全 文 :园艺学报,2016,43 (10): – .
Acta Horticulturae Sinica
doi:10.16420/j.issn.0513-353x.2015-0966;http://www. ahs. ac. cn 1
收稿日期:2016–03–28;修回日期:2016–18–10
基金项目:国家现代农业产业技术体系建设专项资金项目(CARS-28);山东省自然科学基金项目(ZR2014CL024)
* 通信作者 Author for correspondence(E-mail:yinchengmiao@163.com,mzhiquan@sdau.edu.cn)
平邑甜茶幼苗与葱混作对苹果连作土壤环境的
影响
李家家,相 立,潘凤兵,陈学森,沈 向,尹承苗,毛志泉*
(山东农业大学园艺科学与工程学院,作物生物学国家重点实验室,山东泰安 271018)
摘 要:盆栽条件下研究了葱(Allium fistulosum L.)与平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)混作对
苹果连作土壤环境及平邑甜茶幼苗生长和生理的影响。结果表明:与连作对照相比,平邑甜茶与葱混作
能促进幼苗株高、地径、鲜样质量、干样质量的增长(分别为对照的 1.42 倍、1.67 倍、3.63 倍和 2.99 倍);
提高了平邑甜茶幼苗的根系呼吸速率、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)
的活性(分别为对照的 1.58 倍、2.74 倍、2.41 倍和 6.79 倍);显著提高土壤中脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和
过氧化氢酶活性,均表现为混作 > 石灰氮 > 溴甲烷 > 连作土;同时混作土壤中细菌数量为连作对照的
2.44 倍,放线菌数量为连作对照的 1.79 倍,而真菌数量较连作对照减少了 69.4%,土壤中细菌/真菌比值
表现为溴甲烷 > 混作 > 石灰氮 > 连作土;提高了土壤真菌的丰富度指数、多样性指数、均匀度指数,
降低了优势度指数;土壤中尖孢镰刀菌数量明显减少。平邑甜茶幼苗与葱混作,可以减少连作土壤中真
菌数量,提高细菌数量,减轻苹果的连作障碍。
关键词:平邑甜茶;混作;葱;土壤环境;连作障碍
中图分类号:S 661.1 文献标志码:A 文章编号:0513-353X(2016)10-
Effects of Malus hupehensis Seedling and Allium fistulosum Mixed
Cropping on Replanted Soil Environment
LI Jia-jia,XIANG Li,PAN Feng-bing,CHEN Xue-sen,SHEN Xiang,YIN Cheng-miao*,and MAO
Zhi-quan*
(College of Horticulture Science and Engineering,Shandong Agricultural University,State Key Laboratory of Crop
Biology,Tai’an,Shandong 271018,China)
Abstract:Effects of Allium fistulosum L. and apple seedlings mixed cropping on the replant soil
environment and growth of Malus hupehensis Rehd. seedlings were studied under pot condition. Results
showed that mixed cropping enhanced Malus hupeheusis Rehd. seedlings biomass. Plant height,ground
diameter,fresh weight and dry weight were 1.42,1.67,3.63 and 2.99 times larger than the control group.
The root respiration rate of Malus hupehensis Rehd. seedlings was significantly improved. Activities of
antioxidant enzymes,such as superoxide dismutase(SOD),catalase(CAT)and peroxidase(POD)
were 1.58,2.74,2.41 and 6.79 times higher than the control group. The activities of soil enzymes including
网络出版时间:2016-10-25 10:43:52
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1924.S.20161025.1043.042.html
Li Jia-jia,Xiang Li,Pan Feng-bing,Chen Xue-sen,Shen Xiang,Yin Cheng-miao,Mao Zhi-quan.
Effects of Malus hupehensis seedling and Allium fistulosum mixed cropping on replanted soil environment.
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urease,invertase,phosphatase and catalase were significantly improved. The activities of soil enzymes in
mixed cropping were better than in lime Nitrogen,and after that was Methyl Bromide and apple replant in
order. Numbers of bacteria and actinomycete were 2.44 and 1.79 times more than the control group and
numbers of fungi dropped by 69.4%. The ratio of bacteria to fungi in different soils was as follows:Methyl
Bromide > Mixed cropping > lime Nitrogen > Replanted soil Allium fistulosum L. and apple seedlings
mixed cropping significantly improved margalef index,shannon index,pielou index and decreased
simpson index. The number of Fusarium oxysporum was reduced significantly compared with thecontrol
group. In conclusion,Allium fistulosum L. and apple seedlings mixed cropping decreased the number of
fungi and increased that of bacteria,could reduce apple replant disease.
