长期轮作施肥处理对植烟土壤有机碳组分和酶活性的影响

以贵州省遵义市烤烟长期(18年)定位试验为平台,研究两种种植制度(烤烟-玉米轮作和烤烟连作)下的3种不同施肥模式(不施肥、单施化肥、化肥有机肥配施)对植烟土壤有机碳组分、酶活性和碳库管理指数的影响,探究植烟土壤的碳素转化,为土壤碳素科学管理提供依据。结果显示:在相同种植模式下,化肥有机肥配施处理比单施化肥处理的土壤总有机碳(TOC)增加5.65%~12.13%,其中,轻组有机碳(LFOC)、溶解性有机碳(DOC)和易氧化有机碳(ROC)分别提高23.33%~28.71%、24.46%~25.54%、10.26%~18.99%,碳库管理指数增加12.89%~23.34%;土壤纤维素酶、β-葡萄糖苷酶、淀粉酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性显著增强,且与土壤有机碳各组分含量和碳库管理指数呈显著正相关(0.59^(*)~0.97^(**),n=18)。在相同施肥条件下,轮作处理的土壤有机碳含量、酶活性和碳库管理指数分别比连作处理提高6.14%~23.51%、9.00%~37.92%和4.74%~14.44%,以烤烟-玉米轮作+化肥有机肥配施处理最优。综上,通过“轮作+化肥有机肥配施”不仅能显著提高植烟土壤有机碳含量和碳库管理指数,还能增加土壤微生物生物量和活性有机碳(LOC)组分,对于提高植烟土壤肥力和维持土地生产力具有重要意义。

贝莱斯芽胞杆菌HY19对采后柑橘烂果病菌的抑制作用

指状青霉Penicilliumdigitatum、意大利青霉P.italicum、酸腐菌Geotrichumcitri-aurantii和炭疽菌Colletotrichum gloeosporioides是造成采后柑橘烂果的主要病菌。为研发高效、安全、经济的防治采后柑橘烂果的生物农药,本文以自主分离的贝莱斯芽胞杆菌Bacillus velezensis HY19为对象,采用微生物培养和果实伤口感染试验,研究了该菌株对上述4种病菌的拮抗作用,以及对炭疽菌感染采后柑橘的防治效果。结果表明,贝莱斯芽胞杆菌HY19能分泌铁载体、几丁质酶、可溶性和挥发性抗菌物质,使病菌菌丝内的O2-增加,蛋白质含量降低,显著抑制指状青霉、意大利青霉、酸腐菌和炭疽菌生长。此外,贝莱斯芽胞杆菌HY19提高柑橘果皮中的抗氧化酶活性,有益于消除活性氧,减轻伤害。就防治炭疽菌感染柑橘果实的效果而言,贝莱斯芽胞杆菌HY19发酵液+1/2咪鲜胺和咪鲜胺处理防效优于贝莱斯芽胞杆菌HY19发酵液和1/2咪鲜胺处理,分别为79%、76%、65%和59%。因此,贝莱斯芽胞杆菌HY19防治采后柑橘感染炭疽菌的机制可视为与病菌竞争铁素营养,水解细胞壁,产生抗菌物质,破坏细胞结构,抑制蛋白质合成,诱导果实产生系统抗病性等。

