土壤厌氧消毒对青枯病的控制及土壤细菌群落结构的影响

近年来,土壤厌氧消毒(Anaerobic soil disinfestation,ASD)作为一种非化学、环境友好型土壤消毒方法,在缓解连作障碍和防治土传病害方面具有显著效果,但其作用机理尚不完全清楚。本研究设置6个处理,即对照、添加米糠(DRB)、麦麸(DWB)、茶麸(DTB)、秸秆(DRS)和不添加物料(D)5种土壤厌氧消毒处理,分析不同处理对青枯病防控效果、土壤理化性质及土壤细菌群落结构组成及多样性的影响。结果表明,与CK相比,添加4种物料厌氧消毒处理对青枯病的防效均达100%,单纯厌氧处理防效为83.3%,且除了DRB外各厌氧处理均能大幅度促进番茄生长。各ASD能显著提高土壤温度、p H和电导率,降低Eh和土壤青枯菌数量。田间试验表明,与CK相比,ASD的番茄青枯病发病率降低29.4%~42.7%,产量增加2.5倍~4.7倍。利用16S r DNA对土壤测序表明,ASD降低了土壤细菌α多样性指数,不同处理间土壤细菌物种种类、丰富度及多样性均存在显著差异。添加不同有机物料的ASD厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度大幅度提高,成为优势群落;该门中的厌氧型细菌梭菌科(Clostridiaceae)、瘤胃菌科(Ruminococcaceae)和耐受性细菌芽孢杆菌科(Bacillaceae)等相对丰度也大幅度提高。本研究表明,土壤厌氧消毒处理显著改变了土壤细菌群落结构组成及多样性,厌氧和耐受型细菌丰度大幅度增加,这可能是ASD防控土传病害青枯病的作用机理之一。     

木醋液土壤灌溉对土壤养分、番茄产量及品质的影响

采用田间小区试验,研究了木醋液不同灌溉量对土壤养分、盐碱和番茄产量及品质的影响。结果表明,土壤灌溉木醋液可提高土壤碱解氮、速效钾、有效磷含量,且使用量越大,效果越明显,其中有效磷含量增加最为显著,与对照相比可提高9.27%~25.51%;木醋液也可提高土壤有机质及全盐含量,但与对照相比差异不显著;木醋液还可降低土壤p H值,与对照相比可降低0.14~0.27个单位。木醋液低[2.25 t/(次·hm~2)]、中[4.50 t/(次·hm~2)]用量能显著提高番茄株高、增加产量,其中低用量效果最好,与对照相比可提高株高10.53%,增加产量11.52%;高用量[7.50 t/(次·hm~2)]对番茄生长具有一定抑制作用。木醋液可提高番茄可溶性糖含量5.27%~10.28%,提高Vc含量3.46%~17.15%,降低硝酸盐含量4.25%~15.33%,对有机酸含量影响不明显。综上所述,建议设施土壤番茄季木醋液灌溉量为2.25~4.50 t/(次·hm~2)为宜。     

