根际促生菌防控土传病害的机理与应用进展

根际促生菌作为一类活跃于植物根际的有益微生物,对抑制土传病害的发生,改善和维护土壤生态质量具有重要作用以及广阔的发展前景。本文综述了根际促生菌直接或间接的土传病害防控机理,包括产抗生素、产水解酶、释放挥发性气体、诱导抗性、分泌铁载体、分泌激素和固氮解磷等;亦从信号识别与迁移、定殖规律以及定殖的微生物群落影响等方面对根际促生菌的定殖防病机理予以了总结;此外,笔者还就根际促生菌的应用现状进行了概述。     

作物土传真菌病害发生的根际微生物机制研究进展

土传病害是制约我国农业生产可持续发展的重要瓶颈。根际是作物养分高效利用的窗口,是植物-土壤-微生物相互作用的关键微域,也是土传病害发生发展的主要场所。在宏基因组学快速发展的今天,了解根际微生物与土传病害互作关系,有利于从微生物种群、功能代谢和抑病物质等研究找出防控土传病害的有效方法。本文综述了根际微生物与土传真菌病害的发生机制关系,探讨了土传病原真菌致害机理,并提出目前研究的不足和未来研究的重点。目前,我国农业生产中土传真菌病害发生严重,很多是由不同病原菌复合侵染的结果,其致害机理较为复杂。定向优化根际微生物群落结构提升植物根际微生态抗性,是防控土传病害途径之一,应加以重视。现有研究多偏向根际促生微生物,而忽视了根际有害细菌与病害发生和作物生长的关系。今后的研究应系统评估土传真菌病害的发生及危害程度、归类土传真菌病原菌类型、深入研究土传真菌病害发生的根际微生态机理以及研发土传真菌病害综合防控技术。     

土壤原生动物 ——研究方法及其在土传病害防控中的作用

原生动物是原生生物的一种,是土壤食物网中的消费者,能捕食细菌和真菌等其他微生物.除了对土壤微生物群落和物质循环产生重要影响外,根际原生动物与细菌、真菌等土壤微生物共同组成生物网络屏障,并在抵御土传病原菌入侵作物根系的过程中发挥着重要作用.然而,相对于根际有益细菌和有益真菌,国内外关于原生动物防控土传病害的效果及作用机制...     

根系分泌物与土传病害的关系研究进展

根系分泌物是植物-土壤-病原微生物相互作用的桥梁,是决定病原菌-作物关系的关键生态因子,影响着土传病害的发生与发展.本文阐述了根系分泌物的定义、分类及产生机理;重点从根系分泌物的化感自毒效应,根系分泌物诱导根际微生物群落,根系分泌物影响病原菌丰度,根系分泌物影响根际土壤环境4个方面阐述了根系分泌物与土传病害的关系;并从...     

生物炭防控植物土传病害研究进展

近年的研究初步显示,生物炭对植物土传病害具有良好的防控效果。本文从生物炭影响土壤理化性状、改变土壤微生物数量和群落结构、影响土壤病原菌数量、吸附植物根系产生的化感物质及病原菌分泌的致病因子和诱导植物抗病性等方面探讨了生物炭防控土传病害的可能机理;并进一步探讨了材质、热解条件和使用剂量等因素对生物炭防病效果的影响,旨在为利用生物炭防控土传病害提供理论支撑。     

有机液肥的生物学特性及对黄瓜和草莓土传病害的防治效果

以猪粪、鸡粪、中药渣为堆肥原料,分别与水以1:10混合后通气培养,在室温条件下(20～25℃)进行间歇式好氧发酵3、7、14 d,获得理化、营养指标和微生物数量各不相同的有机液肥,并测定各种液肥对黄瓜种子发芽的影响、对植物病原菌的生长抑制效果以及盆栽条件下对黄瓜和草莓土传病害的防治效果.结果表明,分别以3种堆肥为原料,经不同发酵时间获得的各种有机液肥都呈碱性,且随着发酵时间的延长,3种液肥的pH都有不同程度的提高;3种液肥的电导率也随着发酵时间的延长而增大.种子发芽试验显示:所有液肥对种子发芽率均有不同程度的提高,中药渣液肥对种子发芽有明显的促进作用,且发芽指数也最高.不同发酵时间获得的液肥对草莓两种病原真菌都有不同程度的抑制,但经辐射灭菌处理后,所有液肥的抑菌作用完全丧失.盆栽实验显示:3种原料制备的液肥对黄瓜和草莓土传病害都有防效.猪粪液肥、鸡粪液肥和中药渣液肥分别使黄瓜健苗率提高65%、77%、60%,使草莓健苗率分别提高45%、50%、60%.对同一种病害,不同液肥防效不同;同一种液肥对不同作物病害的防效也存在显著差别.     