Key words:Malus hupehensis;mixed cropping;Allium fistulosum;soil environment;apple replant
受土地资源限制,苹果主产区老果园更新面临连作带来的再植病问题(王闯 等,2009;
Tewoldemedhin et al.,2011)。苹果连作障碍的致病因素复杂(Manici et al.,2003;van Schoor et al.,
2009),主要包括土壤化感物质、有害微生物、土壤物理化学性质变劣等因素(张爱君 等,2002)。
许多试验证明土壤生物因素是连作障碍产生的原因之一,合理的土壤微生物群落结构、丰富的多样
性和较高的微生物活性不仅能缓解或消除连作障碍,而且能维持土壤系统的稳定性和可持续性
(Cardinale et al.,2006;Enwall et al.,2007;耿士军 等,2012)。在果树行间种植适宜农作物,不
仅可以合理利用土地,增加收益,还可以改善土壤的物理性状,促进果树的生长。据试验,在苹果
再植园中种植豌豆可以有效地降低再植病害(谢洪刚和李坤,2008)。杨阳等(2013)在研究分蘖洋
葱根系分泌物对黄瓜幼苗生长及根际土壤微生物的影响时发现黄瓜幼苗根际土壤细菌、放线菌数量
增多,真菌、尖孢镰孢菌数量减少,改善了黄瓜根际土壤微生物群落结构,促进了黄瓜幼苗生长,
说明分蘖洋葱根系分泌物能够对土壤微生物群落结构产生有益的影响。生产实践表明,葱属作物与
其他作物间作或轮作能有效地控制由镰孢菌、立枯丝核菌等病原菌引起的土传病害(金扬秀 等,
2003;;Kassa et al.,2006;Zewde et al.,2007)。溴甲烷和石灰氮是曾被用来防控苹果连作障碍常
用的两种土壤熏蒸剂。溴甲烷具有很强的土壤穿透能力,汽化点非常低,而且能够大量杀死土壤中
的细菌、真菌和线虫等(王娟,2009;周翠,2009)。但因其污染环境且对人体有害生产上使用越来
越少,而葱属作物挥发物和浸提液抑菌活性成分复杂,且对非靶标生物安全,有利于克服病原菌的
抗药性。目前葱属作物的抑菌活性研究主要集中于食品和医学微生物方面(杨敏 等,2013)。本试
验中以苹果常用砧木平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)幼苗为材料,通过同溴甲烷和石灰氮两种
灭菌剂对比,研究连作条件下平邑甜茶幼苗与葱混作对其生物量和土壤微生物环境的影响,为减轻
苹果连作障碍提供新的技术措施。
1 材料与方法
1.1 试验材料与处理
试验于 2014 年在山东农业大学园艺科学与工程学院国家苹果中心试验基地进行。试验用土取自
山东省泰安市满庄镇 30 年生红富士苹果园。土壤质地为棕壤土,pH 5.71,EC 0.44 mS · cm-1(25 ℃),
硝态氮 14.08 mg · kg-1,铵态氮 4.57 mg · kg-1,速效磷 9.32 mg · kg-1,速效钾 114.73 mg · kg-1,有机
质 5.62 g · kg-1 。
李家家,相 立,潘凤兵,陈学森,沈 向,尹承苗,毛志泉.
平邑甜茶幼苗与葱混作对苹果连作土壤环境的影响.
