园艺作物褪黑素的研究进展

褪黑素是一种在生物体中广泛存在的吲哚胺类化合物,在动物中具有调节昼夜节律、提高免疫力和抗衰老的作用,是一种对人类健康有益的保健佳品。现已发现褪黑素在高等植物中广泛存在,其生物合成途径以L-色氨酸为底物,途径色胺、5-羟色胺、N-乙酰-5-羟色胺,最终生成褪黑素。目前,植物中鉴定到的褪黑素合成关键酶有:L-色氨酸脱羧酶(Trp DC)、色氨酸羟化酶(T5H)、5-羟色胺-N-乙酰转移酶(SNAc T)、N-乙酰-5-羟色胺甲基转移酶(Ac SNMT)和羟基吲哚-O-甲基转移酶(HIOMT)。虽然目前有关褪黑素在园艺作物中的功能研究还不是很多,但已有研究表明,褪黑素在园艺作物中具有促进生长,增加产量,促进种子萌发,调节光周期,调控根系发育,延迟叶片衰老,影响果实成熟和贮藏等生理功能。而褪黑素的抗氧化特性又赋予它较强的活性氧(ROS)清除能力,且褪黑素能提高光照、温度、水分、盐碱、重金属和氧化胁迫下的抗氧化酶活性。此外,褪黑素还参与了包括生长素(IAA)、赤霉素(GA)、脱落酸(ABA)、乙烯(ETH)、水杨酸(SA)、多胺(PAs)和一氧化氮(NO)等物质介导的信号转导途径,组成了控制园艺作物生长、发育和抗性获得的复杂信号网络。文中从"褪黑素在植物中的生物合成,园艺作物中的褪黑素含量及影响因素,褪黑素在园艺作物生长、发育中的作用,褪黑素在园艺作物胁迫应答中的作用,褪黑素调控植物生长发育和抗逆性的信号转导网络"5个方面对褪黑素在园艺生产中的作用进行综述。重点阐述已经发现的褪黑素在园艺作物上的功能作用,对其潜在生理功能进行了预测,并从提升园艺作物褪黑素含量方面展望了今后需重点开展的研究。

园艺学实验教学改革探索

实验教学是园艺专业人才培养重要环节之一。传统的实验教学体系存在诸多问题,文中从教学内容、教学方法与手段、教学管理制度、教学基地建设和教学考评体系等方面进行深入探索,建立了新的实验教学体系。

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。

不同剂量VB_6、C_OB对苹果幼树生物学性状和理化性质的影响

以富士/平邑甜茶(M.hupehensis)二年生幼树为试材,研究盆栽条件下土壤中施加不同剂量的维生素B_6(VB_6)和复合维生素B(C_OB)对苹果幼树生物学性状和理化性质的影响。于2016年在山东农业大学园艺科学与工程学院果树根系实验室进行富士苹果盆栽试验。5月26对富士苹果土施VB_6、C_OB,剂量分别为0,0.02,0.03,0.04g/株。6—10月测定外源维生素条件下苹果幼树株高、茎粗,叶面积,叶片抗氧化酶活性,叶绿素相对含量,光合荧光参数以及根系的生长分布状况。研究表明,不同剂量VB_6和C_OB对苹果幼树株高、茎粗,植株生物量,叶面积,叶片抗氧化酶活性,光合荧光参数和根系分布情况有不同程度的影响。盆施不同剂量VB_6、C_OB显著改善了植株生长势,叶面积以VB_6 0.03g增加最显著为22%,植株地上部分以C_OB 0.04g处理对植株株高、茎粗和新梢长度增加最显著,株高、茎粗和新梢长度在10月相比对照分别增加了24%,34%和45%,VB_6 0.03g与C_OB 0.04g两处理间无显著性差异;地下部分,VB_6 0.03g与C_O B 0.04g两处理对根系干鲜重、总长度、总体积和总表面积增加尤为显著,根尖数和根系分叉数也显著增加。VB_6 0.02g和C_OB 0.02g剂量下苹果幼树叶片抗氧化酶活性相比对照无显著性差异,VB_6 0.03g与C_OB 0.04g植株抗性得到显著性增强,抗氧化酶活性显著提高。此外,苹果幼树叶片叶绿素相对含量显著提高、光合荧光特性也得到显著性改善,且VB_6 0.03g与C_OB 0.04g两处理间无显著性差异。综合研究结果,VB_60.03g/株和C_OB 0.04g/株对苹果幼树的生物学性状和理化性质影响最显著,鉴于C_OB的有效施用剂量和市场价格均高于VB_6,推荐施用VB_6来改善土壤营养条件。

