烟草短期连作对根际微生物和代谢物的影响

【目的】进一步明确烟草连作障碍发生机理,探索烟草短期连作与根际微生物结构和根际代谢物之间的关系。【方法】采用Illumina高通量测序技术和超高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱技术,分析短期连作与未连作植烟根际土壤微生物组和代谢组多样性。【结果】根际细菌菌群多样性在不同品种间、连作与未连作组间均无显著差异,短期连作对根际细菌菌群结构和多样性影响不显著,但短期连作土壤中根际真菌丰度和均匀度显著降低,未连作根际真菌多样性显著高于短期连作根际真菌多样性。甘蓝油壶菌(Olpidium brassicae)、木贼镰刀菌(Fusarium equiseti)丰度在短期连作根际中显著增高,细长被孢霉菌(Mortierella elongata)丰度显著降低。LEfSe分析发现镰刀菌属(Fusarium)真菌为短期连作根际土壤中的标志物微生物。代谢组分析发现,有机氮化合物、鞘脂类、萜类、类固醇及其衍生物为短期连作与未连作植烟根际土壤间的显著差异代谢物。其中,游离氨基酸和小檗碱、茄定碱、酒糟碱等生物碱类物质在短期连作根际土壤中显著富集,表明短期连作过程中可能已经产生真菌感染和自毒效应。【结论】本研究初步解析了烟草短期连作下根际微生物和代谢物的相互关系,虽然短期连作对根际细菌群落的影响较小,但根际次生代谢物产生的化感作用能够快速且显著改变根际真菌菌群结构,导致致病真菌的快速繁殖。

烟草连作对烟田土壤微生物的影响

对烟草不同连作年限的烟田土壤中细菌、固氮菌、放线菌和真菌进行分离,对微生物不同种群进行数量和多样性分析。结果表明,在连作10年内,细菌的数量随着连作年限的延长而增大;连作年限在10年以上,细菌数量随着连作年限的延长而呈现减小趋势;在连作15年内,固氮菌和放线菌数量随着连作年限的延长而增大。连作年限在5年以内,根际土和非根际土中微生物多样性指数H和均匀度E随连作年限的延长而增大,连作年限在5年以上,根际土和非根际土中微生物多样性指数H和均匀度E随着连作年限的延长而呈现减小趋势。

黄土高原沟壑区烟草连作对土壤腐殖质性质的影响

综合研究了陇东黄土高原黑垆土不同烟草种植年限土壤的有机质含量、腐殖质组成、形态及胡敏酸的色调系数、相对色度等,结果表明：30～70 cm土层土壤有机质含量演化随烟草种植年限的增加表现出降低的特征最为明显,土壤表层的有机碳与胡敏酸含量则呈正相关,连作23年的胡敏酸最低。烟草连作1～8年的土壤HA/FA比值均大于1,0～30 cm土层HA/FA比值为1年烟草〉5年烟草〉农田〉8年烟草〉23年烟草。农田和种植烟草1年的表层腐殖质含量以松结态〉稳结态,连作5年至23年表层腐殖质含量则为稳结态〉松结态。烟草连作各层土壤的相对色度（RF）在0～30 cm,50～70 cm土层随烟草连作年限呈显著的降低趋势,30～50 cm土层种植烟草1～8年呈升高趋势,8年后则呈降低趋势。但各层总趋势基本呈0～30 cm〈30～50 cm〈50～70 cm。HA的色调系数（ΔlogK）30～50 cm变化较小,各土层变化趋势与RF相反但结果一致。与对照比较,烟草连作1～8年可提高或保持胡敏酸氧化和芳化程度。

烟草连作对土壤微生物多样性及酶活性的影响

对采自襄城县连作1a-8a的烟田土壤的微生物数量、细菌多样性和土壤中的蔗糖酶、淀粉酶、纤维素酶和进行了测定。结果表明:随着连作年限的增加,土壤细菌和放线菌数量呈明显下降趋势,而真菌数量变化表现出一定的滞后性,呈现升高—降低—升高—降低的波动;土壤细菌的Shannon指数、Simpson指数和McIntosh多样性指数整体呈下降趋势,仅在连作5a时出现一定的上升波动,与土壤细菌的分离培养结果相吻合;土壤蔗糖酶和淀粉酶活性先升高后降低,连作2a时达到最大值,当连作年限﹥3a时,酶活性变化不大,都处于较低水平;而土壤纤维素酶活性在连作1a-3a时便剧烈下降,连作年限﹥2a时,酶活性维持在较低的水平。烟草长期连作对土壤微生物的多样性和土壤酶活性的影响,不利于土壤生态系统的健康发展。图5,表1,参28。

