番茄(Lycopersicon esculentum Mill.)是一種大眾性蔬菜,也是我國(guó)北方設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中主要的蔬菜種類(lèi)之一,其中連作現(xiàn)象普遍存在。連作導(dǎo)致的土壤環(huán)境惡化、番茄生長(zhǎng)受阻、產(chǎn)量和品質(zhì)下降是設(shè)施番茄生產(chǎn)中亟待解決的問(wèn)題。蚓糞是一種天然的生態(tài)有機(jī)肥,近年來(lái)受到一些研究者的關(guān)注,并被用于改良設(shè)施土壤質(zhì)量。但其改善設(shè)施內(nèi)連作障礙土壤的微生物機(jī)理尚未清楚。本文以設(shè)施番茄不同連作年限(0年、5年和20年)土壤為試材,以不施肥(CK)、化肥(CF)、稻草(FS)和雞糞(CM)為對(duì)照,采用傳統(tǒng)分析和現(xiàn)代微生物分析技術(shù)相結(jié)合的方法,研究了蚓糞對(duì)番茄不同連作年限土壤理化性質(zhì)、土壤酶活性、土壤微生物群落組成和多樣性的調(diào)控,以及對(duì)引起番茄枯萎病的尖孢鐮刀菌抑制效果和番茄產(chǎn)量、品質(zhì)的影響。所得主要結(jié)果如下:1、番茄長(zhǎng)期連作導(dǎo)致土壤pH(連作20年土壤pH比連作0年土壤降低了1.23個(gè)單位)和C/N下降(連作5年和20年土壤C/N比連作0年土壤分別降低6.46%和8.33%)、電導(dǎo)率升高(連作20年土壤電導(dǎo)率比連作0年土壤升高26.75%)以及土壤養(yǎng)分含量的積累;連作導(dǎo)致土壤中過(guò)氧化氫酶和多酚氧化酶活性下降,脲酶和酸性磷酸酶活性增強(qiáng);土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量降低,真菌數(shù)量(連作5年和20年土壤中真菌數(shù)量比連作0年土壤分別增加了49.16%和59.22%)和病原真菌尖孢鐮刀菌(Fol)數(shù)量(連作5年和20年土壤中Fol數(shù)量分別比連作0年土壤提高了820%和2804%)顯著增加;細(xì)菌/真菌、放線菌/真菌和微生物群落多樣性降低。連作改變了土壤中微生物群落組成,Actinobacteria門(mén),特別是Acidimicrobiaceae科和Ilumatobacter屬,以及Glomeromycota門(mén)的相對(duì)豐度隨著番茄連作年限的延長(zhǎng)而降低,而Cladorrhinum屬相對(duì)豐度升高。番茄長(zhǎng)期連作雖然可以使番茄果實(shí)產(chǎn)量、有機(jī)酸、可溶性糖、維生素C含量和糖酸比升高,但同時(shí)也伴隨著果實(shí)硝酸鹽含量的增加。2、施肥降低了三種連作年限土壤的pH,提高了土壤電導(dǎo)率,但在3種土壤中番茄全生育期內(nèi),蚓糞處理的土壤pH均高于雞糞、稻草和化肥處理。化肥、稻草、雞糞和蚓糞均增加了土壤養(yǎng)分含量、微生物量碳氮,但同時(shí)降低了土壤碳氮比,其中蚓糞處理中碳氮比降低幅度最小。無(wú)論連作年限長(zhǎng)短,蚓糞處理中多酚氧化酶、過(guò)氧化氫酶和酸性磷酸酶活性均為最高,而化肥處理中土壤多酚氧化酶活性最低;在連作0年和20年的土壤中,不同施肥處理間脲酶活性無(wú)顯著差異;在連作5年的土壤中,雞糞處理的脲酶活性顯著高于其他處理。3、蚓糞處理土壤細(xì)菌數(shù)量最多,化肥和秸稈處理土壤真菌數(shù)量相對(duì)較高。細(xì)菌群落α-多樣性指數(shù)隨著番茄連作年限延長(zhǎng)顯著降低,其中蚓糞處理多樣性指標(biāo)均高于其他處理。施肥改變了土壤中的優(yōu)勢(shì)菌群。與化肥處理比較,蚓糞和雞糞處理顯著的改善了土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)。相關(guān)分析表明,土壤p H和有機(jī)質(zhì)含量是對(duì)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)影響最大的兩個(gè)因素。隨著番茄連作年限的延長(zhǎng),土壤真菌Chao1指數(shù)呈下降趨勢(shì),而Shannon和Simpson指數(shù)先降低后升高。雞糞處理真菌群落結(jié)構(gòu)多樣性較低,而蚓糞處理相對(duì)較高。土壤pH和有機(jī)質(zhì)含量對(duì)真菌群落結(jié)構(gòu)的影響最大。4、與化肥、稻草和雞糞相比,蚓糞對(duì)番茄長(zhǎng)期連作(連作20年)土壤中尖孢鐮刀菌具有顯著抑制效果(抑制率達(dá)44.42%)。結(jié)構(gòu)方程模型(SEM)表明,土壤中Acidimicrobiaceae科和Ilumatobacter屬在病原真菌尖孢鐮刀菌的抑制中發(fā)揮著重要的作用;土壤pH和NH_4~+-N促進(jìn)了Acidimicrobiaceae科和Ilumatobacter屬的生長(zhǎng)繁殖;通過(guò)對(duì)雞糞、牛糞和蚓糞中相應(yīng)微生物的分析發(fā)現(xiàn),與雞糞和牛糞相比,蚓糞中富含Acidimicrobiaceae科和Ilumatobacter屬,表明蚓糞中含有的相應(yīng)微生物可能是土壤中該微生物的重要來(lái)源。5、蚓糞和雞糞比化肥和稻草更能有效地促進(jìn)番茄植株生長(zhǎng),包括莖粗、株高、根系活力、根干重、地上部分干重;與CK相比,蚓糞處理均提高了不同連作年限番茄的果實(shí)品質(zhì):增加了糖酸比,降低了硝酸鹽含量。與番茄連作20年的土壤相比,連作0年土壤中,蚓糞對(duì)番茄果實(shí)產(chǎn)量(提高了74%)、維生素C(提高了47%)、可溶性糖(提高了71%)、糖酸比(提高了210%)、硝酸鹽(降低了31%)改善效果更好,蚓糞在連作5年的土壤中對(duì)番茄產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)的改善效果也優(yōu)于連作20年的土壤。綜上所述,蚓糞對(duì)番茄不同連作年限土壤理化性質(zhì)的改善效果優(yōu)于雞糞和稻草,主要表現(xiàn)為能維持較高的土壤pH、碳氮比、較低的土壤電導(dǎo)率和番茄果實(shí)硝酸鹽含量。在有無(wú)枯萎病害發(fā)生的土壤中均可以推薦使用蚓糞作為一種有機(jī)肥,在無(wú)番茄連作歷史或番茄連作歷史較短的土壤中,蚓糞可替代化肥施用,改善番茄產(chǎn)量和品質(zhì),并改善土壤質(zhì)量。在有番茄枯萎病發(fā)生的土壤中,蚓糞可作為生物有機(jī)肥向土壤中輸入有益微生物,并通過(guò)改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性來(lái)防御枯萎病的發(fā)生。
【學(xué)位單位】：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：S641.2;S626
【部分圖文】：

