黄瓜连作土壤酚酸类物质积累对土壤微生物和酶活性的影响

伴随连作年限的增加,日光温室黄瓜连作土壤中酚酸类物质(对羟基苯甲酸、阿魏酸、苯甲酸)明显积累,连作5～9年的土壤酚酸类物质含量显著高于连作1～3年的土壤.伴随外源酚酸类物质处理浓度的增加,黄瓜根区土壤中细菌、放线菌和微生物总量以及N生理群均呈先升后降趋势,在80 μg·g^-1处理浓度下细菌、放线菌数量最多,处理浓度在120μg·g^-1以下土壤真菌数量(包括尖孢镰刀菌、疫霉)急剧增长;多酚氧化酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶和蛋白酶活性也同样呈先升后降趋势,但其峰值对应的浓度不同.     

连作苹果土壤酚酸对平邑甜茶幼苗的影响

为探讨连作(重茬)苹果土壤中酚酸类物质的积累与苹果连作障碍的关系,在砂培条件下,取连作果园土壤中实际浓度的酚酸类物质处理平邑甜茶幼苗,探讨了连作2a的果园土壤中实测浓度的根皮苷、间苯三酚、根皮素、对羟基苯甲酸和肉桂酸对平邑甜茶幼苗根系线粒体指标、抗氧化酶活性、膜过氧化程度及活性氧(ROS)含量的影响。结果表明:连作土壤中实际浓度的5种酚酸类物质均使平邑甜茶幼苗生长受到抑制,根系受影响程度高于地上部分,表现为根冠比降低;线粒体膜通透性转换孔(MPTP)开放程度增大,线粒体膜电位降低,细胞色素Cyt c/a比值下降;降低了幼苗根系中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,增加了过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子自由基(O·-2)以及丙二醛(MDA)的含量。土壤浓度的5种酚酸类物质中,以根皮苷处理抑制效果最显著,间苯三酚处理抑制力最小。因此,根皮苷是引起苹果连作障碍的主要酚酸,实践中应重点考虑对根皮苷的降解以缓解苹果连作障碍。     

不同连作茬次黄瓜根际土壤微生物群落的T-RFLP分析

以不同连作茬次黄瓜根际土壤为研究对象,利用末端限制性片段长度多态性(TRFLP)技术研究了土壤细菌、真菌菌群结构的动态变化。结果表明,黄瓜种植后各时期土壤细菌群落多样性指数大体呈先降低后升高的趋势,第7茬达到最低;黄瓜种植后50 d,真菌的多样性指数从第3茬到第9茬,呈先降低后升高的趋势,在第7茬达到最高,与种植30、40 d变化趋势相反。细菌优势菌群的种(属)数量到第7茬下降到最低,第9茬又上升,各茬次细菌出现的优势菌群主要是梭菌纲、γ-变形菌纲、α-变形菌纲以及一些未知菌群。真菌优势菌群种(属)数量第7茬上升最高,第9茬又下降,各茬次真菌出现的优势菌群主要是丝孢纲、外生菌根真菌、接合菌纲、伞菌纲、担子菌纲及一些未知真菌。同时,黄瓜生长时期对土壤细菌和真菌菌群结构的影响大于连作茬次的影响。总之,连作改变了土壤细菌和真菌的菌群结构及多样性水平,第7茬黄瓜根际土壤细菌、真菌群落与其他茬次明显不同。     

滇重楼须根腐解对根际土壤酚酸物质的影响

目的：本研究主要探讨滇重楼须根腐解产物对其根际土壤酚酸物质种类和含量的影响，为滇重楼连作障碍形成机制提供科学依据。方法：采用室温盆栽法，以未栽培过滇重楼的沙壤土为栽培基质，研究滇重楼须根腐解对根际土壤酚酸类物质种类和含量的影响。结果：结果表明，滇重楼根际土壤中主要含有香草酸（VA）、丹参素（DSU）、对香豆酸（PCA）和对羟基苯甲酸（PHA）四种酚酸物质，其中DSU含量最高，PCA含量最低，随着根际土壤中滇重楼须根施用量的增加，同一年生滇重楼幼苗的根际土壤中上述四种酚酸物质含量逐渐升高，且对不同滇重楼年生的影响不同，呈现随着种苗生长年限的增加而根际土壤中四种酚酸物质分量增加的趋势。相关性分析发现，VA与PCA、DSU与PHA、VA与PCA以及PHA与VA和PCA间均呈显著正相关，这说明滇重楼根际土壤中四种酚酸物质的积累相互具有一定的促进作用。结论：滇重楼根际土壤中酚酸物质主要来源于残留须根的腐解，是人工栽培滇重楼连作障碍形成的主要原因之一，故在采摘人工栽培滇重楼时应尽量避免大量须根被遗留在土壤中而影响下一茬植物的生长发育，尤其是滇重楼的生长发育。     

