土壤滅菌與叢枝菌根真菌在緩解連作障礙中的研究進(jìn)展

關(guān)鍵詞：連作障礙；緩解；高溫滅菌；強還原滅菌；叢枝菌根真菌

設(shè)施農(nóng)業(yè)在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位，它的快速發(fā)展使得普遍存在的連作障礙問題愈加凸顯。連作后，土壤環(huán)境惡化、植物生長受抑、產(chǎn)量與品質(zhì)降低，嚴(yán)重制約我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。輪作、嫁接、土壤滅菌等多種措施被用于緩解連作障礙，以改善土壤環(huán)境與植物營養(yǎng)狀況。其中，以高溫悶棚與土壤強還原為主的土壤滅菌技術(shù)較其他措施更直接，且經(jīng)濟有效。土壤滅菌可以消殺病原，但滅菌后土壤微生物數(shù)量銳減，而土壤養(yǎng)分的有效化與土壤微生物的活動密不可分。因此，適時引入有益微生物以創(chuàng)造健康的微生態(tài)環(huán)境是關(guān)鍵[1]。叢枝菌根（arbuscular mycorrhizal，AM）真菌是一類常見的土壤有益微生物，該類真菌可侵染植物根系形成菌根，AM真菌與其他有益微生物或農(nóng)藝措施表現(xiàn)出良好的協(xié)同作用，在緩解連作障礙中具有極大的應(yīng)用潛力[23]。

1 設(shè)施農(nóng)業(yè)與連作障礙概述

近年來，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)迅猛發(fā)展，截至2020年，我國設(shè)施栽培面積達(dá)400萬 hm2，其中溫室大棚栽培面積突破370 萬 hm2[4]。較高的經(jīng)濟效益與市場需求助推了設(shè)施栽培面積和產(chǎn)量的逐年攀升。在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，往往因追求高產(chǎn)而過度投入肥料與水分，隨著栽培年限的延長，加上對設(shè)施的高強度使用，造成了土壤嚴(yán)重退化；同時，蔬菜與果實中硝酸鹽含量累積，品質(zhì)下降，連作現(xiàn)象在設(shè)施作物栽培中普遍存在（表1）。

連作障礙是指在同一土壤中連續(xù)多年種植同種或同科作物產(chǎn)生的一種使作物長勢變?nèi)?、品質(zhì)和產(chǎn)量下降的現(xiàn)象。我國是農(nóng)業(yè)大國，在現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)高速發(fā)展的同時，設(shè)施栽培高度集約化和長期單一化的連作趨勢也越來越明顯。隨著栽培年限的延長，普遍出現(xiàn)了土壤質(zhì)量退化、養(yǎng)分失衡、土傳病害嚴(yán)重等連作障礙問題，嚴(yán)重阻礙我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1.1 連作障礙成因

連作障礙產(chǎn)生的原因錯綜復(fù)雜，主要包括土壤理化性質(zhì)的改變、土壤中部分營養(yǎng)物質(zhì)的缺乏、化感自毒物質(zhì)的產(chǎn)生、土壤中有益微生物的減少及有害微生物的增加、前茬作物種植時殘留在土壤中的病原菌、病蟲害加劇等；另外，設(shè)施條件下水肥管理不科學(xué)也是引發(fā)連作障礙的重要原因之一，生產(chǎn)中為了提高產(chǎn)量，過量施用化肥，尤以氮肥最突出，通常氮肥施用量是作物需求量的3～5倍，隨著連作年限的增加，殘留的氮在土壤中大量積累，不僅降低了土壤的氮素轉(zhuǎn)化能力和氮肥利用率，影響植物根系對氮素的吸收，同時也降低了其他營養(yǎng)元素的有效性。此外，因濫用農(nóng)藥及農(nóng)藥殘留，同樣破壞了土壤微生態(tài)與營養(yǎng)元素的平衡，導(dǎo)致一些有益于作物生長的因子過度流失[4， 15]。

