连作障碍发生机理研究进展

随着集约化种植程度的不断提高,作物连作导致产量和品质下降,土传病害严重发生,严重制约了现代农业的可持续发展,连作障碍发生机理一直是国内外学者研究的热点之一。近年来,国内外学者从多方面、多角度对连作障碍进行了研究,但这些研究多集中于单一因素分析,缺乏对不同因子内在相互关系和本质的了解,未能深入揭示连作障碍发生的真正原因。深入认识连作障碍的成因及各要素间的互作关系是防控作物土传病原微生物生长、缓解连作障碍、实现农药使用量零增长的基础。本文从土壤理化性状及生物学性状恶化、植物生理抗性下降和连作自毒作用等方面系统综述了连作障碍发生机理,分析了连作障碍因素间的相互关系并对该领域未来的研究方向进行了展望,以期为寻找安全、环保和有效的缓解措施提供理论依据。     

连作障碍发生机制研究进展

连作障碍是农业生产中经常发生的一种病害,各种作物或轻或重都会发生,已成为世界性难题,给农业生产造成了严重损失。近年来,国内外学者从多方面、多角度对连作障碍进行分析。本文从土壤生物学环境的恶化、化感作用和土壤理化性状改变等角度阐述了连作障碍发生机制的研究进展。     

我国设施栽培连作障碍特征与成因及防治措施的研究进展

连作是目前我国设施农业的主要栽培方式,连作障碍是土壤修复的世界性难题。本文系统阐述了国内设施栽培出现的连作障碍特征(如酸化、盐渍化、养分失衡、重金属及其他有害物质积累、土传病害发生严重)与成因,并分别从农艺、生物、化学、物理4个方面简述了各种防治技术在缓解设施连作障碍过程中的作用效果。最后总结了设施连作障碍及防治技术研究中尚待解决的科学问题及研究方向,以为我国设施连作障碍的发生发展机理研究和防治技术提供科学依据。     

药用植物连作障碍研究评述和发展透视

连作障碍作为现代农业生产中较普遍的问题,在药用植物栽培生产中表现尤为严重,据统计约70%以块根类入药的药用植物在种植过程中都存在严重的连作障碍问题。连作障碍已经成为制约药用植物品质和发展的关键性因素。本研究从药用植物连作障碍问题研究现状出发,分析了当前药用植物连作障碍形成的三大共性问题,即根系分泌物诱导根际土壤酸化、根际微生物群落结构失衡和植株病毒病严重,具体体现在:根系分泌物诱导根际土壤微生物差异性演化、土传病原菌的化感互作、根际微生物区系的失衡加大土壤酸化、根际病原菌增多和有益菌减少导致的土存真菌病害加重、病毒病伴生和发展。并分析了土壤灭菌法、功能微生物调控、作物多样性栽培和生物质炭改良的根际调控策略在减缓药用植物连作障碍中的潜在作用。作者呼吁从事连作障碍研究的工作者应重视从根际生态学角度出发,以土壤食物网为切入点,应用现代系统生物学和化学生态学技术与方法,全面系统探究根系分泌物介导下植物-土壤-微生物的相互作用过程与机制,并着重关注土壤线虫和土壤病毒在连作障碍发生发展中的生态位关系,以深入阐明连作介导土壤酸化的生态学机制和病原菌响应根系分泌物的协同进化机理,在此基础上,采用多种根际调控相结合的策略减缓连作障碍问题,全面考虑经济、社会和生态效益,做到"生态预防为主、综合治理为要"。     

大豆连作障碍的研究进展

从生物学、微生物学和植物营养生理学的角度及诸多障碍因子等方面,综合评述和分析了国内外大豆连作研究的现状,阐述了目前国内外学者提出的各种应对连作问题的策略和技术措施,提出大豆连作障碍研究仍有待解决的问题和研究方向。     

大豆连作障碍及调控技术研究进展

综述了近 15年来有关大豆连作引起的根分泌物及残茬腐解物的自毒作用、植株营养失调、病虫危害加重、土壤微生物种群数量和生物肥力及土壤某些理化性质改变等障碍因素方面的研究 ,总结了提高连作大豆产量品质的主要调控措施。在此基础上 ,对有关研究需进一步关注的几个问题进行了讨论     

设施蔬菜连作障碍原因及防治措施

连作障碍是设施蔬菜栽培中的一个关键问题.从土壤次生盐渍化、土壤微生物种类变化及植物自毒作用等方面综述了设施蔬菜连作障碍产生的原因,并提出了包括品种选择、轮作、合理施肥、嫁接及生物防治等防治措施.     