不同基质生物有机肥防控番茄土传青枯病及促生效果研究

本文旨在研究功能菌株解淀粉芽孢杆菌配合不同原料的有机肥，制备不同生物有机肥对番茄防控土传青枯病以及促生的效果研究，并考察不同生物有机肥对土壤养分及根际细菌群落的影响，获得能够有效防控番茄青枯病的生物有机肥。本研究以解淀粉芽孢杆菌T-5为功能菌株，分别配合秸秆有机肥及鸡粪有机肥，经二次发酵分别制得秸秆生物有机肥（BIO1）和鸡粪生物有机肥（BIO2）。于江苏省南京市一处青枯病多发的番茄大棚进行试验。考察不同施肥处理下番茄的发病情况、生长情况以及土壤理化性质，并利用高通量测序探究根际细菌群落的变化。两种生物有机肥均能显著降低番茄土传青枯病的发病率，且BIO1处理的防控效果最佳，使发病率降低了94.45%。两种生物有机肥均能显著促进番茄生长，增加了番茄地上部的生物量并提高了产量，但对于番茄果实品质并无显著提升。此外，施用BIO1可显著增加土壤有机质含量，BIO2则显著提高了土壤pH。土壤有机质与番茄的发病率呈负相关，与番茄地上部生物量和产量呈显著正相关关系。基于高通量测序结果，发现生物有机肥可显著提高根际细菌多样性，同时改变了细菌群落结构。防控效果最好的BIO1处理中，变形菌门相对丰度最高，放线菌门相对丰度最低，土壤硝态氮和pH与这两个门水平的细菌类群具有显著相关性。以解淀粉芽孢杆菌为功能菌株、秸秆为原料制备的秸秆生物有机肥可有效防控番茄土传青枯病，效果优于鸡粪生物有机肥。该生物有机肥还可显著促进番茄生长及产量提升，并通过调控根际细菌群落中变形菌门和放线菌门的相对丰度，提高土壤抑病能力，减少土传青枯病的发生。     

移栽定殖根际有益菌番茄苗的田间效应研究

为评估移栽定殖根际有益菌(PGPR)番茄苗对果实产量和青枯病防控效果的影响,通过连续3季田间试验,研究了基于生物有机肥的施用,移栽生物育苗基质(在普通育苗基质中添加分离自根际的解淀粉芽孢杆菌)所育种苗(BIONS),相比于移栽普通育苗基质所育种苗(BIO),对设施番茄产量、发病率、收获期植株土体与根际微生物数量和土壤基本理化性质的影响。连续3季田间试验结果表明:相比于BIO处理,BIONS处理第一、二、三季的增产幅度分别达38.86%、47.87%、34.60%,产量差异均达到显著性水平;BIONS处理的发病率每季均极显著低于BIO处理;BIONS处理增加了根际细菌数量,降低了根际真菌数量;土壤基本理化性质方面,BIONS处理的硝态氮含量和铵态氮含量每季均高于BIO处理,且硝态氮含量与产量呈显著正相关,硝态氮含量和铵态氮含量与发病率呈显著负相关。因此,以生物有机肥为底肥,移栽生物育苗基质所育种苗,能够有效防控番茄青枯病的发生,进而提高产量。     

减量灌溉条件下缓释肥料对番茄产量、品质及硝态氮淋溶的影响

为考察减量灌溉下2种缓释肥料对番茄产量、品质、氮素利用及硝态氮淋溶的影响,小区试验设置农民习惯灌溉量(W100%)和减量灌溉30%(W70%)两个灌溉量处理;不施氮肥(CK)、普通尿素(U)、氮素30%施用包膜尿素(CU30%)、氮素50%施用包膜尿素(CU50%)、氮素30%施用生物炭基氮肥(BCU30%)5个肥料处理。结果表明:减量灌溉30%番茄产量和品质没有显著影响,但显著降低土壤氮素淋溶,相同施肥处理40~60 cm土层硝态氮减少8.0%~63.7%;2种缓释肥料显著提高番茄产量,CU30%、CU50%、BCU30%番茄产量比施用尿素(U)分别提高19.4%~22.1%、21.5%~22.6%、14.5%~15.3%;氮肥利用率提高10.1%~12.4%、10.2%~12.7%、2.3%~4.0%;番茄硝酸盐含量降低6.3%~14.4%、3.0%~7.9%、12.4%~13.3%;2种缓释肥增加番茄果实番茄红素含量,提高番茄糖酸比,改善番茄品质;2种缓释肥减少氮素淋失,40~60 cm土壤硝态氮含量分别比尿素常规施肥降低28.7%、20.0%和75.0%;因此,设施番茄种植中,滴灌节水条件下农民的习惯用量还具有节水潜力,而氮肥以30%~50%缓释肥基施,能实现番茄高产、减少氮素的淋失和提高肥料利用效率。     