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将平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)种子浸泡后与细沙混匀,2014 年 2 月于 4 ℃左右层积 30
d,待种子萌动露白后在育苗盘中播种育苗。至幼苗长到 6 片真叶时移栽到上口径 38 cm,下口径 28
cm,高 26 cm 的泥瓦盆中进行盆栽试验。每盆装土 30 kg,每盆 4 株平邑甜茶幼苗,每个处理设置 8
盆重复。试验所用葱为普通大葱(Allium fistulosum L.),将葱种子在平邑甜茶幼苗移栽后一周播于
泥瓦盆中,待葱苗长至 15 ~ 20 cm 时进行间苗,每盆中留葱苗 20 株。于 2015 年 8 月 20 日取土样
测定土壤相关指标并对平邑甜茶幼苗进行生长和生理指标的测定。试验设置连作对照、溴甲烷灭菌
(T1)、石灰氮灭菌(T2)、平邑甜茶与葱混作(T3)4 个处理。
1.2 测定指标与测定方法
1.2.1 平邑甜茶生物量与根系生理指标的测定
幼苗株高、地径分别用直尺和游标卡尺进行测量;地上和地下鲜质量用天平进行称量;地上和
地下干质量先分装入纸袋,在烘箱中调温 108 ℃杀青 30 min,然后放入 68 ℃的烘箱中,烘至恒重
后进行测量。
根系呼吸速率的测定采用氧电极法测定(赵世杰 等,2012)。
根系保护性酶的测定:称取 2 g 根,放入 50 mL 的离心管中,加 20 mL 浓度为 0.05 mol · L-1 磷
酸缓冲溶液(pH7.8)(低温),用磨碎机研磨,冷冻离心机下 8 000 r · min-1 离心 20 min,上清液即
为粗酶液。超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定按照陈贻竹等(1988)的方法,以每分钟抑制氮蓝
四唑(NBT)光还原 50%为 1 个酶活力单位(U),酶的活性以 U · min-1 · g-1FW 表示;过氧化物酶
(POD)活性的测定按 Omran(1980)的方法,酶的活性以每分钟减少 0.01 个 A 值所需的酶量为 1
个活性单位(U),以 U · min-1 · g-1FW 表示;过氧化氢酶(CAT)活性的测定采用 Kar 和 Mishra(1976)
的方法,酶的活性以每分钟减少 0.01 个 A 值所需的酶量为 1 个活性单位(U),酶活性以
U · min-1 · g-1FW 表示。
1.2.2 土壤微生物的测定
微生物数量的测定采用稀释平板培养计数法(程丽娟和薛泉宏,2000)。细菌培养采用牛肉膏蛋
白胨培养基,放线菌培养采用改良高氏 1 号培养基。
土壤酶活性的测定参照关松荫(1986)的方法。
土壤真菌多样性的测定采用 T-RFLP(Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism)技术,
利用 BIO-DAP 程序(http://nhsbig. inhs.uiuc.edu/wes/populations.html)计算样品的多样性指数(H)、
优势度指数(D)、丰富度指数(SR)和均匀度指数(E)。
采用 CFX96TM Thermal Cycler(Bio-Rad)对土壤中尖孢镰刀菌基因拷贝数进行定量分析。首
先分别建立真菌 ITS 基因片段的标准曲线,将含有正确基因片段的克隆子培养扩大,提取质粒 DNA,
纯化并定量;实时荧光定量 PCR 体系依据 SYBR Premix Ex TaqTMKit(TaKaRa)试剂盒说明步骤完
成。试验需正向引物序列:GTGAACATACCACTTGTTGCCTC,反向引物序列:GAGTCCCAACA
CCAAGCTGTG,PCR 产物经溶解曲线和琼脂糖电泳验证,确认其专一性和有效性。依据基因拷贝
数和 Cycle threshold(CT)的线性方程,利用外延法根据环境样品的 CT 值计算出环境样品中相应
基因片段的拷贝数。
1.2.3 数据处理
Li Jia-jia,Xiang Li,Pan Feng-bing,Chen Xue-sen,Shen Xiang,Yin Cheng-miao,Mao Zhi-quan.
Effects of Malus hupehensis seedling and Allium fistulosum mixed cropping on replanted soil environment.
