微生物菌剂和生物炭对半夏产量、品质及土壤微生态的影响

发布时间：2020-08-10 07:03

【摘要】：半夏(Pinellia ternata)为天南星科植物,其干燥块茎是我国传统的中药材之一。随着中药制药现代化和高效化的发展,半夏野生资源日益枯竭,人工种植半夏已成为最重要的药材来源,但人工种植一直被连作障碍和土传病害问题的困扰。有益微生物菌剂可调节植株代谢,增强根系活力和养分吸收,提高肥料利用率,还能分泌病原菌抑制物,抑制土壤病原菌的繁殖及其对作物的侵染,减少作物发病率。生物炭具有改善土壤营养结构和调节土壤微生物结构的功能。但有关施用生物炭和微生物菌剂缓解半夏连作障碍的研究未见报道。本研究通过盆栽试验和大田示范试验,研究施用不同剂量的三种微生物菌剂(胶质芽孢杆菌F1、解淀粉芽孢杆菌PC06和泾阳链霉菌5406)以及生物炭(600℃炭化的谷壳生物炭)对半夏生长、发病率和产量及品质的影响;通过高通量测序分析施用微生物菌剂及生物炭对盆栽半夏根际微生物群落的影响,为应用微生物菌剂和生物炭减少人工种植半夏土传病害的发生、缓解连作障碍提供试验依据。主要结果如下:1.盆栽试验显示,施用微生物菌剂可显著改善半夏的生长发育,降低发病率,提高半夏的产量与品质,其中以施用胶质芽孢杆菌的效果最佳。施用中、高剂量胶质芽孢杆菌处理的半夏发病率最低,苗期发病率接近于0。施用高剂量胶质芽孢杆菌的半夏块茎鲜产量最高,比对照增加85.91%,干产量较对照增加68.34%;半夏块茎总生物碱含量最高,达到0.288‰,显著高于其他处理。2.施用微生物菌剂显著影响土壤微生物群落结构,降低土壤真菌群落多样性及丰度,提高细菌群落多样性及丰度,降低真菌/细菌比例,导致土壤向细菌型、休耕型土壤演变。胶质芽孢杆菌菌剂显著降低土壤中半夏致病真菌镰刀菌属、环带顶孢属菌的相对丰度,提高生防细菌溶杆菌属、假节杆菌属及具有解磷解钾作用的芽孢杆菌属细菌的相对丰度,提高土壤脲酶、碱性磷酸酶、过氧化氢酶、过氧化物酶活性,增强了半夏的抗病能力,活化土壤中难溶性养分。3.施用生物炭显著提高半夏的生长势和产量,其中以施用6%生物炭的高剂量处理效果最佳,在佛焰苞期株高、叶长、叶宽、叶片SPAD值分别比对照增加86.32%、55.70%、106.85%、40.18%。低(2%)、中(4%)和高剂量(6%)处理的块茎鲜产量分别比对照增产64.01%、92.53%、102.17%,干产量结果与此类似。施用生物炭降低佛焰苞期半夏发病率,其中中剂量处理的发病率最低,比对照降低53.21%。施用生物炭显著提高半夏药材水溶性浸出物、有机酸、总生物碱含量,其中中剂量处理水溶性浸出物较对照提高2.48%,有机酸含量较对照提高31.29%,差异均达显著水平。4.与对照比较,施用生物炭显著提高土壤有效养分含量,并随生物炭施用浓度的增加土壤有效养分含量呈增加趋势。施用生物炭增加土壤真菌群落中接合菌门(Zygomycota)的相对丰度,降低子囊菌门(Ascomycota)和环带顶孢属菌(Acremoniumzonatum)相对丰度;降低细菌群落酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chioroflexi)的相对丰度,增加变形菌门(Proteobacteria)和具有生防功能的假节杆菌属(Pseudarthrobacter)、黄杆菌属(Flavobacteria)以及具有解磷解钾功能的芽孢杆菌属(Bacillus)的相对丰度。5.大田示范试验结果表明,施用胶质芽孢杆菌F1、泾阳链霉菌5406、解淀粉芽孢杆菌PC06菌剂能显著改善半夏的生长势、提高半夏的产量与品质。在佛焰苞期调查显示,施用胶质芽孢杆菌F处理的半夏株高、小叶长、小叶宽及叶片SPAD值分别比对照提高12.75%、12.52%、12.76%和17.03%。施用链霉菌5406和胶质芽孢杆菌F1的块茎鲜产量分别比对照提高60.10%和48.03%,块茎药材水溶性浸出物含量均较对照提高1.20%,有机酸含量均比对照提高9.83%,总生物碱含量分别比对照提高3.70%和3.29%,差异均达显著水平。施用解淀粉芽孢杆菌的块茎水溶性浸出物、有机酸和总生物碱含量略高于对照,但与对照无显著差异。以上试验结果为生物菌剂和生物炭半夏种植业中推广利用奠定坚实的基础。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S567.239
【图文】：

图鉴,半夏,天蛾

图 1.1 半夏(天南星科植物图鉴)Fig.1.1 Pinellia ternata物，可通过种子、珠芽、块茎等多种流域一次种植可收获多年(每半年收病虫害(根腐病、缩叶病、红天蛾、经济利益的驱动下，常常在田间大留、病原菌和害虫抗药性增强。在的种植，以缓解连作障碍。碍的原因差异很大，但主要原因还是

序列,微生物菌剂,酶活性,土壤

29图 2.6 微生物菌剂对土壤不同酶活性的影响Fig. 2.6 Effect of different bacterial fertilizer treatments on the activity of soil enzymesA-脲酶活性;B-磷酸酶活性;B-过氧化氢酶活性;C-过氧化物酶活性,下同。3.4.3 不同微生物菌剂处理对土壤真菌多样性的影响利用 Miseq 高通量测序平台优化后得到 1442589 条序列，总碱基数2132196bp，平均长度为 257.27bp。其中不种植对照(CK0)、种植对照(CK)、泾霉菌处理组(L)、胶质芽孢杆菌处理组(F)平均分别读取了 70903.5、72118.75766.75、73751 条序列，基本信息如下表。

土壤真菌,菌剂,指数

图 2.7 不同菌剂处理土壤真菌 Coverage 指数Fig. 2.7 Soil fungal community Coverage index in the different bacterial fertilizer treatmen

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