连作马铃薯不同生育期根系分泌物的成分检测及其自毒效应

为探讨马铃薯连作障碍的可能机理,在大田条件下,以轮作为对照(CK),收集连作5年(CP5)马铃薯植株在不同生育期的根系分泌物,采用GC-MS对根系分泌物的主要成分进行了鉴定,并通过生物检测验证了根系分泌物的自毒效应。结果表明:CK和CP5处理的马铃薯在不同生育期的根系分泌物均鉴定出糖类、酸类、胺类、脂类、醇类和嘧啶类等成分,以糖类和酸类物质居多;CP5处理根系分泌物的成分较CK复杂,酸类物质含量有升高的趋势。连作改变了马铃薯根系分泌物的化学组成和含量:CP5处理在苗期、现蕾期和开花期的根系分泌物中均鉴定出邻苯二甲酸二丁酯,相对含量分别为0.16%、0.21%和0.24%,CK处理未检测到;CP5处理在苗期、现蕾期和开花期的根系分泌物中均鉴定出棕榈酸,相对含量分别为0.34%、1.12%和0.47%,CK处理仅在现蕾期和开花期鉴定出棕榈酸的存在,但相对含量仅为0.56%和0.24%。生物检测试验结果表明,棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯显著抑制了马铃薯生长,1 mmol·L-1棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯对马铃薯生长的抑制作用远远大于0.5 mmol·L-1的抑制作用。棕榈酸和邻苯二甲酸二丁酯是马铃薯根系分泌的自毒物质,但二者未表现出物质的叠加效应。现蕾期马铃薯根系分泌物所含的物质最多,是马铃薯根系分泌物收集的适宜时期。     

草莓根系分泌物障碍效应的模拟研究

草莓是一种营养丰富、经济价值较高的水果,但连作障碍使草莓生长发育不良,产量与品质下降,而造成连作障碍的因素种类繁多,极其复杂。本文以“全明星”生根试管苗为材料,应用组织培养技术分析了根系分泌物对草莓生长的影响。结果表明,根系分泌物显著抑制了植株的生长,降低了根系活力、叶片SOD活性和叶绿素含量,而叶片中的MDA含量和细胞质膜相对透性增加,导致草莓抗病性下降。根系分泌物对草莓的不利影响随浓度的增加而增大,表明草莓根系分泌物可能是造成草莓连作障碍的一个重要原因。     

根系分泌物抑制连作障碍线虫病的根际调控机制及其应用

作物长期连作极易出现连作障碍(再生病害),本文围绕因传统耕作模式和种植习惯而诱发的新疆棉花、黑龙江大豆、河南花生、山东设施蔬菜、两广香蕉等连作障碍问题,对全国连作现象进行系统分析,发现全国连作现象普遍。按照耕地面积将连作障碍划分为五个等级,其中华北三省和东北的黑龙江省连作障碍等级最高,且各省连作现象均以大田经济作物为主。以香蕉、大豆(大田经济作物)、黄瓜(设施园艺作物)和三七(中草药)为代表,比对最低产量和正常产量在连作年份的变化,表明连作障碍发生规律成抛物线式,防控连作障碍需找到问题关键时期。单一根系分泌物介导的微生物多样性降低、病原菌富集,植物寄生线虫危害和土壤弱化是导致连作障碍的主要原因,其中线虫对植物的侵染危害作为土传病害是防治连作障碍中最难解决的问题之一,尤其是在设施蔬菜上。线虫在长期进化过程中形成了具有识别、寻找和侵染寄主的生物学功能,而不同植物根系分泌物对线虫发育和对宿主的识别侵染能力有不同的调控作用。针对根系分泌物–线虫互作为诱因的线虫病害,深入探讨易感作物和抗性/非寄主植物根系分泌物对线虫发育和对植物侵染的生物学机制,提出根际调控措施。在J2时期利用抗性/非寄主植物根系分泌物,调控根结线虫Mi-16D10、Mi-flp-18等基因和孢囊线虫的Hg-rbp-2等基因的表达控制线虫的发育、侵染和迁移,通过生物源功能物质定向防控线虫侵染作物。这些结果加深了我们对生物活性物质调控植物寄生线虫机制的认识。未来,以筛选和鉴定抗性或非寄主作物特异根系分泌物对线虫侵染的调控为依据,配置生物功能型肥料,利用植物源活性物质替代传统农药控制线虫病害的根际调控措施,定向调控植物根际生物学过程将成为国内外研究热点。此文将为未来深入系统地研究根系分泌物–线虫的相互作用及克服连作障碍提供理论基础,进而促进土壤健康和作物优质高产高效,对实现绿色农业和可持续发展具有重要的理论和实践指导意义。     

