生物质炭调控辣椒连作障碍研究进展

随着我国农业的发展,由于长期连作引起的生长不良、产量下降且品质变差等连作障碍问题日益影响了我国农产品的经济效益,并造成食品安全风险。我国是辣椒种植大国,由于不合理的栽培和管理措施,辣椒连作障碍已经成为种植区的共性问题。辣椒连作障碍表现为土壤严重酸化、土壤养分失衡并且辣椒出现严重病虫害,因此对辣椒连作土壤进行修复是解决辣椒连作障碍的关键。近年来,生物质炭因其具有独特的结构以及吸附性、碱性等性质,在农业生产中作为一种重要的土壤改良剂得到广泛的关注与应用,故利用生物质炭作为调理剂来缓解辣椒连作障碍具有一定的潜力。本文总结了辣椒连作障碍的危害以及在不同方面的产生原因,总结了为缓解辣椒连作障碍所提出的农艺措施和物理化学调控方法以及这些方法的局限性,综述了生物质炭在改良连作酸化土壤、调控失衡土壤养分、改善土壤微生物群落结构、抑制辣椒疫病和抑制连作辣椒的自毒作用5个方面的研究进展,分析了利用生物质炭缓解辣椒连作障碍的应用潜力,并对未来生物质炭应用于连作土壤改良的研究作出展望。

辽宁设施辣椒连作根系土壤特性及微生物区系结构特征

连作是辽宁设施辣椒生产普遍存在的现象。为明确辽宁辣椒根际土壤微生态环境特点,以鞍山与锦州辣椒连作10年土壤为研究对象,采用Illumina HiSeq高通量测序技术对根际微生物多样性与群落结构进行分析,测定土壤营养与酶活性,并分析环境因子与样品及物种间的相关性。结果表明:鞍山与锦州辣椒连作土壤均为弱酸性,土壤中有效钾、有效铜与有效锌含量及酸性磷酸单酯酶与β-葡萄糖苷酶活性差异极显著(p<0.01),含水量差异显著(p<0.05),其余因子无显著差异(p>0.05)。两地优势细菌门结构相似,其中变形菌门是共有优势物种,其次是绿弯菌门、芽单胞菌门等;优势真菌中的子囊菌门与担子菌是两地的优势物种,其余物种结构不同。两地的优势真菌属与优势细菌属物种相同、结构不同,相对丰度无显著差异。多样性结果表明:门与属水平优势细菌相对丰度鞍山均高于锦州,优势真菌门水平相对丰度鞍山高于锦州,属水平鞍山则低于锦州。相关性分析表明,土壤中的有效铜及有效锌含量与锦州土壤微生物多样性成正相关,正向影响Chryseolinea(未命名)等6个细菌与曲霉属等3个真菌丰度;有效钾含量、β-葡萄糖苷酶及酸性磷酸单酯酶活性与鞍山土壤微生物多样性正相关,正向影响芽单胞菌属等3个细菌与淡紫拟孢菌属等7个真菌丰度。研究结果可为辽宁设施辣椒连作土壤改良提供参考。

辣椒连作研究进展

辣椒是一种重要蔬菜作物,由于连年耕种辣椒存在连作障碍问题;国内外学者对辣椒连作问题作了较深入的研究。针对国内外辣椒连作的研究进展,主要从土壤微生物环境、连作土壤的微生态条件、辣椒自毒分析和化感作用、辣椒免疫系统及自身抗性作用机理等方面分别进行了综述,并对其今后的发展方向作了展望。