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采用 Excel 2003 完成对试验数据的计算和制图,通过 SPSS 19.0 进行方差分析,采用邓肯氏新
复极差法进行差异显著性检测。
2 结果与分析
2.1 与葱混作处理对平邑甜茶幼苗生物量的影响
由表 1 可以看出,溴甲烷灭菌、石灰氮灭菌和与葱混作处理均可提高平邑甜茶幼苗的生物量,
表现为溴甲烷 > 石灰氮 > 与葱混作 > 连作土,与葱混作处理的平邑甜茶幼苗的株高、地径、鲜
样质量、干样质量分别为对照的 1.42 倍、1.67 倍、3.63 倍和 2.99 倍。可见与葱混作处理对平邑甜
茶幼苗的生长有促进作用。
表 1 不同处理对平邑甜茶幼苗生物量的影响
Table 1 Effect of different treatments on seedling biomass of Malus hupehensis Rehd. seedlings
处理
Treatment
株高/cm
Plant height
地径/mm
Ground diameter
鲜样质量/g
Fresh weight
干样质量/g
Dry weight
连作土(对照)Replanted soil(Control) 36.93 ± 2.15 d 4.56 ±0.41 c 9.11 ± 0.66 d 4.04 ± 0.33 d
溴甲烷灭菌 Methyl bromide 75.53 ± 2.56 a 10.39 ± 0.52 a 94.88 ± 6.33 a 37.42 ± 2.72 a
石灰氮灭菌 Lime nitrogen 64.57 ± 2.80 b 8.06 ± 0.73 b 45.46 ± 5.71 b 18.86 ± 2.70 b
平邑甜茶幼苗与葱混作
Malus hupehensis Rehd. seedling and Allium
fistulosum L. mixed cropping
52.57 ± 7.21 c 7.63 ± 0.31 b 33.07 ± 8.29 c 12.07 ± 2.94 c
注:表中不同小写字母表示不同处理间的差异(P < 0.05)。下同。
Note:Different letters in the table stand for the significant difference at the 0.05 level. The same below.
2.2 与葱混作处理对平邑甜茶幼苗根系呼吸速率和根系保护性酶活性的影响
从表 2 可以看出溴甲烷、石灰氮、与葱混作三个处理均能显著提高平邑甜茶幼苗的根系呼吸速
率和根系保护性酶活性,均表现为溴甲烷 > 与葱混作 > 石灰氮 > 连作土。其中与葱混作处理的
根系呼吸速率、SOD、CAT、POD 活性分别为连作对照的 1.58 倍、2.74 倍、2.41 倍和 6.79 倍,表
明与葱混作处理可提高平邑甜茶幼苗的根系保护性酶活性,处理效果优于石灰氮处理。
表 2 不同处理对平邑甜茶幼苗根系呼吸速率和根系活性酶的影响
Table 2 Effect of different treatments on root respiration rate and protective enzyme of Malus hupehensis Rehd. seedlings
处理
Treatment
根系呼吸速率/
(nmolO2 · mL-1 · min-1FW)
respiration rate of root
SOD 活性/
(U · min-1 · g-1FW)
SOD activity
POD 活性/
(U · min-1 · g-1FW)
POD activity
CAT 活性/
(U · min-1 · g-1FW)
CAT activity
连作土(对照)
Replanted soil(Control) 319.38 ± 20.44 c 55.58 ± 6.08 d 8.75 ± 0.78 d 21.64 ± 0.41 d
溴甲烷灭菌 Methyl bromide 584.95 ± 22.71 a 207.86 ± 7.67 a 80.59 ± 3.38 a 60.25 ± 0.80 a
石灰氮灭菌 Lime nitrogen 477.62 ± 22.32 b 125.40 ± 4.97 c 39.57 ± 4.47 c 40.17 ± 1.78 c
平邑甜茶幼苗与葱混作
Malus hupehensis Rehd. seedling and
Allium fistulosum L. mixed cropping
504.69 ± 49.09 b 152.40 ± 3.74 b 59.41 ± 5.85 b 52.26 ± 0.40 b
2.3 与葱混作处理对平邑甜茶幼苗土壤酶活性的影响
由表 3 表明,溴甲烷灭菌、石灰氮灭菌、与葱混作处理均能提高土壤酶活性,脲酶活性分别为
对照的 1.02 倍、1.10 倍和 1.12 倍;蔗糖酶活性分别为对照的 1.77 倍、2.35 倍和 3.03 倍;磷酸酶活
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性分别为对照的 1.23 倍、1.45 倍和 2.28 倍,总体表现为与葱混作 > 石灰氮 > 溴甲烷 > 连作土,