玉米根茬收获系统的有限元模态分析与试验

针对研制的集铲挖和脱土于一体的玉米根茬收获系统,为进一步优化该系统的作业性能,采用有限元模态分析与试验模态分析相结合的研究方法,获得了该系统的前20阶的固有频率,以及各主要工作部件的典型振型。研究结果表明：系统的1～4阶（8.5～29.6?Hz）模态主要表现为升运链的整体弯振;5～14（44.1～124?Hz）阶模态表现为各主要功能部件的横梁及主轴的弯曲、扭转振动;15～20阶模态（135～190?Hz）则主要表现为各功能部件的末端振颤,上述系统模态属性,可为系统结构振动特性的描述及整机作业性能的优化提供依据。     

小麦根-土界面磷的分布规律

在人工气候室采用32P标记土壤和土-根平面系统研究小麦根际磷的分布。结果表明，小麦根-土界面磷呈亏缺分布，但在报表0.5mm以内，大约培养15天左右磷常出现相对累积。磷的亏缺强度在高含水量和低空气湿度时较大。随培养时间的延长，磷亏缺量和亏缺范围随之增大。此外，磷亏缺量以中下部根系较大。根-土界面磷分布以方程C／Co＝a＋blnX或C／Co＝aXb拟合为优;时（t）空（X）作用下的磷分布可用t和X三次非线性多项式拟合。     

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。     

土传病原细菌的生存与致病权衡

土传病原细菌严重威胁土壤-植物系统健康和农业可持续发展。在接触和入侵寄主植物根系之前,病原细菌会经受土壤pH、含氧量、营养物质种类和数量等非生物因素骤变以及其他土壤微生物的竞争、寄生和捕食等生物胁迫。病原细菌的生物膜形成、代谢、运动、毒力、DNA修复以及对噬菌体、抗生素或环境压力的抵抗能力等特性对其在土壤环境中生存和侵染寄主非常重要。为适应复杂且多变的土壤生物和非生物环境,病原细菌必须动态权衡其生存和致病力之间的关系,维持其生存、传播、增殖和侵染致病间的平衡,以最大化其在土壤环境中的适应性。系统理解土传病原细菌应对胁迫和侵染寄主植物的过程及权衡机制是建立精准、高效生态防控手段的关键。为此,以土传病原细菌为代表,总结了土传病原细菌生存与致病的权衡规律和典型现象及土壤中的生物和非生物影响因素,阐述了土传病原细菌入侵植物根际过程中的生存与致病权衡机制,并提出一些与土传病原细菌生存与致病权衡相关的科学问题,呼吁建立基于生存-致病权衡理论的土传病害生态防控策略,为绿色农业可持续发展提供理论参考。     

秸秆还田对中国主要粮食作物病害影响的Meta分析

秸秆还田作为一项重要的生态农业措施,对于农作物病害的影响一直备受关注却尚未形成完全一致的观点。为明确秸秆还田对中国主要粮食作物病害的影响及其在不同病害类型、环境条件和农业管理方式下的具体表现,该研究采用Meta方法,系统分析了公开发表的中国范围内秸秆还田对作物病害影响相关研究。结果表明：秸秆还田会显著增加中国主要粮食作物病害发病率和病情指数,增幅分别达9.5%和12.2%（P<0.05）。病害类型、环境条件和农业管理措施会显著改变秸秆还田对作物病害发生的影响。具体地,病毒病害和土传病害对秸秆还田的响应较为敏感;亚热带季风气候下还田病害显著减轻,温带季风气候下显著加重,水田下还田病害较轻,旱地,尤其是冬小麦与春玉米轮作下还田病害加重显著,微酸性土壤中还田病害轻于微碱性土壤,此外,土壤有机质含量大于15 g/kg、土壤小于7 000 kg/hm2、初始碳氮比大于15时还田均会导致病害的加重。线性回归分析显示,秸秆还田病害发生与年平均降雨量、有机质含量呈显著负相关,与初始碳氮比和土壤pH值呈正相关。综上,通过增加初始氮肥用量、改善土壤墒情以及在微酸性土壤上的应用,可最大限度地减少秸秆还田下中国主要粮食作物的病害发生。研究可为中国主要粮食作物病害的绿色防控以及秸秆资源高效利用提供理论依据。     