不同施氮水平再生水灌溉对设施番茄根际土壤供氮的影响

通过田间小区随机区组试验研究不同施氮水平再生水灌溉对设施番茄土壤供氮能力和产量的影响,对不同施氮处理再生水灌溉设施番茄关键生育阶段根际、非根际土壤矿质氮和全氮含量、番茄生物量和产量、氮肥利用效率、表观氮素损失量进行对比分析。结果表明:再生水灌溉氮肥减施20%处理和氮肥减施30%处理,番茄关键生育期根际土壤矿质氮含量保持在40mg/kg以上,根际与非根际土壤矿质氮含量差异介于10.47%～12.63%之间,促进了非根际土壤矿质营养向根际土壤迁移;再生水灌溉氮肥减施20%处理和氮肥减施30%处理氮肥利用效率和产量均显著高于常规施氮处理,而土壤供氮能力与常规施氮处理差异不大。因此,再生水灌溉条件下,施氮水平控制在189～216kg/hm2之间,可有效削减0-30cm根层土壤表观氮素损失,提高根际土壤供氮能力,显著提高番茄关键生育阶段氮肥利用效率和番茄产量。     

土壤修复菌剂在设施番茄上的应用效果

随着番茄产业稳定高效的发展,设施番茄土壤质量问题日益突出。在试验小区内施用土壤修复菌剂进行试验,对不同处理下设施番茄的土壤养分、微生物数量以及番茄的产量进行分析。结果表明,施用土壤修复菌剂可以显著提高番茄的产量及经济效益,显著降低土壤容重,提高土壤孔隙度;还可以提高土壤的养分含量。与对照处理相比,施用土壤修复菌剂的土壤pH、有机质、硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾含量分别增加了0.2%～4.6%、1.2%～5.1%、4.2%～11.8%、6.9%～23.8%、5.4%～7.9%和3.1%～7.7%;土壤细菌和放线菌数量也有明显的增加,真菌数量显著降低。由此可见,施用土壤修复菌剂,不仅可以提高作物的产量,还可以改善土壤质量。     

微生物发酵有机肥对温室番茄产量、品质和土壤肥力的影响

研究了施用微生物发酵有机肥对番茄产量、品质和土壤养分、微生物群落的影响。结果表明,微生物发酵有机肥+50%化肥比对照(不施肥)增产95.58%,比常规施肥增产47.56%;单施微生物发酵有机肥比对照增产68.70%,比常规施肥增产27.28%。微生物发酵有机肥可以显著降低番茄的硝酸盐含量,增加Vc、还原性糖、番茄红素、可溶性固形物含量,从而提高了番茄品质。能明显提高土壤有机质、碱解氮、速效钾、速效磷含量,降低土壤硝态氮含量,增强土壤酶的活性,可显著增加三大微生物类群的数量,从而提高土壤综合肥力。也可显著提高经济效益。可作为一种生产无公害蔬菜的施肥技术推广应用。     

氨基酸发酵尾液在水溶肥料中的应用及其效果

采用田间试验方法,以普通水溶肥料(18-10-26)为对照,研究了添加氨基酸发酵尾液后水溶肥料对设施番茄产量、果实品质和土壤肥力的影响。结果表明,施用添加氨基酸发酵尾液的水溶肥料可显著提高番茄产量,改善果实品质;与普通水溶肥料相比,平均增产幅度达9%以上,果实可溶性固形物、可溶性糖、Vc含量和糖酸比分别提高14.61%~19.28%、10.15%~16.54%、16.32%~17.73%和35.38%~36.01%,可滴定酸度含量降低7.84%~16.00%。添加氨基酸发酵尾液的水溶肥料能提高土壤全氮、有效磷和微生物生物量碳含量以及蔗糖酶、碱性磷酸酶和脲酶等功能性酶活性;与普通水溶肥料相比,土壤全氮含量增加4.32%~6.79%,土壤有效磷含量提高1.88%~5.73%,土壤微生物生物量碳含量提高27.77%~36.23%,土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和脲酶活性分别提高34.46%~38.39%、10.59%~16.47%和10.74%~22.15%。可见,氨基酸发酵尾液对水溶肥料具有良好的改性增效作用,值得推广应用。     

