连作苹果土壤酚酸对平邑甜茶幼苗的影响

为探讨连作(重茬)苹果土壤中酚酸类物质的积累与苹果连作障碍的关系,在砂培条件下,取连作果园土壤中实际浓度的酚酸类物质处理平邑甜茶幼苗,探讨了连作2a的果园土壤中实测浓度的根皮苷、间苯三酚、根皮素、对羟基苯甲酸和肉桂酸对平邑甜茶幼苗根系线粒体指标、抗氧化酶活性、膜过氧化程度及活性氧(ROS)含量的影响。结果表明:连作土壤中实际浓度的5种酚酸类物质均使平邑甜茶幼苗生长受到抑制,根系受影响程度高于地上部分,表现为根冠比降低;线粒体膜通透性转换孔(MPTP)开放程度增大,线粒体膜电位降低,细胞色素Cyt c/a比值下降;降低了幼苗根系中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性,增加了过氧化氢(H2O2)、超氧阴离子自由基(O·-2)以及丙二醛(MDA)的含量。土壤浓度的5种酚酸类物质中,以根皮苷处理抑制效果最显著,间苯三酚处理抑制力最小。因此,根皮苷是引起苹果连作障碍的主要酚酸,实践中应重点考虑对根皮苷的降解以缓解苹果连作障碍。

土壤中不同酚酸类物质对平邑甜茶幼苗光合及生理特性的影响

【目的】研究连作果园土壤中实际浓度的5种酚酸类物质对平邑甜茶幼苗的伤害作用,为苹果连作障碍的防控措施提供理论依据。【方法】在砂培条件下,用连作2年果园土壤中有代表性的5种酚酸类物质(根皮苷、根皮素、肉桂酸、对羟基苯甲酸和间苯三酚),以其田间实测的浓度处理平邑甜茶幼苗,研究其对平邑甜茶幼苗光合作用、叶绿素含量、抗氧化酶活性以及细胞膜透性等指标的影响。【结果】连作果园土壤中实际浓度的5种酚酸类物质均抑制了平邑甜茶幼苗植株生长,降低了幼苗叶片光合色素含量、净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr);同时导致幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性降低;提高了脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白、丙二醛(MDA)含量。5种酚酸类物质中,以根皮苷处理对植株质量影响最大,植株鲜质量和干质量分别为对照的72.2%和61.4%;间苯三酚处理对植株鲜质量和干质量影响最小,分别为对照的92.6%和96.3%。根皮苷处理对幼苗叶片Pn;Tr、叶绿素含量、SOD;POD和CAT活性抑制效果最为显著,分别比对照降低66.9%,53.2%,57.1%,42.7%,60.2%和81.5%;间苯三酚处理抑制效果最小,其处理后叶片的Pn、叶绿素含量、SOD、POD和CAT活性比对照分别降低34.7%,13.0%,13.0%,4.3%和24.0%。各种酚酸处理的幼苗叶片MDA含量由大到小的顺序依次是根皮苷>根皮素>对羟基苯甲酸>肉桂酸>间苯三酚,根皮苷处理使得MDA含量显著升高,是对照的3.57倍;间苯三酚处理后MDA含量是对照的1.39倍。酚酸处理后,脯氨酸和可溶性蛋白含量也明显升高,其中根皮苷和间苯三酚处理的脯氨酸和可溶性蛋白含量分别是对照的5.98、3.03倍和3.38、1.63倍。【结论】5种酚酸类物质对平邑甜茶幼苗的伤害能力大小不一,其中根皮苷对幼苗叶片光合能力、色素含量以及抗氧化系统的毒害作用最大,因此,苹果连作时,应采取措施降解根皮苷以防止其浓度过高而抑制平邑甜茶幼苗的生长发育。

蚓粪减轻苹果砧木平邑甜茶幼苗连作障碍的土壤生物学机制

[目的]有害真菌数量的增加是造成苹果连作障碍的主要原因。本文探讨了蚓粪对苹果连作障碍的防控效果以及作用机理。[方法]以苹果常用砧木平邑甜茶(Malus hupeheusis Rehd.)为试材进行了盆栽试验,供试土壤为棕壤,取自山东省泰安市25年的红富士老果园。以连作土壤为对照(CK),设灭菌连作土壤(TM)、连作土壤施用蚓粪(YF)、连作土壤施用灭菌蚓粪(MYF)共4个处理。幼苗生长一年后,测定平邑甜茶生物量、根系相关指标,分析土壤可培养微生物类群及土壤酶活性。[结果]与连作土壤CK相比,蚓粪(YF)和灭菌蚓粪(MYF)处理的平邑甜茶植株干重显著提高了351.1%和348.2%;蚓粪处理(YF)和灭菌蚓粪(MYF)处理都显著促进了平邑甜茶植株根系的生长,提高了植株根系的抗氧化酶活性和根系呼吸速率,两个处理间无明显差异;YF处理土壤细菌、放线菌数量分别增加了107.8%和97.7%,真菌数量减少了17.1%。实时荧光定量PCR结果显示,施入蚓粪后(YF)连作土壤中尖孢镰刀菌的数量下降了51.0%,MYF处理的尖孢镰刀菌数量降低了57.6%,YF和MYF两个处理间无显著差异;YF处理的土壤磷酸酶、脲酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性分别比CK提高了97.9%、540.9%、213.1%和109.4%。[结论]在连作土壤上添加蚓粪或灭菌蚓粪,均可显著增加土壤中细菌和放线菌数量,降低真菌特别是尖孢镰刀菌数量,改善连作土壤微生物环境,进而减轻苹果连作障碍带来的危害,提高土壤酶活性,促进植株根系健康生长,提高平邑甜茶幼苗的生物量。