烟草连作障碍及其防治技术研究进展

烟草连作障碍表现为烟草在重茬种植后会出现生长迟缓、植株矮小、产量品质降低、土传病虫害加重的现象。简述了烟草连作障碍的2种类型及特点,即通常分为特异性连作障碍和非特异性连作障碍,具有专一性和持久性2个特点。论述了烟草连作障碍的主要原因为生物因素,即根际微生态环境的失衡而造成:包括长期连作后土壤中有益细菌数量种类下降、有害真菌和线虫等数量增加、同种植物自毒物质累积、单一营养元素大量消耗等。总结了目前常采用的烟草连作障碍连作防治手段,包括土壤消毒、抗性育种和生物防治,其中生物防治具有特异性强、环境友好、持久恢复的特点,现在成为该领域的研究热点。认为加强对烟草连作机理的研究,以减轻和避免连作造成的损失,对当前中国乃至全球烟草业发展有着重要经济和社会意义。全面梳理了国内外相关领域的研究进展及前沿动态,结合发展前景展望了该领域今后的研究重点,以期为烟草连作障碍的综合防治研究提供参考。

万寿菊秸秆堆肥在缓解烟草连作障碍中的作用

【目的】探索在大田试验条件下万寿菊秸秆堆肥对烟草连作根际土壤理化性状、微生物群落及烟草青枯病发生的影响,为利用万寿菊秸秆堆肥缓解烟草连作障碍提供依据。【方法】试验于2018—2020年进行,设2个处理:即施用1500 kg/ha万寿菊秸秆堆肥处理(FMC)和不施用万寿菊秸秆堆肥对照(CK)。施用万寿菊秸秆堆肥第3年(2020年),于烟叶移栽后50和100 d时采集烟株根际土壤,测定分析土壤理化指标和土壤细菌、真菌群落结构,并调查烟草青枯病发生情况。【结果】与CK相比,FMC处理的土壤pH和有机质含量显著提高(P<0.05,下同),而土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量无显著变化(P>0.05);FMC处理也可显著提高土壤细菌群落Sobs和Chao1指数,而对土壤真菌群落多样性的影响较小。施用万寿菊秸秆堆肥可改善土壤微生物群落结构,提升被孢霉属(Mortierella)、毛壳菌属(Chaetomium)等拮抗菌的相对丰度,而降低劳尔氏菌属(Ralstonia)和镰刀菌属(Fusarium)等病原菌的相对丰度。施用万寿菊秸秆堆肥3年可显著降低烟草青枯病的发病率和病情指数,对烟草青枯病的相对防效为47.72%。【结论】万寿菊秸秆堆肥可改善烟株根际土壤理化性状和微生物群落结构,降低烟草青枯病发病情况,在缓解烟草连作障碍方面具有积极作用。

微生物菌肥对不同连作土壤及烟株生长的影响

为研究施加微生物菌肥对不同连作年限植烟土壤的影响,选择连作2年和连作4年的植烟土壤,以常规施肥为对照,分析微生物菌肥对不同连作年限土壤理化性质、土壤酶活、土壤细菌群落结构及烟草农艺性状的作用。结果表明,不同连作年限植烟土壤中施加微生物菌肥,与常规施肥相比,菌肥显著提高了土壤的pH值及有机质、碱解氮和速效磷含量;显著提升了土壤脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性;显著提升了土壤细菌群落丰富度与多样性;显著改善了烟草根长、茎长、叶长等农艺性状,且均为高剂量组的提升效果显著优于低剂量组。综上,不同连作年限植烟土壤在土壤酶活性、土壤细菌群落结构及烟草农艺性状方面存在显著差异,施加微生物菌肥能够显著提升土壤理化性质、土壤酶活性、土壤细菌群落结构及烟草农艺性状;高剂量菌肥组提升效应优于低剂量组;菌肥对连作4年植烟土壤的改善效果整体优于对连作2年植烟土壤的改善效果。