豆科间作对番茄产量、土壤养分及酶活性的影响

为了解豆科间作对番茄生长的影响,进行了番茄单作、番茄非豆科作物间作、番茄豆科作物间作的田间试验,探讨了番茄与豆科间作对番茄株高和产量、土壤养分含量和土壤酶活性的影响。结果表明:番茄与豆科间作,番茄株高显著增加。番茄与架豆间作使番茄增产15.7%。架豆间作使土壤全氮、碱解氮、有效磷和速效钾分别增加16.9%、14.0%、26.6%和23.4%;地豆间作也有显著增肥效应。架豆或地豆间作还可显著提高土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性。其中架豆间作使脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性分别提高64.6%、26.8%和25.5%。相比之下,番茄非豆科作物间作,对土壤增氮、增磷效应不明显,反而使番茄减产。因此,番茄与架豆间作,可以节肥增产,是较优良的栽培模式。     

健康与罹患青枯病的番茄土壤细菌群落特征比较

应用实时荧光定量PCR及MiSeq高通量测序技术,全面地研究了连作番茄田块中健康与感染青枯病植株周围土体及根际土壤细菌群落结构和组成。结果表明:健康番茄土体土壤的pH及全碳含量显著高于感病番茄土体土壤;土体及根际土壤的细菌群落结构和组成明显不同于感病番茄土体及根际土壤细菌群落。与感病番茄根际相比,健康番茄根际细菌的数量显著升高而青枯菌数量显著降低;细菌群落的Shannon多样性指数显著增高;拟杆菌门及其所含的噬几丁质菌属、金杆菌属、动杆菌属、黄杆菌属及Taibaiella的相对丰度显著增高而变形菌门及其所含的青枯菌属的相对丰度显著降低。综上,抑制土传青枯病发生的番茄根际土壤细菌群落特征明显,其生物量及多样性高,土著有益菌群数量多而病原菌数量少,为番茄土传青枯病的生物防控提供了指导方向与理论依据。     

产脂肽菌株发酵生物有机肥的生物防治与促生作用研究

选取对番茄青枯菌有明显抑制作用的产脂肽菌株XZ-173,与有机肥混合发酵制成生物有机肥。通过温室盆栽试验,评价了该生物有机肥对番茄青枯病的防治效果及对番茄的促生效用。结果表明,生物有机肥能够显著降低青枯病发病率,相对防效达56.8%。与施用化肥和未添加XZ-173的有机肥处理相比,施用该生物有机肥能显著提高番茄植株叶绿素含量、番茄地上部和地下部生物量、根际土壤细菌和放线菌数量,显著降低根际土壤中真菌数量。生物有机肥的有益效果使其在作物种植中具有广阔的应用前景。     

青枯病不同发病率土壤对番茄植株氮素吸收效率的影响

为研究青枯病不同发病率土壤对番茄植株氮素吸收效率的影响，以番茄为供试植物，采集连作多年后6种青枯病不同发病率(12.5%、21.9%、40.0%、59.4%、83.3%和91.6%)的土壤，进行盆栽试验。结果表明，随着初始土壤青枯病发病率逐渐升高，番茄植株生物量和氮素吸收效率呈下降趋势，且存在显著相关性；初始土壤中全氮、铵态氮和硝态氮含量与植株的氮素吸收效率无显著相关；初始土壤的细菌多样性和群落组成与植株的氮素吸收效率无显著相关，但基于OTU的细菌群落变化与植物氮素吸收效率呈显著相关性，溶杆菌属(Lysobacter)和藤黄单胞菌属(Luteimonas)细菌与植株氮素吸收效率呈显著正相关，其中溶杆菌属(Lysobacter)细菌同时与发病率呈显著负相关。综上，本研究发现，受不同程度的连作障碍影响，土壤的氮素含量与植物氮素吸收效率无显著相关性，而初始土壤的细菌群落与植物氮素吸收效率存在显著相关性。     