连作对花生根系分泌物化感作用的影响

采用连续收集法提取连作5 年、3 年和轮作处理的花生结荚期根系分泌物, 研究其对土壤微生物及花生种子发芽、幼苗生长发育和细胞膜过氧化的化感作用及连作对花生根系分泌物化感作用的影响。结果表明,花生结荚期根系分泌物对花生根腐镰刀菌36194 菌丝的生长、叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性及丙二醛(MDA)含量存在促进作用, 对固氮菌14046 的生长, 花生种子胚根的伸长、幼苗的苗高、茎叶鲜重、根系鲜重、叶片叶绿素含量等有抑制作用, 促进和抑制作用均随根系分泌物添加浓度和连作年限的增加呈增强趋势。连作花生结荚期根系分泌物化感物质在土壤中的累积, 很可能是导致花生连作障碍的原因之一。     

山西太谷区谷子纹枯病病原鉴定及其生物学特性

谷子是我国北方重要的杂粮作物,纹枯病是造成谷子减产的重要限制性因素之一。为探究谷子纹枯病病原种类,明确其生物学特性,本研究采集山西太谷区的谷子病样,采用组织分离法对病原物进行分离,采用牙签接种法通过柯赫氏法则进行致病性验证;结合病原菌的形态特征、菌丝融合群和rDNA-ITS序列对病原菌进行种类鉴定。在不同温度、光照、pH值、碳源、氮源条件下,采用十字交叉方法测量菌落直径,并观察后期菌核产生情况,明确纹枯病菌的生物学特性。形态学鉴定结果表明,该病原菌菌落白色,具有隔膜,呈直角分枝,基部稍缢缩,后期可产生菌核,初步鉴定为立枯丝核菌;分离的4个菌株的菌丝融合群均鉴定为Rhizoctonia solani AG-4 HG-Ⅲ融合群;菌株的ITS序列与已报道的Rhizoctonia solani AG-4 HG-Ⅲ（IBRS02）相似度达到99%。综合上述形态特征、融合群、rDNA-ITS序列和系统进化树分析,该病原菌被鉴定为R. solani AG-4 HG-Ⅲ。致病性测定结果表明,该病原菌对谷子具有较强的致病性,且对水稻、小麦、高粱等均具有致病性。生物学特性研究结果表明,病原菌在马铃薯葡萄糖...     

大豆连作及其根茬腐解物对大豆根系分泌物中酚酸类物质的影响

通过收集正茬、重茬7年、重茬7年并经MB-生物制剂调控的大豆根系分泌物和加入根茬腐解物(20gkg-1土)的正茬、重茬、调控的大豆根系分泌物,采用高效液相色谱检测方法,以对羟基苯甲酸、香草酸、香草醛、苯甲酸、阿魏酸5种酚酸类物质作为标准物质,对根系分泌物进行了检测。结果表明在正茬、重茬、调控根系分泌物中分别检测到了3种、5种、3种上述各标准物质,并且检测到的各物质的量为重茬>调控>正茬。在加入根茬腐解物的条件下,正茬和调控处理的根系分泌物中酚酸的种类和数量均有所增加。在重茬加根茬处理的根系分泌物中同样检测到了上述5种酚酸物质,并且各物质的量也有一定程度的增加。     

