加工番茄连作对土壤理化性状及微生物量的影响

通过在石河子大学农学院试验站开展加工番茄连作定点微区试验,研究了不同连作处理(种植1 a、连作3 a、5 a和7 a)对新疆加工番茄土壤理化性状、微生物生物量和酶活性的影响。结果表明,随着连作年限的延长,土壤p H升高,全磷、速效磷及全钾含量呈先升后降的趋势,土壤容重无明显变化。连作7 a时土壤有机质、全氮及速效钾含量较对照分别下降了8%、21%和29%(p0.05)。土壤微生物量碳(SMBC)、微生物量氮(SMBN)和微生物商(q MB)呈显著下降趋势,与对照相比分别降低了52.3%、78.8%和48.2%(p0.01);微生物量磷(SMBP)呈先升后降趋势,连作3a时,SMBP含量达到最大值,是对照的1.65倍(p0.01)。土壤过氧化氢酶活性呈显著升高趋势,而脲酶、蔗糖酶、多酚氧化酶及磷酸酶活性的变化则相反。连作导致加工番茄产量显著下降,连作7 a时产量下降达34%(p0.01)。相关分析表明,p H、微生物量、q MB、酶活性及养分之间相关性极为密切,说明土壤微生物量和酶活性相结合,可以反映土壤质量的变化。加工番茄连作导致土壤p H和电导率升高,显著抑制了土壤微生物活性,降低了土壤肥力,最终造成产量下降,连作障碍明显。     

连作和轮作模式下花生土壤微生物群落不同微域分布特征

根际微生物区系失衡是作物连作障碍发生的重要原因,而不同的种植管理模式下作物极可能选择特定的根际微生物群落减缓或加重连作障碍。采用经典可培养技术和分子分类方法,分析连作和轮作体系下花生根表、根际及非根际土壤微生物群落变化规律及其与连作障碍之间的关系。结果表明:与轮作相比,连作栽培模式下花生荚果产量降低45.8%、根瘤数减少57.5%、植株生物量下降24.1%;相应的青枯病和根腐病病情指数分别增加至2.93倍和2.43倍。轮作和连作两种管理方式下,土壤细菌和真菌数量均呈明显空间分异规律,从"根表—根际—非根际"显著下降,尤其根表微生物数量是根际微域的2.83倍～329倍。进一步分析则发现,轮作和连作条件下花生根表微生物的数量差异最大,细菌约为1.06倍～3.28倍、真菌约为1.14倍～14.44倍,这种差异明显高于轮作和连作花生在根际和非根际微域上的差异,表明根表微生物群落受花生根系生理代谢活动影响最大,与连作障碍关系最为密切。针对可培养微生物菌群的分子鉴定则表明,轮作花生根表有益微生物主要包括假单胞菌(Pseudomonas sp.)、白地霉(Geotrichumcandidum),其比例明显高于连作,而连作花生根表的病原菌比例则明显高于轮作,包括踝节菌(Talaromyces sp.)、黑曲霉(Aspergillus niger)、粉红粘帚菌(Clonostachys rosea)和沙雷氏菌(Serratia sp.)等。这些结果表明连作种植模式有利于病原真菌在根表定殖,抑制了有益细菌的生长,可能是花生连作障碍下土传病害大幅上升的重要原因。     

花生连作土壤微生物区系变化研究

通过盆栽试验研究了不同连作年限花生根际及非根际土壤微生物区系变化。结果表明,随着连作年限的增加,花生根际及非根际土壤中的细菌、放线菌数量明显减少,真菌数量明显增加。4个处理根际土壤中细菌数量在整个生育期的变化均为先上升后下降的单峰曲线,不同之处为连作5年在结荚期时达到峰值,其他3个处理峰值出现在花针期。连作1年花生根际土壤中真菌数量动态变化曲线为先上升后下降再上升,峰值出现在花针期。其他3个处理均为先上升后下降的单峰曲线。CK和连作3年根际土壤中放线菌在整个生育期的菌量动态变化曲线较为一致,总体上均呈现先上升后下降的趋势,峰值均出现在结荚期,连作1年和5年的动态变化曲线较为一致,总体均呈现先上升后下降再缓慢上升的趋势,峰值均出现在花针期。     

