生物炭配施有机肥可改善土壤环境并减轻苹果连作障碍

【目的】苹果连作障碍是制约苹果产业可持续发展的重要因素之一。研究生物炭复合有机肥混合处理对连作条件下平邑甜茶幼苗生物量、根系呼吸速率、根系指标和土壤环境的影响,探讨生物炭复合有机肥对苹果连作障碍的防控效果,为老果园改造提供理论依据。【方法】盆栽条件下,以苹果常用砧木—平邑甜茶为试材,设计了连作土壤(CK)、连作土用溴甲烷熏蒸处理(F)、连作土+2%有机肥(OF)、连作土+2%生物炭(B)、连作土+2%有机肥+2%生物炭(BOF)5个处理。采用常规方法测定了不同处理对平邑甜茶幼苗生物量、根系呼吸速率、根系指标及土壤酶活性的影响,用Illumina Mi Seq 2 x 300 bp平台和实时荧光定量PCR测定了不同处理土壤中真菌群落结构和尖孢镰刀菌数量。【结果】生物炭、有机肥以及二者复合施用,均可提高平邑甜茶幼苗的生物量,三种处理的根系呼吸速率分别是对照的1.3、1.2和1.5倍;经生物炭、有机肥或二者复合处理后,幼苗总根长、根体积以及表面积虽然不如F处理的效果好,但是也明显高于连作土对照,其中BOF处理效果最好,分别是对照的2.3、4.8和3.4倍;三种处理还可增强土壤酶活性,其中以生物炭复合有机肥效果最佳,土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性分别为对照的2.1、2.9和2.9倍;三种处理不同程度地改善了连作土壤真菌群落结构,生物炭复合有机肥对土壤真菌丰富度和多样性的提高效果最为显著,与其他三个处理差别明显;溴甲烷灭菌、生物炭配施有机肥处理土壤中尖孢镰刀菌基因拷贝数均显著低于连作土,说明连作土壤中以尖孢镰刀菌为主的有害真菌数量明显减少。【结论】施用生物炭复合有机肥相比于单施生物炭或者有机肥,能更好地提高连作条件下平邑甜茶幼苗的生长发育,增强土壤酶活性,二者配施明显优化了土壤真菌群落结构,降低了土壤中尖孢镰刀菌基因拷贝数。因此,施用生物炭复合有机肥这一综合措施能更好地防控苹果连作障碍。

生物炭与甲壳素配施对连作平邑甜茶幼苗及土壤环境的影响

【目的】研究生物炭与甲壳素配施对连作条件下平邑甜茶幼苗生物量、根系呼吸速率、根系保护酶和土壤环境的影响,为防治苹果连作障碍提供依据。【方法】盆栽条件下,以苹果常用砧木-平邑甜茶为试材,试验设苹果连作土壤作为对照(CK),用1‰甲壳素(w/w,T1)、2%生物炭(w/w,T2)、1‰甲壳素+2%生物炭(T3)以及溴甲烷灭菌(T4)处理苹果连作土壤,共5个处理。采用常规方法测定不同处理对平邑甜茶幼苗生物量、根系呼吸速率及根系抗氧化酶活性的影响,同时用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)和实时荧光定量PCR测定不同处理土壤中真菌群落结构和尖孢镰刀菌数量。【结果】T3和T4可显著增加平邑甜茶幼苗株高、地茎和干鲜重,T3使平邑甜茶幼苗的株高、地径、鲜重、干重分别增加了44.6%、33.0%、76.8%和77.1%,T4各指标分别增加了73.1%、76.9%、117.0%和123.7%;与对照相比,不同处理均使根系呼吸速率明显提高,T1、T2、T3和T4处理的幼苗根系呼吸速率分别是对照的1.37、1.70、1.87和2.02倍;T4处理超氧化物歧化酶(SOD)活性最高,其次为T3处理,T2和T1处理也增加了SOD活性,所有处理都与对照达到了显著差异;过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性变化与SOD变化趋势一致,T4处理根系POD和CAT活性分别为对照的2.68和2.64倍,其次为T3,3种酶活分别为对照的2.52和2.18倍;与对照相比,T2、T3和T4均可显著降低根系丙二醛(MDA)的含量,分别为对照的82.0%、61.9%和43.1%。T2和T3明显提高细菌数量,细菌/真菌比值分别是对照的1.7和2.2倍,溴甲烷灭菌(T4)则使土壤中的细菌、真菌显著降低,但是真菌降低的数量大于细菌的,因此,细菌/真菌比值高于对照;T4具有最高的多样性、丰富度和均匀度指数,分别比对照增加了24.4%、41.3%和13.6%,其次是T3处理;溴甲烷灭菌、生物炭配施甲壳素处理土壤中尖孢镰刀菌基因拷贝数均显著低于连作土,说明连作土壤中尖孢镰刀菌为主的有害真菌数量明显减少;与对照相比,T3土壤中根皮苷、根皮素、肉桂酸、对羟基苯甲酸和间苯三酚含量分别降低了28.1%、30.6%、50.8%、33.6%和46.2%。【结论】生物炭与甲壳素配施相较于单施生物炭或者甲壳素,能更好的提高连作条件下平邑甜茶幼苗的生物量、根系呼吸速率和根系保护酶活性。并且二者配合施用优化了连作土壤的真菌群落结构,增加了土壤细菌/真菌比值,降低了土壤中尖孢镰刀菌基因拷贝数,减少了酚酸类物质含量。因此,生物炭配施甲壳素能更好地缓解苹果连作障碍。

