土壤强还原过程产生的有机酸对土传病原菌的抑制作用

土壤强还原(reductive soil disinfestation,RSD)能有效杀灭土传病原菌,并已在日本、荷兰和美国取得一系列的推广应用,但对于RSD的杀菌机理不甚明了。本试验采用高效液相色谱和荧光定量PCR等技术研究了以玉米秸秆为有机碳源的RSD处理过程中土壤产生的有机酸种类,以及不同浓度的有机酸对土壤病原菌的抑制效果。结果表明:以玉米秸秆为有机碳源的RSD过程中主要产生了乙酸和丁酸;经50mmol/L丁酸溶液处理的土壤中立枯丝核菌、辣椒疫霉、尖孢镰刀菌及茄劳尔氏菌的数量分别为对照的3.5%、38.9%、11.5%和7.9%;10mmol/L的丁酸可以完全抑制尖孢镰刀菌菌丝的生长;5mmol/L的丁酸即可完全抑制尖孢镰刀菌的孢子萌发。本研究结合前人报道表明有机酸,尤其是乙酸和丁酸,对于RSD的杀菌机理起着重要的作用。     

土壤强还原消毒过程中产生气体对土传病原菌的抑制作用

土壤强还原(reductive soil disinfestation,RSD)是一种高效、环保的土壤消毒方法,为明确RSD杀菌机理,采用气相色谱和荧光定量PCR等技术研究RSD过程中产生的气体对土传病原菌的杀菌作用。结果表明:RSD过程中土壤能够产生H_2S和NH_3;当在装有25 g病土的三角瓶中分别加入25 m L的H_2S和NH_3时,土壤中尖孢镰刀菌的数量均显著下降,其杀菌效果分别为90.3%和100.0%;当在病土中加入0.125%(w/w)氨水时,尖孢镰刀菌、茄劳尔氏菌、辣椒疫霉和立枯丝核菌的数量分别下降至对照土壤的1.0%、0.3%、0.1%和0.9%;此外,加入10μL氨水即可显著抑制尖孢镰刀菌菌丝生长和孢子萌发,抑制率分别为52.8%和100.0%。表明RSD过程中产生的H_2S和NH_3对RSD过程的杀菌效果起着一定的作用。     

土传黄瓜立枯病高效拮抗菌的筛选鉴定及其生物效应

采用平板对峙法从黄瓜根际土壤中分离出的400余株细菌菌株中筛选出16株对立枯丝核菌Rhizoctonia solani具有拮抗效果的菌株,抑菌带直径在0.81～1.93 cm之间。并从中选出3株抑菌带直径在1.6cm以上的菌株N33、N35和N43,结合形态、生理生化特性及16S rDNA序列比对分析,鉴定N33菌株为假单胞菌属Pseudomonas sp.,N35和N43菌株为芽胞杆菌属Bacillus sp.。通过在黄瓜育苗基质中添加选育的高效拮抗菌株,观测其对黄瓜苗生长的促进作用以及对立枯病的防治作用,3株菌株均具有促进黄瓜苗期生长和防治苗期立枯病的作用,其中N43菌株促生及防病效果均最显著,地上部鲜重比对照处理增加62.16%,防治效果达62%。     

强还原土壤灭菌防控作物土传病的应用研究

随着集约化种植程度的不断提高,土传病原菌侵染、土壤酸化、次生盐渍化、养分平衡失调等引起的作物连作障碍发生率不断攀升,严重威胁着集约化农业的可持续发展。强还原土壤灭菌(Reductive Soil Disinfestation,RSD)法是一种作物种植前的土壤处理方法,即:在发生土传病害的土壤上,添加大量的易分解有机物料、灌溉、薄膜覆盖或淹水阻隔与大气的气体交换,快速创造土壤强还原环境,短期内杀灭土传病原菌的方法。强还原杀灭土传病原菌的作用机理包括:1)厌气杀灭好氧病原菌;2)还原过程产生有毒有害的物质杀灭土传病原菌;3)强还原改变土壤微生物群落结构,抑制土传病原菌活性。强还原土壤灭菌法还具有提高土壤p H,减轻次生盐渍化的作用,具有广谱性和环境友好性。本文介绍了该方法的起源、作用机理、影响该方法效果的因素及其应用前景。     