连作根系分泌物加剧土传病害的机制和缓解措施研究进展

基于植物-土壤反馈理论,连作体系中的根系分泌物必然在加剧土传病害发生中起重要作用,但相关研究证据尚缺少系统总结。本文梳理了连作导致土传病害加剧的现象以及连作对典型根系分泌物组分的累积。从有利于土传病原菌由土体向根际迁移、增殖和致病（“利病”）、破坏根际有益微生物群落防线（“压益”）和毒害根系免疫系统（“自毒”）等三个方面,揭示连作根系分泌物中某些物质促进土传病原菌入侵的机制。从根系分泌物角度阐述轮作、间作、套作、伴生和嫁接等多样性种植方式缓解连作土传病害的机制。提出鉴定“利病”、“压益”和“自毒”物质以及构建对应的消减技术途径,可为土传病害绿色高效综合防控提供理论和技术支撑。     

不同连作年限番茄根系淀积物的变化及其与根结线虫的关系

了解蔬菜连作与土传病虫害的关系有助于发展绿色农业。基于根系淀积物在植物-土壤之间功能反馈中的重要地位,选择野外定位试验中番茄第2、第6和第8茬的不同连作年限处理,研究根结线虫的变化及其与土壤性质特别是根系淀积物组成的关系。结果显示：与第2茬相比,连作茬数增加导致土壤pH显著降低（P< 0.05）,而土壤有机碳和硝态氮含量显著升高;同时,根系淀积物的组分类别及其相对含量也有显著变化,其主要组分中有机酸类物质的数量和相对含量随连作茬数的增加而增加。土壤化学性质、根系淀积物和根结指数三者的网络结构分析表明,根结指数与网络中其他节点之间的联系伴随连作年限而增强。在第8茬中,根结指数与月桂酸含量呈负相关,与土壤NO₃^--N含量以及颠茄碱、麦角甾醇的含量呈正相关,说明连作番茄根结线虫病害加重与土壤化学性质尤其是根系淀积物的变化有密切联系。     

不同连作年限番茄根系淀积物的变化及其与根结线虫的关系

了解蔬菜连作与土传病虫害的关系有助于发展绿色农业。基于根系淀积物在植物-土壤之间功能反馈中的重要地位,选择野外定位试验中番茄第2、第6和第8茬的不同连作年限处理,研究根结线虫的变化及其与土壤性质特别是根系淀积物组成的关系。结果显示:与第2茬相比,连作茬数增加导致土壤pH显著降低(P<0.05),而土壤有机碳和硝态氮含量显著升高;同时,根系淀积物的组分类别及其相对含量也有显著变化,其主要组分中有机酸类物质的数量和相对含量随连作茬数的增加而增加。土壤化学性质、根系淀积物和根结指数三者的网络结构分析表明,根结指数与网络中其他节点之间的联系伴随连作年限而增强。在第8茬中,根结指数与月桂酸含量呈负相关,与土壤NO₃^--N含量以及颠茄碱、麦角甾醇的含量呈正相关,说明连作番茄根结线虫病害加重与土壤化学性质尤其是根系淀积物的变化有密切联系。     

氮素对不同大豆品种根系分泌物中有机酸的影响

采用室内溶液培养方法,分别研究了接种根瘤菌处理下,两种氮源和两种氮浓度对两个大豆品种根系分泌物中有机酸的影响。结果表明,合丰25号根系分泌的有机酸种类和数量无论苗期或花期,接种或不接种根瘤菌,均表现为硝态氮处理高于酰胺态氮处理,表明合丰25号大豆更喜硝态氮,硝态氮促进了有机酸的分泌。绥农10号在酰胺态氮下的有机酸种类和数量均高于硝态氮处理,表明其更喜酰胺态氮,酰胺态氮下根瘤菌的存在增加其根系分泌物中有机酸种类和数量。可见,大豆根系分泌物中有机酸的种类和数量因品种而异,因品种对氮源的喜好而变化;根瘤菌在不同程度上增强或减弱根系有机酸的分泌作用。柠檬酸受氮素供应浓度影响很大,当氮素供应浓度较低时,大豆根系分泌物中可检测到柠檬酸,供氮浓度升高则检测不到。     

