蚓粪改善设施番茄连作土壤质量和番茄品质的机理
发布时间：2020-11-15 05:36
番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)是一种大众性蔬菜,也是我国北方设施蔬菜生产中主要的蔬菜种类之一,其中连作现象普遍存在。连作导致的土壤环境恶化、番茄生长受阻、产量和品质下降是设施番茄生产中亟待解决的问题。蚓粪是一种天然的生态有机肥,近年来受到一些研究者的关注,并被用于改良设施土壤质量。但其改善设施内连作障碍土壤的微生物机理尚未清楚。本文以设施番茄不同连作年限(0年、5年和20年)土壤为试材,以不施肥(CK)、化肥(CF)、稻草(FS)和鸡粪(CM)为对照,采用传统分析和现代微生物分析技术相结合的方法,研究了蚓粪对番茄不同连作年限土壤理化性质、土壤酶活性、土壤微生物群落组成和多样性的调控,以及对引起番茄枯萎病的尖孢镰刀菌抑制效果和番茄产量、品质的影响。所得主要结果如下:1、番茄长期连作导致土壤pH(连作20年土壤pH比连作0年土壤降低了1.23个单位)和C/N下降(连作5年和20年土壤C/N比连作0年土壤分别降低6.46%和8.33%)、电导率升高(连作20年土壤电导率比连作0年土壤升高26.75%)以及土壤养分含量的积累;连作导致土壤中过氧化氢酶和多酚氧化酶活性下降,脲酶和酸性磷酸酶活性增强;土壤细菌和放线菌数量降低,真菌数量(连作5年和20年土壤中真菌数量比连作0年土壤分别增加了49.16%和59.22%)和病原真菌尖孢镰刀菌(Fol)数量(连作5年和20年土壤中Fol数量分别比连作0年土壤提高了820%和2804%)显著增加;细菌/真菌、放线菌/真菌和微生物群落多样性降低。连作改变了土壤中微生物群落组成,Actinobacteria门,特别是Acidimicrobiaceae科和Ilumatobacter属,以及Glomeromycota门的相对丰度随着番茄连作年限的延长而降低,而Cladorrhinum属相对丰度升高。番茄长期连作虽然可以使番茄果实产量、有机酸、可溶性糖、维生素C含量和糖酸比升高,但同时也伴随着果实硝酸盐含量的增加。2、施肥降低了三种连作年限土壤的pH,提高了土壤电导率,但在3种土壤中番茄全生育期内,蚓粪处理的土壤pH均高于鸡粪、稻草和化肥处理。化肥、稻草、鸡粪和蚓粪均增加了土壤养分含量、微生物量碳氮,但同时降低了土壤碳氮比,其中蚓粪处理中碳氮比降低幅度最小。无论连作年限长短,蚓粪处理中多酚氧化酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性均为最高,而化肥处理中土壤多酚氧化酶活性最低;在连作0年和20年的土壤中,不同施肥处理间脲酶活性无显著差异;在连作5年的土壤中,鸡粪处理的脲酶活性显著高于其他处理。3、蚓粪处理土壤细菌数量最多,化肥和秸秆处理土壤真菌数量相对较高。细菌群落α-多样性指数随着番茄连作年限延长显著降低,其中蚓粪处理多样性指标均高于其他处理。施肥改变了土壤中的优势菌群。与化肥处理比较,蚓粪和鸡粪处理显著的改善了土壤细菌群落结构。相关分析表明,土壤p H和有机质含量是对细菌群落结构影响最大的两个因素。随着番茄连作年限的延长,土壤真菌Chao1指数呈下降趋势,而Shannon和Simpson指数先降低后升高。鸡粪处理真菌群落结构多样性较低,而蚓粪处理相对较高。土壤pH和有机质含量对真菌群落结构的影响最大。4、与化肥、稻草和鸡粪相比,蚓粪对番茄长期连作(连作20年)土壤中尖孢镰刀菌具有显著抑制效果(抑制率达44.42%)。结构方程模型(SEM)表明,土壤中Acidimicrobiaceae科和Ilumatobacter属在病原真菌尖孢镰刀菌的抑制中发挥着重要的作用;土壤pH和NH_4~+-N促进了Acidimicrobiaceae科和Ilumatobacter属的生长繁殖;通过对鸡粪、牛粪和蚓粪中相应微生物的分析发现,与鸡粪和牛粪相比,蚓粪中富含Acidimicrobiaceae科和Ilumatobacter属,表明蚓粪中含有的相应微生物可能是土壤中该微生物的重要来源。5、蚓粪和鸡粪比化肥和稻草更能有效地促进番茄植株生长,包括茎粗、株高、根系活力、根干重、地上部分干重;与CK相比,蚓粪处理均提高了不同连作年限番茄的果实品质:增加了糖酸比,降低了硝酸盐含量。与番茄连作20年的土壤相比,连作0年土壤中,蚓粪对番茄果实产量(提高了74%)、维生素C(提高了47%)、可溶性糖(提高了71%)、糖酸比(提高了210%)、硝酸盐(降低了31%)改善效果更好,蚓粪在连作5年的土壤中对番茄产量和果实品质的改善效果也优于连作20年的土壤。综上所述,蚓粪对番茄不同连作年限土壤理化性质的改善效果优于鸡粪和稻草,主要表现为能维持较高的土壤pH、碳氮比、较低的土壤电导率和番茄果实硝酸盐含量。在有无枯萎病害发生的土壤中均可以推荐使用蚓粪作为一种有机肥,在无番茄连作历史或番茄连作历史较短的土壤中,蚓粪可替代化肥施用,改善番茄产量和品质,并改善土壤质量。在有番茄枯萎病发生的土壤中,蚓粪可作为生物有机肥向土壤中输入有益微生物,并通过改善土壤微生物群落结构和多样性来防御枯萎病的发生。
【学位单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S641.2;S626
【部分图文】：
第二章 番茄不同连作年限土壤生物化学特性、番茄产量和品质的变化2.2.3 土壤微生物多样性在番茄连作 5 年后，土壤细菌多样性（包括 Chao1 指数，Simpson 指数和Shannon 指数）并没有发生显著变化。番茄连作年限达 20 年后，土壤细菌多样性显著降低（图 2-2a-c）。番茄连作超过 5 年，真菌 Chao1 指数显著下降（图 2-2a）。连作年限对真菌的 Simpson 指数没有影响（图 2-2b）。番茄连作 5 年土壤的真菌Shannon 指数要显著低于连作 20 年土壤（图 2-2c）。