连作对土壤微生物及平邑甜茶幼苗氮吸收、分配和利用的影响

【目的】苹果连作障碍发生普遍,严重影响果树生长。研究连作条件下平邑甜茶对氮素吸收、分配和利用的影响,为阐明连作障碍发生机制和防控苹果连作障碍提供理论依据。【方法】盆栽条件下,以平邑甜茶为试材,利用^(15)N同位素示踪技术,研究了平邑甜茶对氮素吸收、分配和利用的影响。试验处理分为连作土溴甲烷熏蒸(T1)、连作土高温灭菌(T2)、麦田土(T3)和连作土(CK)四个处理。分别在8月和9月份进行两次取样,测定了不同处理间生物量、根系、氮素和土壤微生物的差异。【结果】连作显著抑制了平邑甜茶幼苗的生长和根系构型。与连作土溴甲烷熏蒸、高温灭菌和麦田土处理相比,连作土处理9月份幼苗的鲜重分别减少了46.77%、46.50%和27.38%;株高分别减少了41.97%、41.95%和23.51%;根系面积分别减少了56.21%、55.72%和48.04%。与麦田土相比,连作改变了土壤微生物群落,增加了有害真菌数量,减少了细菌数量,降低了细菌/真菌比值。9月份连作土壤真菌数量是麦田土处理的1.76倍,细菌占麦田土的78.77%。连作减少了氮素对各器官的贡献率(NDff),显著低于连作土溴甲烷熏蒸、高温灭菌和麦田土处理。与连作土溴甲烷熏蒸、高温灭菌和麦田土处理相比,连作土处理9月份叶片组织的NDff分别减少了61.34%、58.65%、57.36%。同时,连作还影响氮素在植株各器官的分配。连作平邑甜茶根系分配了更多的^(15)N,9月份达到42.11%。而叶片组织的^(15)N分配率显著低于其他三个处理,并随着连作时间的延长,叶片组织的^(15)N分配率越少,9月份仅占29.25%。连作还减少了氮肥的利用率,显著低于正常水平。9月份连作土氮肥的利用率为13.33%,与连作土溴甲烷熏蒸、高温灭菌和麦田土处理相比,分别减少了67.19%、67.68%、60.39%。连作还影响了根系功能,与溴甲烷熏蒸、高温灭菌和麦田土处理相比,连作条件下幼苗的根系活力分别降低了39.71%、40.64%和26.80%;根系质膜H^+-ATP-ase活性分别减少了41.44%、38.24%、25.78%。【结论】土壤微生物是引起苹果连作障碍的主要因素,连作不仅抑制了植株生长和根系构型,还抑制了根系功能,减少对土壤氮素的吸收,降低氮肥的利用率,影响各器官氮素的分配。连作使根系消耗过多的营养,减少了对地上部分的供应,进而影响地上部分的生长和发育。

蚯蚓磨浆发酵产物减轻苹果连作障碍的机制

[目的]探究蚯蚓磨浆发酵产物防控苹果连作障碍的可行性。[方法]蚯蚓(Eisenia foetida)用湿法磨碎后,加入枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和黑曲霉菌(Aspergillus niger)发酵,发酵物用于试验。盆栽试验土壤采自27年龄的苹果园,供试作物为平邑甜茶幼苗。蚯蚓发酵物施入土壤,在苹果幼苗生长4个月后,调查苹果幼苗的生长状况,分析土壤中总微生物量、致病成分含量和有害真菌数量。[结果]施用蚯蚓磨浆发酵产物有效提高了苹果连作土壤中的细菌、放线菌数量,显著降低了真菌数量。与连作土对照相比,施用蚯蚓磨浆发酵产物处理连作土壤尖孢镰孢菌、层出镰孢菌、腐皮镰孢菌和串珠镰孢菌这4种有害真菌分别降低了65.6%、13.9%、84.2%和24.1%;有效降低了连作土壤中酚酸类物质的含量,其中根皮苷、根皮素和对羟基苯甲酸含量分别降低了74.2%、48.9%和67.0%;显著促进了植株根系的生长,提高了根系呼吸速率和抗氧化酶活性,根系呼吸速率、SOD、POD和CAT活性分别提高了69.4%、81.2%、81.1%和161.5%。蚯蚓磨浆发酵产物的添加极大促进了平邑甜茶幼苗植株的生长,植株干重是连作对照CK的2.58倍;同时提高了植株叶片的光合效率及叶绿素含量,其中光合效率比对照提高了46.5%,叶片叶绿素a和叶绿素b含量分别是对照的1.38和1.65倍。[结论]蚯蚓磨浆发酵产物的施入可有效提高土壤中细菌、放线菌数量,显著降低真菌数量和有害成分,改善苹果连作果园土壤环境,促进苹果幼树的生长,从而降低苹果连作障碍造成的危害。