抗抑霉唑葡萄白腐病菌的适合度及与三唑类杀菌剂的交互抗性研究

以对抑霉唑不同敏感性的葡萄白腐病菌菌株为试材,研究抗抑霉唑菌株的适合度及抑霉唑与常用三唑类杀菌剂的交互抗性。结果显示,在菌丝生长速率、产孢量、致病力方面,部分抗性菌株显著高于敏感菌株,但致病力与菌株的EC_(50)值无显著相关性。37个葡萄白腐病菌菌株对抑霉唑、丙环唑、苯醚甲环唑、氟硅唑的平均EC_(50)值分别为16.5339、1.1159、2.2293、1.6481μg·mL^(-1),抑霉唑与丙环唑、苯醚甲环唑、氟硅唑的EC_(50)对数值之间的相关系数分别为0.6572、0.5261、0.5106,表明抑霉唑与丙环唑存在正交互抗性,与苯醚甲环唑、氟硅唑无显著交互抗性。本研究表明,对抑霉唑产生抗性的葡萄白腐病菌菌株具有较强的适合度,存在形成优势群体的潜在性,因此,用抑霉唑防治葡萄白腐病时,应尽量避免与丙环唑混合使用,以延缓其抗药性的发展。

大蒜连作对其根际土壤微生物和酶活性的影响

【目的】研究大蒜长期连作对其根际土壤微生物数量和酶活性的影响。【方法】采用大蒜连作0(CK)、5、10、15和20年的土壤再分别盆栽大蒜,以大蒜根际土壤为研究对象,分别测定根际土壤微生物区系和酶活性的变化以及两者间的相互关系。【结果】随连作年限的增加,根际真菌数量持续上升,连作20年的土壤约为对照的2.88倍。而其它微生物类群的数量及土壤酶活性只在短期内(5—10年)呈上升趋势。与对照相比,连作10年的大蒜根际土壤中的细菌、放线菌各增加了8.72%和25.81%,氨化细菌、硝化细菌和芳香族化合物降解菌分别为对照的5.63、11.60和3.35倍。连作10年的大蒜根系分泌物对过氧化氢酶、多酚氧化酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶等土壤酶活性具有促进作用,比对照分别增加了26.67%、41.67%、203.13%、23.73%和43.65%,但长期连作(15—20年)后均呈现下降趋势。相关分析表明,氨化细菌与脲酶、多酚氧化酶均呈显著正相关;芳香族分解菌与脲酶、过氧化氢酶呈极显著正相关;细菌、微生物总量分别与磷酸酶呈显著、极显著正相关。【结论】大蒜连作5—10年,根际土壤微生物数量和土壤酶活性上升,未发生连作障碍;但连作15—20年,根际土壤微生物结构失调,土壤酶活性下降,连作障碍明显。

非洲菊连作对土壤理化性状与生物性状的影响

【目的】研究非洲菊连作土壤物理化学性状、土壤微生物区系和土壤酶活性动态变化。【方法】以未种植过非洲菊的土壤作对照,测定连作非洲菊1、3、5和7年土壤的理化性质、酶和微生物活性的变化。【结果】随着连作年限的增加,土壤pH和容重下降,连作1、3、5和7年的土壤总含盐量分别比对照增加4.00%、72.80%、24.00%和88.00%。土壤有机质和速效氮含量随着连作年限的增加而上升,土壤速效磷和速效钾含量呈下降趋势。土壤脲酶和蔗糖酶活性呈先升后降的趋势,连作1年和3年土壤酶活性降低,连作5年以后又升高,土壤过氧化氢酶和中性磷酸酶活性呈下降趋势,连作1、3、5、7年土壤蛋白酶活性分别比对照增加9.09%、50.00%、63.64%、93.18%。土壤真菌数量随着连作时间延长而增加,连作7年的土壤真菌数与对照相比增加了192.04%,细菌数量呈下降趋势,其它微生物类群的数量呈先升后降的趋势。【结论】非洲菊连作后土壤pH降低,土壤总含盐量逐渐增加,有次生盐渍化的趋势,土壤中氮、磷、钾比例失调。连作5—7年,土壤真菌数量上升,细菌和放线菌数量和土壤酶活性下降,连作障碍明显。