表明与葱混作处理对土壤环境具有一定的改善作用。
表 3 不同处理对土壤酶活性的影响
Table 3 Effect of different treatments on soil enzyme activity
处理
Treatment
蔗糖酶活性/
(mg · g-1 · d-1)
Invertase activity
磷酸酶活性/
(mg · g-1 · d-1)
Phosphatase activity
脲酶活性/
(mg · g-1 · d-1)
Urease activity
过氧化氢酶活性/
(0.1 mol · L-1 KMnO4 mL · g-1)
Catalase activity
连作土(对照)
Replanted soil(Control) 2.87 ± 0.12 d 0.63 ± 0.02 d 0.71 ± 0.00 d 0.33 ± 0.06 b
溴甲烷灭菌 Methyl bromide 5.07 ± 0.12 c 0.71 ± 0.02 c 0.72 ± 0.00 c 0.43 ± 0.06 b
石灰氮灭菌 Lime nitrogen 6.73 ± 0.12 b 0.91 ± 0.02 b 0.78 ± 0.00 b 0.57 ± 0.06 a
平邑甜茶幼苗与葱混作
Malus hupehensis Rehd. seedling and
Allium fistulosum L. mixed cropping
8.67 ± 0.12 a 1.43 ± 0.05a 0.79 ± 0.00 a 0.63 ± 0.06 a
2.4 与葱混作处理对平邑甜茶幼苗土壤微生物环境的影响
表 4 表明,溴甲烷灭菌、石灰氮灭菌、与葱混作处理均能提高土壤中细菌数量,降低土壤中真
菌数量,增加放线菌数量。其中溴甲烷灭菌、石灰氮灭菌、与葱混作处理的土壤细菌数量分别为连
作对照的 1.34 倍、1.67 倍和 2.44 倍;真菌数量分别较对照减少了 88.7%、59.7%和 69.4%;放线菌
数量分别为对照的 1.76 倍、2.47 倍和 1.79 倍。土壤中细菌/真菌比值表现为溴甲烷 > 与葱混作 > 石
灰氮 > 连作土,表明与葱混作处理对改善土壤微生物环境起到一定作用。
表 4 不同处理对土壤微生物的影响
Table 4 Effect of different treatments on soil microorganisms.
处理
Treatment
细菌数量/
(×105 CFU . g-1)
Bacteria amount
真菌数量/
(×103 CFU . g-1)
Fungi amount
放线菌数量/
(×104 CFU . g-1)
Actinomyces amount
细菌与真菌比值/
The ratio of bacteria
and fungi
连作土(对照)
Replanted soil(Control) 14.33 ± 1.53 d 20.67 ± 2.08 a 20.67 ± 2.31 c 70.24 ± 13.85 d
溴甲烷灭菌 Methyl bromide 19.33 ± 1.53 c 2.33 ± 0.58 c 36.33 ± 2.31 b 861.11 ± 211.04 a
石灰氮灭菌 Lime nitrogen 24.00 ± 1.00 b 8.33 ± 0.58 b 51.00 ± 1.00 a 288.43 ± 11.14 c
平邑甜茶幼苗与葱混作
Malus hupehensis Rehd. seedling
and Allium fistulosum L. mixed
cropping
35.00 ± 1.00 a 6.33 ± 0.58 b 37.00 ± 1.00 a 555.56 ± 50.92 b
2.5 与葱混作处理对平邑甜茶幼苗土壤真菌多样性的影响
根据 T-RFLP 图谱中 OTU 的数量、种类及丰度,分别计算了 4 个处理土壤样品中真菌的各项指
数。由表 5 可以看出溴甲烷灭菌、石灰氮灭菌和与葱混作处理与连作对照相比,丰富度指数、多样
性指数、均匀度指数均有所提高,优势度指数较对照有所降低。
表 5 土壤真菌的 T-RFLP 分析
Table 5 T-RFLP analysis of Soil fungal
处理
Treatment
物种丰富度指数
Margalef index
多样性指数
Shannon index
均匀度指数
Pielou index
优势度指数
Simpson index
连作土(对照)Replanted soil(Control) 3.37 ± 0.12 d 2.17 ± 0.06 b 0.79 ±0.02 b 0.16 ± 0.01 a
溴甲烷灭菌 Methyl bromide 4.68 ± 0.12 b 2.56 ± 0.14 a 0.87 ± 0.01 a 0.10 ± 0.01 bc
石灰氮灭菌 Lime nitrogen 3.96 ± 0.14 c 2.52 ± 0.01 a 0.87 ± 0.01 a 0.11 ± 0.00 b
平邑甜茶幼苗与葱混作 5.00 ± 0.23 a 2.68 ± 0.06 a 0.86 ± 0.01 a 0.09 ± 0.00 c
Li Jia-jia,Xiang Li,Pan Feng-bing,Chen Xue-sen,Shen Xiang,Yin Cheng-miao,Mao Zhi-quan.
