苹果连作障碍土壤微生物的研究进展

从土壤微生物的角度,概述了苹果连作障碍发生时病原菌对再植树体的影响,并结合当前化学/生物熏蒸、拮抗微生物施用、施肥措施调整、有机改良剂添加、抗重茬砧木选择、种植制度建立等手段,概述了上述措施在缓解连作障碍过程中影响和调控土壤微生物群落结构的研究进展,对未来苹果连作障碍机理的研究及防控技术的发展方向提出了展望。     

贝莱斯芽孢杆菌XC1的筛选、鉴定及其对苹果连作障碍的影响

从连作苹果园健康苹果树根际土壤中筛选出1株对苹果连作障碍镰孢属病原菌具有较强拮抗作用的细菌XC1,该菌对尖孢镰孢菌的抑菌率最高,达到79.83%。根据其形态、生理生化特征和基于16S rDNA、gyrA基因的系统发育分析,鉴定该菌为贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)。目前菌株XC1已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,保藏号为CGMCCNo.20057。苹果连作土盆栽试验表明,XC1菌肥处理能显著促进平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)幼苗的生长,其株高、地径、鲜质量和干质量分别比对照提高了54.8%、34.8%、121.1%和96.0%;显著提高连作土壤中的蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和中性磷酸酶的活性,分别为对照的1.57倍、2.71倍、1.21倍和1.79倍;显著减少连作土壤中真菌的数量,提高细菌和放线菌的数量,且对尖孢镰孢菌(Fusarium oxysporum)有很好的抑制作用,尖孢镰孢菌的基因拷贝数比对照降低了76.4%。这说明贝莱斯芽孢杆菌抑制连作障碍病原菌的效果明显,可改善土壤环境,促进平邑甜茶幼苗的生长,能在一定程度...     

根皮苷和串珠镰孢菌加重苹果连作土壤环境及其对平邑甜茶生长的抑制

以平邑甜茶幼苗（Malus hupehensis Rehd.）为试材,在盆栽条件下研究了串珠镰孢菌和根皮苷对幼苗生长及连作土壤微生物的影响,为阐明连作障碍的发生机理提供理论依据。结果表明：8月份串珠镰孢菌、根皮苷、串珠镰孢菌 + 根皮苷处理均不同程度降低了连作条件下‘平邑甜茶’幼苗的生物量,其中串珠镰孢菌 + 根皮苷处理的株高、地径、鲜质量、干质量降低最显著,分别为连作土对照的70.6%、77.4%、52.3%和43.7%;9月份各处理的生长量趋势与8月份一致。在8月和9月,不同处理对幼苗根系呼吸速率的抑制作用表现为：串珠镰孢菌 + 根皮苷 > 串珠镰孢菌 > 根皮苷 > 连作土对照。3个处理均不同程度地抑制了连作土壤中细菌的生长,促进了真菌的生长,改变了土壤真菌的群落结构。3个处理均不同程度地降低了连作土壤中脲酶、中性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶的活性;在8月,根皮苷、串珠镰孢菌、串珠镰孢菌 + 根皮苷处理后对土壤脲酶活性的抑制作用较显著,分别比对照降低14.8%、29.1%和53.4%。综上,串珠镰孢菌和根皮苷单独或组合处理均显著抑制了‘平邑甜茶’幼苗的生长,其中串珠镰孢菌 + 根皮苷处理最为显著,说明根皮苷和串珠镰孢菌共同作用加重了苹果连作障碍现象。     