种植年限对健康三七根际土壤微生物活性和功能的影响

为研究种植年限对健康三七根际土壤微生物活性和功能的影响，以种植一年和二年的健康三七根际土为研究对象，采用荧光素二乙酸酯水解法、实时荧光定量PCR及Biolog微平板法等技术手段分析土壤微生物活性、氮素循环功能基因丰度、碳源代谢活性及其功能多样性。结果表明，与未种植过三七的土壤相比，三七种植能够显著提高土壤微生物的活性、氮素循环功能基因丰度(nifH和细菌amoA)、碳源代谢活性及其功能多样性，且随着种植年限的增加，健康三七根际微生物活性及其功能逐渐增强。同时，种植年限能够改变健康三七根际微生物的碳源利用特征；但是，根际微生物对酚酸类物质的代谢能力并未随三七种植年限的增加而增加。这也从侧面说明，根际酚酸物质降解能力的不足可能是导致其积累并驱动根际微生态失衡和形成连作障碍的重要原因。这些研究结果不仅为深入了解健康三七根际微生物活性及其代谢功能特征提供了数据支撑，也为解析三七连作障碍的形成机理提供了一定的理论依据。     

长期定位施氮对连作番茄土壤可培养微生物数量的影响

以蔬菜长期定位施肥试验为基础,采用选择性培养基培养微生物,研究长期施氮对连作番茄土壤微生物的组成及数量的影响,并测定了土壤养分,探讨了土壤微生物与土壤养分的相关性。结果表明:处理AN0土壤好气性固氮菌数量最多,显著高于其他处理,处理AN1和BN2显著低于其他处理,施用有机肥可提高土壤中好气性固氮菌的数量。处理AN1氨化细菌数量,显著高于其他处理,BN2和AN2氨化细菌数量较少,有机肥和低浓度氮肥配施可提高土壤中氨化细菌数量,施用高浓度氮肥降低氨化细菌数量。施用有机肥可提高土壤中亚硝化细菌、反硝化细菌和纤维素分解菌的数量。反硝化细菌数量与全磷和速效磷含量显著相关,亚硝化细菌数量与碱解氮、速效钾和速效磷含量显著相关。纤维素分解菌与全氮、碱解氮、速效磷、有机质和速效钾含量显著相关。     

连作对黑龙江烤烟土壤微生物功能多样性的影响

利用BiologTM微平板检测技术研究了烤烟连作对土壤微生物功能多样性的影响。结果表明,烤烟连作7年土壤微生物群落平均颜色变化率(AWCD)显著低于轮作各处理;土壤微生物功能多样性丰富度指数、Shannon多样性指数和Simpson指数连作处理均低于轮作处理,且差异达到显著水平(P<0.05);连作7年处理土壤微生物功能多样性明显低于连作2年处理。在土壤微生物碳源利用上,烤烟连作2年和7年处理土壤微生物对聚类化合物、碳水化合物、羧酸类、氨基酸类和其他化合物的利用显著低于正茬轮作处理,表明烤烟连作降低了土壤微生物的种群多样性和功能多样性,而且连作年限增加不利于土壤微生物的多样性。     

菌渣还田对设施土壤微生物量碳、氮的影响

[目的]探究设施土壤微生物量碳、氮对菌渣还田的响应,为实现设施瓜菜生产的可持续发展提供理论依据和技术支持。[方法]以草菇菌渣为材料,在山东省莘县进行了田间试验,以常规鸡粪还田为对照(CON),设置5个菌渣(FR)还田量,研究菌渣还田对设施土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)和微生量碳(MBC)、氮(MBN)的影响。[结果] 5个菌渣还田处理的菌渣使用量分别为15,30,45,60和75 t/hm~2)相比CON增加了SOC和TN。SOC分别增加了12.0%,11.2%,21.6%,33.1%和31.7%,TN分别增加了3.1%,6.3%,19.9%,29.4%和26.4%。除FR_1以外,其他4个菌渣还田处理相比增加了MBC和MBN,MBC分别增加了16.1%,19.9%,36.8%和50.7%,MBN分别增加了3.3%,37.7%,40.4%和60.9%。相比CON,高量菌渣还田处理增加了MBC/SOC和MBN/TN。相关分析表明,MBC,MBN与SOC和TN均呈极显著正相关。[结论]菌渣还田可以提高土壤有机碳、土壤全氮和土壤微生物碳、氮。土壤微生物碳、氮含量随着菌渣还田量的增加而增加,因此菌渣还田是提高设施土壤微生物活性及土壤肥力的有效措施。     