不同苹果砧木的根际土壤微生物数量及酶活性

【目的】研究不同苹果砧木对土壤根际微生物数量和酶活性的影响。【方法】通过盆栽试验,采用微生物稀释平板培养法对平邑甜茶(Malus hupehensis Rehd.)、八棱海棠(M.micromalus Makino)、楸子(M.prunifolia(Willd)Borkh.)、新疆野苹果(M.sievesii(Ledeb.)Roemer)、东北山荆子(M.baccata Borkh.)等5种苹果砧木土壤根际微生物数量、土壤酶活性及其相关性进行研究。【结果】不同苹果砧木土壤根际微生物各生理类群数量差异显著,并且都以细菌占绝对优势,放线菌次之,真菌最少。土壤微生物多样性指数的变化趋势与土壤微生物数量的变化趋势不一致。不同苹果砧木土壤根际蔗糖酶、磷酸酶、脲酶和过氧化氢酶活性各异。皮尔逊相关分析得知,土壤微生物数量与土壤酶活性之间存在相关关系。【结论】选择合适的苹果砧木,有利于土壤微生物数量和酶活性的提高,从而为苹果树生长创造良好的微生态环境。

轮作不同作物对苹果园连作土壤环境及平邑甜茶幼苗生理指标的影响

【目的】以25年苹果园连作土壤为对象,研究轮作不同作物对该土壤环境及平邑甜茶幼苗生理指标的影响,筛选适宜的轮作植物,为防控苹果连作障碍提供依据。【方法】取老龄苹果园土壤,混匀后填入试验沟,并在试验沟中分别种植一茬小麦(Triticum aestivum)、花生(Arachis hypogaea)、苜蓿(Medicago sativa Linn)、小葱(Allium schoenoprasum)、马铃薯(Solanum tuberosum L.)后,测定土壤有机质,速效氮、磷、钾,有效铁、锰、铜、锌含量和土壤细菌、真菌、放线菌数量变化,以及土壤酚酸类物质含量;取轮作不同作物后的土壤盆栽平邑甜茶幼苗,测定平邑甜茶幼苗生物量及根系活力、SOD、POD、CAT酶活性。【结果】与对照土壤相比,轮作小麦、小葱能够显著增加土壤有机质含量,分别增加了48.37%、36.7%;轮作马铃薯和休茬土壤有机质含量较对照降低,分别降低了8.61%、9.26%;轮作马铃薯能够显著增加土壤速效氮、磷,有效铜、铁、锌的含量,与对照相比分别增加了217.32%、240.55%、47.03%、91.38%、158.30%;轮作花生较对照能够显著降低土壤速效钾含量,但增加了有效铁、锰含量;轮作小葱、小麦、花生可增加土壤细菌总量,降低土壤中有害真菌数量,其中轮作小葱较对照细菌总量增加了200%、真菌总量下降了44.7%,轮作小麦较对照细菌总量增加了141.9%。轮作小葱、小麦使土壤细菌/真菌比值分别提高了435.8%、211.1%;轮作小葱使土壤中酚酸类物质总量较对照降低了45.3%,较轮作马铃薯降低了241.15%,较轮作小麦降低了190.07%,其中根皮苷含量较对照下降了84.2%,较轮作马铃薯下降了55.80%,较轮作小麦下降了9.30%;与对照相比,轮作小葱能显著提高平邑甜茶幼苗根系SOD、POD、CAT酶活性,分别增加了48.12%、58.33%、65.77%。从平邑甜茶生物量可以看出,轮作小葱与对照相比地上鲜重增加49.7%,地下鲜重增加76.5%,与轮作花生相比,地上鲜重显著增加了40.63%、与轮作小麦相比,地下鲜重显著增加了56.84%。【结论】轮作不同植物对连作土壤环境和平邑甜茶幼苗根系影响差异较大,轮作小葱能够增加土壤有机质含量,同时增加土壤中细菌/真菌值,降低土壤中酚酸类物质总量,提高平邑甜茶幼苗根系保护性酶活性,增加地上和地下生物量。从轮作防控苹果连作障碍角度看,轮作小葱更有利于减轻苹果连作障碍。