1.2 連作的危害

連作后土壤質(zhì)量明顯惡化，主要表現(xiàn)在土壤理化性質(zhì)、土壤酶活性、土壤微生物數(shù)量及活性等方面，且隨著連作年限的增加惡化程度隨之增加。研究發(fā)現(xiàn)，大蒜長期連作后土壤速效鉀、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮及有機質(zhì)的含量降低；土壤過氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶活性顯著降低；土壤中細(xì)菌、放線菌數(shù)量減少，而真菌數(shù)量增加，使土壤微生物區(qū)系從高肥的“細(xì)菌型”向低肥的“真菌型”轉(zhuǎn)化，且連作10年較連作5年的土壤酶活性及土壤細(xì)菌與真菌的比值均顯著降低[16]。對連作蕓豆的研究也發(fā)現(xiàn)，連作降低了土壤有機質(zhì)、氮、磷含量和pH，抑制了土壤過氧化氫酶、堿性磷酸酶、多酚氧化酶、脲酶及蔗糖酶活性，且隨著土層深度增加，酶活性逐漸降低[10]。對于作物而言，表現(xiàn)為生長受抑、產(chǎn)量品質(zhì)下降、抗性減弱、土傳病害加劇[17]。

2 連作障礙緩解措施

目前，緩解連作障礙的措施主要有合理輪作與間套種、合理配比有機與無機肥料并科學(xué)施用、噴施藥物、選用抗病品種、土壤消毒等。其中，土壤消毒成本相對較低、操作簡單有效且對環(huán)境危害較小，該技術(shù)可分為物理消毒、化學(xué)消毒以及生物消毒。物理消毒是利用各種熱源使土壤耕層溫度達(dá)到50 ℃以上，以達(dá)到滅菌的效果，物理消毒的方法有很多，如蒸汽消毒、太陽能消毒、熱水消毒、火焰消毒等[17]，在生產(chǎn)實踐中以太陽能消毒應(yīng)用最廣泛，即高溫悶棚；化學(xué)消毒中最常見的是熏蒸消毒，早期的熏蒸劑主要是環(huán)境毒性較高的溴甲烷，后被環(huán)境毒性相對較低的氯化苦、棉隆、威百畝等取代，這些新型熏蒸劑在改善土壤性質(zhì)、促進(jìn)作物生長方面取得了良好效果[12]。但是，熏蒸劑在土壤中累積對環(huán)境造成潛在污染和危害，其安全性和穩(wěn)定性有待進(jìn)一步提高。

2.1 物理措施

2.1.1 高溫滅菌 高溫悶棚是指在夏季農(nóng)閑期間，關(guān)閉設(shè)施所有通風(fēng)口，利用強光照射同時覆蓋塑料薄膜使土壤溫度迅速升高，利用高溫殺死土壤中的病、蟲與草等有害生物。高溫悶棚可以有效抑制土壤中的有害真菌，降低真菌豐度和多樣性，有效改善土壤生態(tài)環(huán)境，且悶棚時間越長抑菌效果越明顯[18]。高溫悶棚起源于1976年以色列學(xué)者報道的土壤日曬技術(shù)，在國外土壤日曬是一種盛行的土壤消毒方法[19]。高溫悶棚技術(shù)在我國的研究起步較晚，是根據(jù)我國的種植條件由土壤日曬技術(shù)改進(jìn)而來。研究表明，土壤日曬可有效降低假單胞菌對番茄植株的感染，且植株發(fā)病率顯著下降[20]。日曬后辣椒莖腐病的平均發(fā)病率由66%降到9%，高溫滅菌超過46.4 ℃是病原體致死的主要原因[21]。隨著相關(guān)研究的不斷開展，探究日曬與耕作方式、覆膜材料屬性及施肥類型等相結(jié)合對土壤物理性質(zhì)尤其是熱性質(zhì)的影響將成為該領(lǐng)域的研究重點[22]。