轮作和微生物菌肥对黄瓜连作土壤理化性状及生物活性的影响

通过周转箱栽培试验,研究了番茄轮作(T1)、木霉菌肥+黄瓜连作(T2)、木霉菌肥+番茄轮作(T3)、护根宝+黄瓜连作(T4)、护根宝+番茄轮作(T5)5种处理方式对黄瓜连作土壤理化性状及生物活性的影响。结果表明,5种处理方式均能不同程度的改善黄瓜连作土壤的理化性状,同时提高土壤酶活性、增加细菌及放线菌数量及降低真菌数量。与番茄轮作相比,微生物菌肥的改良效果更为明显,且番茄轮作结合施用微生物菌肥的复合改良效果好于单一改良。总体来看,T3处理效果最好,其次为T5,T3在改善连作土壤理化性状、提高土壤酶活性方面具有良好效果,而T5在优化连作土壤微生物菌群方面效果较好。两种菌肥相比,木霉菌肥的总体改良效果好于护根宝。     

芝麻连作对农艺性状及土壤生化特性的影响

利用盆栽试验,研究了不同年限连作对芝麻农艺性状、产量性状、土壤化学性状和微生物数量的影响。结果表明:与正茬相比,连作情况下芝麻的株高、果轴长度、单株蒴数、单蒴粒数、千粒重、单株产量均显著下降。连作1~3年,单株蒴数下降范围为8.41%~20.85%,单蒴粒数为7.32%~18.16%,千粒重为4.69%~14.72%,单株产量为11.86%~44.07%,并且连作年限越长,农艺性状变劣越严重。连作对芝麻根际土壤微生物活性影响较大,导致根际土壤微生物菌群改变,比例失调。随着连作年限增加,土壤中微生物总量下降,根区土壤中细菌、放线菌、真菌数量都有显著下降,连作3年,分别下降了66.1%、76.2%、56.0%;根际土壤中细菌、放线菌数量下降,而真菌数量增加。土壤速效氮、磷、钾,交换性钙、镁,有效锰、硼、铁、铜和锌随连作年限增加而下降,连作3年,土壤速效磷、钾,交换性钙,有效硼、铁和锌的养分递减率都达5%以上,连作还导致土壤供肥能力变差。     

山药连作对土壤微生物群落及土壤酶活性的影响

以山药连作（0 a,1 a,2 a）和轮作（山药—小麦）土壤为研究对象,探讨耕作模式对山药种植地耕层土壤（0—30 cm）微生物数量和酶活性的影响。结果表明:土壤耕层的有机质、全氮、有效磷和速效钾含量随山药连作年限的延长而逐渐降低,而山药—小麦轮作模式则有助于恢复地力。山药连作、轮作的土壤均以细菌所占比例最大,放线菌次之,真菌最少;与对照（0 a）相比,细菌、放线菌数量均随着山药连作年限增加呈递减趋势;但放线菌的降幅明显大于细菌,表现出对连作年限更强的敏感性;真菌数量随连作年限呈先升后降的趋势。山药连作可以明显降低土壤脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶的活性,轮作模式则可以激发该三种酶的活性,其中轮作较连作2 a的处理可以明显提高脲酶和蔗糖酶活性,差异分别达显著水平（p < 0.05）和极显著水平（p < 0.01）。说明山药连作会破坏土壤耕层微生物种群结构,并抑制土壤酶活性,轮作可以在一定程度上改善土壤微生物群落结构及酶活性质量。     

