设施番茄连作土壤生态劣变成因解析

发布时间：2018-07-15 11:44

【摘要】：作物连作是常用的生产方式,尤其设施作物连作更为普遍。连作导致作物生育障碍是众所周知的农业中需要解决的重大问题,但不同作物连作后产生障碍的差异性,以及其他环境和土壤耕作等对连作导致作物生育障碍影响的复杂性,增加了作物连作障碍研究的难度。因此,研究特定环境及耕作和特定作物连作下土壤生态劣变规律,对于解决特定作物连作障碍具有重要意义。本研究以设施内番茄连作1-13茬土壤为试材,在分析了设施内不同连作茬次番茄生长发育变化的基础上,解析了设施番茄连作土壤生态劣变的成因,目的为调控设施番茄连作障碍提供理论依据。主要研究成果如下:1.明确了设施内1-3茬连作番茄的株高、茎粗、鲜干重、根系活力、产量和品质逐茬提高,第3-9茬无显著差异,第11茬和第13茬显著降低;与第3-9茬相比,连作11茬和13茬丙二醛含量显著升高,小区产量也分别平均下降了 19.09%和20.58%,可见,连作11茬和13茬番茄植株表现出显著的连作生育障碍现象。2.明确了设施内1-3茬连作土壤EC值、土壤营养元素含量和土壤有机质含量逐茬升高,第3-9茬大体无显著差异,第11茬和第13茬土壤全磷含量显著升高,土壤碱解氮、速效磷、速效钾、有效铁、有效锰、有效铜和有机质含量显著降低;第11茬和第13茬土壤EC值比第3-7茬分别平均升高了 43.92%和39.10%;第13茬土壤pH比第3-9茬平均下降了 0.25个单位。相关分析表明土壤速效钾、有效铁、有效锰和有效铜含量和番茄产量呈显著或极显著正相关。说明连作第11茬和第13茬时表现出土壤理化性质的劣变和养分含量的失衡。3.明确了设施内1-3茬连作土壤酶活、土壤微生物数量和土壤微生物功能多样性逐茬提高,第3-11茬无显著差异,第13茬土壤微生物总量、细菌数量、细菌真菌比、土壤微生物、六大类碳源利用AWCD值、微生物功能多样性指数、脲酶、转化酶、中性磷酸活性显著降低,真菌数量显著升高。相关分析表明土壤微生物AWCD、土壤脲酶、转化酶活性和番茄产量呈显著正相关。可见,连作13茬土壤微生物数量、土壤微生物功能多样性和土壤酶活性发生显著劣变,连作障碍显现。4.明确了连作第13茬时土壤细菌群落遗传多样性发生显著改变。和第1茬相比,本试验中连作中期(第3-11茬)土壤细菌酸杆菌门Gp2和Gp5属显著降低,第3-11茬属水平无显著差异物种。第13茬土壤细菌差异OTU数量明显升高;PCA分析、PCoA分析和Beta多样性热图分析表明,第13茬与其他茬次发生显著分离;LEfSe分析表明,第 13 茬酸杆菌门Gp4、Gp、Gp7、Gp10、Gp17、Gp18、Gp19 以及Latescibacteria_genera_incertae_sedis和WPS_2_genera_incertae_sedis有显著的增加。5.明确连作第11茬和第13茬土壤真菌菌群遗传多样性发生显著改变,第13茬土壤致病菌Alternaria丰度显著升高。不同连作茬次土壤真菌属水平OTU聚类表明,第11茬和第13茬聚为一组,但与其他茬次分离。LEfSe分析表明,与第1-9茬相比,第11茬和第13茬土壤真菌出现大量丰度显著增加的物种。其中,第11茬座囊菌纲(c_Dothideomycetes),格孢腔目(o_Pleosporales),小囊菌目(o_Microascales),小囊菌科(f_Microascaceae)和3种子囊菌门下分类地位尚不明确或尚未鉴定的真菌群落丰度显著升高;第13茬在银耳纲(c_Tremellomycetes),银耳菌纲下Cystofilobasidiales吕(o_Cystofilobasidiales),银耳菌纲下Cystofilobasidiales 科(f_Cystofilobasidiaceae),被孢霉目(o_Mortierellales),被孢霉科(f_Morierellaceae),孢菌科(f_Pleosporaceae),毛球壳科(f_Lasiosphaeriaceae)和5种分类地位尚不明确或尚未鉴定的真菌群落丰度显著升高。综上所述,设施番茄在连作11茬和13茬时表现出明显的连作生育障碍,番茄产量显著降低。分析连作障碍的产生主要由土壤生态环境因素劣变引起,本试验中连作障碍的产生和土壤pH、EC值、有效态养分含量、有机质含量、脲酶活性、转化酶活性、中性磷酸酶活性、细菌数量、真菌数量、微生物多样性有密切的关系。
[Abstract]:The results are as follows : 1 . The results are as follows : 1 . The results are as follows : 1 . The results are as follows : 1 . The results are as follows : 1 . The results are as follows : 1 . The results are as follows : 1 . The results are as follows : 1 . The results are as follows : 1 . The results are as follows : Soil microbial diversity index , urease , convertase and neutral phosphoric acid activity were significantly decreased , and the number of fungi increased significantly . The results showed that there were significant changes in soil microbial biomass , soil urease , enzyme activity and tomato yield . The content of available nutrient , the content of organic matter , the activity of urease , the activity of converting enzyme , the activity of neutral phosphatase , the number of bacteria , the number of fungi and the diversity of microorganism have close relation .
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S626;S641.2

【参考文献】