马铃薯连作栽培的土壤水分效应研究

以宁南山区连作1年、3年、6年、10年的马铃薯地块为研究对象,利用定位观测数据,对不同连作年限下马铃薯生长特性及土壤水分变化规律进行研究。结果表明:马铃薯植株高度、叶面积和日净光合速率随连作年限的增加而降低;开花前后是马铃薯需水的高峰期,各连作年限马铃薯地块土壤水分的季节变化趋势一致,但连作6年、10年土壤含水量明显低于连作1年、3年;开花期不同连作年限土壤水分均在40～60cm层出现水分含量较低的干土层,干化程度随连作年限的增加而加重;连作6年的马铃薯地块在40～60cm处土壤水分含量降至11.63%,开始出现轻度干层迹象,连作10年40～60cm处土壤含水量为10.54%,逐步向中度干层过渡;且连作年限超过3年土壤水分利用效率明显降低。由于宁南山区土层深厚,土壤表层水分可通过降雨得到恢复,而连作超过3年深层土壤水分难以恢复,并对土壤水分环境产生深刻的负面影响。     

重茬烤烟的烟碱积累和分配规律研究

烟叶生产中普遍存在重茬现象, 连续重茬对烟株发育和烟叶品质带来不良影响。为了给烟叶生产中合理选择种植方式提供理论依据, 并为今后深入研究烤烟重茬的障碍机理和合理解决烤烟重茬问题奠定基础,本试验在黑龙江省烤烟重茬较普遍的肇州县永胜乡, 采用田间小区试验, 研究了自然肥力和常规施肥条件下不同重茬年限烤烟的烟碱含量、积累与分配的关系。结果表明, 重茬烤烟移栽后3~11 周为烟碱缓慢积累期,11~17 周为快速积累期, 比新茬两个积累期晚2 周。收获时新茬烟碱积累量达到87.56 kg·hm^-2(自然肥力)和128.31 kg·hm^-2(常规施肥), 相同肥力下重茬烤烟积累量随重茬年限增加而显著降低。重茬烤烟根茎内烟碱分配比例随重茬年限增加而降低, 叶片中分配比例增加, 中下部烘烤烟叶烟碱含量升高, 上部叶烟碱含量降低;重茬烤烟烟碱的变化规律不因土壤肥力改变而发生变化。烤烟重茬栽培5 年后, 所有部位烟叶均未达到卷烟厂规定的优质烟叶烟碱含量标准。综合分析认为, 烤烟重茬栽培后, 烟碱积累、分配及烘烤烟叶中烟碱含量均会发生显著变化, 使烤烟烟叶质量降低, 重茬栽培不宜超过5 年。     

黄瓜砧木对南方根结线虫生长发育的影响及其与根系分泌物的关系

黄瓜是设施主栽蔬菜,长期连作导致根结线虫病发生和危害加重;嫁接是提高黄瓜对根结线虫抗性的有效手段,但不同砧木品种间存在差异。为探明嫁接提高黄瓜抗根结线虫能力的机制,试验选用不同抗性的砧木品种‘云南黑籽南瓜’(低感)和‘甜砧南瓜’(高感),以‘新泰密刺’自根黄瓜为对照,采用人工接种,研究了黄瓜砧木对南方根结线虫生长和繁殖的影响,并探讨了根系分泌物与线虫卵孵化的关系。结果表明:线虫侵染初期,3个品种根内的二龄幼虫(J2)数差异显著,‘云南黑籽南瓜’最少,‘甜砧南瓜’次之,‘新泰密刺’最多;侵入根内的J2均能正常发育为成虫,根内线虫总数以‘云南黑籽南瓜’最少,‘新泰密刺’最多;根际J2数量以‘新泰密刺’最多,‘云南黑籽南瓜’最少;发生二次侵染前,根际卵粒数呈现出相同的特点。黄瓜及其砧木根系分泌物明显影响根结线虫卵的孵化,孵化率以‘云南黑籽南瓜’最低,‘甜砧南瓜’次之,‘新泰密刺’最高;接种根结线虫后,根系分泌物影响下的卵孵化率较未接种时明显增加,‘新泰密刺’增幅最大,‘云南黑籽南瓜’增幅最小;随着生育时间延长,三者根系分泌物对卵孵化的促进作用逐渐增强。低感砧木根系分泌物对南方根结线虫卵孵化具有明显的抑制作用,可显著降低线虫在其根内及根际的发育,可能是抗线虫的机制之一。     