三氯异氰尿酸对马铃薯连作障碍土壤微生物群落组成的影响

采用盆栽试验,选择三氯异氰尿酸(TCCA)为土壤消毒剂,研究不同施用量TCCA对马铃薯连作障碍土壤微生物群落组成的影响。TCCA施用量设置分别为：0(CK),30 kg/hm²(S₃₀),60 kg/hm²(S₆₀)和120 kg/hm²(S₁₂₀)。结果表明：与CK处理相比,S₆₀和S₁₂₀处理显著提高土壤p H(P<0.05),分别提高0.15个和0.26个单位;显著增加土壤可溶性有机碳含量(P<0.05),增幅分别为30.4%和83.5%;显著提高土壤铵态氮含量(P<0.05),分别提高3.3倍和9.7倍。同时,S₆₀和S₁₂₀处理显著影响了土壤微生物优势菌属的相对丰度(P<0.05)。与CK处理相比,在门水平上,S₆₀和S₁₂₀处理下土壤变形菌门(Proteobacteria)的增幅达55.3%...     

不同土地利用方式对土壤微生物生物量碳的影响

研究了长期定位试验不同土地利用方式下土壤微生物生物量碳的变化,结果表明:裸地处理的微生物生物量碳最低;不施肥种植作物(CK)或施肥种植作物(NPK)能显著提高土壤微生物量碳含量;NPK配合猪厩肥处理的微生物体碳含量显著高于CK和NPK处理;荒地处理由于返回的植物残体量很大,积累的有机物很多,所以其微生物量碳最大;其次为割草处理和林地处理。有机质含量高的土壤其土壤微生物量也高,土壤微生物碳的周转强度也大,周转时间短,周转速率为:荒地>割草>林地>NPK+C>NPK>CK>裸地。     

不同有机物料对连作大豆根际土壤线虫的影响

为探讨大豆连作体系下农业废弃物为主的不同有机物料对根际土壤线虫的影响,选用6种不同有机物料,设正茬和连作两种处理进行对比分析根际土壤线虫群落差异。结果表明:土壤线虫中重要的优势属和关键属种cp值均为3,说明其繁殖和抗干扰能力比较强。连作7年后根际土壤线虫营养类群中杂食-捕食性线虫相对丰度下降明显,植物寄生线虫相对丰度显著提高,食细菌线虫、食真菌线虫丰度略有提高;相较单施化肥(CK)处理,添加有机物料明显抑制连作大豆根际土壤中植物寄生线虫的大量增长,不同施肥处理效果分别为:猪粪秸秆菌渣牧草鸡粪黄腐酸生物有机肥CK,与正茬相比,各连作处理依次增长6.48%、15.34%、15.98%、18.51%、24.35%、26.33%和27.4%。土壤线虫的生态指数较CK相比也有明显改善。土壤线虫对肥料的响应取决于作物及肥料的质量和养分含量;土壤线虫优势营养类群、优势属种和关键属种可以有效地指示农业土壤健康状况和大豆田间线虫病害的发生程度。     

沈阳市郊玉米连作土壤有机质组成及其对土壤结构的影响

通过对沈阳市郊玉米连作土壤的有机质、结构情况以及二者相互关系研究表明,土壤中有机质大致范围在16.31gkg-1～23.72gkg-1,腐殖质大致范围在15.17gkg-1～21.49gkg-1,非腐殖质大致范围在1.14gkg-1～2.59gkg-1;在腐殖质各组分中,胡敏素的含量最高,约占腐殖质总量的58.93%～66.34%,胡敏酸约占16.26%～22.87%,富里酸约占16.82%～18.20%,胡富比约在0.95～1.32之间;干筛处理后>0.25mm的土壤团聚体占到80%以上,其中以>2mm团聚体为主,湿筛处理后>0.25mm的土壤团聚体仅占20%左右,其中0.25～0.5mm团聚体为主,水稳性系数在17.33%～35.67%。对有机质及其各组分与土壤各级团聚体做的相关分析结果表明,有机质与0.25～5mm粒径组的团聚体呈显著相关,与>5mm团聚体不相关,且胡敏酸主要影响1～5mm大团聚体的形成。     