万寿菊生物熏蒸对连作苹果幼苗和土壤微生物的影响

以苹果(平邑甜茶)幼苗为试验材料,盆栽条件下以万寿菊植株风干粉末拌土熏蒸老苹果园土壤,为环境友好型熏蒸措施防控苹果连作障碍提供理论依据。试验设置老龄苹果园土壤对照(未作处理,CK)、覆膜(未拌入万寿菊,F)、万寿菊1.5 g kg^(-1)+覆膜(1.5T+F)、万寿菊6.0 g kg^(-1)+覆膜(6.0T+F)、万寿菊15.0 g kg^(-1)+覆膜(15.0T+F)。结果表明,与对照相比,万寿菊生物熏蒸处理能显著提高连作土壤中平邑甜茶幼苗的生物量,促进根系生长,提高土壤酶活性,土壤真菌减少、细菌增多。6.0 g kg^(-1)处理的效果最明显,幼苗地上部及根系干重分别为对照的8.1倍、13.1倍,根表面积及根体积分别增加了333.0%、548.4%;脲酶、磷酸酶活性分别较对照高103.6%、77.6%,蔗糖酶活性高出200.4%,过氧化氢酶活性升高64.6%;土壤细菌/真菌比值为219.9,是对照的5.6倍;真菌多样性、均匀度和丰富度指数均降低,优势度指数增加;层出镰孢菌基因拷贝数较对照降低57.9%。主成分分析(PCA)结果显示,万寿菊生物熏蒸处理对连作土壤真菌群落多样性有显著影响,能够显著减少层出镰孢菌的数量。综上,连作土壤中添加6.0 g kg^(-1)万寿菊进行生物熏蒸可提高连作平邑甜茶幼苗生物量,改善连作土壤环境,有效缓解平邑甜茶的连作障碍。