棉隆熏蒸加短期轮作葱显著减轻苹果连作障碍

在盆栽条件下,以苹果砧木平邑甜茶幼苗为试材,研究棉隆熏蒸老龄苹果园土壤并轮作一季葱,对土壤微生物环境及平邑甜茶幼苗生长的影响,以期为防控苹果连作障碍提供新技术。2015年5月进行4种试验处理,分别为老龄苹果园土壤对照,老龄苹果园土壤轮作葱,棉隆熏蒸老龄苹果园土壤,棉隆熏蒸老龄苹果园土壤后轮作葱,2016年5月各处理土壤统一定植平邑甜茶幼苗。结果表明：与对照相比,棉隆熏蒸后轮作葱处理的土壤真菌数量减少了73%,层出镰孢菌的基因拷贝数减少67%,细菌数减少19%,细菌/真菌比值增加了213%。T-RFLP图谱的主成分分析（PCA）、聚类分析结果显示,棉隆熏蒸后轮作葱明显改变了土壤真菌群落结构,且比单纯棉隆熏蒸处理提高了土壤脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶、过氧化氢酶活性。棉隆熏蒸后轮作葱处理,平邑甜茶株高、茎粗、鲜质量和干质量分别为连作土对照的1.96倍、1.75倍、2.31倍和2.34倍,根长、根面积、根体积和根呼吸速率较连作土对照分别提高了155%、310%、294%和89%。可见,棉隆熏蒸后轮作葱处理,具有最高的细菌/真菌比值,并显著改变了土壤真菌群落结构,提高了土壤酶活性,促进了平邑甜茶幼苗的生长,防控连作障碍的效果优于单纯棉隆熏蒸,是减轻苹果连作障碍的有效措施。     

苹果连作障碍研究进展

苹果连作障碍是制约苹果产业可持续发展的重要因素。苹果连作障碍的起因多而复杂,一些可能的因素在不同地区甚至同一地区不同果园也会不同,给苹果连作障碍的防控带来较大困难。概述了引起苹果连作障碍的主要原因,以及防治苹果连作障碍的主要方法,结合本课题组近10年来的相关研究,主要从连作苹果园土壤微生物群落结构变化、化感自毒作用(酚酸类物质)、土壤理化性质劣变等方面介绍了苹果连作障碍机制的研究进展;并从合理轮作、间套作和混作、深翻客土、施用有机物料等农艺措施,化学熏蒸、物理消毒等土壤消毒措施,抗性砧木选育等抗性育种措施,颉颃细菌、颉颃真菌、颉颃植物等生物防控措施方面介绍了苹果连作障碍防控的研究进展。对今后苹果连作障碍机理的进一步研究及防控技术的发展方向提出了展望。     

4种微生物菌剂对多年连作甜瓜土壤真菌群落的影响

为了探究微生物菌剂对土壤真菌群落及成员的影响,利用4种微生物菌剂(A.谷乐丰聚谷氨酸微生物菌剂,B.启高系列生物菌剂,C.施特葆系列菌剂,D.新型菌剂NBmelon)对土壤进行处理,样品经DNA抽提、PCR扩增和真菌ITS测序,进行分析制图.结果显示,处理B和A的Shannon指数、Simpson指数高于CK,处理D、...     

日光高温闷棚对草莓连作土壤真菌群落的影响

以"红颜"草莓为试材,设置对照(CK)、闷棚40 d+菜籽饼(40-D)、闷棚50 d+菜籽饼(50-D)、闷棚60 d+菜籽饼(60-D)4个处理,采用HiSeq 2500平台Illumina第二代高通量测序技术并结合相关生物信息学的方法,分析土壤真菌ITS2区域的丰富度、多样性以及群落结构,研究了不同闷棚时长对草莓连作土壤理化性质、酶活性、土壤真菌群落结构等的影响,以期为草莓连作障碍绿色防控提供参考依据.结果表明:闷棚时间越长,真菌被抑制的效果越好.高温闷棚+菜籽饼可以改善土壤理化性质,降低土壤中微生物真菌丰度,有效缓解土壤连作障碍.     

我国苹果产业节本增效关键技术Ⅴ:苹果连作障碍防控技术

苹果连作障碍是指苹果连作时表现出生长发育不良的现象,常表现为新栽苹果幼树生长衰弱,病虫害加重,枝条生长量小,根系不健康,产量低、品质变劣,给果树经营者带来巨大损失。针对该问题,国内外科研人员研究了苹果连作障碍的机理及防治措施。在前人研究的基础上,本课题组结合我国实际,经过近10年的研究,进一步提出了苹果连作防控技术体系,在我国苹果主产区多点示范,以期该防控技术体系为老果园的更新和苹果连作障碍的综合防控提供技术支持。     

