生草改善果园土壤肥力和苹果树体营养的效果

【目的】果园生草在促进树体生长发育、改善土壤理化环境和土壤肥力等方面起着重要作用,本研究旨在解决我国果园普遍存在的立地条件差和土壤改良困难、有机质含量少且缺乏补充途径等问题,为果业可持续发展提供重要的技术支撑。【方法】以美国引进的格兰马草(Bouteloua gracilis)、粗燕麦草(Sporobolus asper)、小须芒草(Schizachyrium scoparium)、宠禾草(Eragrostis trichodes)、弯叶画眉草(Eragrostis curvula)、柳枝稷(Panicum virgatum)和加拿大滨麦(Elymus canadensis)为试验材料,以清耕和白三叶草(Trifolium pratense)为对照,于2017年春季在山东省泰安市马庄镇实验基地一年生苹果幼树行间进行生草试验,研究不同生草处理在连续两年内对果树生长发育和果园土壤环境的影响。【结果】1)8种处理草的生物学性状各不相同,其中弯叶画眉草的高度和叶片宽度、密度、盖度、地上和地下生物量表现最佳。2)7个生草处理对改善土壤环境都具有显著效果,6、7月份,弯叶画眉草处理的土壤温度下降幅度最大,生草一年较清耕分别下降了23.62%和27.45%;6、7、8月份,小须芒草处理两年的土壤pH最低,较同月清耕处理分别降低了6.83%、7.07%、7.19%;弯叶画眉草处理两年的土壤孔隙度增幅最大,较清耕处理分别增加了6.76%、8.35%、9.09%;3)果园生草提高了土壤中微生物的数量,且随着生草时间的延长提高效果越明显。生草两年的弯叶画眉草处理土壤中的真菌和放线菌数量最多;生草两年的粗燕麦草处理土壤中的细菌数量最多;宠禾草处理两年的细菌OTU数量最大,为5323个,比清耕处理高7.93%。4)不同生草处理均显著改善了果园的土壤养分。弯叶画眉草处理的土壤有机质含量最高,且生草两年比生草当年的有机质含量提高了23.53%;不同生草处理后土壤中的有效铁、有效锰、有效铜、有效锌的含量较清耕处理均有显著提高。5)不同生草处理的果树叶片矿质元素含量较清耕有显著差异,显著降低了叶片氮元素的含量,显著提高了叶片磷、钾、镁、铁、铜、锌等元素的含量。【结论】果园内不同生草处理对苹果幼树树体、土壤环境和土壤养分产生重要影响,可不同程度地改善幼树的叶片矿质元素含量,降低土壤温度和pH,提高土壤孔隙度、土壤有机质和土壤微生物数量,果园生草处理是有利于改良果园园土和树体的方法,可推动我国果业可持续发展。

苹果园生草对土壤微生物多样性、酶活性及碳组分的影响

【目的】果园种植生草能够改善土壤肥力与土壤结构。研究种植不同生草对果园土壤微生物多样性和土壤生物学性状的影响,为果园高效绿色管理提供理论依据。【方法】于2017年山东省泰安市马庄试验基地多年生苹果行间进行生草试验,供试草种为白三叶草(Trifolium pratense)、垂穗草(Bouteloua gracilis)、沙画眉草(Eragrostis trichodes)、弯叶画眉草(Eragrostis curvula)和加拿大披碱草(Elymus canadensis),以清耕自然生草为对照(ACK),研究不同生草处理在连续3年内对果园土壤环境的影响。【结果】(1)从6个土壤样品中共得到31459个细菌操作分类单元和5021个真菌操作分类单元,6个土壤样品中共有1019个相同细菌群落(OTUs)和108个相同真菌群落(OTUs)。Alpha多样性分析可知,弯叶画眉草处理后的土壤中细菌的Shannon、Simpson和Chao1指数高于Ack处理,比Ack分别增加了4.61%、7.01%和27.44%,尤其加拿大披碱草处理后土壤真菌的Chao1指数是对照的1.31倍(P<0.05)。在门分类水平变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和疣微菌门(Verrucomicrobia)是优势细菌,这8个细菌门在各自处理中占比超过95%,子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)、接合菌门(Zygomycota)是优势真菌,这4个优势真菌门在各自处理中占比超过80%。弯叶画眉草处理可提高土壤中细菌丰富度和多样性,沙画眉草处理土壤中的细菌芽单胞菌门、浮霉菌门、绿弯菌门相对丰度降低;5个生草处理提高了土壤中真菌群落担子菌门的相对丰度,垂穗草子囊菌门相对丰度降低明显,垂穗草、弯叶画眉草和加拿大披碱草提高了土壤中的球囊菌门相对丰度。(2)果园生草提高了土壤中微生物的数量,且随着生草时间的延长微生物数量增加明显,2020年9月份的弯叶画眉草处理土壤微生物数量高于清耕处理。(3)生草提高了果园土壤总有机碳和可溶性有机碳含量,弯叶画眉草、加拿大披碱草和沙画眉草处理效果显著好于清耕,弯叶画眉草的效果尤为突出,而三叶草的效果不显著。相应地,沙画眉草、弯叶画眉草和加拿大披碱草土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性显著高于清耕处理。(4)相关性分析结果表明,果园生草处理土壤的碳组分(除DOC外)、酶活性与微生物数量之间存在极显著或显著正相关。【结论】种植沙画眉草、弯叶画眉草和加拿大披碱草均可显著增加土壤中总有机碳和可溶性有机碳含量,随着生草年限的增加,提高幅度也在增加,进而显著增加了土壤中微生物数量,并不同程度地改变了细菌和真菌的丰富度和多样性。弯叶画眉草和加拿大披碱草对土壤影响效应优良,极具推广价值。