高锰酸钾消毒后增施木霉菌肥对连作土壤微生物环境及再植平邑甜茶幼苗生长的影响

【目的】研究了连作苹果园土壤经高锰酸钾处理后增施木霉菌肥对连作土壤再植平邑甜茶幼苗及土壤微生物环境的影响,以期为减轻苹果连作障碍提供理论依据与技术支持。【方法】以盆栽苹果砧木平邑甜茶幼苗为试材,以27年老龄苹果园土壤为对照(CK),设置木霉菌肥处理(T1)、高锰酸钾消毒处理(T2)以及高锰酸钾和木霉菌肥联用处理(T3),通过实时荧光定量(q-PCR)、末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)等技术研究了各处理对连作土壤微生物环境的影响,同时对平邑甜茶幼苗的生理特征、抗氧化酶活性以及光合相关参数进行了测定。【结果】木霉菌肥处理(T1)、高锰酸钾处理(T2)以及两者的联用处理(T3)均能促进平邑甜茶幼苗生长,其中以两者联用处理(T3)的促进效果最为显著。9月份取样分析结果表明,T3处理的平邑甜茶幼苗株高、地径、鲜质量、干质量分别比T1处理提高了34.0%、30.9%、34.9%、33.7%,比T2处理提高了22.5%、23.0%、21.7%、17.3%。同时T3处理平邑甜茶幼苗的根呼吸速率、SOD、POD、CAT活性、光合作用强度相比T1、T2处理也有了显著提高。此外,T3处理还更好地优化了土壤微生物环境,具体表现为T3尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)、层出镰孢菌(Fusarium proliferatum)基因拷贝数分别较CK降低了69.7%、64.4%,明显优于T2处理的50.0%、49.7%以及T1处理的29.8%、29.3%。T-RFLP图谱的主成分分析(PCA)发现,T3处理最大程度地改变了连作土壤真菌群落结构,更有利于减轻苹果连作障碍。【结论】高锰酸钾与木霉菌肥联用能更好地降低苹果连作土壤中致病真菌数量,改变连作土壤真菌群落结构,提高平邑甜茶幼苗抗氧化酶活性,促进平邑甜茶幼苗的生长。

不同浓度棉隆熏蒸对老龄苹果园土壤微生物环境的动态影响

通过向25年老龄苹果园土壤中施入不同浓度(T1,0.02‰;T2,0.1‰;T3,0.5‰)的棉隆,利用微生物平板培养、实时荧光定量PCR(qPCR)、微生物碳源利用(biolog-ECO)、末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)、生物多样性指数Biodap等方法研究不同浓度棉隆熏蒸下土壤可培养微生物(细菌、真菌)数量、群落结构及其多样性指数随时间变化的演变趋势,并进行平邑甜茶盆栽验证,以期为减轻苹果连作障碍筛选棉隆浓度提供理论依据。结果表明:0.1‰的棉隆施用量对连作土壤再植平邑甜茶幼苗的生长促进作用最为显著。老龄苹果园土壤中微生物数量随棉隆施用量的增大而显著性降低,30天时,各处理(T1、T2、T3)可培养细菌数量较CK分别降低了57%,81%,87%,可培养真菌数量(T1、T2、T3)较CK分别降低了75%,81%,100%,层出镰孢菌基因(F.Proliferatum)拷贝数较CK分别降低了57%,80%,85%;微生物单一碳源利用率(biolog-ECO)结果表明,微生物活性(用平均每孔颜色变化率(AWCD)表示)在熏蒸后的土壤中随时间逐渐恢复,但施加浓度越高,恢复速度越慢,30天时,T1(0.02‰)的AWCD显著低于CK;60天时,该处理的AWCD已与CK无差异,而T3(0.5‰)AWCD直到90天时仍显著低于CK;微生物T-RFLP主成分分析表明,各处理均改变了老龄苹果园土微生物群落结构,棉隆施用浓度越大,群落改变越显著,但高浓度熏蒸下的群落结构很不稳定,随时间波动明显;聚类分析显示,随时间推移,T1(0.02‰),T2(0.1‰)与CK的群落结构相似度逐渐升高,并逐渐向CK移动。而T3(0.5‰)始终与CK保持低相似度;在微生物多样性分析中,T3(0.5‰)对微生物多样性指数(Shannon index)与丰富度指数(Margalef index)降低程度最为显著。

