大蔥輪作對(duì)溫室黃瓜根際土壤微生物多樣性的影響

2014-09-22 11:36時(shí)偉申太榮魏珉等

山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014年7期

關(guān)鍵詞：輪作

時(shí)偉　申太榮　魏珉等

摘要：采用大蔥/黃瓜輪作和黃瓜/黃瓜連作兩種栽培模式，比較研究了黃瓜根際土壤微生物多樣性的差異，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步探討了大蔥根系分泌物對(duì)黃瓜根際土壤微生物多樣性的影響。結(jié)果表明：與連作相比，大蔥輪作提高了黃瓜根際土壤中細(xì)菌、放線菌的多樣性及均勻度指數(shù)，降低了真菌的多樣性與均勻度指數(shù)；大蔥根系分泌物處理可提高黃瓜根際土壤中細(xì)菌和真菌的多樣性和均勻度指數(shù)，但對(duì)放線菌的作用不明顯；較高濃度的大蔥根系分泌物可引起黃瓜根際土壤中部分細(xì)菌和真菌聚集。

關(guān)鍵詞：大蔥；輪作；根系分泌物；微生物多樣性；PCR-DGGE

中圖分類號(hào)：S154.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2014）07-0072-07

AbstractThe differences of microbial diversity in rhizosphere soil of cucumber in greenhouse were studied under welsh onion-cucumber rotation and continuous cucumber cropping modes. On this basis， the influences of welsh onion root exudates on soil microbial diversity were further discussed. The results showed that， compared with continuous cropping， welsh onion rotation increased the diversity and evenness indexes of bacteria and actinomyces and reduced those of fungi in cucumber rhizosphere soil. The welsh onion root exudates treatment could increase the diversity and evenness indexes of bacteria and fungi in cucumber rhizosphere soil， but the effect on actinomyces was not obvious. High levels of welsh onion root exudates could cause aggregation of some bacteria and fungi in cucumber rhizosphere soil.

Key wordsWelsh onion； Rotation； Root exudates； Microbial diversity； PCR-DGGE

連作障礙嚴(yán)重制約設(shè)施蔬菜高產(chǎn)高效與可持續(xù)發(fā)展。連作會(huì)引起土壤微生物結(jié)構(gòu)變化，細(xì)菌和放線菌種類與數(shù)量減少，有害微生物種類與數(shù)量增加[1]，根際微生物平衡遭到破壞，微生物種群多樣性降低[2]。合理輪、間（套）作是減輕或克服土壤連作障礙的有效措施[3]，能夠增加細(xì)菌和放線菌等有益微生物的種類與數(shù)量，提高土壤微生物多樣性，改善土壤生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)作物生長(zhǎng)[2～4]。

土壤中微生物種類很多，但采用傳統(tǒng)方法只能培養(yǎng)其中0.1%～10%的微生物[5]，不能完全反映土壤中微生物群落的狀況。PCR-DGGE作為一種現(xiàn)代分子生物學(xué)研究手段，能夠較好地從DNA水平上反映微生物群落的變化及其多樣性，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)方法的缺陷[6]。

黃瓜是設(shè)施主栽蔬菜，對(duì)連作反應(yīng)敏感[7]。各作物與黃瓜輪作的研究發(fā)現(xiàn)，大蔥/黃瓜輪作對(duì)連作土壤的改良作用及對(duì)黃瓜生育的影響更為明顯[8]。研究表明，大蔥輪作可顯著改善黃瓜連作土壤的理化和生物學(xué)特性，增加細(xì)菌和放線菌數(shù)量，減少真菌數(shù)量，抑制枯萎病病原菌繁殖，促進(jìn)生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量[9，10]，但其內(nèi)在機(jī)制尚未完全明確。

為此，本試驗(yàn)采用PCR-DGGE技術(shù)，比較研究了大蔥/黃瓜輪作和黃瓜/黃瓜連作條件下根際土壤微生物多樣性的變化，并進(jìn)一步探討了大蔥根系分泌物對(duì)黃瓜根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響，旨在從一個(gè)側(cè)面揭示大蔥輪作緩解黃瓜連作障害的原因，為制定合理栽培制度提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1供試材料

供試土壤取自山東省泰安市岱岳區(qū)房村鎮(zhèn)北滕村，為連續(xù)種植15年黃瓜的日光溫室耕層土壤。土壤類型為棕壤，土壤理化性狀為pH 6.19，EC 825 μS/cm，堿解氮238.0 mg/kg，有效磷151.2 mg/kg，速效鉀131.2 mg/kg。

供試黃瓜（Cucumis sativus L.）品種‘新津11號(hào)，大蔥（Allium fistulosum L.）品種‘元藏大蔥。Amberlite XAD-4吸附樹脂購(gòu)于Sigma公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及處理