不同品种海棠花粉及液体授粉浓度对‘富士’苹果品质的影响

探讨不同品种海棠花粉及液体授粉浓度对‘富士’苹果坐果率、果实品质和香气物质的影响,运用主成分分析法筛选出对品质影响最大的指标,并确定最佳授粉品种与浓度,为选出高效省工液体授粉参数和提高苹果果实品质提供理论依据。选用‘钻石’‘红丽’‘道格’海棠花粉及其1∶1∶1混合花粉为试材,花粉浓度分别为0.03%、0.04%、0.05%,在‘富士’(Malus×domestica‘Fuji’)盛花期进行液体授粉,以同龄自然授粉树为对照,成熟期对坐果率、果实外在和内在品质、香气物质成分进行测定。结果表明,花粉品种和浓度对坐果率、果形指数、单果重、果实硬度及可滴定酸、维生素C和花色苷含量影响显著,可溶性糖含量受花粉品种影响显著,但对不同授粉浓度反应无显著变化。各花粉品种均在浓度为0.05%时,‘富士’果实的内在和外在品质最好。酯类是‘富士’苹果的主要香气物质,混合花粉浓度为0.04%、‘钻石’和‘道格’花粉浓度0.05%时酯类物质含量与对照相比明显提高,而‘红丽’各浓度处理的酯类物质含量均明显低于对照。通过主成分分析提取了3个主成分,累积方差贡献率为84.352%,主要解释坐果率、果形指数、单果重、果实硬度、可溶性糖、可滴定酸、花色苷、乙酸乙酯和2-甲基丁酸丁酯;主成分因子综合得分前3名的分别为‘钻石’浓度0.05%、‘道格’浓度0.05%、‘红丽’浓度0.05%,说明这三种处理的‘富士’果实综合品质最佳,且坐果率在合理范围内,达到了疏花疏果、提升果实品质的目的。

果园生草优良草种的初步筛选

为筛选出表现优良的果园生草草种,本研究以白三叶草(Trifolium repens)和引自美国的21种草为材料进行盆栽生草试验,调查并测定了22种草的种子性状和生物学性状,并参照评分标准和指标权重对不同草种性状进行综合评价。结果表明,垂穗草(Bouteloua curtipendula)、弯叶画眉草(Eragrostis curvula)、加拿大披碱草(Elymus canadensis)的出苗天数最少;弯叶画眉草的绿期最长、直立株数最多、叶片宽度最窄、平均高度最突出且越冬率最高;弯叶画眉草、镰刀草(Agrostis scabra)的平均样方密度较高;沙画眉草(Eragrostis trichodes)和弯叶画眉草的盖度较大;垂穗草的地上生物量最大;21种草的发病指数均小于5%,表现出良好的抗病性。本试验筛选出垂穗草、粗燕麦草(Sporobolus asper)、帚状裂稃草(Schizachyrium scoparium)、沙画眉草、弯叶画眉草、柳枝稷(Panicum virgatum)、加拿大披碱草、三齿稃草(Tridens flavus)共8个综合质量优良的草种。

苹果耐重茬砧木优系多倍体诱导及鉴定

为了探讨适宜的苹果耐重茬砧木多倍体诱导技术体系,本研究以前期筛选出的耐重茬砧木株系12-2的组培苗为主要供试材料,通过秋水仙碱浸渍和混培法、不同配置培养基及不同培养材料,进行多倍体诱导,比较不同方法组合后代的诱变率和存活率,并以流式细胞仪鉴定方法进行鉴定。结果表明:秋水仙碱浸渍法处理茎段过程中发现浓度在30 mg/L处理24 h时的存活率最高,达74.3%,但未获得变异材料,在50 mg/L处理48 h时获得1株变异材料,诱变率达2.9%;利用混培法处理茎段时发现,50 mg/L处理获得2株多倍体材料,1株为纯合四倍体,1株为嵌合体,诱导率为5.8%,70 mg/L处理也获得1株嵌合体材料;30 g/L的蔗糖处理诱导后的不定芽数最多,不定芽再生率最高达68.6%,也明显高于其他碳源山梨醇和葡萄糖的处理结果,并获得2株变异株;MS培养基的不定芽再生率达68.6%,变异株2株,变异率为2.9%,在不同培养基处理中效果最佳;三种生长素IAA、NAA、IBA均获得变异株,其中IAA和NAA处理分别获得1株变异株,IBA处理获得2株;N1在四种培养材料(12-2,31,N1,N2)中诱导结果最为突出,获得2株变异材料。最终共获得17株变异材料,其中1株为纯合四倍体,其余均为嵌合体。本研究结果为苹果耐重茬砧木多倍体诱导技术体系提供了理论支撑。