连续施用有机肥对连作花生根际微生物种群和 酶活性的影响

花生连作导致土传病害易发,严重制约其产量和品质。为探讨持续施用有机肥缓解连作花生病害发生的防治机理,大田条件下研究了连续6年施用化肥、普通有机肥和生物有机肥(接种内生菌拟茎点霉B3)后对连作花生根腐病、根际土壤典型微生物种群和酶活的影响。结果表明:与单施化肥相比,持续施用普通有机肥和生物有机肥可有效控制连作花生土传病害发生,荚果产量提高23.8%和47.9%。连续施用普通有机肥和生物有机肥均显著提高根际过氧化氢酶、脱氢酶和酚氧化酶活性,荧光定量PCR进一步测定出连续施用有机肥可显著增加连作花生根际细菌和真菌的数量,说明连续施用有机肥后连作花生根际微生物活性显著提升。连续施用普通有机肥和生物有机肥显著增加了连作花生根际有益微生物种群的数量,其中放线菌增加0.9倍和1.6倍,假单胞菌增加10.9倍和13.1倍,伯克氏菌增加2.6倍和1.9倍,芽孢杆菌增加1.1倍和2.1倍;然而连续施用有机肥对连作花生根际主要致病微生物种群(如镰刀菌属和青枯雷尔氏菌)无明显影响。表明通过持续施用有机肥可有效提高连作花生根际有益微生物种群的数量和土壤酶活性,进而改善连作花生根际微生态环境,增强连作土壤抑病能力,以达到控制连作花生土传病害易发的目的。     

设施蔬菜连作障碍原因及防治措施

连作障碍是设施蔬菜栽培中的一个关键问题。从土壤次生盐渍化、土壤微生物种类变化及植物自毒作用等方面综述了设施蔬菜连作障碍产生的原因，并提出了包括品种选择、轮作、合理施肥、嫁接及生物防治等防治措施。     

嫁接对番茄连作土壤环境及土壤酶活性消减的影响

连作障碍是我国番茄集约化生产的瓶颈,为了探索适宜连作的栽培模式,试验以易感青枯病番茄品种‘梅赛德斯’实生苗及以抗病品种‘爱好’为砧木,‘梅赛德斯’为接穗的嫁接苗为试材,通过分析检测连作3年下根际土壤养分和土壤酶活性指标的变化,结合土传病害发生情况,分析嫁接对番茄连作障碍下土壤环境消减的影响。结果表明：连作3年内,嫁接苗青枯病的发病率都极显著低于实生苗,说明嫁接苗较实生苗极显著降低了土传病害发生率;嫁接有利于缓解番茄根际土壤中碱解氮含量的升高及连作导致的土壤酸化问题;同时,嫁接有利于缓解番茄根际土壤多酚氧化酶活性、尿酶活性和蔗糖酶活性的下降;另外,连作对嫁接苗种植土壤有机质含量的影响相对不显著,而实生苗在连作1年后显著降低了土壤有机质含量;嫁接对番茄速效钾、有效磷含量的影响无明显规律性。综上所述,嫁接对改善番茄根际土壤化学性质和土壤酶活性有积极作用。     

黄土高原设施农业中的土壤连作障碍

在黄土高原的延安日光温室条件下,通过田间试验研究了黄瓜不同连作年限土壤的肥力特性、土壤微生物特性以及对黄瓜生长发育和产量的影响。结果表明,随着黄瓜连作年限的延长,土壤主要肥力指标明显上升,但N、P肥增加的幅度与K的比例失调;土壤中细菌和真菌数量明显增加,而放线菌无明显增加,甚至降低;黄瓜主要病害发生程度加重;不同连作年限土壤对黄瓜生长特性和产量均有极为显著的影响。     

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。     

连作植烟土壤具有显著积累特征的两种酚酸的化感效应评价

为科学评价连作植烟土壤中具有显著积累特征的两种酚酸的化感效应,丰富现有连作障碍机理,以烤烟品种K326为试验材料,基于前期田间实测结果设置不同浓度梯度(间苯三酚:0.20、1.00、5.00 mg·kg^-1,对羟基苯甲酸0.02、0.10、0.50 mg·kg^-1)进行盆栽试验。结果表明,两种酚酸物质均显著抑制了烤烟种子萌发。间苯三酚抑制了幼苗根系的生长,且浓度越大抑制作用越强;对羟基苯甲酸对幼苗根系生长的影响表现出"低促高抑"的浓度效应。随着间苯三酚浓度的增加,叶片超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性呈上升趋势,而过氧化物酶(POD)活性呈下降趋势;随着对羟基苯甲酸浓度的增加,叶片SOD、CAT和POD活性均呈先升后降趋势。此外,两种酚酸物质均降低了烤烟幼苗叶片叶绿素含量,增加了丙二醛(MDA)含量。随着处理时间的延长,胁迫作用趋势相同。由此可知,间苯三酚和对羟基苯甲酸不同程度地抑制了烤烟幼苗的生长,且存在浓度效应。间苯三酚表现为抑制作用,浓度越高抑制作用越强;对羟基苯甲酸浓度≤0.10 mg·kg^-1时...     