紫茎泽兰堆肥对葡萄产量、品质和土壤性状指标的影响

紫茎泽兰是我国危害最严重的外来入侵植物,对我国西南地区的农业、林业、畜牧业和生态环境造成了巨大危害,防除与资源化利用相结合是控制紫茎泽兰蔓延的重要途径之一。本试验将新鲜紫茎泽兰就地制作成堆肥,研究该堆肥与化肥配施对当地主栽水果——葡萄的产量、品质和土壤微生物、养分及酶活性的影响。结果表明,各试验处理葡萄产量之间无显著差异,但M75(25%化肥+75%堆肥)处理的葡萄果粒最大,单果最重,果实的可溶性固形物、可溶性糖含量及糖酸比显著高于其他处理。同时,随堆肥用量增加,葡萄果实VC含量升高,硝酸盐含量下降。M50(50%化肥+50%堆肥)和M75处理的土壤微生物生物量碳和氮含量相近,比单施化肥分别高23.2%~29.4%和17.5%~20.8%,葡萄转色期土壤可培养细菌、真菌、放线菌数量显著高于或相似于单施化肥。此外,施用紫茎泽兰堆肥减轻了土壤酸化程度。土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶的活性随葡萄生育期不断变化,与葡萄各时期生长发育对养分的需求相一致,堆肥与化肥适量配施提高了土壤酶活性。紫茎泽兰堆肥配施化肥显著改善了葡萄品质并提高了土壤肥力。因此,在紫茎泽兰泛滥的区域,制作紫茎泽兰堆肥可以作为一种化害为利、资源化利用的模式。

空心莲子草浸提液对苜蓿、菊苣和燕麦的潜在化感效应

空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)是全球难以根除的恶性杂草,遍布我国20多个省(市)的陆地和水域,造成巨大的生态灾难和经济损失,研究它对牧草的化感作用可为有效防除和选种牧草提供科学依据。本研究以苜蓿(Medicago sativa)、菊苣(Cichorium intybus)和燕麦(Avena sativa)为受体植物材料,采用培养和盆栽试验,研究了空心莲子草地上部(ESA)和根系浸提液(ERA)对牧草种子发芽和幼苗生长的影响。结果表明,用ESA和ERA浸种,抑制牧草胚乳蛋白质、淀粉和肌醇磷酸盐水解,降低种子游离氨基酸、可溶性糖和水溶性无机磷含量,破坏种子细胞膜结构,从而抑制牧草种子萌发,其发芽率、发芽指数和活力指数的最大降幅依次为95.66%、96.15%和98.63%。用ESA和ERA浇灌幼苗,会降低牧草根系活力、硝酸还原酶活性和叶绿素含量,减少植株氮、磷、钾吸收,抑制幼苗生长,生物量的最大降幅分别为52.27%(ESA)和63.74%(ERA)。此外,ESA和ERA对3种牧草的化感指数和化感综合效应均为负值,其绝对值随浸提液浓度增加而增大,且表现为ERA大于ESA,燕麦大于苜蓿和菊苣。因此,空心莲子草浸提液对3种牧草均有化感抑制作用,ERA的化感效应大于ESA,燕麦种子发芽和幼苗生长受到的抑制程度大于苜蓿和菊苣。在牧草栽培中,选种较不敏感的菊苣和苜蓿有益于减轻危害和减少损失。

紫茎泽兰堆肥的质量及对土壤有机质、养分和微生物的影响

为紫茎泽兰是我国危害最严重的外来入侵植物,具有生物毒性,无害化处理与资源化利用可经济、有效地防除紫茎泽兰。试验检测了紫茎泽兰生物堆肥的质量,并将紫茎泽兰生物堆肥(M)、化肥(CF)和生物堆肥+化肥(CFM)分别施入土壤,利用培养试验比较了它们对土壤有机质、养分和微生物的影响,为客观评价紫茎泽兰生物堆肥质量、微生物毒性和肥效提供有益信息。结果表明,紫茎泽兰生物堆肥质量符合NY525-2011国家标准(水分除外),且优于自然堆肥。在120 d的培养期间,CF处理降低土壤真菌和放线菌数量,对细菌数量无显著影响;CFM和M处理可提高土壤有机质和微生物量碳、氮,增加土壤细菌、真菌和放线菌数量。在添加化肥的土壤中,培养前期的碱解氮、脲酶和蔗糖酶活性高于CK(不施肥),后期与CK无显著差异。在CFM和M处理的土壤中,碱解氮变化平缓,但持续高于CK,蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶活性显著高于CF和CK。因此,紫茎泽兰生物堆肥对土壤有机质、氮、微生物生物量及土壤酶活性的影响类似于普通有机肥。