大棚蔬菜轮/连作系统土壤肥力与微生物因子综合评价

从土壤肥力与微生物因子探索连茬障碍机理,以期为其提供科学依据。研究草莓番茄轮作(RST)、番茄连作4年(CT4)和番茄连作10年(CT10)3种蔬菜种植模式根际与非根际土壤微生物区系及生理菌群,并对土壤肥力与微生物生物因子进行主成分分析。结果表明根际土壤微生物三大类群和生理菌群数量均高于非根际,根际效应显著。番茄连作根际与非根际土壤细菌和放线菌数量呈现先增加后减少趋势;真菌数量呈线型增加趋势,CT4和CT10在根际与非根际较RST分别增加9.09%和2.11%、75.48%和57.72%。番茄连作根际土壤硝化细菌和好气性自生固氮菌数量的减少,氨化细菌与好气性纤维素分解菌在短期连作表现为增加长期减少的变化趋势;解钾菌、无机磷和有机磷细菌数量在根际与非根际土壤均减少。在6种研究的种植模式中,RST根际土壤状况最好,其次为CT4的根际与RST非根际土壤,CT10的根际土壤、CT4与CT10非根际土壤状况最差。结论是蔬菜连作造成土壤质量下降,连作年限越长下降越显著。     

环渤海湾地区连作苹果园土壤中酚酸类物质变化

分析了山东昌邑、栖霞、蓬莱,辽宁大连、抚宁、绥远,河北昌黎、青县等地苹果园连作土壤中酚酸物质的组成和含量,结果表明:连作障碍发生的苹果园土壤中酚酸类物质的组成和含量在不同地区、不同土层厚度间存在显著差异。苹果园土壤中酚酸类物质的含量从春季到秋季随时间的延长逐渐减少,但过程缓慢。且非连作园土壤中酚酸类物质含量显著少于连作土。连作土壤中酚酸物质的组成和含量在不同季节间差异显著,尤其春季土壤中酚酸物质的种类与夏季和秋季显著不同。这可能是因为植物在不同季节分泌的酚酸类物质种类和含量有差别.不同土层中酚酸物质的分布因季节不同而有显著差异。夏季土壤中酚酸物质主要分布在浅层土壤中,而秋季则主要分布在深层土壤中。这可能是由于浇水等果园管理措施和自然降水对土壤中的酚酸物质产生的淋溶作用,使得大量的酚酸物质向深层土壤运动,最终造成了秋季果园连作土中随土层加深而酚酸物质含量增加的现象。不同地区苹果园连作土中,对羟基苯甲酸、(+)-儿茶素、咖啡酸、阿魏酸含量与非连作土无显著差异,而焦性没食子酸、绿原酸和根皮苷显著高于非连作土。焦性没食子酸、绿原酸和根皮苷可能是引起山东、辽宁、河北地区苹果园连作障碍的关键酚酸物质。     

营养基质对连作栽培下温室黄瓜生长及土壤微环境的影响

分别利用营养基质(稻草+田园土壤+膨化鸡粪)及土壤在同一温室内进行黄瓜的槽式连作栽培,研究其对黄瓜生长及土壤微环境的影响.结果表明:随着连作茬次的增加,两种栽培方式均出现了不同程度的连作效应.同一连作茬次间比较,营养基质的养分含量、蔗糖酶和脲酶活性、细菌/真菌均明显高于土壤,而真菌数量低于土壤,营养基质栽培改变了细菌种群结构,促进了黄瓜植株生长及产量提高.相关分析表明,连作栽培条件下土壤细菌数量与黄瓜株高、根干质量呈显著正相关,与地上部干质量及产量呈极显著正相关;土壤脲酶活性与产量呈极显著正相关.综上,与土壤栽培相比,营养基质栽培能够明显改善根区微环境,有效延缓连作障碍的发生.     