Effect of continuous compost application on humus composition and nitrogen fertility of soils in a field subjected to double cropping

We investigated the effect of continuous compost application on humus composition and N fertility of soils in a field subjected to double cropping (paddy rice and barley) for 25 years. Soil samples were collected from three different plots: (a) No-NF, fertilizer containing P and K but no N; (b) F, fertilizer containing N, P, and K; and (c) F+C, fertilizer plus compost. The amounts of total humus, extracted humus, and humic and fulvic acids increased in the order No-NF<F≪F+C. The amounts of humic and fulvic acids were 2.7 and 1.7 times larger in the F+C plot than in the F plot, respectively. The degree of humification of the humic acids decreased in the order No-NF<F<F+C. The absorption curves and ¹³C-NMR spectra (TOSS method) of the humic acids indicated the presence of lignin-like structure, and its degree was the strongest in the F+C plot. The ¹³C-NMR spectra showed distinct differences in the distribution of carbon species between humic and fulvic acids. In humic acids, the content of aromatic-C, ranging from 37 to 44%, was the highest among carbon species. In fulvic acids, the content of O-alkyl-C, ranging from 45 to 51%, was the highest. The amounts of phosphate buffer-extractable N (PEON) and total N (TN) increased in the order No-NF<F<F+C. The amounts of PEON and TN were 1.2 and 1.7 times larger in the F+C plot than in the F plot, respectively. Present and previous findings indicated that continuous compost application could improve various properties of soils in a field subjected to long-term double cropping.     

Use of soil solarization to control root rots in gerberas (Gerbera jamesonii)

Summary An investigation was conducted during the summer months of 1986–1987 and 1987–1988 in Western Australia to evaluate the effect of soil solarization on the control of root rot of gerbera an also on the microbial and nutrient status of the soil. Infested soil cores were sampled from a site where root-rot was a severe problem and were removed to a non-infested site where they were subjected to soil solarization or fumigation. Soil solarization resulted in reduced root rot (root disease index 28.6%) in comparison to the untreated control (52.0%) 8 months after planting. Plants in the fumigated plots had 15.8% less disease than those in solarized plots. Solarization increased the total numbers of bacteria and actinomycetes, and the proportion of bacteria and fungi antogonistic to Fusarium oxysporum, F. solani and Rhizoctonia solani. The proportion of actinomycetes antagonistic to these fungi, however, did not differ between solarized and control soil treatments. There was a significant reduction in disease in plants grown in infested fumigated soil to which a 10% concentration of solarized soil had been added, suggesting the development of microbial suppression in solarized soil. Phytophthora cryptogea was eradicated to 30 cm by solarization as well as by fumigation. Solarization eliminated R. solani but not F. oxysporum to a soil depth of 10 cm. Solarization increased the levels of NO _n3 ^– -N and NH₄ ⁺-N in soil, but did not affect the concentrations of PO₄ ^3–, K⁺, Fe²⁺, organic C and pH. Yield (as number of flowers per plant) was increased by soil solarization and by fumigation.Increased yields and decreased disease severity in the solarized plots could have been caused by (1) a reduction in the infectivity of the infested soils, (2) an increase in the suppressiveness of the soil, and (3) an increased available of plant nutrients.     