悶棚時溫度的選擇至關(guān)重要，土壤微生物對溫度比較敏感，日曬對一些微生物有利的同時對另一些微生物有害。Ihara 等[23]選取30、40、45、50 ℃對土壤樣品進(jìn)行0、1、7和28 d的高溫處理，測定高溫處理對硝化活性的影響，這些微生物在45和50 ℃下的活性比在30 ℃下更高，表明較高溫度處理導(dǎo)致微生物種群向硝化微生物轉(zhuǎn)移，并且隨著處理時間的延長這種轉(zhuǎn)移更明顯。如果土壤中硝化細(xì)菌減少，一方面會導(dǎo)致土壤微生物生物量和土壤有機質(zhì)釋放的NH+4-N 積累，過量的NH+4-N會產(chǎn)生氨氣，氨氣對植物有一定的毒害作用；另一方面，土壤中硝化細(xì)菌減少會影響硝化作用進(jìn)行，通常在通氣良好的土壤中，NH+4-N在硝化細(xì)菌參與下經(jīng)硝化作用會迅速轉(zhuǎn)化為NO-3-N，NO-3 -N是大多數(shù)植物從土壤中吸收氮的主要形態(tài)之一，其含量在一定程度上對植物的正常生長發(fā)育起到間接調(diào)控作用。

目前，高溫悶棚技術(shù)已成功應(yīng)用于土壤連作障礙緩解，并且效果明顯[24]。研究發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)對致病力強的病毒（如煙草花葉病毒）防控效果甚微，但對致病力弱的病毒具有較好的防控效果[25]，所以高溫悶棚技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中極具推廣與應(yīng)用潛力。

2.1.2 強還原滅菌技術(shù) 強還原滅菌（reductivesoil disinfestation，RSD）最初是作為化學(xué)熏蒸的替代方法被日本科學(xué)家和荷蘭科學(xué)家開發(fā)應(yīng)用，在日本該方法主要是基于水稻在水旱輪作條件下對土傳病害耐受性的研究而發(fā)展起來的，也被定義為生物土壤滅菌（biological soil disinfestation，BSD），而荷蘭的研究則更注重于土壤厭氧環(huán)境的創(chuàng)造，稱為厭氧土壤滅菌（anaerobic soil disinfestation，ASD）。RSD的主要步驟是：先向土壤中添加易分解的有機物料，然后淹水至田間最大持水量，最后用塑料薄膜覆蓋土壤表面2～15周，通過維持土壤厭氧狀態(tài)達(dá)到滅菌目的。RSD 滅菌的基本原理是：在短時間內(nèi)創(chuàng)造強烈的厭氧環(huán)境使好氧微生物無法生存；有機物料的分解與發(fā)酵能夠使氧化還原電位發(fā)生變化并產(chǎn)生對病原菌有毒有害的物質(zhì)，從而抑制病原菌的生長，造成微生物群落結(jié)構(gòu)的改變[2627]。

①有機物料對RSD 滅菌效果的影響。有機物料是影響RSD滅菌效果的關(guān)鍵因素之一，不同的有機物料因理化性質(zhì)和降解的難易程度不同，淹水后所創(chuàng)造的強還原環(huán)境存在較大差異，從而直接影響RSD效果[27]。就有機物料的形態(tài)而言，多以固態(tài)的滅菌效果較好。王寶英等[28]以芥藍(lán)為試驗材料，于土壤中分別添加固體與液體有機物料對其進(jìn)行RSD處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，固體有機物料在減少土壤NO-3-N積累、提高土壤細(xì)菌與真菌比值、增強微生物活性、降低芥藍(lán)根腫病的發(fā)病率、提高產(chǎn)量等方面均顯著優(yōu)于液體有機物料。在以氨水、苜蓿粉、乙醇為有機物料的RSD處理中也發(fā)現(xiàn)，固體有機物料對土壤根際微環(huán)境的改善效果優(yōu)于液體有機物料，表現(xiàn)為0—20 cm土層處施加苜蓿粉處理的細(xì)菌數(shù)量顯著增加121.42%，而施加氨水和乙醇處理的土壤細(xì)菌數(shù)量與未滅菌處理間無顯著差異；施加苜蓿粉和乙醇處理的真菌數(shù)量顯著降低71%和84%，施加氨水處理的真菌數(shù)量與未滅菌處理差異不顯著；另外，苜蓿粉、乙醇與氨水處理的尖孢鐮刀菌數(shù)量分別降低98%、93% 與74%[29]。