白及根际土壤真菌群落结构与土壤因子相关性

以种植白及2年的砂质壤土和砂质粘土为试材,采用高通量测序技术和生物信息学分析方法,研究根际真菌群落结构特征,测定土壤理化因子,分析土壤理化因子与真菌群落的相关性,以期为白及根际土壤微生物改良及优质高产栽培提供参考依据。结果表明：共得到43 651条真菌基因优化序列,2种根际土壤真菌存在差异,砂质壤土和砂质粘土特有真菌OTU数分别占总数的33.50%、33.60%;α多样性分析表明,砂质壤土中真菌属丰富度高于砂质粘土;群落结构分析表明,除未分类的真菌属之外,镰刀菌属(Fusarium)和被孢霉属(Mortierella)在2种白及根际土壤中均为优势真菌属,砂质壤土中显著富集附球霉属(Epicoccum)、土赤壳属(Ilyonectria)、Knufia,而砂质粘土中显著富集外瓶柄霉属(Exophiala)、原隐球菌属(Saitozyma);土壤有效磷对白及根际土壤真菌群落的α多样性有显著影响,有机质、pH、有效磷、有效镁、有效钙对土壤真菌群落具有显著影响。种植白及的砂质壤土和砂质粘土真菌群落结构存在差异,土壤理化因子对根际真菌具有一定影响,其中有效磷最为显著。     

设施番茄长期连作土壤微生物群落结构及多样性分析

 利用PCR-DGGE 技术,研究了裸地及不同连作年限的设施番茄栽培土壤中细菌和真菌的群 落结构及多样性的变化情况。结果表明：设施条件下种植番茄明显改变了土壤土著细菌的群落结构,但 连作年限对土壤细菌多样性影响较小,细菌群落结构变化不大;土著真菌的群落结构稳定性优于土著细 菌,但土壤真菌的优势种群在不同连作年限的土样中变化较大,连作显著降低了某些真菌的数量,同时 显著增加了另一些真菌的数量,其中,连作20 年番茄的土壤真菌新出现的优势种群最多,且与非优势种 群的真菌数量差异较大,这种番茄连作后改变土壤真菌种群平衡的现象可能是导致番茄产生连作障碍的 重要原因之一。通过电泳条带的回收、测序,可知所取土样中的细菌优势种群属于Clostridium butyricum、 Uncultured bacterium、Bacillus 和Arthrobacter,真菌优势种群属于Saccobolus dilutellus、Uncultured fungus、 Lasiobolus ciliatus、Spooneromyces laeticolor 和Lasiobolidium orbiculoides。     

苹果5种砧木幼苗对连作土壤的适应性差异研究

 以苹果砧木新疆野苹果[Malus sieversii（Ledeb.）Roem.]、莱芜难咽（M. micromalus Makino）、平邑甜茶（M. hupehensis Rehd.）、山荆子[M. baccata（L.）Borkh.]和八棱海棠（M. micromalus）为试验材料,应用盆栽方法研究其对连作土壤的适应性差异。结果表明：连作条件下各砧木叶片光合速率和光合色素含量均低于非连作。平邑甜茶叶片光合速率降幅最小,仅为7.06%,其叶绿素a和类胡萝卜素含量降幅亦较小,分别为9.15%和8.17%。5种砧木根系抗氧化物酶活性及丙二醛（MDA）含量较各自对照升高。与对照相比,连作处理平邑甜茶根系超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）和过氧化氢酶（CAT）活性增幅均最小,分别为3.72%、26.60%和23.78%;平邑甜茶根系MDA含量增幅最小,为15.24%,莱芜难咽增幅最大,为54.56%。最终连作对5种苹果砧木的外在影响表现为生物量、株高和地径的下降,其中平邑甜茶适应性较强。     

对苹果再植病害病因的初步研究

以平顶海棠幼苗为试材,探讨5种不同果园土壤处理对苹果再植病害的影响。结果表明:经过日光高温消毒、溴甲烷熏蒸和福尔马林消毒处理均可极显著地降低海棠幼苗的死亡率。未经任何处理的果园土壤在海棠幼苗移植8周后导致67%的幼苗死亡。而空白对照死亡率为11%,从而确定16a生苹果园土壤对海棠幼苗的校正死亡率为62.5%。说明生物因素是造成苹果再植病害的重要原因。     