撕裂蜡孔菌对黄瓜蔓枯病的防治作用及促生增产效果

【目的】明确撕裂蜡孔菌(Ceriporia lacerata)对黄瓜的防病、促生作用,为农药、肥料减施增效提供依据。【方法】以自主分离的撕裂蜡孔菌HG2011新菌株为供试菌,采用Bonnet液体培养基制备撕裂蜡孔菌发酵液(C. lacerata fermentation broth,CLB),另利用蛭石、玉米粉和谷壳等制备撕裂蜡孔菌固体菌剂(C. lacerata solid agent,CLA),通过拮抗、对峙培养、盆栽试验和田间试验,研究撕裂蜡孔菌对甜瓜球腔菌(Mycosphaerella melonis)引起的黄瓜蔓枯病的防治作用,以及对黄瓜生长发育、养分吸收、土壤酶活性、黄瓜产量和果实品质的影响。【结果】在拮抗试验中,培养第6天50%CLB对甜瓜球腔菌的抑制率为32.39%,与甲基托布津(thiophanate methyl,TM)作用相当。在对峙培养试验中,甜瓜球腔菌生长受到撕裂蜡孔菌抑制,撕裂蜡孔菌则继续生长至完全覆盖甜瓜球腔菌,使之变形、萎缩和消失。在盆栽试验中,喷病菌孢子液(pathogen inoculation,PI)处理的发病率为36.67%,病情指数为38.40。与PI相比,CLB可显著降低蔓枯病的发病率和病情指数,其相对防治效果为79.69%,同样与甲基托布津(75.57%)相当。与常规施化肥(CF)相比,施用CLB可促进黄瓜植株生长,提高生物量、根系活力和叶绿素含量,分别提高了5.87%—21.45%、36.50%—38.83%和10.54%—19.80%;黄瓜植株养分吸收量分别增加45.24%—69.05%(氮)、20.51%—43.59%(磷)和19.88%—38.51%(钾);土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、纤维素酶、脱氢酶和蛋白酶活性增强,增加幅度分别为8.73%—35.84%、7.55%—10.74%、25.32%—26.49%、186.21%—279.23%、47.99%—76.51%和49.00%—100.00%,施用高量(150 mL)CLB处理的效果优于低量(75 mL)CLB处理的效果。在田间试验中,与常规施肥相比,常规施肥与固体菌剂配施(CF+CLA10)与减肥处理与固体菌剂配施(75%CF+CLA10)均显著提高了黄瓜单株结果数、产量和游离氨基酸含量,增幅分别为13.61%、13.87%、71.54%(CF+CLA10)和11.51%、11.71%、54.37%(75%CF+CLA10),此外,75%CF+CLA10处理显著降低了硝酸盐含量,降幅为14.93%。【结论】撕裂蜡孔菌HG2011可抑制甜瓜球腔菌生长。喷施CLB能防治黄瓜蔓枯病,降低发病率和病情指数,提高防治效果;盆栽施加CLB可提高土壤酶活性,促进黄瓜幼苗吸收养分,使黄瓜健康生长。田间施用CLA可增加黄瓜产量,提高黄瓜果实游离氨基酸含量,降低硝酸盐含量,改善品质,益于实现减肥增效。撕裂蜡孔菌HG2011能分解木质素和纤维素,在作物秸秆中生长迅速,利用该生物菌剂制作堆肥可兼具防病、促生效果。

撕裂蜡孔菌活化土壤氮磷及其对豆科作物生长的影响

【目的】利用微生物活化土壤中的原本无效养分种植豆科作物,有益于土地资源的长期可持续利用。【方法】利用自主分离的白腐真菌撕裂蜡孔菌新株(Ceriporia lacerata)HG2011,通过培养和田间微区试验,研究C.lacerata的分泌作用、土壤氮磷活化以及对绿豆和光叶紫花苕养分吸收、生长和产量的影响。【结果】C.lacerata能分泌纤维素酶、几丁质酶、β-l,3-葡聚糖酶、蛋白酶、磷酸酶和铁载体,溶解Ca_(3)(PO_(4))_(2);在土壤表面,C.lacerata形成菌落,其菌丝伸入土壤,降低土壤pH,提高有效氮磷含量,进而增强蛋白酶和磷酸酶活性;接种C.lacerata改善了土壤氮磷供应能力,增强根系活力,促进根系生长、根瘤形成和发育,提高作物养分积累量,增加绿豆籽粒产量和苕子生物量。【结论】C.lacerata能在土壤中定殖,活化土壤氮磷,提高肥料利用率,促进绿豆和苕子生长。C.lacerata以木屑、秸秆和谷壳等农林有机废弃物为基质,容易培养,菌剂生产成本低廉。本研究为活化土壤养分,促进绿豆和苕子等豆科作物生长,保育耕地提供了新策略。