有機物料的碳氮比（C/N）在一定程度上也影響RSD效果，過低的C/N（lt;20～25）使得土壤中的氮不易被固定，過高的C/N會因微生物與作物間競爭氮素從而影響作物對氮營養(yǎng)的吸收[30]。李云龍等[13]在探究三七連作障礙因子的研究中，采用高C/N（94）有機物料和低C/N（19）有機物料進(jìn)行RSD處理發(fā)現(xiàn)，低C/N處理的土壤微生物活性最高，而高C/N處理的細(xì)菌和真菌數(shù)量顯著低于未滅菌處理和低C/N處理；RSD使尖孢鐮刀菌數(shù)量及其與真菌的比例顯著下降，且以低C/N處理殺滅尖孢鐮刀菌效果更佳，但與高C/N處理間差異不顯著，2種處理的殺菌率均高于99.7%；此外，低C/N處理的三七苗存活率高達(dá)66.7%。有機物料的添加量對RSD的滅菌效果起決定性作用。在以紫花苜蓿為有機物料修復(fù)設(shè)施退化土壤的研究中證實，RSD 處理完全消除了土壤中積累的NO-3-N和SO24 -，降低了土壤電導(dǎo)率，且紫花苜蓿施用量越大，NO-3-N和SO24 -去除越快，pH和電導(dǎo)率的變化幅度也隨紫花苜蓿添加量的增加而增大[31]。在番茄上的研究卻發(fā)現(xiàn)，添加0.00、2.08、4.16、8.32 g·kg-1的有機物料均能促進(jìn)番茄根系伸長，增大根表面積，提高番茄地上部生物量，且隨著有機物料添加量的增加呈先增加后降低的趨勢，其中有機物料添加量為4.16 g·kg-1 時，番茄植株的生長狀況最佳[32]。由此可見，有機物料添加量并不是越多越好，其用量應(yīng)綜合考慮物料本身的性質(zhì)、處理土樣的性狀、土傳病原菌對RSD 處理的抗性、處理溫度及時間等因素，以選出適宜的有機物料添加量。

② RSD對土壤肥力的影響。通過添加有機物料和厭氧發(fā)酵，RSD能在短時間內(nèi)顯著改善土壤理化性狀[33]。研究發(fā)現(xiàn)，RSD處理能有效提高土壤中全氮、全磷和全鉀含量，并促進(jìn)堿解氮、速效磷、速效鉀等土壤速效養(yǎng)分在土壤中的轉(zhuǎn)化積累，顯著降低土壤NO-3-N含量，增加土壤NH+4-N含量[34-37]。土壤有機質(zhì)是一種穩(wěn)定、長效的營養(yǎng)源，在礦質(zhì)化過程中會釋放大量營養(yǎng)為作物所用。以水稻秸稈為有機物料對土壤進(jìn)行RSD處理，15 d后土壤有機質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀含量以及pH都顯著增加，且隨著秸稈量的增加有機質(zhì)含量和pH隨之增加，作物秸稈含有碳、氮、磷、鉀和其他多種營養(yǎng)物質(zhì)，分解后可直接增加土壤養(yǎng)分含量特別是有機質(zhì)含量[36]。

土壤酶活性是評價土壤肥力與質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，其在土壤新陳代謝、物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化過程中發(fā)揮著重要作用，與土壤理化性質(zhì)密切相關(guān)。以菜粕為有機物料對土壤進(jìn)行RSD處理時發(fā)現(xiàn)，RSD處理顯著提高了土壤過氧化氫酶和脲酶活性，2 種酶活性分別提高64% 和87%[11]。此外，RSD處理也能顯著提高β-葡萄糖苷酶、纖維二糖水解酶、過氧化物酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶、土壤多酚氧化酶和纖維素酶的活性，其中碳相關(guān)水解酶活性的提高對增加土壤有機碳量至關(guān)重要[7， 3839]。