秸秆和生物质炭对苹果园土壤容重、阳离子交换量和氮素利用的影响

【目的】中国苹果园土壤有机碳含量较低,氮肥施用量偏高。本研究为苹果生产上合理应用秸秆和生物质炭来提高土壤缓冲性能和氮肥利用效率提供依据。【方法】以两年生富士/平邑甜茶为试材,采用15N标记示踪技术,研究添加秸秆和生物质炭对土壤容重、阳离子交换量、植株生长及氮素转化(树体吸收、氨挥发、N2O排放和土壤残留)的影响。试验共设4个处理:对照(CK)、单施氮肥(N)、施用氮肥并添加生物质炭(N+B)和施用氮肥并添加秸秆(N+S)。【结果】不同处理的土壤容重在0—5 cm和5—10 cm两个土层中的变化趋势一致。CK与N处理间差异不显著,但均显著高于N+B和N+S处理;两个添加外源碳的处理间,N+B处理的土壤容重显著低于N+S处理。与N处理相比,N+S和N+B处理的0—5 cm和5—10 cm两个土层的容重分别降低了0.06、0.09 g·cm-3和0.07、0.11 g·cm-3。与CK(18.32 cmol·kg-1)和N(19.61 cmol·kg-1)处理相比,N+S(22.27 cmol·kg-1)和N+B处理(25.35 cmol·kg-1)显著提高了0—10 cm土层土壤阳离子交换量,并且以N+B处理效果较好。3个施氮处理间植株总干重、15N积累量和15N利用率均以N+B处理最高,N+S处理次之,N处理最低。与CK相比,3个施氮处理(N、N+S和N+B处理)的氨挥发量均显著增加。与N处理相比,添加外源碳的两个处理(N+S和N+B处理)显著减少了氨挥发损失量,以N+B处理减少幅度最大。与CK相比,3个施N处理(N、N+S和N+B处理)的N2O排放量均显著增加,以N+B处理最高,其次为N+S处理,N处理最低,可见添加外源碳的两个处理的N2O排放量均有所增加,但3个施氮处理间差异不显著。去掉CK本底值后,N、N+S和N+B处理的氮素总气态损失量(氨挥发+N2O排放)占施氮量的比例分别为6.54%、4.33%和3.04%。可见,添加秸秆和生物质炭显著降低了氮素气态损失,以N+B处理效果较好。耕层土壤(0—50 cm)的15N残留量以N+B处理最高,N+S处理次之,N处理最低;而深层土壤(50—100 cm)则以N处理最高,N+S处理次之,N+B处理最低。3个施氮处理间,N回收率(树体吸收+土壤残留)以N+B处理最高,为42.26%,其次为N+S处理(37.22%),N处理最低(31.54%);N损失率以N处理最高,为68.46%。其次为N+S处理(62.78%),N+B处理最低(57.74%)。【结论】添加秸秆和生物质炭显著降低了土壤容重,提高了土壤阳离子交换量,促进了苹果植株生长和对肥料氮的吸收,增加了土壤对氮的固定,减少了氮肥的气态损失,提高了氮肥利用率,其中以添加生物质炭的效果较好。

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。

有机物料发酵流体和堆肥对苹果连作土壤环境及平邑甜茶幼苗生物量的影响

为探讨不同有机物料的发酵流体(厌氧发酵产物)和堆肥(有氧发酵产物)对苹果连作土壤环境的影响,以盆栽平邑甜茶幼苗为试验材料,分别设置猪粪+秸秆、鸡粪+秸秆、羊粪+秸秆、猪粪+鸡粪+羊粪+秸秆4个不同有机物料组合并进行厌氧发酵和有氧发酵,并将发酵产物分别施入连作土中,研究其对平邑甜茶幼苗生物量、连作土壤中微生物、土壤酶活性、土壤酚酸等的影响。结果表明:与有机物料堆肥相比,各有机物料发酵流体处理的平邑甜茶幼苗干重、鲜重较高,其中猪粪发酵流体处理显著提高了幼苗干、鲜重,7月份为对照的1.57、1.26倍,9月份为CK的1.55、1.86倍;两类发酵产物均增加了土壤微生物的数量,且发酵流体处理显著增加了土壤中细菌和放线菌的数量,其中羊粪发酵流体效果最明显,分别为CK的2.95倍和2.37倍,在堆肥处理中,真菌数量显著增高;两类发酵产物也影响了土壤中酚酸总量,表现为猪粪、鸡粪发酵流体和猪粪堆肥处理含量下降,至9月份分别下降到CK的0.45、0.39倍和0.36倍。