抑病土与感病土对番茄根际微生物性质的影响

为明确不同土壤来源下番茄植株的生长及其根际土壤微生物功能群落的变化特征，以番茄青枯病为研究对象，通过盆栽试验和两种施肥模式研究了抑病和感病土壤对番茄生长情况、根际土壤微生物功能群落结构以及青枯病菌生长的影响。结果表明：(1)抑病土中有机碳、速效氮、有效磷和速效钾含量较高，能促进番茄生长，抑制土传病害发生，其中抑病土中进行有机无机配施(SCOF)处理的番茄地上部鲜重最高，为28.99 g/株，与感病土中进行有机无机配施(CCOF)相比，地上部鲜重显著增加了37.90%；(2)有机无机配施处理抑制了病原菌的生长，其中SCOF与CCOF处理中病原菌的生长较对照分别降低了24.53%与22.23%；(3)有机无机配施与病原菌接种改变了根际微生物代谢功能，其中SCOF处理番茄根际微生物群落代谢活性较强，利用氨基酸类、碳水化合物类、多聚物类等碳源的微生物种群发生变化。总之，抑病土中配合施用有机无机肥有助于帮助宿主植株耐受土传病害胁迫，维持宿主植物的健康生长，这为探索土传病害的发生及防控提供一个视角。     

黄瓜与西芹间作对黄瓜土壤真菌ITS多样性分析

为探索黄瓜与西芹间作后对黄瓜土壤真菌多样性变化规律的影响,本试验以黄瓜与西芹间作种植模式为处理,黄瓜单作和西芹单作种植模式为对照,进行不同处理土壤ITS真菌群落多样性高通量测序分析。结果表明：黄瓜与西芹间作土壤真菌Alpha多样性指数降低,Observed species指数、Shannon指数、Chao1指数和Simpson指数与对照相比均达到最低值,但差异均不显著（P>0.05）。在门分类水平上,共检测到5个菌门,其中,子囊菌门（Ascomycota）、接合菌门（Zygomycota）和担子菌门（Basidiomycota）为3个主要菌门;黄瓜与西芹间作处理前3个菌门所占比例最高,达95.50%。在属分类水上,共检测到329属,相对丰度比例为前12的菌属占所有检测出菌属的49.4%;黄瓜与西芹间作处理检测的菌属所占比例最高,达50.72%,其次为黄瓜单作和西芹单作,分别为50.47%和47.17%。因此,黄瓜与西芹间作处理改变了黄瓜土壤真菌群落的结构和组成,丰富了黄瓜土壤真菌的群落多样性,为以后设施黄瓜连作土壤微生态环境改善和修复提供科学依据。     

土壤强还原处理对连作芥蓝产量、微生物数量及活性的影响

芥蓝是一种重要的十字花科蔬菜,但高强度单一的种植模式以及不合理的养分管理使得土壤连作障碍现象日益突出,严重制约着芥蓝的可持续生产。土壤强还原处理(reductive soil disinfestation,RSD)是一种作物种植前的土壤处理方法,不仅可以有效杀灭土传病原菌,还具有改善土壤结构、增加土壤有机质含量、重建土壤微生物区系、恢复微生物活性等作用。我们以云南省昆明市安宁县的芥蓝生产基地中连作障碍严重的地块作为研究对象,设置3个处理:不做任何处理的对照(CK),固体有机物料(C/N:122,12 t/hm~2)RSD处理(RSD_BA);液体有机物料(C/N:30,6t/hm~2)RSD处理(RSD_MO),测定RSD处理后土壤理化和生物学性质的变化,并统计芥蓝产量和根肿病的发病率。结果表明,与CK处理相比,RSD处理能够显著提升土壤pH,降低土壤NO_3~–-N和有效态重金属的含量;并且能够显著增加芥蓝产量,降低根肿病的发病率,其中RSD_MO和RSD_BA处理后产量分别提高268%和397%,发病率分别降低37.3%和56.7%。RSD处理还能明显提高细菌与真菌的比值(B/F),降低芸薹根肿菌的数量,增加土壤微生物活性,其中RSD_BA处理的杀菌率达到90.6%,微生物活性提高2倍。因此,固体有机物料的土壤强还原处理能够显著改善芥蓝连作生产系统的土壤质量,降低发病率,提高产量,是一种具有快速缓解十字花科蔬菜地连作障碍,实现可持续种植的有效措施。     