淹水对辣椒连作土壤化学性质与微生物群落结构的影响

【目的】明确淹水对连作辣椒土壤环境的影响,为减轻辣椒连作障碍提供技术依据。【方法】以安徽和县的大棚内连作辣椒进行连续3年的淹水和不淹水土壤为研究对象,以不淹水为对照,采用流动分析仪、qPCR荧光定量技术和Miseq测序技术探究淹水对辣椒连作土壤化学性质和微生物群落结构的影响;同时以辣椒为试材,采用体外培养皿法验证淹水和不淹水土壤对辣椒种子萌发和幼苗生长的影响。【结果】土壤淹水处理显著降低了土壤EC值、有机质、硝态氮、铵态氮、速效钾和有效磷的含量。荧光定量结果表明土壤淹水处理显著增加了细菌菌群丰度(P<0.05),但降低了真菌菌群丰度。高通量测序结果表明,微生物群落组成在门水平上,淹水处理显著增加了放线菌门(Actinobacteria)和Myxococcota的相对丰度,降低了厚壁菌门(Firmicutes)和被孢霉门(Mortierellomycota)的相对丰度;在属水平上,淹水处理降低了潜在病原菌镰孢菌属(Fusarium)相对丰度并与土壤硝态氮呈显著正相关,增加了潜在固氮菌属中的固氮弧菌属(Azoarcus)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、Sideroxydans、Candidatus_Solibacter、藓杆菌属(Bryobacter)及潜在有益菌属Aspergillus和枝顶孢霉属(Acremonium)的相对丰度,并与土壤硝态氮呈显著负相关;土壤硝态氮含量显著影响土壤细菌和真菌的群落结构。培养皿试验结果表明,淹水处理土壤中的辣椒种子发芽率、幼苗鲜重和根长显著高于不淹水处理土壤。【结论】辣椒连作土壤淹水处理显著降低了EC值,降低了潜在病原菌和增加了潜在有益菌丰度,但土壤速效养分含量显著降低。同时,土壤淹水有利于辣椒种子萌发与幼苗生长,有利于缓解辣椒连作障碍。

不同作物秸秆腐解对连作辣椒生长及根际环境的影响

为探究植物秸秆完全腐解对种植作物连作及土壤的影响作用,以辣椒为研究对象,通过试验研究及数据分析,重点研究玉米秸秆、万寿菊秸秆以及芹菜秸秆腐解对辣椒生长及土壤的影响。结果显示:①秸秆腐解提高辣椒的株高、茎粗,与对照组相比,玉米、万寿菊及芹菜作物秸秆腐物较辣椒株高和茎粗分别提升5%、2.9%、3.3%以及8.7%、7.6%、7.7%,达到显著水平;②相比对照组,玉米、万寿菊及芹菜作物的秸秆腐物均能显著促进辣椒根系的生长发育,其中万寿菊秸秆腐物对根系的改善作用最为明显,辣椒植株的根系长度、根系表面积、根系体积以及根尖数相比对照组均增加24.49%、46.62%、76.92%和31.63%;③玉米、万寿菊及芹菜作物秸秆腐物对辣椒植株叶片叶绿素含量及光合作用均有一定程度的提高,相比对照组,增加29.19%、56.07%和30.16%,差异显著;④作物的秸秆均能改善土壤的pH、电导率以及土壤的微生物结构,增强土壤的酶活性,不同作物的改善程度有所不同。研究结果对改善辣椒等经济作物连作的土壤活性及生产能力有重要的参考价值,可在农业生产中推广应用。

不同微生物菌剂对连作辣椒产量的影响试验

为进一步解决辣椒连作导致病虫害高发,引起辣椒产量下降的问题,在连续两年以上辣椒种植地选择不同的微生物菌肥,探究不同微生物菌肥对连作辣椒产量的影响。试验结果表明,在使用三元复合肥作为底肥的基础上,分别在辣椒幼苗移栽当天和移栽后10天按照每公顷使用荧光假单胞杆菌7.5kg进行处理辣椒产量为最高,该种处理方式可以作为克服辣椒连作障碍的施肥技术方案,值得在今后辣椒种植中推广应用。

七种微生物菌剂对连作辣椒生长发育、产量和品质及土壤微生物特性的影响

通过田间对照试验的方法,研究不同微生物菌剂对连作辣椒的生长发育、产量和品质及土壤微生物在定植后不同时期的数量变化的影响。结果表明,T 1、T 2和T 3处理对辣椒丰产性能的影响最明显;T3和T 5处理后的连作辣椒单株产量最好,比对照分别提高55.76%和57.30%,不但能增加单株的果实数量,而且有利于果实的增重;与ck相比,T3、T5处理对连作辣椒的病虫害防治效果最好,病害发生率较对照分别降低56.93%和60.56%,虫害的发生率分别下降55.56%和58.54%。进一步测定比较连作辣椒的4个品质指标,T3、T4能提高连作辣椒的辣椒素类物质含量,与对照相比提高13.05%和9.79%;T3、T5处理后辣椒的蛋白质质量分数比对照分别提高39.39%、38.44%,Vc含量比对照分别提高20.66%、19.05%,干物质质量分数比对照分别提高22.74%、18.79%;与对照相比,7种微生物菌剂处理对连作辣椒的根系微生物数量影响较大,均能减少土壤真菌的数量,增加土壤放线菌和细菌的数量。综合评价各种指标测定的分析结果,T3、T5处理对连作辣椒产量和品质及土壤微生态平衡的效果最为显著,其对应的微生物菌剂具有良好的推广价值。