图 2-3 不同番茄连作年限土壤细菌和真菌群落的 UPGMA 层次聚类分析.Figure 2-3 UPGMA hierarchical clustering analysis of soil bacteria and fungal communities indifferent tomato continuous cropping years.图中绿色、蓝色、红色分别表示为连作 0 年、5 年和 20 年的土壤.2.2.4 土壤微生物和病原菌数量表 2-3 不同番茄连作年限土壤微生物数量 (CFU/g soil).Table 2-3 Microbial number of the soils under different tomato continuous cropping years.作年限 (年)ontinuous cropping years细菌（×106） 真菌（×103） 放线菌（×105） 细菌/真菌 放线菌 2.70±0.19 a 3.58±0.27 a 2.16±0.14 ab 787.47±114.90 a 61.43± 3.70±0.69 a 5.34±0.20 b 2.46±0.29 b 694.39±129.86 a 46.14±0 2.98±0.21 a 5.70±0.60 b 1.78±0.16 a 538.47±50.39 a 32.24±
不同番茄连作年限土壤细菌和真菌群落的 UPGMA 层次聚GMA hierarchical clustering analysis of soil bacteria and fungadifferent tomato continuous cropping years.中绿色、蓝色、红色分别表示为连作 0 年、5 年和 20 年的土壤微生物和病原菌数量表 2-3 不同番茄连作年限土壤微生物数量 (CFU/g soil).icrobial number of the soils under different tomato continuous c细菌（×106） 真菌（×103） 放线菌（×105） 细菌/真菌 2.70±0.19 a 3.58±0.27 a 2.16±0.14 ab 787.47±113.70±0.69 a 5.34±0.20 b 2.46±0.29 b 694.39±122.98±0.21 a 5.70±0.60 b 1.78±0.16 a 538.47±50
【参考文献】
本文编号：2884401
【学位单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S641.2;S626
【部分图文】：
第二章 番茄不同连作年限土壤生物化学特性、番茄产量和品质的变化2.2.3 土壤微生物多样性在番茄连作 5 年后，土壤细菌多样性（包括 Chao1 指数，Simpson 指数和Shannon 指数）并没有发生显著变化。番茄连作年限达 20 年后，土壤细菌多样性显著降低（图 2-2a-c）。番茄连作超过 5 年，真菌 Chao1 指数显著下降（图 2-2a）。连作年限对真菌的 Simpson 指数没有影响（图 2-2b）。番茄连作 5 年土壤的真菌Shannon 指数要显著低于连作 20 年土壤（图 2-2c）。
图 2-3 不同番茄连作年限土壤细菌和真菌群落的 UPGMA 层次聚类分析.Figure 2-3 UPGMA hierarchical clustering analysis of soil bacteria and fungal communities indifferent tomato continuous cropping years.图中绿色、蓝色、红色分别表示为连作 0 年、5 年和 20 年的土壤.2.2.4 土壤微生物和病原菌数量表 2-3 不同番茄连作年限土壤微生物数量 (CFU/g soil).Table 2-3 Microbial number of the soils under different tomato continuous cropping years.作年限 (年)ontinuous cropping years细菌（×106） 真菌（×103） 放线菌（×105） 细菌/真菌 放线菌 2.70±0.19 a 3.58±0.27 a 2.16±0.14 ab 787.47±114.90 a 61.43± 3.70±0.69 a 5.34±0.20 b 2.46±0.29 b 694.39±129.86 a 46.14±0 2.98±0.21 a 5.70±0.60 b 1.78±0.16 a 538.47±50.39 a 32.24±
不同番茄连作年限土壤细菌和真菌群落的 UPGMA 层次聚GMA hierarchical clustering analysis of soil bacteria and fungadifferent tomato continuous cropping years.中绿色、蓝色、红色分别表示为连作 0 年、5 年和 20 年的土壤微生物和病原菌数量表 2-3 不同番茄连作年限土壤微生物数量 (CFU/g soil).icrobial number of the soils under different tomato continuous c细菌（×106） 真菌（×103） 放线菌（×105） 细菌/真菌 2.70±0.19 a 3.58±0.27 a 2.16±0.14 ab 787.47±113.70±0.69 a 5.34±0.20 b 2.46±0.29 b 694.39±122.98±0.21 a 5.70±0.60 b 1.78±0.16 a 538.47±50
【参考文献】
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本文编号：2884401
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