大蒜根系分泌物对同属作物的抑制作用

【目的】研究大蒜根系分泌物对同属作物的抑制作用,为解决大蒜连作障碍提供理论依据。【方法】应用组织培养技术,在无菌条件下研究大蒜根系分泌物对同属作物大葱、洋葱和韭菜的毒害作用。【结果】大蒜根系分泌物对3种同属作物的发芽率、平均发芽时间、胚芽和胚根长、胚芽和胚根鲜重均有不同程度抑制,且抑制率随着大蒜根系分泌物浓度的增大而加大,最大抑制率分别达到51.72%、48.20%、51.57%、51.57%、82.14%和82.29%。大蒜根系分泌物对受试作物根系活力均有抑制作用,除大葱和洋葱较低浓度的T1处理外,其它处理与对照差异均达极显著水平,韭菜的根系活力对大蒜根系分泌物的响应比较敏感,T1处理与对照间的差异也达到极显著水平。用气相色谱/质谱联用仪(GC-MS)从大蒜根系分泌物中鉴定出主要物质:2,2'-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基基)苯酚、邻苯二甲酸二辛酯、花生酸、阿魏酸、9-十六烯酸、肉豆蔻酸、二烯丙基二硫化物等,其中阿魏酸和肉豆蔻酸已被认定为生长抑制物质。【结论】大蒜根系分泌物对同属作物具有抑制作用。因此,可以间接判定大蒜连作条件下田间根系分泌物逐年累积后产生的自毒作用,可能是导致大蒜发生连作障碍的重要原因。

生物质炭改善果园土壤理化性状并促进苹果植株氮素吸收

【目的】探究生物质炭对苹果植株生长、土壤理化特性和氮素利用的影响,为生产上苹果园合理应用生物质炭提供依据。【方法】以两年生红富士/平邑甜茶为试材,以400℃亚高温热解木材产生的生物质炭为供试肥料,采用^(15)N同位素示踪技术进行了盆栽试验。设底施生物质炭0、15、30、45和60 g/kg,分别以CK、T1、T2、T3和T4表示。调查了苹果植株生长发育、土壤理化性质、根际微生物数量及氮素的吸收、利用和损失。【结果】添加生物质炭的所有处理植株株高、茎粗和总干重均显著高于CK;T2、T3和T4处理的根系活力均显著高于T1和CK处理,但三个处理间差异不显著;随着生物质炭用量的增加,土壤容重逐渐降低,T3和T4处理的土壤容重分别为1.22和1.20 g/cm3,两者间差异不显著,但均显著高于CK、T1和T2处理;T3和T4处理的土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和根际土细菌、放线菌、真菌数量均显著高于其他处理,两者间差异不显著;与CK相比,添加生物质炭显著增加了植株对肥料^(15)N的吸收,T4和T3处理植株^(15)N利用率分别为15.18%和15.63%,均显著高于其他处理;土壤^(15)N残留率以T4处理最高,为38.16%,T3次之,T1最低,为30.02%;氮素损失以T1处理最高,为58.54%,T4处理最低,为45.66%,且T4与T3处理间差异不显著。通过对植株生物量和氮素利用效率与生物质炭施用量进行拟合分析,两者出现最大值时的生物质炭施用量分别为64 g/kg和55 g/kg。【结论】施用生物质炭降低了土壤容重,提高了土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量及根际土壤细菌、放线菌和真菌数量,促进了苹果植株根系和地上部的生长及对肥料氮的吸收,增加了土壤对氮的固定,减少了氮的损失,提高了氮肥利用率,本试验条件下适宜的生物质炭施用量为55~64 g/kg土。

嫁接辣椒根际土壤微生物及酶活性与根腐病抗性的关系

【目的】探讨嫁接辣椒的抗病机理,为合理调控根域生态环境,减轻根腐病危害提供理论依据。【方法】以‘卫士’辣椒为砧木,以‘新丰2号’为接穗嫁接,自根辣椒为对照(CK),通过人工接种根腐病菌,研究砧木、嫁接和自根辣椒发病率及病情指数、根系吸收面积与呼吸强度及根际土壤微生物种群数量和酶活性的变化。【结果】接种根腐病菌前,砧木和嫁接辣椒的根系吸收面积、根际土壤放线菌数量和比例及脱氢酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性显著高于CK。接种后嫁接辣椒的发病率和病情指数显著低于CK,但高于砧木;砧木和嫁接辣椒的根系吸收面积与活跃吸收面积、根际土壤微生物数量及放线菌比例均显著大于CK,土壤酶活性也明显高于CK,呼吸强度前期比CK低,后期较CK高。【结论】嫁接辣椒根系吸收面积增大,根际土壤微生物数量、放线菌比例增加及酶活性提高是其根腐病抗性增强的重要原因。