不同有机溶剂对连作辣椒根际土壤浸提组分鉴定与分析

为比较不同有机溶剂对辣椒际土壤化学成分的有效浸提,科学地研究辣椒连作障碍问题及化感作用提供理论基础。在辣椒开花坐果期采集黔南州册亨县连作10年的辣椒根际土壤,分别使用甲醇、乙酸乙酯、乙酸乙酯∶乙醚=1∶1、甲醇:乙酸乙酯=1∶1浸提,采用GC-MS(气相色谱-质谱仪)对其各化学组分进行鉴定及分析。结果表明,不同有机溶剂提取的化学物质数量由大到小为甲醇∶乙酸乙酯=1∶1(38种)>乙酸乙酯∶乙醚=1∶1(24种)=甲醇(24种)>乙酸乙酯(22种);主要由酸类、酯类、酮类、醇类、醛类、酰胺类等构成,不同溶剂浸提的有效物质含量差异较大,以酸类物质相对百分含量最高,以十六烷酸、十八(烷)酸、油酸占比最大;综合评价以甲醇∶乙酸乙酯=1∶1的提取效果最优。

伴生燕麦对连作辣椒叶片保护酶活性及根际土壤微环境的影响

为提高辣椒连作的生长能力,研究伴生作物对连作辣椒土壤微环境的改善能力。以伴生燕麦为研究对象,根据具体盆栽试验,设置伴生燕麦组及单作辣椒组,分析伴生燕麦对试验辣椒品种叶片生长能力及土壤微环境的改善情况。结果表明:伴生燕麦处理可以提高辣椒叶片的可溶性糖含量、过氧化氢酶活性,分别比CK增加62.2%和83.3%,伴生燕麦处理降低了辣椒叶片的可溶性蛋白含量,但辣椒果实维生素C含量和可溶性糖含量明显高于CK,分别比CK增加55.00%和19.72%,伴生燕麦处理的辣椒果实可溶性蛋白和干物质含量低于CK,分别减少44.44%和7.6%;经伴生燕麦处理后辣椒叶片的蒸腾速率、气孔导度、光合速率及胞间CO_(2)浓度均低于CK,分别比CK减少154.4%、1 115.80%、11.47%和116.32%,叶绿素含量高于CK,比对照增加3.3%;伴生燕麦处理的荧光参数F_(0)、F_(m)和F_(v)均低于CK,分别降低21.65%、22.12%和20.1%,荧光参数F_(0)/F_(m)和F_(v)/F_(m)与CK并无差异,伴生处理的Fv/F0大于CK,对比增加2.18%。同时经伴生燕麦处理的过氧化氢酶、纤维素酶和蔗糖酶的活性均高于CK,增加4.35%、127.66%和3.95%,土壤脲酶活性低于CK,比对照降低10.72%。综上所述,伴生燕麦可以提高辣椒叶片保护酶的活性,改善连作辣椒根际土壤微环境,为拱棚辣椒丰产栽培提供理论依据。

溶磷菌和解钾菌对拱棚连作辣椒生长及土壤养分含量的影响

以溶磷菌和解钾菌为供试菌,采用田间根际追施的方法,研究对拱棚连作辣椒根际养分环境的影响,以期为改善宁夏彭阳拱棚辣椒连作土壤提供参考依据。结果表明:TR1处理(单施溶磷菌)、TR2处理(单施解钾菌)和TR3处理(溶磷菌和解钾菌配施)均能显著降低土壤盐分含量(49.8%～56.94%),增加辣椒坐果初期的土壤速效氮含量。溶磷菌对速效钾含量没有显著的促进作用,而解钾菌不仅显著增加了土壤速效钾含量,同时对于土壤磷元素的释放效果优于溶磷菌。溶磷菌和解钾菌配施产生了叠加效应,土壤速效氮、磷、钾含量显著高于其它处理,且使用次数越多,效果越佳,TR3处理辣椒667 m^2产量达到4 878 kg,较CK增产14.5%。因此在生产中溶磷菌与解钾菌配施效果更好,且应持续多次施用。