土壤学不应忽视对作物土传病原微生物的研究

随着集约化种植程度的提高,管理不善、单一作物连续种植、秸秆还田等因素导致的土传病害日益严重,使作物高产对农药的依赖程度不断提高,对我国农业可持续发展、环境和农产品安全构成了很大的威胁。但是,我国当前土壤学几乎忽视了这一土壤学范畴的研究领域。土传植物病原微生物功能明确,是研究土壤微生物区系和生物多样性与功能、土壤微生物与植物生长、土传病原微生物与拮抗微生物等关系的理想研究对象。土壤学在揭示土传病原微生物的生长规律、控制土传病原微生物数量、发挥拮抗微生物的作用、防治作物土传病害等方面具有独特的优势。深入认识土传病原微生物适宜生长的土壤环境是防控作物土传病原微生物生长,实现农药使用量零增长的基础。解决当前严重的作物土传病害不仅是土壤学的责任和义务,而且可以极大地推动土壤学的发展。     

强还原处理所使用有机物料与其杀菌效果的相互关系

创造土壤厌氧环境并添加大量有机物料的强还原处理(reductive soil disinfestation,RSD)是一种有效的土壤消毒方法,但对于RSD过程中添加不同有机物料与其杀菌效果间的相互关系研究甚少。本试验采集两种连作土壤,分别进行添加稻壳(RSD1)、麦麸(RSD2)和芦苇(RSD3);甘蔗渣(RSD4)、葡萄糖(RSD5)和纤维素(RSD6)的RSD处理,采用荧光定量PCR、变性梯度凝胶电泳等方法研究物料理化性质与杀菌效果的相互关系。结果表明:RSD处理显著地降低了土壤中的NO-3-N含量和电导率Ec,增加了NH+4-N含量;稻壳、麦麸和芦苇RSD处理的杀菌效果分别为88.60%、90.76%和85.91%,甘蔗渣、葡萄糖和纤维素RSD处理的杀菌效果分别为72.30%、85.87%和30.65%;有机物料中的总有机碳(total organic carbon,TOC)、易氧化有机碳(easily oxidized organic carbon,EOC)和总氮(total nitrogen,TN)与杀菌效果及细菌数量都呈显著正相关(P0.05),土壤中添加有机物料初始C/N与杀菌效果呈显著负相关,与细菌数量显著正相关。综上所述,添加高EOC和TN及低C/N的有机物料的RSD处理杀菌效果更好。     

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。     

土壤强还原处理对三七连作障碍因子及再植三七生长的影响

为研究土壤强还原处理(Reductive soil disinfestation,RSD)对连作三七土壤中障碍因子及再植三七生长的影响,以云南省文山州连作三七土壤为研究对象,设置4个处理:对照(CK);分别添加高碳氮比有机物料(C/N 94,15 t·hm~(-2),SB),低碳氮比有机物料(C/N 19,15t·hm~(-2),BD),高、低碳氮比有机物料等质量混合(15 t·hm~(-2),SB+BD)的RSD处理。利用高效液相色谱测定土壤中皂苷类物质的含量,通过定量PCR和变性梯度凝胶电泳测定土壤微生物数量和群落结构,并统计再植三七的存苗率和发病率。结果表明,与CK相比,RSD能够显著消减土壤中皂苷类物质的含量,其中BD和SB+BD对Rb_1和Rh_1的降解率分别高达82.1%和85.8%～88.1%。RSD还能有效杀灭尖孢镰刀菌,显著降低其在真菌类群中的比例,其中杀菌率高达99.7%。同时,移栽5个月后,RSD处理再植三七的存苗率提高7.3倍～8.5倍,发病率由89.0%降低至12.9%～16.1%。因此,土壤强还原处理能够显著消减连作三七土壤中积累的障碍因子,改善土壤微生物群落结构,提高存苗率,降低发病率,是一种具有快速缓解三七连作障碍潜力的农业措施。     

作物土传病害防控的健康微生物群落构建原理与实践

植物-土壤反馈效应及农田生产特点决定了农田土壤生产力的不可持续性,因而必须采用适当的措施方可保持地力常新。施用化肥解决了农田土壤的养分贫化问题,极大地提高了作物产量,但激发了土传病原生物的活性,作物土传病频发成为制约集约化农业可持续发展的瓶颈问题。现有的研究成果表明,地上生物多样性与土壤微生物多样性紧密联系,植物提供的有机物质是连接二者的物质基础。单一作物种植的集约化农业提供给土壤微生物可利用的有机物质来源单一,导致土壤微生物多样性下降,削弱对土传病原生物致病性的抑制作用。本文提出,在作物生长过程中添加土壤有益微生物偏好利用的有机物质,激活土壤有益微生物,可能是维持集约化农业土壤生物健康,抑制作物土传病的有效途径。为此,有必要开展各种土壤微生物偏好利用的有机物质以及作物生长过程中如何施用有机物质的方法。