1.2.1輪作和連作對(duì)黃瓜根際土壤微生物多樣性的影響試驗(yàn)于2011年8月至2012年6月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝試驗(yàn)站日光溫室內(nèi)進(jìn)行，設(shè)2個(gè)處理：大蔥/黃瓜輪作（T），黃瓜/黃瓜連作（CK）。每處理10盆，重復(fù)3次，隨機(jī)排放?；ㄅ柚睆?0 cm，高25 cm，內(nèi)裝連作土壤10 kg。黃瓜、大蔥分期播種育苗，2011年8月29日同時(shí)定植，黃瓜每盆1株，大蔥每盆5株。后茬于2012年4月25日全部定植黃瓜，常規(guī)方法管理，于5月15日、5月25日、6月5日取土樣。

1.2.2大蔥根系分泌物處理對(duì)黃瓜根際土壤微生物多樣性的影響用連續(xù)根系分泌物收集系統(tǒng)（Continuous Root Exudates Trapping System，CRETS）收集大蔥根系分泌物[11]。按占新華等[12]方法測(cè)定溶液中總有機(jī)碳濃度，并用去離子水配制總有機(jī)碳濃度105、210、420 mg/L的大蔥根系分泌物溶液，置4℃冰箱中備用。

試驗(yàn)于2012年11月至2013年1月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)北校區(qū)玻璃溫室進(jìn)行。將催芽的黃瓜種播于裝280 g風(fēng)干連作土的塑料缽（8 cm×8 cm）中，自幼苗子葉展平開始，采用上述濃度的大蔥根系分泌物溶液，以等量去離子水作對(duì)照（CK）進(jìn)行處理，每盆均勻澆灌50 mL，每2天處理一次，視天氣情況補(bǔ)澆同等量的水。重復(fù)3次，每重復(fù)4株，完全隨機(jī)排列。從初次灌溉處理起，共30天。處理完后的第3天取土樣。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1根際土壤采集按雷娟利等[13]方法獲取根際土樣，混勻，放-70℃冰箱保存，進(jìn)行微生物群落結(jié)構(gòu)PCR-DGGE測(cè)定。

3討論

土壤微生物在植物殘?bào)w降解、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化循環(huán)等過(guò)程中扮演重要角色[16]，影響植物生長(zhǎng)的根際土壤微生態(tài)環(huán)境。土壤微生物群落結(jié)構(gòu)會(huì)影響植株生長(zhǎng)發(fā)育[17]，提高微生物多樣性，有效改善土壤微生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量[2]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，與連作相比，大蔥輪作可明顯改善黃瓜根際微生物群落結(jié)構(gòu)，提高細(xì)菌與放線菌群落的多樣性和均勻度指數(shù)，降低真菌群落多樣性和均勻度指數(shù)。吳鳳芝等[2]研究也發(fā)現(xiàn)，與連作相比，輪作更有利于提高黃瓜土壤微生物多樣性和穩(wěn)定性。改善作物根際土壤的微生物環(huán)境為其正常生長(zhǎng)和提高產(chǎn)量奠定了基礎(chǔ)。

根系分泌物是影響土壤微生物的重要因子之一[18]。不同栽培制度造成土壤微生物數(shù)量及種群結(jié)構(gòu)的變異，與作物殘?bào)w和根系分泌物在土壤中的積累有關(guān)[19]。本試驗(yàn)中，與對(duì)照相比，大蔥根系分泌物處理改變了黃瓜根際土壤的微生物群落結(jié)構(gòu)，顯著提高了細(xì)菌和真菌群落的多樣性及均勻度指數(shù)，進(jìn)而提高了土壤中微生物多樣性，與前人研究結(jié)果相似[19]。但大蔥根系分泌物處理和大蔥輪作的效果存在著差異，可能與兩種條件下實(shí)際進(jìn)入土壤中的根系分泌物成分及含量不同有關(guān)。不同作物根系分泌物成分及含量存在差異，對(duì)土壤微生物的影響也不同。趙大君等[20]發(fā)現(xiàn)，鳳眼蓮根系分泌物的氨基酸組成對(duì)根際細(xì)菌趨化作用產(chǎn)生明顯的影響。Zhou等[21]發(fā)現(xiàn)，對(duì)羥基苯甲酸可降低細(xì)菌群落的Shannon-Weaver指數(shù)及均勻度指數(shù)，但提高真菌群落的Shannon-Weaver指數(shù)及均勻度指數(shù)。也有研究發(fā)現(xiàn)，根系分泌物中的糖、氨基酸等種類和含量與病原菌孢子萌發(fā)及菌絲生長(zhǎng)有關(guān)[22]。大蔥根系分泌物處理和大蔥輪作對(duì)黃瓜根際微生物群落結(jié)構(gòu)的影響差異原因值得進(jìn)一步探討。

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