连作和有机改良对设施黄瓜番茄土壤性质和根际微生物种群结构的影响

发布时间：2020-04-23 19:33

【摘要】：我国是设施栽培农业大国,连作现象非常普遍。土壤微生物群在作物健康方面发挥着重要作用,因此调控土壤微生物群是保证设施作物产量的重要措施,而土壤理化性质是影响微生物群落的决定性因素。设施环境特殊加之水肥投入大,使土壤理化条件改变剧烈,土壤健康恶化。黄瓜和番茄具有严重的连作障碍,以往的研究探索了连作作物根际微生物的变化,但是很少关注在长期连作过程中,温室土壤理化性质剧烈改变的情况下,根际微生物的变化规律。本研究利用16S和ITS扩增子高通量测序技术结合定量PCR方法,研究实际生产中温室连作黄瓜根际真菌和细菌群体变化及其与土壤理化性质之间的关系。同时,在实验温室中建立黄瓜连作体系,明确有机质改良对于黄瓜连作障碍的缓解作用和对黄瓜根际微生物区系的影响。主要结果如下:(1)随着连作年限的增加,黄瓜温室土壤氮、磷养分和有机质大量积累:土壤有机碳含量范围为7.84~67.17 g/kg;土壤全氮和速效氮含量分别为1.35~8.54 g/kg和187.21~1295.26 mg/kg;土壤全磷含量为0.014~0.243%。同时土壤盐含量增高,逐渐出现盐渍化,土壤EC值范围42.5~1632μs/cm;土壤pH(4.28~6.45)随着连作时间增加先降低后回升。番茄土壤有机质和氮含量随连作年限先积累,在长连作年限样品中含量回落,总体含量低于黄瓜连作土壤,而磷和钾含量高于黄瓜土壤;多数土壤EC值在800μs/cm以下。(2)温室连作黄瓜根际细菌数量为2.13×10~8~5.11×10~9 copies/(g干土),真菌数量为6.70×10~6~2.88×10~8 copies/(g干土)。温室连作番茄根际细菌数量范围为1.61×10~9 copies/(g干土)~10.90×10~9copies/(g干土);真菌数量范围为1.84×10~7 copies/(g干土)~10.50×10~7 copies/(g干土)。真菌和细菌的数量连作后升高,与土壤养分积累有关,真菌主要与有机质和全氮有关,细菌主要与速效养分增加有正相关。(3)温室连作黄瓜根际真菌和细菌多样性连作后下降,其中土壤盐渍化是降低真菌和细菌多样性的主要因素,土壤酸化降低细菌多样性。连作番茄根际细菌多样性与pH呈正相关。(4)温室连作黄瓜根际潜在拮抗细菌包括Bacillus,Pseudomonas和Streptomyces的OTUs绝对丰度在连作土中更高,随着连作年限的增加(3~25年)有先降低再升高的趋势。注释为Fusarium的OTU的绝对丰度随着连作年限增加有先升高再降低的趋势。Fusarium丰度降低与拮抗菌丰度升高和土壤有机质大量增加有关。(5)连作黄瓜土壤施用有机肥,能缓解黄瓜连障碍,改变连作黄瓜根际真菌和细菌群落,降低黄瓜根际镰孢菌丰度。结果将有助于进一步了解设施土壤微生物变化特点,为设施农业土壤微生物调控、土壤改良与管理提供理论依据,有利于农业的可持续发展。
【图文】：

示意图,温室,样点,示意图

肥农药的使用具有定的随意性，依据行情、长势以及病但全部温室均在茬前整地时使用次粪肥，因而肥料施用个不同连作年限(主要包括 1 年(新建温室)2 个、3 年、7 年)的黄瓜温室土壤，，同时采集了温室外周围的玉米土壤 4 包括 1~3 年连作温室 3 个、5~7 年 3 个、11~15 年 3 个和 2了温室周围的大田玉米土壤 4 份作为对照。的采集方法016年11月中下旬进行，此时大多数温室黄瓜处于开花结温室番茄处于开花结果期（定植时间为 2016 年 8 月至 9 月，按照“N”形折线选择 7 棵植株作为取样点，这 7 个地壤样品以减小取样造成的误差。对每棵植株，收集耕作壤(定义为根际土壤)到无菌塑料袋中，保存在干冰内，运保存，用于土壤 DNA 提取。同样采集同耕作层的非根际室测定土壤理化性质。

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图 2.2 温室连作黄瓜土壤养分含量与连作年限的回归曲线Figure. 2.2 The relationship between soil nutrient content and monoculture years实测二次函数Y = 2.41 + 0.01 x -0.00079 x2R2=0.275P = 0.09图 2.3 黄瓜连作温室土壤全钾含量与连作年限的回归曲线Figure 2.3 The relationship between soil total potassium content and monoculture years
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S626;S641.2;S642.2

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