%、42.9%、49.4%.表明B6菌肥可以优化苹果连作障碍土壤中可培养微生物群落结构,提高土壤酶活性,增加平邑甜茶幼苗生物量.     

连作对浙贝母生长及土壤性质的影响

采用大田试验,分别在浙贝母种植的头茬、二茬及四茬田里进行植物及土壤取样,分析土壤理化性质、微生物区系、关键酶等指标.结果表明:随着连作年数的增加,浙贝母连作土壤中有效氮、有效磷及有效钾的含量显著降低,但有机质含量逐年增加,土壤呈酸化趋势;根区土壤中细菌、放线菌及微生物总量呈线性减少,但真菌数量呈线性增长;重茬根区土壤的脲酶、过氧化氢酶活性显著低于头茬土,但多酚氧化酶及蔗糖酶活性出现增加现象.在连作障碍下,浙贝母叶内膜脂过氧化程度加剧,SOD、POD等抗氧化酶活性降低,地上、地下部生物量以及根长、根表面积均显著降低.说明浙贝母连作障碍是由于土壤营养元素缺乏、根际酸化、微生物区系改变、氧化胁迫加剧等多原因造成的.     

连作对大豆根部土壤微生物的影响研究

研究了正茬与连作大豆根际及非根际土壤微生物区系的变化。结果表明,细菌总数占绝对优势,连作低于正茬。放线菌数量总体变化幅度不大,真菌数量有显著变化,连作明显高于正茬。连作使土壤pH、含水率和微生物主要生理类群数量明显下降,土壤肥力降低。无论细菌、放线菌和真菌,正茬及连作大豆根际微生物数量明显高于非根际。     

不同连作年限土壤对茄子土壤生物学活性的影响及其嫁接调节

探讨了不同连作年限土壤对茄子根际土壤微生物数量、土壤酶活性的影响及其相关性和嫁接对重要相关因子的调节作用。结果表明:随着连作年限的增加,茄子根际土壤细菌数量和放线菌数量呈下降趋势,真菌数量呈增加趋势;根际土壤中的过氧化氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶、蛋白酶的活性呈降低趋势;土壤微生物数量和土壤酶活性之间有显著的相关性。其中过氧化氢酶、过氧化物酶、多酚氧化酶、蛋白酶是影响根际土壤中细菌和放线菌数量的主要因子,蛋白酶是影响根际土壤中真菌数量的主要因子。嫁接能提高土壤酶活性,缓解连作土壤带来的胁迫。     

嫁接对茄子连作土壤生物活性及种子萌发和幼苗生长的影响

研究了嫁接茄根系分泌物对黄萎菌菌丝生长的影响,嫁接对茄子根际土壤黄萎菌数量、酶活性和微生物种群数量影响及嫁接正重茬土壤水提液对茄子种子萌发和幼苗生长的影响。结果表明：在培养4～5 d,嫁接茄根系分泌物显著抑制了黄萎菌菌落生长;嫁接茄土壤黄萎菌数量在不同时期均显著低于对照;总体上,嫁接茄根际脱氢酶、过氧化物酶和多酚氧化酶较对照有所增强;嫁接还表现出根际微生物总量、细菌、放线菌数量增加,真菌数量减少,细菌数比真菌数和放线菌数比真菌数增加;嫁接茄正重茬土壤水提液表现出促进茄子发芽和幼苗生长(根长除外),重茬自根茄土壤水提液抑制了茄子发芽和幼苗生长。     

秸秆生物反应堆对西瓜连作土壤微生物数量和土壤酶活性的影响

于西瓜大棚内分别对连作2、4、8年的土壤铺设玉米秸秆生物反应堆,同时设立各自相应的对照,定期测定各处理土壤养分含量、pH值、土壤微生物数量和土壤酶活性等,以评价秸秆生物反应堆修复连作土壤、改善土壤健康状况的效应。结果表明,使用秸秆生物反应堆1年或2年之后,连作土壤有机质含量、土壤微生物数量、土壤多酚氧化酶、蔗糖酶活性等显著提高。连作8年的土壤连续2年使用秸秆生物反应堆后,土壤有机质含量达到了2.41%;土壤细菌数量为1.65×108CFU/g、放线菌为3.12×106CFU/g、真菌为0.5×105CFU/g,土壤中丛枝菌根(AM)真菌孢子密度达到57个/50mL,分别是对照的2.2、5、1.44、1.36和3.2倍;多酚氧化酶和蔗糖酶活性则分别是对照的1.25和2.13倍。表明秸秆生物反应堆处理对修复连作土壤、改善土壤健康具有一定作用。     

石灰对灵芝覆土连作障碍的防控作用及其微生物群落分析

揭示石灰处理连作覆土对灵芝出芝率、产量、病害率和微生物群落变化的影响,为灵芝连作障碍的防控措施提供理论依据.以连作4年的灵芝覆土(CK)为对照,通过对覆土进行22.5 kg石灰浸泡处理(LI45)、45 kg石灰浸泡处理(LI90)和45 kg石灰匀撒处理(LS90),进而采用Illumina NovaSeq平台分别对...     