③RSD對土壤致病菌的影響。RSD能有效重組土壤微生物群落，而土壤微生物群落組成的變化是其抑制病原的重要機制[4041]。RSD處理能有效殺滅土壤中的尖孢鐮刀菌、腐皮鐮刀菌和立枯絲核菌等病原真菌，顯著降低鐮刀菌屬在真菌類群中的比例，其殺菌率高達(dá)98.8%，且RSD處理后土壤pH的升高對抑制病原菌也起到一定作用[14]。即使在低溫條件下，RSD處理在改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)、減少土壤病原菌數(shù)量、降低發(fā)病率方面效果依然顯著[41]。RSD處理創(chuàng)造的強還原條件能產(chǎn)生H2S以及有機酸，這些產(chǎn)物也能抑制病原菌，可快速減少土壤中真菌和尖孢鐮刀菌的數(shù)量[4243]。還有研究認(rèn)為，RSD能降低龍牙百合再植土壤田間雜草的密度與頻度，進(jìn)而使田間雜草的數(shù)量與生物量顯著降低[37]。

RSD處理對土壤肥力與土壤環(huán)境的改善毋庸置疑，但是土壤在RSD處理過程中，包括重金屬元素、氮及硫在內(nèi)的其他元素在土壤中的轉(zhuǎn)化及其對環(huán)境造成的潛在風(fēng)險也是不容忽視的問題[4748]。

2.2 生物措施

生物防治也是解決連作障礙的有效措施之一，其主要優(yōu)勢是資源豐富、操作便捷、經(jīng)濟環(huán)保。

2.2.1 叢枝菌根 叢枝菌根（AM）真菌廣泛分布于各類生態(tài)系統(tǒng)中，為專性活體營養(yǎng)共生真菌，能侵染90%的陸生維管植物根系，形成具有雙膜結(jié)構(gòu)的菌根共生體。菌根共生體可以通過叢枝結(jié)構(gòu)與植物進(jìn)行雙向營養(yǎng)交換，既能改善植物的營養(yǎng)狀況，也能換取宿主植物的光合產(chǎn)物用于自身的代謝，叢枝雙膜結(jié)構(gòu)的形成，標(biāo)志著真菌與植物互利共生關(guān)系的真正建立。共生關(guān)系建成后，互惠型AM真菌能夠有效改善土壤微環(huán)境與寄主的水分狀況；通過“菌根方式”促進(jìn)各種礦質(zhì)營養(yǎng)元素的吸收，提高作物產(chǎn)量與品質(zhì)[49-51]。適宜的共生體組合對連作障礙緩解、作物抗病能力提高、抗寒抗旱及耐鹽性改善均具有積極作用[50， 52-56]。此外，全球植物群落每年分配給AM真菌的CO2約3.93億t，相當(dāng)于目前化石燃料CO2 年排放量的36%，從這個角度來看，菌根在全球碳固定及氣候變化中也發(fā)揮著重要作用[57]。與此同時，菌根共生體還可通過根際AM真菌多樣性的增加及根系侵染率的降低來應(yīng)對CO2含量與溫度的增加[58]。

2.2.2 叢枝菌根真菌對植物生長與養(yǎng)分吸收的影響 AM真菌能否在植物根系成功定殖是互惠型共生體系中AM真菌發(fā)揮作用的基礎(chǔ)，其中，侵染率是反映植物根系與真菌共生程度的重要指標(biāo)，其大小在一定程度上決定了菌根效應(yīng)[50]。微區(qū)試驗結(jié)果表明，接種AM真菌顯著提高了花生的菌根侵染率、植株生物量以及養(yǎng)分含量，接種AM真菌后，花生地上部與根系干重增幅分別為7.9%與18.4%，同時，根長、表面積、根體積則分別提高11.9%、4.9%、29.2%，花生地上部、根系、果殼和籽粒中氮、磷、鉀、鈣、鎂吸收量也顯著增加[59]。以基因突變型與野生型番茄為試驗材料的田間試驗表明，AM真菌對番茄生物量與養(yǎng)分吸收的促進(jìn)作用與施用磷肥的效果相當(dāng)，但AM真菌對土壤供磷、土壤水分及細(xì)菌群落組成均無顯著影響[60]。玉米育苗時接種Rhizophagus irregularis Schenckamp; Smith BGC AH01，2周后移至田間，結(jié)果表明，AM真菌可顯著提高拔節(jié)期玉米菌根侵染率，并使籽粒磷、鋅、錳及鎂營養(yǎng)水平明顯改善，產(chǎn)量和百粒重顯著增加，菌根效應(yīng)與施磷相當(dāng)[61]。除此之外，AM真菌對寄主植物硫營養(yǎng)的改善作用也得到了證實[62]。AM真菌對宿主植物的促生作用與龐大的菌絲網(wǎng)絡(luò)密不可分，AM真菌通過菌絲網(wǎng)絡(luò)擴大植物根系與土壤的接觸面積，從而幫助宿主植物汲取更多的水分和養(yǎng)分。