第二章 番茄不同連作年限土壤生物化學(xué)特性、番茄產(chǎn)量和品質(zhì)的變化2.2.3 土壤微生物多樣性在番茄連作 5 年后，土壤細(xì)菌多樣性（包括 Chao1 指數(shù)，Simpson 指數(shù)和Shannon 指數(shù)）并沒(méi)有發(fā)生顯著變化。番茄連作年限達(dá) 20 年后，土壤細(xì)菌多樣性顯著降低（圖 2-2a-c）。番茄連作超過(guò) 5 年，真菌 Chao1 指數(shù)顯著下降（圖 2-2a）。連作年限對(duì)真菌的 Simpson 指數(shù)沒(méi)有影響（圖 2-2b）。番茄連作 5 年土壤的真菌Shannon 指數(shù)要顯著低于連作 20 年土壤（圖 2-2c）。

圖 2-3 不同番茄連作年限土壤細(xì)菌和真菌群落的 UPGMA 層次聚類(lèi)分析.Figure 2-3 UPGMA hierarchical clustering analysis of soil bacteria and fungal communities indifferent tomato continuous cropping years.圖中綠色、藍(lán)色、紅色分別表示為連作 0 年、5 年和 20 年的土壤.2.2.4 土壤微生物和病原菌數(shù)量表 2-3 不同番茄連作年限土壤微生物數(shù)量 (CFU/g soil).Table 2-3 Microbial number of the soils under different tomato continuous cropping years.作年限 (年)ontinuous cropping years細(xì)菌（×106） 真菌（×103） 放線菌（×105） 細(xì)菌/真菌 放線菌 2.70±0.19 a 3.58±0.27 a 2.16±0.14 ab 787.47±114.90 a 61.43± 3.70±0.69 a 5.34±0.20 b 2.46±0.29 b 694.39±129.86 a 46.14±0 2.98±0.21 a 5.70±0.60 b 1.78±0.16 a 538.47±50.39 a 32.24±

不同番茄連作年限土壤細(xì)菌和真菌群落的 UPGMA 層次聚GMA hierarchical clustering analysis of soil bacteria and fungadifferent tomato continuous cropping years.中綠色、藍(lán)色、紅色分別表示為連作 0 年、5 年和 20 年的土壤微生物和病原菌數(shù)量表 2-3 不同番茄連作年限土壤微生物數(shù)量 (CFU/g soil).icrobial number of the soils under different tomato continuous c細(xì)菌（×106） 真菌（×103） 放線菌（×105） 細(xì)菌/真菌 2.70±0.19 a 3.58±0.27 a 2.16±0.14 ab 787.47±113.70±0.69 a 5.34±0.20 b 2.46±0.29 b 694.39±122.98±0.21 a 5.70±0.60 b 1.78±0.16 a 538.47±50
【參考文獻(xiàn)】

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