生物炭介导下磷水平对连作苹果幼苗及土壤环境的影响

苹果连作障碍是制约苹果产业可持续发展的重要因素之一。研究生物炭介导下不同施磷水平对连作条件下平邑甜茶幼苗生物量、根系呼吸速率和土壤环境的影响,探讨生物炭配施磷肥这种措施对苹果连作障碍的防控效果,并筛选出合适磷肥用量,为生产中老果园改造提供理论依据。盆栽条件下,以苹果常用砧木-平邑甜茶为试材,设计了连作土壤(CK)、连作土用溴甲烷熏蒸处理(F)、连作土+2%生物炭(B)、连作土+2%生物炭+0.5‰磷肥(BP0.5)、连作土+2%生物炭+1‰磷肥(BP1)和连作土+2%生物炭+2‰磷肥(BP2)6个处理。采用常规方法测定了不同处理对平邑甜茶幼苗生物量、根系呼吸速率、土壤养分和土壤酶活性的影响。结果表明:溴甲烷灭菌后,幼苗的株高、地径、鲜重和干重均远远高于连作土,分别是连作土中幼苗的1.6,1.5,2.9,2.5倍,幼苗的根系呼吸速率及保护酶也远远高于对照和其他处理。生物炭、或者生物炭配施磷肥,均可提高平邑甜茶幼苗的生物量,幼苗的株高、地径、鲜重和干重分别是连作土中幼苗的1.2,1.1,1.6,1.4倍和1.4,1.2,2.2,1.9倍,2种处理的根系呼吸速率也有大幅度提高;生物炭配施0.5‰磷肥可明显提高幼苗根系SOD、POD和CAT酶活性,同时降低MDA含量;与对照相比,生物炭配施0.5‰磷肥能明显提高土壤中有机质含量,增加硝态氮和速效磷的含量,促进土壤中脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性。综合分析比较,生物炭配施0.5‰磷肥相比于单施生物炭,能更好的提高连作条件下平邑甜茶幼苗的生长发育,增加土壤有机质含量,增强土壤酶活性。因此,生物炭配施磷肥这一综合措施能更好的防控苹果连作障碍。

过硫酸铵配施不同形态木霉菌肥缓解苹果连作障碍

【目的】研究肥料形态及土壤条件对木霉菌肥改善苹果土壤连作障碍的影响,以期为缓解苹果连作障碍提供有效的理论依据和技术支持。【方法】试验以苹果砧木-平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)幼苗为试材,设置4个处理:连作土(CK)、过硫酸铵处理(T1)、过硫酸铵加颗粒状木霉菌肥(T2)、过硫酸铵加粉末状木霉菌肥(T3)。通过土壤微生物高通量测序、实时荧光定量PCR等技术研究了各处理对土壤微生物群落结构和土壤有害真菌数量的影响,并对各处理的平邑甜茶幼苗生理特性(植株生物量、根系呼吸速率、根系保护酶活性)进行了测定。【结果】颗粒状与粉末状木霉菌肥不同程度地促进了平邑甜茶幼苗的生长,改善了连作土壤微生物环境,提高了根系保护酶及土壤酶活性,颗粒状菌肥的促进效果好于粉末状菌肥。与对照相比,T1处理显著提高了连作平邑甜茶幼苗的生长,T2和T3处理促进平邑甜茶幼苗生长的效果又显著高于T1处理。T1处理的土壤蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶、脲酶活性显著低于对照,而T2、T3处理显著高于对照,T2处理的蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶、脲酶的活性分别比对照提高45.41%、92.85%、56.32%、186.67%,T3处理分别比对照提高32.96%、83.89%、43.68%、165.56%。平邑甜茶幼苗的根系活力及根系氧化酶活性4个处理间均差异显著,由高到低的顺序为T2>T3>T1>CK,T2处理的根系活力及根系氧化酶活性分别是对照的1.41和2.80倍。实时荧光定量PCR分析结果表明,T1、T2和T3处理都能优化土壤微生物环境,增加土壤细菌数量,降低土壤有害真菌腐皮镰孢菌(Fusarium solani)数量,T2与T3处理土壤细菌分别是对照的2.18、2.55倍,放线菌数量分别是对照的1.71、1.53倍。土壤高通量测序检测数据显示,相较于连作对照,T2处理木霉属相对丰度明显增加58.8%,链格孢属相对丰度显著下降92.87%,T3处理的镰孢属相对丰度与连作对照相比降低了64.18%。【结论】在过硫酸铵处理的连作土壤上施用木霉菌肥,可进一步提高土壤中细菌数量,降低有害真菌数量,优化土壤微生物环境,提高平邑甜茶幼苗的根系活力和植株生长。过硫酸铵联用颗粒状木霉菌肥的效果优于联用粉末状木霉菌肥。