2.2.3 叢枝菌根真菌對根際微生物組成的影響 菌根共生關(guān)系的建立不僅會使植物發(fā)生一系列生理變化，而且會直接或間接地改變土壤環(huán)境，進(jìn)而影響土壤養(yǎng)分狀況和土壤微生物區(qū)系。對花生接種摩西斗管囊霉（Funneliformis mosseae）后發(fā)現(xiàn)，花生根際土壤蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶和硝酸還原酶活性顯著提高；同時，連作土壤的全氮、全磷、全鉀、速效磷和速效鉀含量顯著增加；此外，根際土鐮刀菌屬、赤霉屬和曲霉菌屬的多度減少，有益細(xì)菌與放線菌屬的多度顯著增加[63]；類似的研究發(fā)現(xiàn)，連作土壤上的花生接種AM真菌可明顯提高土壤微生物總量、細(xì)菌/真菌，細(xì)菌/放線菌，放線菌/真菌的值，且AM真菌與根瘤菌具有協(xié)同效應(yīng)[59]。同樣，通過對滇重樓幼苗接種28種AM真菌的研究發(fā)現(xiàn)，接種AM真菌后，根際土壤可培養(yǎng)微生物的數(shù)量及多樣性、生物量碳増加，根際土壤磷酸酶與蔗糖酶活性顯著增強[64]。土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化相關(guān)酶活性的提高有利于土壤與寄主植物營養(yǎng)水平的改善，這也是寄主優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的基礎(chǔ)[65]。

2.3 土壤滅菌與AM 真菌配合應(yīng)用

近年來，土壤滅菌措施在抑制病原菌和改善土壤肥力方面取得了較理想的效果，但土壤滅菌會影響連作土壤微生物區(qū)系的修復(fù)和重建。同時，AM真菌在促進(jìn)植物生長與養(yǎng)分吸收、增強植物抗逆性、改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮了積極作用，但是，AM真菌與植物根系間共生體的建成及共生效應(yīng)的發(fā)揮都依賴于土壤環(huán)境條件。

2.3.1 土壤滅菌與根際微生物區(qū)系重建 高溫悶棚對設(shè)施內(nèi)滋生殘留的病原有較好的殺滅效果，但這種殺滅是廣譜性的，在殺死病原的同時棚內(nèi)害蟲的天敵以及土壤中的有益微生物也無法幸免。因而，悶棚結(jié)束后需要增施生物菌肥，重建土壤微生物生態(tài)群落環(huán)境，為作物健康生長創(chuàng)造條件[66]。土壤質(zhì)量是影響作物產(chǎn)量與根際微生物組成的重要因素。在核桃上的研究發(fā)現(xiàn)，施用有機肥或生物肥的土壤，根際以芽孢桿菌屬和假單胞菌屬微生物為主，該微生物種群對提升土壤質(zhì)量是有益的[67]。同樣，在使用棉隆對草莓連作土壤進(jìn)行熏蒸時，包含AM真菌在內(nèi)的有益微生物會同時被殺死，添加生物菌肥后根際土壤真菌群落組成逐漸恢復(fù)，且益生菌群增加，致病菌群減少，研究認(rèn)為，經(jīng)棉隆消毒處理后的土壤處于一種暫時性的“真空”狀態(tài)，此時再將生物菌肥施入土壤中可以促進(jìn)有益微生物在植物根際和土壤中的定殖[68]。

