【摘要】：連作障礙已成為我國(guó)設(shè)施茄子生產(chǎn)的主要問(wèn)題,套作是緩解連作障礙、提高大棚蔬菜可持續(xù)生產(chǎn)的有效手段之一。大蒜具有廣譜的抑菌活性,大蒜與其他作物套作減輕連作障礙的研究已有相關(guān)報(bào)道,但連續(xù)套作大蒜對(duì)大棚連作茄子的生物及生態(tài)效應(yīng)方面的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究通過(guò)大蒜與大棚連作茄子套作田間試驗(yàn),分別從茄子生長(zhǎng)、產(chǎn)量、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、植物酶活性和光合特性等方面分析套蒜的生物效應(yīng),從茄子根系土壤中微生物種類(lèi)、數(shù)量、土壤酶活性、土壤營(yíng)養(yǎng)和酸堿性等變化,分析套蒜的生態(tài)效應(yīng);通過(guò)盆栽試驗(yàn)分析套作青蒜的數(shù)量效應(yīng);通過(guò)盆栽接種病菌,研究大蒜根系分泌物對(duì)茄子黃萎病菌的抑制效果和濃度效應(yīng),揭示套蒜減輕茄子黃萎病發(fā)生的機(jī)理;分析套作體系大蒜的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成,以及套作效益,建立套作栽培模式。試驗(yàn)旨在通過(guò)豐富作物多樣性的生物途徑減輕設(shè)施茄子連作障礙,系統(tǒng)揭示套作大蒜對(duì)茄子連作障礙的消減效果及作用機(jī)理,為套蒜克服茄子連作障礙提供技術(shù)支撐。主要結(jié)果如下:1.2010年至2013年連續(xù)4年進(jìn)行大蒜與大棚茄子套作的田間試驗(yàn),設(shè)置5個(gè)處理:茄子連續(xù)單作(CK)、茄子套大蒜(種植大蒜蒜瓣,收獲大蒜鱗莖。設(shè)G110和G107兩個(gè)品種,分別用NG110和NG107表示)和茄子套青蒜(種植大蒜鱗莖,多次收割青蒜。設(shè)G025和G064兩個(gè)品種,分別用GG025和GG064表示)。結(jié)果表明,套蒜對(duì)茄子形態(tài)影響較小,但能改善茄子生理狀況。套蒜增加茄子葉片葉綠素含量,降低MDA含量和SOD、POD活性。連作第4年,套蒜處理的茄子葉片中PPO基因表達(dá)量高于茄子單作,保護(hù)茄子免受連作帶來(lái)的傷害。套作第三年(2012年),NG110和GG064處理的茄子產(chǎn)量分別比CK提高6.3%和7.8%。套作第四年(2013年),套蒜處理都使茄子產(chǎn)量降低,茄子/大蒜或青蒜系統(tǒng)凈收益均高于茄子單作。套作大蒜能提高茄子果實(shí)干物質(zhì)、可溶性蛋白和可溶性糖含量。2.套蒜影響土壤微生物數(shù)量、種類(lèi)和群落結(jié)構(gòu)�？偟膩�(lái)看,套作處理的土壤細(xì)菌、真菌和放線(xiàn)菌數(shù)量均低于對(duì)照。高通量測(cè)序結(jié)果顯示,套作第三年,GG064處理的細(xì)菌OTU個(gè)數(shù)全部少于CK。芽單胞菌科(Gemmatimonadaceae)、厭氧繩菌科(Anaerolineaceae)、屈撓桿菌科的屈撓桿菌屬(Flexibacter)和亞硝化單胞菌科(Nitrosomonadaceae)細(xì)菌群落相對(duì)豐度較高。土壤真菌則是子囊菌門(mén)(Ascomycota)和半知菌類(lèi)的枝孢屬(Cladosporium)真菌相對(duì)豐度較高,且GG064處理的子囊菌豐度均低于CK。