棉隆熏蒸加短期轮作葱对平邑甜茶幼苗生长及其生理的影响

以盆栽平邑甜茶幼苗为试材,连续2年研究了老龄苹果园土壤经棉隆熏蒸后轮作一茬葱对再植平邑甜茶植株生理特征的影响,为其减轻苹果连作障碍提供理论依据。结果表明:老龄苹果园土壤轮作葱、棉隆熏蒸、棉隆熏蒸后短期轮作葱均能显著促进连作土壤再植平邑甜茶幼苗的生长,其中以棉隆熏蒸后短期轮作葱处理效果最佳。与棉隆熏蒸相比,棉隆熏蒸加短期轮作葱处理的平邑甜茶株高、地径、鲜质量、干质量、根系呼吸速率在2016年7月分别提高了34.5%、19.5%、30.0%、22.6%、21.3%,2017年7月,上述指标分别提高了29.9%、28.4%、35.0%、34.4%、26.5%;棉隆熏蒸后短期轮作葱还显著降低了根系及叶片中MDA含量,提高了根系抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性,两者联用处理的平邑甜茶幼苗净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(G_i)等较棉隆熏蒸也有显著提高。因此,棉隆熏蒸后短期轮作葱能有效防控苹果连作障碍。

多菌灵与微生物有机肥复合对连作平邑甜茶幼苗及土壤的影响

为探索多菌灵与微生物有机肥对苹果连作障碍的缓解效果,以连作土盆栽平邑甜茶幼苗为试材,研究了多菌灵、微生物有机肥对平邑甜茶幼苗生长和土壤环境的影响。结果表明:与连作土对照相比,多菌灵和微生物有机肥复合施用可提高根系呼吸速率,促进根系生长,提高幼苗生物量,其中株高提高了38%,呼吸速率提高了36%;细菌/真菌值达到连作土对照的19.07倍;改变了土壤真菌群落结构,其中复合处理具有较高的优势度指数与较低的多样性、均匀度、丰富度指数;微生物有机肥、多菌灵与微生物有机肥复合施用对土壤酶有显著促进作用。因此,多菌灵与微生物有机肥复合施用可以更好地缓解苹果连作障碍。

棉隆熏蒸加短期轮作葱显著减轻苹果连作障碍

在盆栽条件下,以苹果砧木平邑甜茶幼苗为试材,研究棉隆熏蒸老龄苹果园土壤并轮作一季葱,对土壤微生物环境及平邑甜茶幼苗生长的影响,以期为防控苹果连作障碍提供新技术。2015年5月进行4种试验处理,分别为老龄苹果园土壤对照,老龄苹果园土壤轮作葱,棉隆熏蒸老龄苹果园土壤,棉隆熏蒸老龄苹果园土壤后轮作葱,2016年5月各处理土壤统一定植平邑甜茶幼苗。结果表明:与对照相比,棉隆熏蒸后轮作葱处理的土壤真菌数量减少了73%,层出镰孢菌的基因拷贝数减少67%,细菌数减少19%,细菌/真菌比值增加了213%。T-RFLP图谱的主成分分析(PCA)、聚类分析结果显示,棉隆熏蒸后轮作葱明显改变了土壤真菌群落结构,且比单纯棉隆熏蒸处理提高了土壤脲酶、蔗糖酶、中性磷酸酶、过氧化氢酶活性。棉隆熏蒸后轮作葱处理,平邑甜茶株高、茎粗、鲜质量和干质量分别为连作土对照的1.96倍、1.75倍、2.31倍和2.34倍,根长、根面积、根体积和根呼吸速率较连作土对照分别提高了155%、310%、294%和89%。可见,棉隆熏蒸后轮作葱处理,具有最高的细菌/真菌比值,并显著改变了土壤真菌群落结构,提高了土壤酶活性,促进了平邑甜茶幼苗的生长,防控连作障碍的效果优于单纯棉隆熏蒸,是减轻苹果连作障碍的有效措施。