生物质炭对连作参地土壤肥力及微生物特性的影响

为分析生物质炭用于老参地土壤修复的可行性,本研究采用Biolog、高通量测序等技术研究了3种生物质炭对连作参地人参品质、土壤肥力、微生物群落结构与功能多样性变化的影响。结果显示,增施不同生物质炭均有助于两年生重茬人参生物量及总皂苷含量的积累。结合生物质炭对土壤性质的影响研究结果发现,不同生物质炭对土壤有效磷、有机碳含量具有稳定的提升效果,增幅分别为47.04%~237.73%、8.09%~38.71%。增施生物质炭促进了土壤微生物的代谢活性,增加了土壤对聚合物类、酚酸类、氨基酸类、羧酸类碳源的利用效率,其中以酚酸类物质为底物的功能微生物种群数量显著增加。高通量测序结果显示,老参地土壤细菌物种数、丰度与多样性均呈下降趋势,细菌优势门类减少,单个门类优势度上升。生物质炭处理下土壤中细菌丰度与多样性增加,调控了变形菌门、厚壁菌门、疣微菌门、芽单胞菌门的优势度,使其数量变化趋势趋向于新林土。上述分析表明,重茬人参生物量和品质的提高与生物质炭提升土壤中人参生长的关键肥力指标,促进微生物代谢,调控细菌群落结构变化趋势有关。综上,生物质炭对老参地土壤表现出良好的修复、改良作用,适量增施生物质炭有利于老参地土壤质量的调节与恢复。     

连作对玉米制种田土壤养分和土壤酶活性的影响

通过对河西走廊玉米制种田不同连作年限土壤样品的采集和测试分析,研究了连作对玉米制种田土壤养分及土壤酶活性的影响.结果表明:随着连作年限的延长,灌淤旱耕人为土和盐积潮湿变性土pH均在升高,而有机质含量均呈先下降后上升的趋势,碱解氮含量均呈增加趋势,而速效磷含量先上升后下降并且两类土均在连作5年达到最大值,速效钾含量均呈下降趋势;灌淤旱耕人为土和盐积潮湿变性土脲酶活性均呈先上升后下降的趋势,两类土分别在连作5年和3年达到最大值;蔗糖酶活性先下降后上升,两类土分别在连作5年和3年降为最低,而过氧化氢酶活性在灌淤旱耕人为土上先下降后上升,在盐积潮湿变性土上呈缓慢上升趋势;同一连作年限,灌淤旱耕人为土脲酶活性、过氧化氢酶活性高于盐积潮湿变性土;相关性分析表明,灌淤旱耕人为土脲酶活性与速效磷含量,蔗糖酶活性与有机质含量呈显著正相关;盐积潮湿变性土过氧化氢酶活性与碱解氮含量呈极显著正相关,与速效磷和速效钾含量呈显著负相关.     

荧光粉激发型远红光LED植物灯对番茄生长的影响研究

为探究远红光对植物生长的影响,采用“燃烧法+高温二次烧结”的方法制备了ZnGa₂O₄:Cr³⁺,Ge⁴⁺,Li⁺(ZGO:Cr³⁺,Ge⁴⁺,Li⁺)荧光粉,将自制的荧光粉材料涂覆在410 nm的蓝紫光LED芯片上,封装成发射主峰位于710 nm左右的LED远红光器件,并进一步组装成LED植物生长灯作为直接光源。以番茄(Solanum lycopersicum)品种红矮生为试材,白光(W)为对照(CK),设置3个处理:T1:红蓝组合光(1R1B)加远红光(光质比为3:1);T2:红蓝组合光(1R1B);T3:白光加远红光(光质比为3:1),研究红蓝组合光(1R1B)和远红光对番茄生理周期、农艺性状、光合色素和番茄果实主要品质的影响。结果表明,与CK相比,T1处理可显著缩短番茄生理周期,T1、T2和T3处理对番茄农艺性状中的株高有抑制作用。添加远红光降低了光合色素的含量,但提高了番茄果实中可溶性糖、番茄红素和维生素C的含量,特别是在红蓝组合光与远红光的共同作用下,可溶性糖含量提高效果最明显,达到CK的3.3倍。添加远红光能够促进维生素C和番茄红素含量增加;红蓝组合光则有利于番茄红素的积累。综上,采用ZGO:Cr³⁺,Ge⁴⁺,Li⁺远红光荧光粉激发型LED植物灯能调控番茄开花时间,缩短其生理周期,提高番茄果实品质。本研究结果为提高番茄以及其他园艺作物的品质提供了一种新的光照手段,具有广阔的应用前景。     