甲壳素对连作平邑甜茶生长、光合及抗氧化酶的影响

以苹果连作土盆栽的平邑甜茶幼苗为试材,探讨了0、0.5、1.0和2.5 g·kg-1不同施入量的甲壳素对其光合速率、活性氧含量及抗氧化酶活性的影响。结果表明,1.0 g·kg-1的甲壳素处理能显著促进幼苗株高、地径,干样质量和根冠比的增加,根冠比为对照的1.51倍;明显提高了幼苗叶片光合色素含量、净光合速率和蒸腾速率,其中光合速率为对照的1.30倍;同时提高了幼苗叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性,分别为对照的1.10倍、1.85倍、1.77倍和1.43倍;减少了叶片丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)和超氧阴离子的积累,分别为对照的73%、62%和34%,降低了脯氨酸(Pro)和可溶性糖含量。当甲壳素施用量为2.5 g·kg-1时则显著抑制平邑甜茶幼苗生长,降低幼苗叶片光合速率和抗氧化酶活性,并使超氧阴离子和脯氨酸含量明显上升。因此,适宜用量的甲壳素能减轻苹果的连作障碍。

平邑甜茶幼苗与葱混作对苹果连作土壤环境的影响

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:与连作土对照相比,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,放线菌数量为连作土对照的1.79倍,而真菌数量较连作土对照减少了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。

不同蛋白发酵物对连作土壤微生物环境和平邑甜茶幼苗生长的影响

为探讨不同物料蛋白发酵物防控苹果连作障碍的可行性,以盆栽平邑甜茶为试材,设连作土(对照)、灭菌土(高标对照)和分别在连作土中添加蚯蚓发酵物、大豆粕发酵物、杂鱼发酵物等5个处理,测定土壤微生物总量、有害真菌数量、土壤酶活性、土壤酚酸类物质含量、平邑甜茶生物量和植株根系相关指标。结果表明添加3种不同蛋白发酵物均能有效提高连作土壤细菌数量,降低真菌数量,改变了连作土壤中的真菌群落结构,其中添加蚯蚓发酵物降低有害真菌效果最好,尖孢镰孢菌、层出镰孢菌、腐皮镰孢菌和串珠镰孢菌分别比连作土(对照)降低了59.2%、52.0%、64.9%和67.1%。3种发酵物也不同程度地提高了连作土壤中的土壤酶活性,降低了土壤酚酸类物质含量。蚯蚓发酵物处理的平邑甜茶幼苗生物量明显高于连作土(对照),植株干质量比对照提高了90.22%。发酵物也促进了植株根系的生长、根抗氧化酶活性和呼吸速率的提高,效果最为显著的蚯蚓发酵物,根系的总根长、表面积、根体积和根尖数分别比连作土(对照)提高了147.21%、225.87%、299.85%和291.03%,SOD、POD、CAT和根系呼吸速率分别比连作土(对照)提高了46.90%、133.94%、197.69%和113.23%。综上,不同物料蛋白的发酵物均能通过调节微生物群落结构、改善连作土壤环境、促进植株生长等途径不同程度地缓解苹果连作障碍对幼树造成的危害,综合各项指标来看,蚯蚓发酵的效果最为显著。

葱、芥菜和小麦轮作对老龄苹果园土壤环境的影响

在山东省烟台市大沙岭、凤毛寨和湾头村等的25年生老苹果园中,在1年内进行葱、芥菜和小麦轮作,然后收集每个果园连作土壤和轮作后的土壤,并以溴甲烷熏蒸处理的连作土壤为高标对照,在盆栽试验条件下研究各处理土壤对平邑甜茶(苹果砧木)幼苗生长和土壤环境的影响。结果表明:与连作土壤相比,在3种植物轮作以后的土壤中,平邑甜茶幼苗的生物量显著提高,且地下部干、鲜质量可提高1~2倍;根系呼吸速率增长均超过1倍;同时,3个果园的轮作土壤中细菌数量分别增加148.47%、198.57%和165.44%,真菌降低45%左右,使得细菌/真菌比值提高了4倍;土壤酶活性提高,酚酸类物质含量大幅降低,根皮苷含量分别降低86.67%、46.12%和86.31%;此外,尖孢镰孢菌的拷贝数分别降低76.34%、49.22%和70.89%。