内生真菌重组漆酶rLACB3修复花生连作土壤

土壤中酚酸类物质的积累是导致花生连作障碍的主要原因之一,真菌漆酶可以有效地转化酚酸类物质,但还没有报道将漆酶直接应用于连作土壤的修复。本研究使用盆钵试验研究了不同浓度的漆酶rLACB3对连作土壤修复的效果。处理30 d后,施加500 U·kg-1漆酶处理的修复效果优于20和100 U·kg-1。在花生根际土壤中,500 U·kg-1漆酶处理的可培养细菌、放线菌、固氮菌数量和对照相比分别提高33.0%、37.7%和30.2%。使用变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析根际土壤微生物区系表明,500 U·kg-1漆酶处理的细菌、真菌和固氮菌的Shannon多样性指数比对照分别提高9.0%、17.3%和14.8%。根际土壤中3种酚酸物质香豆酸、4-羟基苯甲酸和香草酸,500 U·kg-1漆酶处理比对照分别减少41.2%、43.8%和35.9%。花生生物量和结瘤数量,500 U·kg-1漆酶处理比对照分别增加17.9%和17.4%。综上表明,内生真菌重组漆酶rLACB3在连作土壤修复中具有较好的应用潜力。     

利用微生物缓解苯丙烯酸对黄瓜生长的抑制

黄瓜根系分泌的酚酸类物质特别是苯丙烯酸,它是引起黄瓜自毒作用的一种重要的化感物质,对黄瓜连作具有明显的抑制作用。从珠海市污水排放入海口处分离出一株放线菌CellulosimicrobiumcellusansHa8菌株,它具有分解苯丙烯酸、苯甲酸、对氨基苯甲酸和苯酚的能力。通过在水培溶液和盆栽土壤中添加外源苯丙烯酸模拟连作环境,研究菌株Ha8对连作障碍的缓解程度。水培实验证明施用107cfu/L菌株Ha8能够有效缓解苯丙烯酸(浓度分别为2μmol/L和10μmol/L)对水培黄瓜的抑制作用,表现为显著促进黄瓜茎和根系的生长,提高开花数、产量等。土培实验证明,Ha8(≥106cfu/g干有机肥)和有机肥(3mg/kg土壤)联合施用,能够有效缓解苯丙烯酸(100mg/kg土壤)对黄瓜生长的抑制作用,主要表现为促进黄瓜对营养的吸收、提高黄瓜的根系脱氢酶活力、促进黄瓜根系微生物活性、增加有益菌群等。     

连作对芝麻根际土壤微生物群落的影响

采用稀释平板计数法研究了不同连作年限处理芝麻根际土壤细菌、真菌、放线菌、芽孢杆菌、尖孢镰刀菌(FO)和青枯劳尔氏菌(RS)数量的变化情况。结果表明,随着连作年限的增加,芝麻根际土壤中细菌和放线菌的数量下降,而真菌的数量则呈上升趋势。新种芝麻地根际土壤芽孢杆菌数量显著高于连作2a处理和连作5a处理,而连作2a处理又显著高于连作5a处理;连作5a芝麻根际土壤尖孢镰刀菌数量显著高于新种地、轮作1a和连作2a等3个处理;轮作1a、连作2a及连作5a等3个处理青枯劳尔氏菌数量显著高于新种地处理。说明连作导致土壤微生物环境恶化,引起根际微生物区系结构发生定向改变。连作2a与轮作1a相比,各菌群(类群)数量差异均不显著。     

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。     

两种酚酸类物质对花生根部土壤养分、酶活性和产量的影响

为探讨连作花生土壤中酚酸类物质的累积与花生连作障碍的关系,通过大田盆栽试验,研究了对羟基苯甲酸、肉桂酸对花生花针期(出苗后45 d)、结荚初期(出苗后75 d)、结荚末期(出苗后105 d)根部土壤养分、酶活性及产量的影响.结果表明: 经两种酚酸类物质处理后,花生根部土壤养分和酶活性均发生了明显的变化,以在花针期受到的影响最大,土壤碱解氮、有效磷、有效钾和土壤脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶活性均显著降低;到花生结荚初期和结荚末期,两种物质对土壤养分、酶活性的抑制作用有减弱趋势.初始含量相同时,肉桂酸的化感作用相对较强.高浓度(80 mg·kg^-1干土)对羟基苯甲酸、肉桂酸处理分别使每盆花生荚果产量降低了45.9%、52.8%,单株结果数降低了46.2%、48.9%.     

黄孢原毛平革菌对黄瓜连作土壤酚酸物质的降解

研究了黄孢原毛平革菌对黄瓜连作土壤中对羟基苯甲酸、香草酸及阿魏酸的降解及连作障碍修复作用.结果表明,在摇瓶条件下,黄孢原毛平革菌在8 d内,对3种酚酸的降解率都达99％以上. 在连续种植7年黄瓜的大棚土壤中,施入黄孢原毛平革菌菌剂后,土壤中3种酚酸的含量都有所降低,降解率为54.46%. 与对照相比,修复土壤真菌数量变化无明显规律. 修复处理后黄瓜株高、茎粗、鲜质量及干质量无明显变化,黄瓜根部病害明显减轻,枯萎病及根结线虫病相对病情指数分别降低10.2%和14.6%.表明施入黄孢原毛平革菌剂对黄瓜连作障碍的解除具有一定的效果.     