撕裂蜡孔菌HG2011对光叶紫花苕结瘤固氮的影响及其潜在机制

【目的】在我国南方尤其是西南地区,光叶紫花苕(Vicia villosa Roth.)作为重要的青饲和绿肥两用豆科作物被广泛种植,有助于提高土壤氮素和后茬作物的产量品质。接种有益微生物是促进豆科作物生物固氮和生长的重要措施之一。为此,本文研究了一株自主分离获得的白腐真菌--撕裂蜡孔菌(Careporia lacerata HG2011)对光叶紫花苕结瘤固氮和生长的影响,并揭示其潜在机制。【方法】采用微生物培养、植物培养和田间试验,研究C. lacerata磷铁活化能力、代谢产物构成、与根瘤菌Rhizobium sophorae S3的相互作用,及其对光叶紫花苕结瘤、生长、产量、品质和土壤有效磷铁的影响。【结果】C. lacerata和根瘤菌之间无拮抗作用。液相色谱-质谱(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)分析发现,C. lacerata发酵液含有氨基酸、有机酸和类黄酮等化感物质,能增强根瘤菌的趋化性并促进生物膜形成。此外,C. lacerata还能释放生长素、赤霉素、水杨酸和铁载体,活化难溶性有机和无机磷。在植物培养试验中,单独接种C. lacerata或根瘤菌均能促进光叶紫花苕生长,但以共接种处理效果最佳。C. lacerata定殖于光叶紫花苕根际,导致根长、根系表面积和结瘤数显著增加。田间试验发现,接种C. lacerata显著提高了光叶紫花苕单株根瘤数、根瘤质量和固氮酶活性,以及土壤有效磷铁含量和磷酸酶活性,产量比常规施肥处理增加12.15%且品质无显著变化。【结论】C. lacerata能够在光叶紫花苕根际定殖,通过分泌化感物质、生长素和活化土壤磷铁等机制促进结瘤固氮和生长发育。C. lacerata易于培养,菌剂制备成本低廉,施用简便,对提高豆科作物产量品质具有一定应用价值。

寡雄腐霉发酵液的动物安全性及其对黄瓜的防病促生效应

【目的】生物农药安全无害,环境友好。为了评价寡雄腐霉发酵液(Pythium oligandrum broth,POB)的动物安全性和防病促生效应,研制高效、无害的生物农药。【方法】试验利用自主分离的寡雄腐霉生防菌株(P.oligandrum CQ2010)制备POB,通过动物试验、拮抗试验、盆栽和生产试验,研究了POB的动物毒性,对黄瓜蔓枯病的防治作用,以及对黄瓜生长、产量和品质的影响。【结果】用大剂量的POB灌胃给药对小鼠体重增长无显著影响,其外观和行为均无异常,组织器官也未见病理改变。POB对甜瓜球腔菌的抑制率为51.95%,药效介于1∶800的百菌清溶液和1∶200的甲基托布津溶液之间。在黄瓜幼苗接种甜瓜球腔菌前后喷施POB,叶片丙二醛含量下降,过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性增强,发病率和病情指数均显著降低,相对防治效果达到54.8%–64.1%,故POB能减轻病原菌对细胞膜的伤害,激发防御性生理反应,增强黄瓜植株的抗病能力。此外,POB处理提高叶绿素含量,增强根系活力,增加植株氮、磷、钾吸收量,促进黄瓜植株生长,生物量和果实产量分别提高81.10%和11.58%。POB还使黄瓜果实Vc和可溶性糖提高,硝酸盐含量降低。【结论】寡雄腐霉发酵液对动物安全无毒,能有效防治黄瓜蔓枯病,促进黄瓜生长,提高产量品质。