RSD在有機廢棄物利用、設(shè)施土壤修復(fù)、土傳病害防治以及連作障礙緩解等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。研究證實，RSD創(chuàng)造的強還原條件對土著AM真菌同樣具有抑制作用[69]。所以，經(jīng)過RSD處理后，向土壤及時補充有益微生物有助于根際土壤微生物區(qū)系的重建，以便更好地利用RSD處理時添加的有機物料，提高土壤肥力，達(dá)到抗病增產(chǎn)的效果。以玉米秸稈為有機物料對土壤進(jìn)行RSD處理時發(fā)現(xiàn)，添加AM真菌可使土壤細(xì)菌數(shù)量于淹水后第10天明顯增加，尖孢鐮刀菌數(shù)量在淹水時大幅減少，落干期間雖有回升，但添加AM真菌處理對番茄枯萎病的防效高達(dá)69.2%；同時，RSD處理時添加AM真菌還顯著提高了番茄維生素C、可溶性總糖、可溶性糖和有機酸含量[70]。

2.3.2 土壤環(huán)境與菌根效應(yīng) AM真菌作為一種生物肥，不僅環(huán)保而且對植物生長發(fā)育有益，對連作障礙緩解也表現(xiàn)出良好的效果。AM共生體的形成有助于增加土壤生物多樣性，這在很大程度上取決于土壤中AM真菌與根系的共生狀況。在未滅菌土壤上接種AM真菌，共生體發(fā)育不完善，AM真菌雖可刺激植物生長，但在這種土壤上生物多樣性并未得到明顯改善，而在滅菌土壤上接種AM真菌更有利于共生體的建成，AM真菌對植物生長的促進(jìn)作用更明顯，土壤滅菌后，微生物群落分解代謝均勻度和豐富度與AM繁殖體的數(shù)量呈正相關(guān)，而在未滅菌土壤上則呈負(fù)相關(guān)，這表明在滅菌土壤上接種AM真菌，不僅可以刺激植物生長，還可以改善土壤分解代謝的均勻性，從而提高微生物群落對壓力和干擾的抵抗[71]。在小麥上的研究證實，在土壤滅菌條件下AM真菌可顯著提高寄主對營養(yǎng)的吸收，尤其是在土壤緊實狀態(tài)下，AM真菌的這一作用尤為重要[72]。土壤環(huán)境對菌根效應(yīng)的影響在辣椒上的研究也得到證實，土壤日曬處理的辣椒早期產(chǎn)量、總產(chǎn)量、果實總數(shù)以及果實的長度和直徑均優(yōu)于非日曬處理，且土壤日曬處理可顯著提高菌根侵染率，使辣椒第1季和第2季的菌根侵染率分別高達(dá)73% 和81%[73]。由此可見，在滅菌土壤上接種AM真菌不僅為其作用的有效發(fā)揮創(chuàng)造了良好的環(huán)境條件，同時AM真菌與其他有益微生物間的兼容與協(xié)作也是獲得良好菌根效應(yīng)的基礎(chǔ)。

3 展望

在設(shè)施農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的同時，連作問題日益明顯，土壤滅菌為作物根系生長創(chuàng)造了良好的環(huán)境，AM真菌作為一種經(jīng)濟有效的生物肥料，施入土壤后不僅增加了土壤中有益微生物的種類與數(shù)量，而且有助于滅菌后土壤微生物區(qū)系的修復(fù)與重建；同時，土壤滅菌也為菌根共生體的形成創(chuàng)造了更有利的條件，因此在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，將土壤滅菌與AM真菌配合，對緩解連作障礙極具應(yīng)用潛力。

作為一種具有廣闊應(yīng)用前景的連作障礙緩解措施，土壤滅菌與AM真菌配合技術(shù)在以下幾方面還有待深入研究：①AM真菌的應(yīng)用目前仍以室內(nèi)研究為主，實際生產(chǎn)中還需進(jìn)一步驗證及推廣普及；②將AM真菌與土壤滅菌技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用時，應(yīng)綜合考慮AM真菌、寄主及土壤因素，使菌根效應(yīng)最大化；③土壤滅菌后，根際微生物與AM真菌間的互作研究；④土壤滅菌與AM真菌結(jié)合應(yīng)用對根際環(huán)境及寄主代謝的影響，包括根際微生物群落組成、根際分泌物、根際養(yǎng)分和作物次生代謝物的變化。