與2012年有所不同,2013年細(xì)菌中,華桿菌科(Solimonadaceae)和浮霉菌科的浮霉菌屬(Planctomyces)相對(duì)豐度也較高。茄子定植前和茄子結(jié)果盛期單作處理的真菌菌群豐度和群落多樣性都高于套蒜處理,子囊菌門(mén)(Ascomycota)真菌相對(duì)豐度較高。對(duì)細(xì)菌和各環(huán)境因子的冗余分析(rda)發(fā)現(xiàn),蔗糖酶和單作及速效氮、速效磷和堿性磷酸酶、ph與速效氮、速效鉀、脲酶、蔗糖酶和套作均呈負(fù)相關(guān)。套作和單作對(duì)物種的影響正好相反。3.套蒜能夠提高土壤酶活性和速效養(yǎng)分含量。套作第二年,套蒜處理顯著提高土壤蔗糖酶活性。連續(xù)四年套蒜處理均能提高土壤脲酶活性。除套作第一年外,土壤磷酸酶活性在套蒜處理中都高于對(duì)照,土壤速效氮含量亦是如此。套作第二年和第三年,套蒜處理中的速效鉀含量較高。套蒜處理在大部分時(shí)期都顯著提高土壤速效磷含量。土壤ph和ec值也隨套作而改變。茄子種植第一年,套蒜降低土壤ph值,尤其是套作青蒜的處理,而土壤ec值則顯著提高;第二年,套蒜處理的ph值和ec值都低于對(duì)照;第三年,ng110處理的大部分時(shí)期ph值高于ck,gg064處理正好相反;套蒜處理的土壤ec值則均低于ck;第四年,前半年套蒜處理顯著降低土壤ec值,后半年顯著降低土壤ph值。4.不同套作年限中,土壤蔗糖酶和脲酶活性總體呈上升趨勢(shì);套蒜均提高土壤磷酸酶活性;土壤速效氮和速效鉀總體呈上升趨勢(shì),而速效磷則先上升后下降;土壤ph值隨著茄子連作而不斷下降,土壤ec值則正好相反。5.在篩選青蒜數(shù)量的盆栽試驗(yàn)中,設(shè)置套作0(對(duì)照)、8、16、24和32頭青蒜5個(gè)處理(分別用t0、t1、t2、t3和t4表示)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),套作第三年,套蒜處理茄子產(chǎn)量均為對(duì)照的2倍左右,且隨套蒜量增加而升高。套蒜處理凈收益顯著高于茄子單作,套蒜量越多,凈收益越高;套作第二年,套蒜處理分別比對(duì)照增產(chǎn)683%、775%、782%、849%,套作第三年分別比對(duì)照增產(chǎn)148%、150%、160%、178%。另外,套作不同數(shù)量青蒜影響茄子葉片養(yǎng)分含量。t4處理的干物質(zhì)含量總是最高。茄子營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期,t3顯著增加茄子葉片氮元素含量;茄子與青蒜套作期內(nèi),大部分套蒜處理均顯著增加葉片氮元素含量。茄子葉片鉀元素含量隨著套蒜量增加而增加。鈣元素隨著茄子生長(zhǎng)不斷積累。套蒜處理總是增加鎂元素含量,而銅元素與鋅元素含量大部分時(shí)期都低于對(duì)照。套作青蒜總能提高土壤酶活性和速效養(yǎng)分含量,且套蒜量越多,其值越高。在本試驗(yàn)的套蒜數(shù)量范圍內(nèi),套蒜量越多,效果越好。6.大蒜根系分泌物顯著抑制黃萎病菌的菌絲生長(zhǎng)。本試驗(yàn)中,隨著根系分泌物濃度增加,verticilliumdahliae菌絲凈生長(zhǎng)量逐漸下降,抑制率最高達(dá)35.0%。