基于TOPSIS-RSR法的三七连作障碍消减效应综合评价

为筛选能有效消减三七连作障碍的技术措施,本研究选择出苗率(反映出苗状况)、存苗率(反映存苗状况)、地上和地下鲜重、干重及总干重(反映生长状况)等8项指标,引入TOPSIS法和RSR法,综合评价了添加土壤改良剂、有机肥、有益微生物等措施及其组合,共67个处理对三七连作障碍的消减效应。评价结果表明:土壤消毒剂+有益微生物+有机肥(WY)及土壤消毒剂+土壤改良剂+有益微生物(WX)等措施均可在一定程度上增加连作三七的出苗率和存苗率,促进三七植株生长,提高干物质积累,较好地消减障碍效应;尤以WY7(4 500 kg·hm-2石灰+22 500 kg·hm-2猪粪)、WY8(4 500 kg·hm-2石灰+450 kg·hm-2金宝贝微生物菌肥)、WX7(4 500 kg·hm-2石灰+4 500 kg·hm-2膨润土)、WX9(4 500 kg·hm-2石灰+675 kg·hm-2肥士特生物菌肥+4 500 kg·hm-2活性炭粉)处理的效果更为理想;TOPSIS法和RSR法均适用于三七连作障碍消减效应评价,且表现出很好的一致性。可以看出,TOPSIS法结合RSR法准确地筛选出了WY7、WX9等能够有效消减三七连作障碍的处理;其他处理排序结果也与盆栽试验结果相吻合,表明TOPSIS法结合RSR法可增加对各处理评价的准确性,适用于三七连作障碍有效消减技术措施的筛选。     

作物连作与自然恢复下黑土密度组分中碳、氮分布特征

本文以海伦农田生态系统国家野外科学观测站长期定位试验的黑土为研究对象, 通过对不同作物连作(玉米、大豆、小麦)和自然恢复(草地、裸地)下土壤及其密度分组中有机碳、氮含量的测定, 比较分析了土壤总有机碳、全氮以及密度组分碳、氮分布的变化特征。结果表明不同作物连作下土壤总有机碳的含量差异不显著。0~10 cm和10~20 cm土层农田土壤游离态轻组有机碳含量具有显著差异(P<0.05)。大豆连作的农田土壤游离态轻组有机碳主要分布在0~10 cm土层, 而小麦连作的土壤游离态轻组有机碳主要分布在10~20 cm土层。不同作物连作下土壤闭蓄态轻组有机碳含量差异不显著。不同组分中氮素具有与碳相似的分布特征。游离态轻组与闭蓄态轻组C/N比值之间呈显著负相关(P<0.05)。草地与农田、裸地相比显著提高了土壤总有机碳和全氮的含量。草地土壤游离态轻组、闭蓄态轻组和重组有机碳含量显著高于农田和裸地。作物连作和自然恢复导致土壤碳、氮的重新分配, 改变了土壤碳、氮的赋存特征。     

硅酸钾与密旋链霉菌Act12菌剂配施对连作草莓生长、果实产量及品质的影响

为了探索硅酸钾与生防放线菌配合施用对草莓连作障碍的修复效果,以"红太后"草莓为材料,采用日光温室栽培,研究了硅酸钾与密旋链霉菌Act12菌剂配施对连作草莓生长、果实产量及品质的影响。结果表明:(1)硅酸钾与密旋链霉菌Act12菌剂配施对日光温室连作草莓具有明显的防病促生作用,可使连作3年草莓1级苗比例提高44.7%,3级苗比例下降58.3%,连作4年草莓死亡率降至0%;连作3年草莓植株总鲜重、根鲜重、叶片数及叶片鲜重分别增加73.7%、71.3%、11.1%及38.7%。(2)硅酸钾与密旋链霉菌Act12菌剂配施对草莓开花、果实产量及品质有明显影响,可使连作3年草莓开花提前10 d,花蕾数提高17.0%,果实数、单果鲜重及单株产量分别增加18.6%、90.6%及126.2%,盛果期草莓果实可溶性固形物含量、糖酸比及维生素C含量分别提高21.7%、36.2%及27.0%;可显著提高连作4年草莓单果鲜重和单株产量(P<0.05),增幅分别为194.7%和359.1%。(3)硅酸钾与密旋链霉菌Act12菌剂配施可提高草莓的诱导抗性,草莓叶片可溶性蛋白含量和盛果期PPO酶活性分别提高67.4%和101.0%。由此可知,硅酸钾与密旋链霉菌Act12菌剂配施可显著促进连作草莓生长,提高果实产量及品质,增强植株抗病性,可有效缓解日光温室草莓连作障碍,在生产上具有较好应用潜力。