光照与阴影对无人机热红外遥感监测土壤含水率的影响

为探究作物冠层受阳光直射或阴影遮挡对无人机热红外遥感诊断作物水分胁迫、监测土壤含水率的影响,该研究以不同灌溉处理的夏玉米为研究对象,将热红外图像划分为光照冠层、阴影冠层、光照土壤、阴影土壤4个部分,分别提取光照温度与阴影温度后计算了11:00、13:00、15:00的冠气温差（冠层温度与大气温度之差,ΔT）、作物水分胁迫指数（crop water stress index,CWSI）、蒸发比（潜热通量与有效能量的比值,evaporative fraction,EF）,并对比了3种指数在不同时刻使用光照温度（ΔT_L、CWSI_L、EF_L）与阴影温度（ΔT_S、CWSI_S、EF_S）后对土壤含水率的监测效果变化情况。结果表明：1）3种指数的监测效果会随时间发生变化,11:00与15:00时EF监测效果较好,13:00时CWSI监测效果较好,ΔT的监测效果较差但随时间波动最小;2）拔节期在区分光照温度与阴影温度后监测效果在11:00时提升幅度最大,EF、EF_S、EF_L的R²分别为0.54、0.65、0.78,CWSI、CWSI_S、CWSI_L的R²分别为0.47、0.64、0.70,抽雄期与灌浆期使用光照温度对监测效果提升不大,但使用阴影温度的指数监测效果有明显降低,在13:00时CWSI_S较CWSI有最大降幅,R²降幅分别为0.11、0.06;3）在拔节期与抽雄期使用11:00的EF_L,在灌浆期使用13:00的CWSI能取得最好的土壤含水率监测效果,预测土壤含水率的R²分别为0.75、0.75、0.89。该研究可以为无人机热红外监测土壤含水率提供参考。     

寒潮天气表冷器-风机集放热系统对连栋大棚热湿环境的影响

连栋塑料大棚棚内环境易受寒潮侵扰,为调节棚内热湿环境,将表冷器-风机集放系统应用于连栋塑料大棚中,在白天适宜条件下运行系统,将棚内空气盈余的热量收集并储存在蓄热水箱中,夜间气温较低时,再将储存的热量释放出来用以加温。对表冷器-风机集放热系统的运行效果进行试验,通过集热量、放热量和性能系数等评价集放热性能,并且将水气温差作为主要影响因素对系统运行阶段分别进行热流量分析和分析。结果表明,在寒潮下系统可以保证棚内气温比棚外高5.2～7.8 ℃。集热量达到了390.6～693 MJ,放热量为361.2～609 MJ,系统性能系数达到了4.4～7.2,节能效果较为显著。系统在运行过程中水气温差每增长1 ℃,集热流量增加0.82 kW,放热流量增加0.58 kW,单位时间内换热量较大;此外系统在集热阶段析湿系数约为1.70,表冷器-风机进出口空气含湿量差最高可达1.3×10-3 kg/kg,说明在集热阶段系统具有冷凝除湿的效果;同时在冷凝除湿过程中系统效率随着水气温差的增加而增加,最高可达到82.8%,能量利用率较高。该研究对保证连栋塑料大棚安全越冬生产具有重要意义。     

南方红豆杉扦插繁殖技术研究--Ⅴ.温室扦插苗病虫害综合防治技术

研究建立了温室南方红豆杉扦插苗病虫害综合防治技术体系。主要包括生态防治技术、物理防治技术、栽培防治技术、消毒技术以及化学防治技术，应用该防治技术体系可减少化学农药使用量50％以上，病虫害防治效果达95％。     

南方红豆杉扦插繁殖技术研究——V.温室扦插苗病虫害综合防治技术

研究建立了温室南方红豆杉扦插苗病虫害综合防治技术体系,主要包括生态防治技术、物理防治技术、栽培防治技术、消毒技术以及化学防治技术,应用该防治技术体系可减少化学农药使用量50%以上,病虫害防治效果达95%。     

