上海市郊西瓜连作障碍成因及应用生物有机肥进行防治的研究

论文摘要

西瓜（Citrullus Lanatus Thunb）是我国设施栽培中的重要经济类瓜果作物,由于经济效益的驱使和人多地少矛盾,常常由于连茬种植致使连作障碍日益严重,已严重影响到设施西瓜栽培的可持续发展。因此,以西瓜为研究对象,通过系统研究设施西瓜连作障碍发生的机理,对于解决目前连作障碍日益严重问题和提供科学的治理决策具有重要的意义。本研究通过西瓜长期定位连作实验,从微生物、土壤与植物营养、植物生理生化等几个方面系统研究了西瓜连作条件下土壤微生物的演变规律、土壤养分消长规律。同时研究了西瓜残体腐解物与根系分泌物中自毒物质对西瓜根系的影响与毒害机理,揭示了设施西瓜连作障碍形成的主要原因。在此基础上将有机肥与专性功能菌有效结合,系统研究了微生物有机肥对减轻西瓜连作障碍的调控机理。主要结果如下：土传病害枯萎病是西瓜连作的主要障碍因子。随连作次数的增加,西瓜发病率与土壤中镰刀菌数量呈明显的正相关,西瓜连作6茬后,土壤中尖孢镰刀菌菌落数达6.5×103g-1土壤,比第一茬土壤增加7.6倍,西瓜枯萎病发病率达58%。相反,土壤中细菌、放线菌、真菌数量则随着西瓜长期连作而不断降低。此外,氨化细菌、硝化细菌、纤维素分解菌、自生固氮菌数量随着西瓜连作次数的增多有所下降。西瓜-甜瓜轮作后减轻了土壤病害的发生。轮作后土壤中细菌、放线菌与真菌数量有所增加,其中硝化细菌、自生固氮菌与纤维素分解菌的数量都有所上升。与西瓜连作土壤相比,尖孢镰刀菌、丝核菌数量的上升幅度较小。轮作6茬后,甜瓜土壤中过氧化氢酶、蛋白酶、脲酶和磷酸酶活性分别比第一茬西瓜土壤增加了28.8%、15.8%、12.7%和23.7%,比同时期连作西瓜土壤酶活性分别高28.0%、46.7%、19.0%和31.7%。此外,轮作6茬后土壤电导率为1.75ms/cm,比连作后电导率（2.45ms/cm）降低了28.6%。西瓜的自毒作用源于西瓜根茎叶残体中含有的抑制物质。西瓜根、茎、叶的水浸液对种子的发芽率、根长、根系活力有抑制作用。通过HPLC分析,根茎叶中含有肉桂酸、香豆酸、香草酸、阿魏酸等酚酸类化合物。外源酚酸类物质不仅改变了西瓜根系超微结构,而且抑制了西瓜根系脱氢酶、超氧化物歧化酶活性,刺激了过氧化物酶、多酚氧化酶活性,造成了逆境胁迫。添加外源肉桂酸和对羟基苯甲酸提高了土壤过氧化氢酶活性、脲酶活性,增强了土壤呼吸强度。而土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量和有机质含量则显著降低。施用微生物有机肥刺激了土壤酶活性和土壤呼吸强度。西瓜定植6周后,以育苗处理和移栽处理对土壤酶活性增加最为明显,脲酶和转化酶活性分别比同时期土壤增加了20.4%和40.0%。土壤呼吸强度比同期对照土壤提高了20.0%。育苗处理和移栽时处理的土壤微生物活性最强,土壤中细菌、放线菌和真菌数量分别比对照增加了35.7%-55.78%、14.5%-34.7%和4.9%～31.9%。同时,微生物有机肥对土壤尖孢镰刀菌数量有明显的抑制作用。育苗处理、移栽处理及育苗与移栽结合处理处理后,西瓜枯萎病发病率分别为8.0%、6.0%和3.5%,而对照（无任何处理）发病率达21.0%。施用微生物有机肥后,西瓜植株吸收的营养增加,产量增加,品质提高。育苗处理、移栽处理和育苗与移栽结合处理的西瓜植株中N总量分别比对照增加了23.9%、5.7%和18.9%,P总量分别比对照增加了30.5%、19.7%和28.5%,K总量分别比对照增加了25.0%、6.1%和15.1%。