翻地对羊肚菌栽培土壤真菌群落的影响

以羊肚菌栽培地内土壤为试材,采用Illumina HiSeq高通量测序技术分析土壤真菌群落结构的方法,研究了羊肚菌在进行栽培时翻地处理前后的土壤真菌群落结构的变化,以期为羊肚菌栽培时土壤真菌群落结构的变化提供参考依据。结果表明:4组土壤样品的真菌群落在门分类水平结构分析中共有优势菌门3种,分别为子囊菌门(Ascomycota)、鞭毛菌门(Mortierellomycota)、担子菌门(Basidiomycota);在属分类水平结构分析中仅有优势菌属2种,分别为Mortierella属和Tetracladium属。通过差异分析,发现翻地处理前后,不同土壤深度下真菌微生物群落组成发生较大变化。     

苹果容器苗在连作土壤上的生长表现及其根区土壤环境特征

以苹果红露/M9-T337为试材,用小、中、大3种规格(上部直径分别为10、20和30 cm,底部直径为8、16和24 cm,高均为30 cm)容器育苗,将其连同基质一起移栽入25年老龄苹果园树穴中,以裸根苗为对照,分别在6个月和18个月后观察苗木生长和根区土壤环境特征.结果 表明:带基质的容器苗均不同程度地改善了连作...     

渭北高原苹果根区土壤养分变化及对果树再植植株生长的影响

对渭北高原地区苹果园距树干横向水平0～200 cm、纵向垂直0～80 cm土层深度范围内的果树根区空间土壤养分的盈亏变化进行了研究,并结合盆栽试验,分析了不同根区土壤对苹果再植植株的影响。结果表明: 在水平方向上,随距树干距离的增加,土壤养分含量呈增高趋势;垂直方向上,除水溶性Ca、Mg外,其他养分随土层加深呈下降趋势。果园根区土壤速效P、水溶性Ca、水溶性Mg、有效Zn、有效Mn有亏缺现象,N/P、K/P、Ca/P、Ca/Mg、Ca/Mn、Ca/Zn存在养分比例失调。果园土壤的盆栽幼树株高、新梢长度、粗度、叶面积和根活力较生茬土壤的分别减少44.93%、34.46%、23.88%、49.48%和11.40%,表现明显的重茬障碍症状,土层愈深的土壤,症状愈重,距树干愈远的土壤,症状愈轻。果园土壤中Zn元素亏缺和Ca/Zn比例失调可能是造成渭北高原苹果再植病害发生的重要原因之一。距树干横向水平100～200 cm、纵向垂直0～40 cm土层土壤养分含量较高,盆栽幼树再植病害较轻,是老果园更新再植应选择的栽植区域。     

枯草芽孢杆菌SNB-86菌肥对连作平邑甜茶幼苗生长及土壤环境的影响

采用对峙法从苹果连作土壤中分离得到一株连作生防细菌SNB-86,鉴定为枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）。对该菌进行固态发酵制备菌肥。以苹果连作土盆栽平邑甜茶幼苗为材料,对盆栽土壤设置4个处理：不做任何处理（对照）、连作土经溴甲烷熏蒸、连作土中加入菌肥载体处理和枯草芽孢杆菌SNB-86菌肥处理。试验结果表明：SNB-86菌肥处理下连作平邑甜茶幼苗鲜质量和干质量分别增加了171.5%和142.3%,株高分别比对照和菌肥载体处理增加了97.9%和25.3%,地径增加了57.6%和6.2%,但SNB-86菌肥处理的幼苗长势均未超过溴甲烷处理。菌肥载体处理和SNB-86菌肥处理土壤中细菌和放线菌的数量都增加,SNB-86菌肥处理土壤真菌的数量显著降低,为对照中的32.3%,而菌肥载体处理仅比对照组降低了10%。溴甲烷熏蒸处理显著降低了土壤中微生物的数量,导致土壤酶活性低于对照。SNB-86菌肥处理和菌肥载体处理可显著提高连作土壤中蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶、中性磷酸酶的活性,菌肥载体处理次之;而溴甲烷熏蒸处理降低了这些酶的活性。SNB-86菌肥可以显著促进连作条件下平邑甜茶幼苗的生长,提高连作土壤酶活性,降低土壤中可培养真菌的数量,在一定程度上能缓解苹果连作障碍。