石灰碳铵熏蒸与施用生物有机肥对连作黄瓜和西瓜枯萎病及生物量的影响

采用稀释涂布平板计数法,研究了石灰碳铵及碳铵熏蒸对黄瓜和西瓜连作土壤尖孢镰刀菌数量的影响,以及熏蒸后施用生物有机肥对黄瓜和西瓜枯萎病的防控效果及植株生长的影响.结果表明:与对照相比,石灰碳铵及碳铵熏蒸后,连作土壤中黄瓜尖孢镰刀菌的数量分别下降95.4%及71.4%,西瓜尖孢镰刀菌的数量分别下降87.2%及64.2%;多因素方差分析表明,熏蒸、施用有机肥及作物种类均对土壤中尖孢菌数量、枯萎病发病率、防控率及生物量有显著影响;与未熏蒸施用普通有机肥对照相比,石灰碳铵熏蒸后施用生物有机肥能显著减少后茬黄瓜或西瓜土壤中尖孢镰刀菌的数量并显著降低枯萎病发病率,防控率高达91.9%及92.5%,同时显著增加了植株的株高、茎粗、SPAD值及干质量.表明石灰碳铵熏蒸及施用生物有机肥能够降低土壤中尖孢镰刀菌数量,有效防控黄瓜和西瓜枯萎病的发生并促进其植株生长.     

连作西瓜抗逆系统及土壤微生态对大蒜伴生的响应

以大蒜-西瓜化感伴生栽培模式为研究对象,设置连作西瓜单作(对照)、大蒜苗期伴生连作西瓜、大蒜全生育期伴生连作西瓜3个处理,考察西瓜枯萎病发病率,西瓜叶片抗氧化酶活性和渗透调节物质含量,以及根际土壤酶活性和微生物数量,探索大蒜伴生对西瓜酶促抗氧化系统及土壤特性的影响.结果表明:(1)大蒜-西瓜伴生栽培体系中,西瓜枯萎病发...     

蚯蚓调控土壤微生态缓解连作障碍的作用机制

连作障碍不仅严重影响作物产量, 而且会导致土壤生物多样性下降、有益微生物减少及病原菌增加等一系列微生态失衡问题。土壤微生态失衡反作用于植物, 导致植物发生更严重的病害、减产等。作为土壤生态系统工程师, 蚯蚓的取食、掘洞和爬行等活动对土壤微生态具有重要的调控作用, 既可以改善土壤环境, 又可以强化土壤生物群落功能, 有望为缓解作物的连作障碍问题提供一条新途径。本文总结了土壤微生态与土壤功能维持及蚯蚓调控土壤生物作用的研究进展, 在此基础上, 结合蚯蚓对化感物质降解作用的研究, 分析了蚯蚓通过调控土壤微生态缓解作物连作障碍的微生物作用机制的三条途径: 直接调控微生物群落、通过改变化感物质组成以及通过调控土壤动物区系调控微生物群落。蚯蚓对微生物群落的调控可改善失衡的土壤根际微生态, 有效缓解作物连作障碍。     

大蒜连作障碍形成机理的研究进展

大蒜是我国重要的经济作物,大蒜连作障碍是制约其产量和品质的关键因素.本文从连作障碍对大蒜生长的影响入手,通过阐述大蒜土壤微生物群落失衡、土壤养分不均衡、自毒作用及各因素相互关系等,解析大蒜连作障碍形成的机理机制.同时,对目前大蒜生产中常用的,防治连作障碍的手段进行分析,最后对大蒜连作障碍研究方向做出展望.     

烟草连作障碍与土壤理化性质及微生物多样性特征的关联

【背景】烟草是我国最重要的经济作物之一,其忌连作的特点严重影响了我国烟草产业的发展。【目的】通过研究烟草连作障碍、土壤理化性质和微生物多样性特征的关系,为解决烟草连作障碍问题、制定有效的烟草生产技术提供理论基础。【方法】选择连作障碍严重烟田和克服连作障碍烟田作为研究对象,基于高通量测序技术,探究烟田连作障碍情况、烟田理化性质与土壤微生物多样性的联系。【结果】克服连作障碍的烟田土壤pH、总氮和有机质含量显著高于连作障碍严重的烟田土壤,克服连作障碍烟田和连作障碍严重烟田土壤微生物多样性之间不存在显著差异,但土壤微生物优势群落发生了显著改变,烟田土壤的pH、有机质、有效磷、总氮都与微生物群落显著相关。【结论】烟田克服连作障碍的差异,可能与烟田土壤的理化性质以及微生物组成的差异有关,此研究为解决湘西烟区连作障碍问题提供理论基础和技术支持。     

土壤灭菌-生物有机肥联用对连作马铃薯及土壤真菌群落结构的影响

甘肃省中部沿黄灌区是全国重要的加工型马铃薯生产基地,然而因集约化生产带来的连作障碍问题已经严重影响到当地马铃薯种植业的健康发展。结合田间试验和相关的室内分析,从马铃薯块茎产量和品质、植株生理特征和土壤真菌群落结构等角度,初步评估土壤灭菌和生物有机肥联用(Ammonia Disinfection plus Bio-organic Fertilizer Regulation,ABR)对马铃薯连作障碍的防控效果。同对照相比,ABR处理的块茎产量和商品薯率分别显著增加约71.1%—152.1%和39.2%—53.3%,但块茎化学品质变化不大。ABR处理叶绿素含量和根系活力较CK均显著增加,而叶片和根系丙二醛含量显著下降。PCR-DGGE分析发现,ABR处理显著影响了马铃薯连作土壤的真菌群落结构,表现为真菌群落的多样性指数较CK相比显著下降。ABR处理还有效抑制了土传病害的滋生,植株发病率和收获后的病薯率较CK分别显著下降约67.2%—82.2%和69.1%—70.5%。采用Real-time PCR评估连作土壤中3种优势致病真菌的数量变化,显示ABR处理下立枯丝核菌、茄病镰刀菌和接骨木镰刀菌的数量在生育期内较CK均有不同程度的下降。综合来看,土壤灭菌和生物有机肥联用技术在防控甘肃省中部沿黄灌区马铃薯连作障碍上具有较大的应用潜力,而对土传病害的抑制和微生物群落结构的改善是其主要的作用机理。