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Malus hupehensis Rehd. seedling and Allium
fistulosum L. mixed cropping
2.6 不同处理间 T-RFLP 图谱的主成成分分析和聚类分析
对各样品获得的所有数据进行主成分分析(图 1),前 3 个主成分特征值的贡献率总和为 88%,
所以选取 2 个主成分来进行分析,由图 2 看出,4 个不同处理的土壤微生物群落可以分为 4 个相对
独立的微生物群,其中连作土和与葱混作处理的土壤群落结构差异明显,溴甲烷灭菌与石灰氮灭菌
的土壤群落结构具有较高的相似性,表明与葱混作处理的土壤真菌群落结构较连作土有明显差异,
构成一个独立的群落结构。
图 1 不同样品间 T-RFLP 图谱的主成分分析图
Fig. 1 Analysis chart for T-RFLP patterns of different samples
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图 3 不同处理对尖孢镰刀菌 ITS 序列基因拷贝数的影响
Fig. 3 Effect of different treatments on the copies of Fusarium
oxysporum ITS fungal genes
图 2 不同样品间 T-RFLP 图谱的聚类分析
Fig. 2 Cluster analysis of T-RFLP patterns of different samples
2.7 不同处理对土壤尖孢镰刀菌基因拷贝数
的影响
采用实时荧光定量 PCR 技术对不同处理
下尖孢镰刀菌基因拷贝数进行测定(图 3),结
果表明:溴甲烷灭菌(0.68 × 105)、石灰氮灭
菌(3.73 × 105)和与葱混作处理(1.76 × 105)
的基因拷贝数均显著低于连作土(8.44 × 105),
说明以尖孢镰刀菌为主的有害真菌数量明显减
少,其中与葱混作处理效果较好,说明与葱混
作处理对减少土壤中主要有害真菌起到一定作
用。
3 讨论
SOD、POD、CAT 等抗氧化酶是保护植株免受过量自由基伤害的重要参与者,其活性的高低在
一定程度上可以反映逆境胁迫对植株的伤害大小,有研究表明,较高的 SOD、POD、CAT 活性能有
效抑制细胞自由基的过量累积(张兆波 等,2011)。随着连作年限的增加,土壤环境不断恶化,土
传病害加重,这些逆境可以引起植物体内活性氧水平增加,过量的活性氧便会攻击蛋白质、核酸、
脂类等生物大分子引起氧化损伤(Srivastava et al.,2014)。本试验结果表明,连作条件下葱与盆栽
幼苗混作能够显著提高平邑甜茶幼苗的根系保护性酶活性和根系呼吸速率,效果优于石灰氮处理,
与葱混作处理能提高连作条件下平邑甜茶幼苗的保护酶活性,减轻膜脂过氧化程度,这可能由于葱
能产生含硫化合物,这些化合物通过对巯基的氧化,使与微生物生长繁殖有关的含硫巯基酶失活,
或对含硫氧基的化合物如肌氨酸、谷氨酸产生竞争性抑制,或非竞争性的抑制某些酶的活性,从而
对众多致病菌起到抑制或杀灭作用(Kavindra,2000;Miron & Rabinkov,2000),从而改善土壤团
粒结构及微生物群落体系,抑制放线菌等病原菌生长,促进有益微生物的生长,进而减轻土传病害,
缓解连作对平邑甜茶幼苗的胁迫(蒋小姝 等,2013)。葱的根系分泌物可能改善了平邑甜茶幼苗正
常生长的环境,这与前人研究结果(吕毅 等,2014)一致。
许多研究表明,土壤酶活性的变化能较早地预测土壤质量的变化。蔗糖酶活性强弱反映基质熟
化程度和肥力水平,对增加基质中的营养物质起重要作用;脲酶直接参与基质有机氮的转化;磷酸
酶能促进土壤中有机磷化合物或无机磷酸盐转化为植物能利用的无机态磷;过氧化氢酶能催化分解
土壤中累积的过氧化氢,减轻其毒害作用。本试验表明溴甲烷灭菌、石灰氮灭菌和与葱混作处理较
连作对照土壤酶活性均增加,其中与葱混作处理能显著增加土壤酶活性,这可能由于与葱混作处理
相较于连作土,能够提高细菌在土壤中所占比率,减少土壤当中的有害真菌数量,促进土壤向细菌
主导型转化。同时可能由于葱的根系分泌物使得有害微生物环境被破坏,改善了土壤微生物结构,
有利于土壤良性发育,因此土壤酶活性显著提高。
Li Jia-jia,Xiang Li,Pan Feng-bing,Chen Xue-sen,Shen Xiang,Yin Cheng-miao,Mao Zhi-quan.