土壤中根皮苷和根皮素对桃幼苗的影响

以一年生桃嫁接苗为试材,在盆栽条件下研究了苹果园土壤中特征酚酸类物质——根皮苷和根皮素对桃苗生物量、根系活力、根系保护性酶活性和MDA含量的影响。结果表明,根皮苷对桃幼苗的伤害显著,与对照相比,鲜质量、干质量分别降低了16.66%和21.58%,根系活力降低了33.04%,SOD、POD活性分别降低了40.80%和31.10%,MDA含量提高了116.34%。根皮素对桃苗的影响不大。高锰酸钾处理明显缓解了根皮苷对桃苗的伤害,苹果园土壤中的根皮苷含量降低了57.80%,提高了桃苗的生物量、根系活力和保护性酶活性,降低了MDA含量。综上,老龄苹果园土壤实测含量的根皮苷(0.343mg·kg^(-1))可降低桃苗的生物量,适量的高锰酸钾能缓解根皮苷的伤害作用。

微酸性电解水对苹果连作土壤环境的影响

以平邑甜茶幼苗(Malus hupehensis Rehd.)为试材,在盆栽条件下研究了连作土壤浇灌微酸性(pH 6.0)电解水对土壤环境和平邑甜茶幼苗生长的影响。结果表明,连作土壤中浇入微酸性电解水能够显著提高平邑甜茶幼苗的生物量,与连作土对照相比,幼苗根长度、根表面积、根体积和根系呼吸耗氧速率分别提高了47.03%、141.79%、101.31%和37.31%,连作土壤中真菌数量降幅达48.1%,细菌/真菌比值增加120%;应用T-RFLP技术分析了连作土壤真菌的群落结构,并采用多样性指数分析、聚类分析和主成分分析,发现微酸性电解水处理的土壤真菌群落具有最高的丰富度指数、多样性指数、均匀度指数和最低的优势度指数,而连作土壤的真菌群落具有最高的优势度指数和最低的丰富度指数、多样性指数、均匀度指数。微酸性电解水处理后,土壤真菌构成一个独立的群落结构,这些群落能够适应电解水处理后的土壤环境并成为环境的优势群落。微酸性电解水可减轻苹果连作障碍。

棉隆熏蒸处理对平邑甜茶幼苗生长和生物学特性及土壤环境的影响

本试验以苹果砧木平邑甜茶幼苗为试材,通过温室与露地盆栽两种方式,研究不同浓度(0、0.1、0.2、0.4 g·kg^-1)棉隆熏蒸对连作土壤微生物环境和平邑甜茶幼苗生长的影响。结果表明:不同浓度的棉隆熏蒸均能促进连作土壤中平邑甜茶幼苗的生长,其中以0.2 g·kg^-1处理的效果最显著。0.2 g·kg^-1棉隆熏蒸下,平邑甜茶幼苗在温室和露地条件下的株高、地径、地上部干质量、地下部干质量分别比连作对照提高了192.9%和91.8%、72.8%和60.1%、196.8%和195.0%、138.5%和130.7%;幼苗根系相关指标(根长、根面积、根体积、根系呼吸速率)也明显优于其他处理;幼苗根系的超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性分别比连作对照提高了114.6%和118.5%、123.5%和107.6%、164.6%和175.6%;幼苗根系的丙二醛含量也显著低于其他处理。随着棉隆施用浓度的增加,土壤细菌含量、真菌含量、尖孢镰孢菌基因拷贝数、土壤酶活性均显著降低,连作土壤真菌群落结构也发生了不同程度的改变。综上,0.2 g·kg^-1棉隆熏蒸可以提高连作平邑甜茶幼苗生物量,改善土壤环境,有效缓解平邑甜茶的连作障碍。在苹果老果园重茬建园时,可以优先考虑0.2 g·kg^-1的棉隆熏蒸处理。