连作对植烟土壤微生物群落多样性的影响

连作影响土壤健康的微生物学机制分析是当前的研究热点之一。本试验首次采用BIOLOG生态板法从生理代谢水平上分析了烟草连作对土壤微生物多样性的影响。对分别来自重庆黔江和河南洛阳不同连作年限的烟田土样研究结果一致表明:(1)短期连作(连作年限≤3 a)时的土壤微生物平均吸光度值(AWCD)显著高于4 a和5 a的连作土壤,反映出短期连作土壤仍具有较高的微生物活性;(2)短期连作时土壤微生物的Shan-non指数、Simpson指数显著高于4 a、5 a连作,重庆和河南地区的McIntosh指数总体上表现出短期连作高于长期连作,Shannon均一度指数则无显著差异;(3)主成分分析(PCA)结果显示:连作烟田土壤微生物利用的主要碳源是糖类、高分子类和羧酸类,短期连作的土壤微生物具有较高的的碳源利用率。综合研究结果表明:短期连作(连作年限≤3 a)土壤仍保持较高的微生物多样性,但连作4 a、5 a的土壤微生物多样性则急剧降低。本试验结果为烟田土壤健康机制研究的一部分,有助于进一步探讨土壤的可持续利用及土传病害防治新途径。

基于地理信息系统和遥感平台的烟田连作的查询研究

尽量控制烟草生产的连作,逐步建立烤烟合理轮作制度,实施划片轮作,才能实现用地与养地有机结合,有效降低生产成本,提高烟叶产量、质量,增加种烟效益。而只有对烟草种植田块进行查询,得出连作烟田的基本信息,才是控制烟草生产的连作,逐步建立烤烟合理轮作制度的关键所在。本文就如何在遥感技术(RS)和地理信息系统(GIS)技术平台支持下进行烟草连作区查询进行了详细论述。

基于GIS和RS平台的烟田连作区的查询研究

尽量控制烟草生产的连作,逐步建立烤烟合理轮作制度,实施划片轮作,才能实现用地与养地有机结合,有效降低生产成本,提高烟叶产量、质量,增加种烟效益。而只有对烟草种植田块进行查询,得出连作烟田的基本信息,才是控制烟草生产的连作,逐步建立烤烟合理轮作制度的关键所在。本文就如何在遥感技术(RS)和地理信息系统(GIS)技术平台支持下进行烟草连作区查询进行了详细论述。

烟草连作对旱地土壤微生物及酶活性的影响

测定了烟草不同连作年限的旱地土壤中微生物数量、活度及酶活性。结果表明,连作8年以下的旱地土壤中的好气性细菌、厌气性细菌、放线菌及真菌的数量随连作年限增加而有上升趋势,连作8年以上的微生物数量却有下降趋势。烟草连作对旱地土壤的细菌数量影响最大,对真菌数量的影响次之,对放线菌数量的影响最小。烟草连作对旱地土壤微生物活度及土壤酶活性的影响不大。烟草长期连作将改变土壤微生物的数量及多样性,会影响连作病害的发生,不利于土壤生态系统的健康发展。

不同功能菌剂对连作烟叶农艺性状和根际土壤细菌的影响

采用5组不同功能发酵菌剂N(固氮),P(解磷),K(解钾),C(解纤维素)及H(4种菌剂按体积为1∶1∶1∶1混合液)分别浇灌盆栽烟草,观察记录各处理烟叶农艺性状及根际土壤细菌情况.结果表明5种供试菌剂均能促进烟叶生长,其中C(解纤维素)菌剂处理的烟株农艺性状最好,叶色比对照绿,株高13.4 cm、茎粗2.73 cm及中部单叶面积180.77 cm2均显著高于对照的10.8,1.97 cm和82.42 cm2;混合菌剂H效果次之,仅茎粗2.67 cm显著高于对照.从土壤根际细菌看,固氮菌定植情况最好.后期成为土壤优势菌,占细菌91%,其次是解纤维素菌,其他定植较差;添加解纤维素菌剂的烟株根际土壤的固氮、解磷、解钾菌生长比较均衡.5种菌剂对根际土壤假单胞菌的影响不同,假单胞菌比例为固氮菌处理74%>解钾菌处理61%>解磷菌处理58%>对照46%>混合菌剂处理45%>解纤维素菌处理29%.解钾菌和解磷菌能促进其它微生物的生长.