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土壤中细菌、真菌和放线菌的组成及其所占比率在一定程度上反映了土壤的肥力水平,在土壤
性质和肥水条件较好的土壤中,细菌所占比率较高(周丽霞和丁明懋,2007),病原真菌积累能显著
降低农作物产量,增加病虫害(张晶 等,2004),苹果园连作土壤及根际真菌数量显著增加,细菌
和放线菌数量显著减少,土壤类型由细菌性向真菌性转变可能是连作障碍的重要特征(孙秀山 等,
2001)。细菌对根系微生态的稳定及根际养分的供应起重要作用。一般认为,土壤细菌化是土质改善
的重要标志之一(徐瑞富和任永信,2003)。与葱混作处理能显著增加土壤中细菌和真菌比值,提高
细菌在土壤中所占比率,这将有利于控制土壤病虫害的发生,促进土壤向“高肥”的细菌主导型转
化。放线菌数量虽少于细菌,但单个放线菌的生物量很大,因此放线菌对植物生长发育也起着重要
作用。真菌种类很多,但通常植物的病原物也以真菌最多。
连作障碍的发生与根际微生态系统的失衡密切相关,长期连作可导致根际微生物群落结构和功
能多样性改变,降低有益微生物数量,增加土传病害菌数量,从而导致作物减产(刘建国 等,2009;
张重义和陈慧,2010)。生产实践证明,实行间作、套种或混作,既可充分利用光能、土地面积、空
间和有效生长期,又能克服病、虫、草对单一栽培作物的危害,从而提高几种作物单位面积的产量,
是栽培上的良法(杨友琼和吴伯志,2007)。分蘖洋葱根系分泌物对黄瓜幼苗生长及根际土壤微生物
的影响中发现分蘖洋葱根系分泌物能够促进黄瓜的生长,增加土壤细菌数量,降低土壤真菌和尖孢
镰刀菌数量(杨阳 等,2013)。大葱轮作对温室黄瓜根际土壤微生物多样性的影响中发现大葱根系
分泌物可提高土壤真菌的多样性和均匀度指数(时伟 等,2014)。从本试验结果可以看出,与葱混
作处理改善了土壤微生物环境,这可能是由于混作相对于连作来说,增加了土壤细菌数量,减少了
有害真菌数量,有利于土壤的良性发育,与葱混作处理土壤中真菌物种丰富度、均匀度和多样性指
数增加,较连作土的土壤群落结构分布差异明显,说明与葱混作处理对土壤环境改善有一定影响。
本试验中采用混作方式,研究发现连作土混种葱能显著改善土壤生物群落结构和微生物环境,
虽然溴甲烷和石灰氮熏蒸效果好,但熏蒸对环境和人体不利,不利于绿色农业的推广。与葱混作处
理能提高平邑甜茶幼苗根系呼吸速率和根系抗氧化酶活性,显著增加土壤中细菌数量,降低真菌数
量,提高细菌/真菌比值,改善土壤微生物环境,同时显著提高土壤中蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和
过氧化氢酶活性水平。与葱混作处理较连作土能在一定程度上增加平邑甜茶幼苗的生物量,但相较
于溴甲烷和石灰氮灭菌两个处理,与葱混作处理对平邑甜茶幼苗生物量的增加较少,可能由于与葱
混作同平邑甜茶争夺养分所致,生产中可以通过补充葱争夺的养分达到更好的效果。与葱混作处理
较轮作节省时间,较化学熏蒸安全,成本低廉,避免对环境破坏,因此有较好的应用前景。但与葱
混作处理能够减少土壤真菌数量,增加细菌数量的机理需要进一步研究。
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