生物炭对缓解对羟基苯甲酸伤害平邑甜茶幼苗的作用

【目的】研究生物炭对发生对羟基苯甲酸毒害的平邑甜茶幼苗光系统功能、叶绿素含量、抗氧化酶活性及丙二醛含量的影响,以期为防治苹果连作障碍提供依据。【方法】以苹果常用砧木-平邑甜茶为试材,在水培条件下,以(1)营养液作为对照(CK),用(2)营养液+0.4 mmol·L-1对羟基苯甲酸(FS)和(3)营养液+0.4mmol·L-1对羟基苯甲酸+0.5%生物炭(FSC)处理平邑甜茶幼苗,测定不同处理对平邑甜茶幼苗叶片光合速率、荧光参数、叶绿素含量等与光合作用相关的系统指标和超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)含量的影响。【结果】与FS处理相比,FSC处理的平邑甜茶幼苗叶片净光合速率(Pn)和气孔导度(Gs)显著提高,分别提高了32.7%和25%,而胞间CO2浓度降低,可见,FS处理平邑甜茶幼苗叶片净光合速率下降的主要原因不在气孔;FSC处理的平邑甜茶幼苗叶片PSⅡ反应中心实际光化学效率(ΦPSⅡ)、电子传递效率(ETR)和光化学猝灭系数(qP)显著高于FS处理,分别提高了15.8%、16.9%和11.1%,而FSC处理的非光化学猝灭系数(NPQ)上升幅度比FS处理降低了17.5%;同时,FS处理显著降低了平邑甜茶幼苗叶片的Chl a、Chl b、Chl(a+b)含量,处理5 d后,分别为对照的66.7%、37.5%和54.1%,而FSC处理叶片Chl a、Chl b、Chl(a+b)含量显著高于FS处理,处理5 d后,分别比FS处理高35.7%、66.7%和45%;FSC处理还大大提高了对羟基苯甲酸胁迫下平邑甜茶幼苗叶片抗氧化酶活性,处理5 d后,幼苗叶片的SOD、POD和CAT活性明显高于FS处理,分别比FS处理提高了55.5%、44.7%和18.6%;与对照相比,FS处理致使平邑甜茶幼苗叶片的MDA含量随着处理天数的增加而显著增加,生物炭处理则减缓了酚酸胁迫下MDA含量的增加幅度。可见,生物炭的加入可提高对羟基苯甲酸胁迫下平邑甜茶幼苗叶片的抗氧化酶活性,从而增强植株对逆境的抗性,对植株起到有效的保护作用。【结论】对羟基苯甲酸导致平邑甜茶幼苗光合速率下降的主要原因是非气孔因素,生物炭可提高幼苗叶片叶绿素含量及叶片保护酶活性,降低叶片MDA含量,有效缓解对羟基苯甲酸对叶片PSⅡ系统的损伤,增强光合作用,最终缓解对羟基苯甲酸对平邑甜茶幼苗的生长胁迫。