撕裂蜡孔菌对烟草黑胫病的防治效果及对烤烟生长的影响

为探讨撕裂蜡孔菌Ceriporia lacerata菌株HG2011对烟草黑胫病的防治效果和对烤烟的促生作用,利用该菌株制备发酵液和固体菌剂,通过拮抗和盆栽试验研究其对烟草黑胫病病原菌烟草疫霉Phytophthora nicotianae生长的抑制作用、对黑胫病的防治效果及对烟苗生长和养分吸收的影响。结果表明:撕裂蜡孔菌菌株HG2011能显著抑制烟草疫霉生长;在带毒平板试验中,含20%发酵液的培养基对烟草疫霉菌丝生长的抑制率达54.50%;在平板对峙试验中,菌株HG2011能使烟草疫霉菌丝扭曲、畸形和空泡化,最终完全侵入并覆盖烟草疫霉菌落。在盆栽试验中,施用撕裂蜡孔菌固体菌剂可降低发病烟苗叶片中的丙二醛含量,并能维持正常的细胞膜透性,使烟苗黑胫病发病率比单独接种烟草疫霉处理显著降低了15.55%~37.77%,且预防效果71.16%优于治疗效果17.98%。在化肥配施高量菌剂处理中烟苗的株高、最大叶面积和生物量均最高,比单施化肥处理显著增加9.08%、36.28%和11.84%;烟苗氮、磷、钾的吸收量比单施化肥处理显著增加11.29%、38.73%和12.79%。表明撕裂蜡孔菌菌株HG2011能有效防治烟草黑胫病,刺激烟苗生长、促进养分吸收,表现出良好的防病促生效应。

一种自溶性产酶溶杆菌新菌株LE16对温室番茄灰霉病的抑制作用

【目的】我国人多地少,设施农业日益普及,温室栽培保障了番茄的有效供给,在温室中种植的番茄容易发生灰霉病,造成减产。生物防治产品对人畜安全,环境友好,但亟待增加生防微生物种类,提高防效。【方法】以自主分离的自溶性产酶溶杆菌(Lysobacter enzymogenes)LE16为对象,利用纯培养试验明确其发酵液对灰霉病菌(Botrytis cinerea)的拮抗作用;生物化学、液相色谱-质谱联用和转录组技术从生防菌合成分泌的胞外水解酶、抗菌物质和病菌基因差异表达等方面,揭示生防菌拮抗病原真菌的机制;温室盆栽试验评估菌株LE16发酵液对番茄灰霉病的防治潜力。【结果】LE16能合成分泌铁载体、多种与抗病性相关的酶类(包括磷酸酶、蛋白酶、纤维素酶、β-1,3-葡聚糖酶和溶菌酶)以及9种抗真菌物质(毒菌素D、N-十一烷基苯磺酸、利福布汀、纳奈霉素、替加环素、米诺环素、间甲酚、肉桂酸和环戊酮)和激活植物系统获得性抗性的P-水杨酸。LE16发酵液粗提物显著抑制灰霉病菌生长繁殖,抑制率为34.99%-100%,显著高于产酶溶杆菌HYP18和撕裂蜡孔菌HG2011。此外,LE16发酵液显著诱导灰霉病菌基因的差异表达,涉及蛋白质合成、DNA复制与修复、信号转导等多个生物过程、细胞成分和分子功能,以及甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸和赖氨酸等代谢通路。在温室试验中,LE16发酵液显著增加了番茄叶片的抗氧化酶(超氧化物歧化酶和过氧化物酶)活性,降低了病菌对细胞膜的伤害作用,对灰霉病的抑制效果为72.54%-74.42%,略低于化学农药嘧霉胺。【结论】LE16能通过合成分泌胞外水解酶、铁载体、抗真菌活性物质,诱导植物产生抗病性等多种机制,防治温室番茄灰霉病,具有潜在的应用前景。