水稻-番茄轮作植物寄生线虫及微生物群落结构差异

土壤线虫和微生物群落结构与作物健康密切相关。采用田间试验，利用传统分类和高通量测序技术，研究了水稻–番茄轮作(FS)、番茄连作(FF)和休耕(CK)3种种植制度土壤线虫及微生物群落结构差异。结果表明，水旱轮作土壤中线虫种类少，自由生活线虫占比高。土壤中植物寄生线虫属的检出率，轮作最少，仅有5个，连作最多，共13个，且大部分为常见属；水旱轮作同时能降低土壤中植物寄生线虫的种类，包括主要危害番茄的根结线虫属，占比仅2.1%，而连作为29.7%。不同种植制度下真菌和细菌类群OUTs和群落结构差异明显；与连作相比，轮作和休耕真菌、细菌种群丰富度更高，共享占比更多，群落构成更相近；水旱轮作Alpha多样性指数显著高于连作；轮作土壤中植物寄生线虫拮抗微生物类群Chaetomium,Talaromyces,Anaerolineaceae和Acidobacteria相对丰度高于连作。水稻–番茄轮作能大幅减少植物寄生线虫种类，增加微生物群落多样性，改善土壤质量，是番茄生产中防控线虫病害的理想措施。     

Changes of Soil Microbial Biomass Carbon and Nitrogen with Cover Crops and Irrigation in a Tomato Field

ABSTRACT

In order to understand how soil microbial biomass was influenced by incorporated residues of summer cover crops and by water regimes, soil microbial biomass carbon (C) and nitrogen (N) were investigated in tomato field plots in which three leguminous and a non-leguminous cover crop had been grown and incorporated into the soil. The cover crops were sunn hemp (Crotalaria juncea L., cv ‘Tropic Sun’), cowpea (Vigna unguiculata L. Walp, cv ‘Iron clay’), velvetbean (Mucuna deeringiana (Bort) Merr.), and sorghum sudangrass (Sorghum bicolor × S. bicolor var. sudanense (Piper) Stapf) vs. a fallow (bare soil). The tomato crop was irrigated at four different rates, i.e., irrigation initiated only when the water tension had reached ?5, ?10, ?20, or ?30 kPa, respectively. The results showed that sorghum sudangrass, cowpea, sunn hemp, and velvetbean increased microbial biomass C by 68.9%, 89.8%, 116.8%, and 137.7%, and microbial N by 58.3%, 100.0%, 297.3%, and 261.3%, respectively. A legume cover crop, cowpea, had no statistically significant greater effect on soil microbial C and N than the non-legume cover crop, sorghum sudangrass. The tropical legumes, velvetbean and sunn hemp, increased the microbial biomass N markedly. However, the various irrigation rates did not cause significant changes in either microbial N or microbial C. Soil microbial biomass was strongly related to the N concentration and/or the inverse of the C:N ratio of the cover crops and in the soil. Tomato plant biomass and tomato fruit yields correlated well with the level of soil microbial N and inversely with the soil C:N ratio. These results suggest that cover crops increase soil microbiological biomass through the decomposition of organic C. Legumes are more effective than non-legumes, because they contain larger quantities of N and lower C:N ratios than non-legumes.     

蚯蚓粪对作物连作障碍抑制作用研究进展

随着集约化生产的进一步发展,连作障碍已成为制约我国一些地区种植业可持续发展的瓶颈问题。蚯蚓粪是一种优质的有机肥,目前已成功应用于连作障碍防治,并取得了一定的研究成果。本文简要介绍了蚯蚓粪的理化性质和生物学性质,综述概括了其在抑制连作障碍方面的研究进展,并对以后的研究提出了展望,以期能为作物连作障碍综合防治提供一定的参考。