三种堆肥对番茄生长及青枯病防治效果的影响

合理施用堆肥能够有效地改善植物的生长条件和土壤的生态环境,从而提高植物对病害的抗性。通过盆栽试验,研究了药渣、 污泥和猪粪三种堆肥以不同比例与泥炭混合对番茄植株生长和番茄青枯病防治的影响。结果表明: 三种不同堆肥均能促进番茄植株生长,其中猪粪堆肥对番茄生长的促进效果最显著,当泥炭与猪粪的混合比例为3∶1时效果最好,当收获番茄植株时,其鲜重和干重较泥炭基础基质处理分别提高了29.8%和41.2%,污泥堆肥次之,药渣堆肥最差; 三种不同堆肥都能抑制青枯病的发生,药渣堆肥对番茄青枯病的抑制效果最明显,当泥炭与药渣的混合比例为4∶1时效果最好,在番茄植株移栽33d 时,其病情指数较泥炭基础基质降低了66.7%,污泥堆肥次之,猪粪堆肥最差。添加不同堆肥使得盆栽基质的理化性质、 酶活性和可培养微生物的数量发生了不同的变化,推测可能是上述因素的变化使其对番茄的生长和青枯病的防治效果产生了明显的差异。     

有机肥配施对番茄土传病害的防治及土壤微生物多样性的调控

在田间试验条件下,采用施用基肥和追肥的方法,结合Biolog技术,分析了不同有机肥配合施用对番茄土传病害的防治效果及对土壤微生物群落多样性的影响,并探讨了有机肥防治作物土传病害的机理及意义。结果显示,有机肥的施用对大田番茄青枯病、枯萎病、茎基腐病等3种土传病害均有显著的防治效果,粉状有机肥和液体有机肥配合施用时防病效果最显著;有机肥的施用还改善了土壤微生物群落结构。土壤微生物群落的AWCD和Shannon index与作物发病情况有较好的一致性,显示施肥提高土壤微生物多样性,对土传病害的防治有重要的影响。     

药用植物连作障碍研究评述和发展透视

连作障碍作为现代农业生产中较普遍的问题,在药用植物栽培生产中表现尤为严重,据统计约70%以块根类入药的药用植物在种植过程中都存在严重的连作障碍问题。连作障碍已经成为制约药用植物品质和发展的关键性因素。本研究从药用植物连作障碍问题研究现状出发,分析了当前药用植物连作障碍形成的三大共性问题,即根系分泌物诱导根际土壤酸化、根际微生物群落结构失衡和植株病毒病严重,具体体现在:根系分泌物诱导根际土壤微生物差异性演化、土传病原菌的化感互作、根际微生物区系的失衡加大土壤酸化、根际病原菌增多和有益菌减少导致的土存真菌病害加重、病毒病伴生和发展。并分析了土壤灭菌法、功能微生物调控、作物多样性栽培和生物质炭改良的根际调控策略在减缓药用植物连作障碍中的潜在作用。作者呼吁从事连作障碍研究的工作者应重视从根际生态学角度出发,以土壤食物网为切入点,应用现代系统生物学和化学生态学技术与方法,全面系统探究根系分泌物介导下植物-土壤-微生物的相互作用过程与机制,并着重关注土壤线虫和土壤病毒在连作障碍发生发展中的生态位关系,以深入阐明连作介导土壤酸化的生态学机制和病原菌响应根系分泌物的协同进化机理,在此基础上,采用多种根际调控相结合的策略减缓连作障碍问题,全面考虑经济、社会和生态效益,做到"生态预防为主、综合治理为要"。