望天树人工林根际土壤理化性质及微生物群落特征

以望天树纯林(WC)、望天树×降香黄檀(WJ)和望天树×尾巨桉(WA)混交林为研究对象,对比分析不同林分中望天树根际土壤理化性质,并利用Biolog-Eco微平板法和磷脂脂肪酸(PLFA)甲酯法研究根际微生物群落特征,探讨不同混交树种对望天树根际土壤微生态环境的改善作用。结果表明: 3种林分望天树根际土壤含水量、pH值、有机质、全氮、全钾含量及蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均表现为WA显著高于WC和WJ,而WC和WJ差异不显著;硝态氮、铵态氮、速效钾含量表现为WA和WJ差异不显著,二者均显著高于WC;全磷和速效磷含量表现为WJ>WA>WC,林分间差异显著。3种林分望天树根际土壤微生物平均颜色变化率(AWCD) 、Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数及6类碳源底物利用情况均表现为WA>WJ>WC;主成分分析表明,碳水化合物类、氨基酸类和酚酸类化合物是望天树人工林根际土壤微生物主要利用的碳源。3种林分望天树根际土壤微生物总PLFA及细菌、真菌、放线菌的PLFA含量均表现为WA>WJ>WC。相关性分析表明,土壤理化性质(包括含水量、pH值、有机质、全氮、全钾、硝态氮、铵态氮、速效钾含量及蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性)与微生物特征(即代谢活性、功能多样性指数及PLFA含量)均存在显著正相关关系。从土壤理化性质及微生物群落功能和结构特征分析来看,3种林分中望天树×尾巨桉是最有利于改善望天树幼树期根际土壤微生态环境、提高土壤可利用养分的混交模式。     

三种种植方式对土壤微生物群落组成的影响

土壤微生物是表征土壤质量变化的敏感指标之一。借助长期定位试验, 采用磷脂脂肪酸分析方法研究了3种种植方式(玉米(Zea mays)连作、玉米非连作和撂荒)对土壤微生物群落组成的影响。结果表明, 在不同的种植方式下, 土壤微生物群落组成有明显的差异。玉米连作的土壤中总磷脂脂肪酸和细菌磷脂脂肪酸含量最低, 分别为33.12 nmol·g^-1和18.09 nmol·g^-1。非连作的土壤真菌磷脂脂肪酸和真菌/细菌分别为0.61 nmol·g^-1和3.06%, 显著低于撂荒和连作(p < 0.05), 非连作方式下, 革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌增大。撂荒土壤的总磷脂脂肪酸和细菌磷脂脂肪酸分别为42.98和24.68 nmol·g^-1, 高于耕作处理。 同时, 在撂荒方式下, 革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌的含量增加, 革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌降低。主成分分析结果表明: 耕作处理(玉米连作和非连作)分布第一主成分负方向上, 第一主成分得分系数分别为-2.48和-1.84; 撂荒分布第一主成分正方向上, 第一主成分得分系数为2.31, 与连作和非连作差异显著(p < 0.05)。冗余分析(RDA)表明: 土壤pH、总氮、有效磷和土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量与磷脂脂肪酸呈正相关, 并且土壤pH和土壤>0.25 mm水稳性团聚体含量对土壤微生物群落的影响最大。     

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。     

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.     

连作改变土壤性状对甜叶菊产量和品质的影响

为了解连作障碍的产生机理，对甜叶菊(Stevia rebaudiana)连作后的土壤性状变化进行了研究，并探讨土壤性状与叶片干质量和甜菊糖苷之间的相关性。结果表明，连作2 a和3 a的土壤pH值、有机质、速效磷、脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶和甜叶菊叶片干质量及甜菊糖苷组分含量均无显著差异。连作4 a后，土壤pH值、全氮和速效钾含量显著下降，分别比对照降低了10.07%、14.38%和24.79%，土壤电导率(EC)和速效磷含量显著增加，是对照的2.57和1.70倍；土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性、微生物量碳和微生物量氮在连作4 a降到最低，比对照分别降低了63.68%、72.03%、47.43%、78.35%和41.07；多酚氧化酶则在连作4a达到最高，是对照的4.22倍；与对照相比，连作4a的叶片干质量和甜菊苷含量降低了29.51%和16.00%，莱鲍迪苷A含量则增加了22.19%。叶片干质量及甜菊糖苷含量与土壤性状间存在着相关性。因此，连作通过改变土壤性状影响甜叶菊产量和品质，生产中最大连作年限不宜超过3 a。