掃描電鏡觀(guān)察菌絲形態(tài)的超微結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn),純馬鈴薯蔗糖瓊脂培養(yǎng)基(對(duì)照)培養(yǎng)的黃萎病菌,菌絲形態(tài)表現(xiàn)正常,菌絲呈管狀、褶皺較少,且菌絲中間產(chǎn)生大量的孢子;而大蒜根系分泌物處理后大部分菌絲斷裂甚至融解,并出現(xiàn)短縮和扭曲,細(xì)胞壁上出現(xiàn)明顯的褶皺、凹陷和小孔,未見(jiàn)孢子。7.盆栽抑菌試驗(yàn)中,茄子與青蒜進(jìn)行一年二作,設(shè)置0(對(duì)照)、8、16、24和32頭青蒜處理(分別用g0、g8、g16、g24和g32表示)。接種病菌后,種植24頭青蒜的處理茄子黃萎病發(fā)病率最低,僅11.1%,對(duì)茄子黃萎病的抑制效果最好。與g0相比,青蒜增加了土壤微生物的數(shù)量,細(xì)菌和放線(xiàn)菌數(shù)量隨著蒜量增加而增加,真菌則相反。種植青蒜后的土壤樣品(P組)中,G32處理土壤細(xì)菌群落多樣性最高。樹(shù)狀圖顯示,對(duì)照和處理間細(xì)菌物種組成差異較大。熱圖顯示,P組中黃桿菌屬(Flavobacterium)、節(jié)桿菌屬(Arthrobacter)、假單胞菌屬(Pseudomonas)和噬冷菌屬(Algoriphagus)細(xì)菌相對(duì)豐度較高;P0樣本中,乳桿菌科的乳酸桿菌屬(Lactococcus)和噬甲基菌科(Methylophilaceae)細(xì)菌相對(duì)豐度明顯高于P組樣本;接菌后的Q組中,屈撓桿菌屬(Flexibacter)細(xì)菌相對(duì)豐度較高,其次是芽單胞菌科(Gemmatimonadaceae)細(xì)菌。P組中的噬冷菌屬(Algoriphagus)細(xì)菌在Q組中未出現(xiàn)。從主成分分析圖來(lái)看,種過(guò)青蒜的處理細(xì)菌組成相似,與對(duì)照差異較大;Q組各處理的土壤細(xì)菌組成都比較相近。種過(guò)青蒜的土壤中真菌數(shù)量少于對(duì)照。原始土壤真菌菌群豐度和群落多樣性都較高,而P組樣品中青蒜明顯降低真菌菌群豐度;Q組中由于接種了病菌,各處理真菌數(shù)量差異較小。原始土壤中微菌核數(shù)量為139個(gè),經(jīng)歷寒冷冬季之后,對(duì)照和青蒜處理土壤中微菌核數(shù)量均顯著下降,而由于青蒜生長(zhǎng)積累了大蒜根系分泌物,顯著抑制G32處理中微菌核數(shù)量。接種黃萎病菌孢子懸浮液后,土壤中微菌核數(shù)量均增加,但在青蒜處理中顯著低于對(duì)照。8.盆栽抑菌試驗(yàn)中,種蒜處理中茄子葉片PPO、PAL活性和MDA含量均低于對(duì)照,表明青蒜減輕了茄子的外界侵害。茄子黃萎病發(fā)病初期,種植青蒜的處理中茄子葉片PPO基因表達(dá)量分別為對(duì)照的7.40、3.81、2.42和3.38倍。綜合以上試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為,套作大蒜或青蒜可以減輕茄子連作障礙,是大棚茄子高效可持續(xù)生產(chǎn)模式。其機(jī)理與大蒜根系分泌物對(duì)茄子生長(zhǎng)和生理、土壤微生物數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)、土壤酶活性和土壤養(yǎng)分有效性的化感調(diào)節(jié)作用及對(duì)茄子黃萎病菌的抑制作用等有關(guān)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S626;S641.1;S633.4

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本文編號(hào)：2413854