碱性肥料调节香蕉园土壤酸度及防控香蕉枯萎病的效果

【目的】我国香蕉主产区蕉园土壤酸化严重、 香蕉营养失衡、 巴拿马病（枯萎病）严重泛滥和肆虐,造成香蕉严重减产甚至绝收。中性碱性土壤条件可有效抑制引发巴拿马病（枯萎病）细菌（Fusarium oxysporum f. sp. Cubense）的感染。本研究在长期从事香蕉营养与施肥研究的基础上,研制了碱性肥料,并在海南乐东（香蕉枯萎病重灾区）进行了3年碱性肥料田间试验,研究碱性肥料以及其他肥料与其混合使用在改良蕉园土壤酸性的同时,防控香蕉枯萎病及其营养效果。以期通过施用碱性肥料改善我国蕉园土壤状况,降低枯萎病的发生,促进香蕉增产。【方法】试验采用5因素完全方案,分别为碱性肥料（AF）+长效肥料（CRF）+速效肥料（CCF）、 AF+CRF、 AF+CCF、 CRF+CCF、 CCF 5个处理,每个处理的氮、 磷、 钾总量相等,香蕉整个生育期内施氮（N）、 磷（P2O5）、 钾（K2O）分别为200、 80、 400 g/plant,每个处理重复3次,随机排列。在每次施肥后15~20 d采集表层15 cm的土壤并测定土壤pH值。分别在香蕉孕蕾期、 抽蕾期、 果实膨大期、 收获期调查枯萎病发病率、 病情指数。【结果】土壤pH值分别和香蕉枯萎病发病率、 病情指数间呈极显著的负相关,即土壤酸性越强,香蕉枯萎病越严重;黄叶率和香蕉枯萎病发病率、 病情指数间呈显著或极显著的正相关,说明香蕉枯萎病发病率和病情指数越高,香蕉黄叶数越多,绿叶数越少。通过4次施肥,碱性肥料在香蕉生长期供应适量足量氮、 磷、 钾养分的同时,还能有效地提高土壤pH值,使土壤pH值维持在7.0~7.4之间,并且能有效降低香蕉黄叶率、 发病率和病情指数,对防控香蕉枯萎病有显著效果。从香蕉孕蕾期开始,枯萎病呈现加重趋势,到收获期时香蕉发病最严重,但在这期间碱性肥料能明显降低香蕉枯萎病的发病率。香蕉收获期,常规肥料处理的枯萎病发病率在62%以上,而碱性肥料处理的发病率降低到了18%以下;并且碱性肥料能明显减轻发病香蕉病情,常规对照处理香蕉病情指数达到了21%,而碱性肥料处理的只有5%。香蕉黄叶率从营养期开始逐渐增大,碱性肥料处理香蕉黄叶率显著低于常规对照处理的黄叶率。碱性肥料处理的香蕉经济收获率由对照的56%增加到了72%,每公顷增产13267 kg,单株增产3.43 kg。【结论】碱性肥料增产的原因在于一方面提高了土壤pH值而降低了香蕉枯萎病发病率及其病情指数,减少了香蕉的黄叶数量,使香蕉有较多的绿叶进行光合作用而高产;另一方面香蕉生长期土壤处于中性偏碱环境能有效地抑制尖孢镰刀菌的萌发和致病,而有利于其他有益微生物的生长,从而为香蕉健康生长营造良好的土壤环境。由此可见,应用碱性肥料不仅是改良蕉园土壤酸性、 均衡土壤养分、 平衡香蕉营养的施肥技术,而且是防控香蕉枯萎病的有效措施。     

Fluxes of CO2, CH4, and N2O in an alpine meadow affected by yak excreta on the Qinghai-Tibetan plateau during summer grazing periods

To assess the impacts of yak excreta patches on greenhouse gas (GHG) fluxes in the alpine meadow of the Qinghai-Tibetan plateau, methane (CH₄), carbon dioxide (CO₂), and nitrous oxide (N₂O) fluxes were measured for the first time from experimental excreta patches placed on the meadow during the summer grazing seasons in 2005 and 2006. Dung patches were CH₄ sources (average 586 μg m⁻² h⁻¹ in 2005 and 199 μg m⁻² h⁻¹ in 2006) during the investigation period of two years, while urine patches (average −31 μg m⁻² h⁻¹ in 2005 and −33 μg m⁻² h⁻¹ in 2006) and control plots (average −28 μg m⁻² h⁻¹ in 2005 and −30 μg m⁻² h⁻¹ in 2006) consumed CH₄. The cumulative CO₂ emission for dung patches was about 36-50% higher than control plots during the experimental period in 2005 and 2006. The cumulative N₂O emissions for both urine and dung patches were 2.1-3.7 and 1.8-3.5 times greater than control plots in 2005 and 2006, respectively. Soil water-filled pore space (WFPS) explained 35% and 36% of CH₄ flux variation for urine patches and control plots, respectively. Soil temperature explained 40-75% of temporal variation of CO₂ emissions for all treatments. Temporal N₂O flux variation in urine patches (34%), dung patches (48%), and control (56%) plots was mainly driven by the simultaneous effect of soil temperature and WFPS. Although yak excreta patches significantly affected GHG fluxes, their contributions to the whole grazing alpine meadow in terms of CO₂ equivalents are limited under the moderate grazing intensity (1.45 yak ha⁻¹). However, the contributions of excreta patches to N₂O emissions are not negligible when estimating N₂O emissions in the grazing meadow. In this study, the N₂O emission factor of yak excreta patches varied with year (about 0.9-1.0%, and 0.1-0.2% in 2005 and 2006, respectively), which was lower than IPCC default value of 2%.