牛粪和生物炭对苹果根系生长、土壤特性和氮素利用的影响

以两年生红富士/平邑甜茶苹果为试材,采用15N同位素示踪技术,研究牛粪与生物炭不同配比对苹果根系生长、土壤特性和氮素吸收利用的影响,为苹果生产中合理施肥及可持续发展提供依据。试验共设6个处理:对照(CK)、100%牛粪(T1)、75%牛粪+25%生物炭(T2)、50%牛粪+50%生物炭(T3)、25%牛粪+75%生物炭(T4)和100%生物炭(T5)。结果表明,牛粪和生物炭混施可显著改善土壤理化性状,增加土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量,降低土壤容重。苹果根际土壤中的微生物均以细菌占绝对优势,放线菌次之,真菌含量最少;添加牛粪和生物炭均显著提高了根际土壤的细菌、放线菌和真菌数量,其中T2处理细菌、放线菌和真菌数量均达到最高。牛粪和生物炭混施还可促进苹果根系生长,根尖数、根表面积和根系活力等指标均在T2处理达到最高,分别较对照提高47.90%、33.47%、44.67%。表明T2处理可显著促进苹果根系的生长和根系活力的提高。与对照相比,牛粪和生物炭混合处理显著提高了苹果各器官的Ndff值、全氮量和15N吸收量,提高了15N利用率和15N残留率,降低了15N损失率。各处理15N利用率和15N残留率趋势为牛粪和生物炭混合处理最高,单施牛粪或生物炭处理次之,对照最低; 15N损失率呈相反的变化趋势。其中以T2处理效果最好,15N利用率和15N残留率最高, 15N损失率最低, 15N利用率较对照提高5.51%, 15N损失率较对照降低14.52%。综合分析认为, 75%牛粪+25%生物炭处理(T2)对苹果根系生长、土壤特性和氮素吸收利用的效果最好。

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。

微生物菌肥促进苹果花脸病植株氮素吸收和果实增产

【目的】探究微生物菌肥对减少苹果花脸病发生,提高产量和果实品质的作用。【方法】以5年生烟富3/M26/平邑甜茶苹果为试材,采用^(15)N同位素示踪技术,于2015~2016年进行了2年田间试验。设3个处理:花脸病树施化肥(CK)、健康树施化肥(T1)、花脸病树施化肥+微生物菌肥(T2)。分别于2015年10月12日和2016年10月15日,每个处理随机采集100个果实,统计花脸病病情指数,并于2016年10月15日对整树进行破坏性取样,测定^(15)N吸收利用情况。【结果】施化肥+微生物菌肥花脸病苹果树(T2)根系生物量及新梢长度显著高于施化肥花脸病树(CK)和健康树施化肥(T1)处理;施加微生物菌肥,花脸病苹果植株粗根干重、细根干重以及新梢长度比未施加的CK处理分别提高了39.4%、157.0%和42.0%。无论是否施加微生物肥,花脸病苹果植株各器官的Ndff值均显著低于健康苹果树。与CK处理相比,T2处理的果实、新梢、叶片、细根、粗根、多年生枝和中心干的Ndff值分别提高了93.4%、75.6%、63.7%、96.1%、80.2%、103.4%和95.0%;T2处理的^(15)N利用率最高,为14.4%,显著高于T1处理(10.4%)和CK处理(6.7%);T2处理的叶片、果实和新梢的^(15)N分配率显著高于CK和T1处理。第一年施用微生物菌肥(T2)对花脸病的防控效果仅为7.1%,第二年显著提高至20.9%,此时T2处理的果实的产量(6.3 kg/株)、单果质量(208.2 g)、可溶性糖(14.3%)、可滴定酸(0.5%)及糖酸比(27.6)均显著高于CK,但仍低于T1处理。【结论】施用微生物菌肥显著促进了花脸病苹果植株根系的生长,增强了根系对氮的吸收和向地上部的运输,从而提高了植株对氮肥的吸收利用,一定程度上减轻了花脸病对产量和品质的影响。

冻融对老龄苹果园土壤微生物数量及酶活性的影响

以山东蒙阴、莱州和栖霞3地老龄苹果园土壤为材料,分别在冬前和冬后采集0~30 cm(上层)与30~60 cm(下层)土层土样,探讨了冻融作用对老龄苹果园土壤微生物数量和酶活性的影响。结果显示:3地苹果园0~30 cm土层各理化性状均显著高于30~60 cm土层,其中速效钾含量差异最显著;冻融处理后,3地上下层土壤细菌、真菌和放线菌数量均显著性降低,且上层土壤降低最显著,其中蒙阴苹果园上层土壤细菌、真菌和放线菌分别降低了40.6%、43.6%和55.7%,3地上下层土壤细菌/真菌比值显著提高、尖孢镰孢菌基因拷贝数大幅下降;冻融处理后,3地上下层土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性均有所降低,且表现出显著性差异,但三地上下层土壤CEC变化趋势不同,其中蒙阴苹果园上层CEC降低了41.7%,下层CEC提高了19.2%,栖霞苹果园则相反。综上,3地老龄苹果园土壤经过冻融处理后,显著降低了上下层土壤微生物数量,显著提高了上下层土壤细菌/真菌比值,优化了土壤微生物群落结构,有利于缓解苹果园连作障碍。