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。     

Effects of Waxy Maize Relay Intercropping and Residue Retention on Rhizosphere Microbial Communities and Vegetable Yield in a Continuous Cropping System

Intercropping and residue retention contribute to high yield and quality of crops. However, their coupled effects on rhizospheric microbial communities under a continuous vegetable cropping system have not been adequately addressed. The objective of the present study was to assess the effects on soil microbial community and yields of waxy maize(Zea mays L.) intercropped with or without residue retention in a continuous broccoli(Brassica oleracea L.) cropping system, i.e., relay intercropping of broccoli and waxy maize(B/M-B), relay intercropping of broccoli and waxy maize with residue retention(B/MR-B), and broccoli monoculture(B-B). The biomass yields of spring and autumn vegetables in B/MR-B were 16.3%–32.5% and 30.1%–46.1% higher than those of B-B,respectively. Autumn vegetable economic yields of B/MR-B were 28.2%–40.3% higher than B-B. The average well color development followed the order: B/MR-B B/M-B B-B. The Shannon index, Simpson index, and Mc Intosh index were higher in B/MR-B than under monoculture. A principal component analysis showed that microbial communities of B/MR-B soils differed from those of B/M-B and B-B soils. Carbon(C) sources utilized by the rhizosphere microorganisms were mainly carbohydrates, carboxylic acids, amino acids, and polymers; however, the C sources for the soil microbial community differed between intercropping and monoculture. The communities from B/MR-B preferred amino acids and polymers. Available nitrogen(N), potassium(K), and phosphorus(P) had an obvious impact on soil microbial community. Additionally, the C source utilization by microorganisms was significantly affected by p H and available K and P. Cropping system diversification through relay intercropping and residue retention effectively improved the functional diversity of the soil microbial communities and increased the yields of vegetables.     

花生连作障碍发生机理研究进展

连作导致花生产量和品质下降,严重影响了花生持续生产。本文结合20年花生长期定位试验研究,从土壤理化性质恶化、化感自毒作用和微生物区系失衡3个方面系统地综述了花生连作障碍的发生机理,认为花生根际微生态系统综合功能失调是造成花生连作障碍的主要原因,并分别就化感作用、根际分泌物与根际微生物的关系、根际微生物与连作障碍的关系和多因子综合考虑等角度对该领域未来的研究方向进行了展望。     

杨树人工林连作效应的研究

通过对莒县沭河流域杨树人工林多代连作条件下林地土壤物理结构、养分特征、土壤酶活性、土壤微生物数量以及林分生长状况的系统研究,发现随着杨树连续栽植代数的增加,其林木的树高、胸径、材积呈明显的下降趋势。多重比较结果表明各代之间的树高、胸径、材积差异均达到了极显著的水平。连作后土壤的物理性状的变化不大,随林地代数的增加,土壤容重略有增大,毛管持水量、毛管孔隙度没有一定规律性。土壤pH值随连作代数的增加而减小。土壤养分随栽植代数的增加,总体呈逐代下降趋势。3代、4代林地与2代林地相比,林地表层土壤有机质及各层速效N、速效P、速效K及微量元素Cu,Zn大幅度下降,而Mn和Fe含量有增加的趋势。在0 2 0cm土层范围内,随连作代数增加,林地土壤脲酶、过氧化物酶、多酚氧化酶活性逐渐降低,其变化规律与土壤有机质和速效N ,P ,K含量变化规律相似。过氧化氢酶活性则有随着栽植代数的增加而增加的趋势。连作对杨树人工林土壤微生物数量有显著影响,随着连作代数的增加,土壤细菌、真菌、放线菌的数量大幅度下降     

人参连作土壤元素含量分析

采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定人参生茬土与三年重茬土中铁、锰、锌、铜、钾、硼、钙、镁、钠和硅元素含量。结果显示人参三年重茬土中铁、锰、锌、铜、钾和硼含量明显低于生茬土中这些元素的含量,镁和硅的含量差异不明显,但钠和钙的含量在重茬土中反而明显偏高,在解决人参连作障碍问题中值得注意。     

烟草连作障碍研究进展

烟草因连作种植导致产量和品质的下降已成为当前烟叶生产中面临的全国性难题。本文以连作对烟草的危害为切入点,从烟田土壤营养失调、根系中化感自毒物质积累、土壤生物学环境恶化等角度阐述了烟草连作障碍的产生机理,介绍了当前消除烟草连作障碍的主要调控措施,并对烟草连作障碍领域的研究及技术发展方向进行了展望。