西瓜产量也大幅度提高,育苗处理、移栽处理和育苗与移栽结合处理后的产量分别达32601kg hm-2,29991kg hm-2和33447kghm-2,比对照分别增加23%、13%和26%。同时,西瓜可溶性固形物含量增加,品质提高。此外,由于微生物有机肥促进了根系对养分的吸收,使土壤中盐分降低,减轻了土壤次生盐渍化程度。结论：西瓜连作障碍主要是由土传病害尖孢镰刀菌、土壤次生盐渍化和西瓜残体中的酚酸类自毒物质造成的。通过施用微生物有机肥可显著降低西瓜枯萎病的发病率,是目前为止减轻西瓜连作障碍最有效的措施。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略语及专有词汇检索表
• 第一章 文献综述
• 1.1 研究背景
• 1.2 连作障碍原因分析
• 1.2.1 有害微生物在土壤中的积累
• 1.2.2 土壤次生盐渍化
• 1.2.3 化感作用与植物自毒作用
• 1.3 自毒作用的机理初探
• 1.4 自毒作用与逆境的关系
• 1.5 植物自毒作用和土传病害的克服与防治
• 1.5.1 无土栽培及添加活性炭吸附土传病虫害的防治
• 1.5.2 轮作倒茬与间作
• 1.5.3 嫁接
• 1.5.4 利用有益微生物
• 1.5.5 培肥土壤,改良土壤理化性状
• 1.6 本研究意义
• 参考文献
• 第二章 西瓜连作土壤理化性状与微生物种群演变规律
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验地点
• 2.1.2 作物品种
• 2.1.3 试验设计
• 2.1.4 取样方法
• 2.1.5 分析方法
• 2.1.6 统计分析
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 西瓜长期连作与西瓜-甜瓜轮作对土壤养分积累的影响
• 2.2.2 西瓜长期连作与西瓜-甜瓜轮作土壤酶活性变化
• 2.2.3 西瓜长期连作与西瓜-甜瓜轮作土壤主要微生物数量变化
• 2.2.4 西瓜连作土壤中尖孢镰刀菌数量变化与发病率的关系
• 2.3 讨论
• 参考文献
• 第三章 西瓜自毒作用对其生长的影响
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 研究方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 西瓜残体水浸提液对其种子萌发的影响
• 3.2.2 西瓜残体水浸提液对西瓜幼苗相关酶活性的影响
• 3.2.3 西瓜残体腐解过程中各种酚酸的变化
• 3.2.4 酚酸对西瓜种子发芽率和根长的影响
• 3.2.5 酚酸对幼苗根系酶活力的影响
• 3.2.6 西瓜根系分泌物的自毒作用
• 3.2.7 西瓜根系分泌物对幼苗根系超微结构的影响
• 3.2.8 西瓜根系分泌物中检测出的自毒物质
• 3.2.9 酚酸化合物对土壤中酶活性的影响
• 3.3 讨论
• 参考文献
• 第四章 微生物有机肥对西瓜连作障碍的调控机制研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 供试土壤
• 4.1.2 供试肥料
• 4.1.3 作物品种
• 4.1.4 试验方法
• 4.1.5 分析方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 微生物有机肥对连作西瓜生长的影响
• 4.2.2 微生物有机肥对连作西瓜土壤酶活性的影响
• 4.2.3 微生物有机肥对连作西瓜土壤呼吸强度的影响
• 4.2.4 微生物有机肥对连作西瓜土壤微生物区系的影响
• 4.2.5 微生物有机肥对连作西瓜养分吸收的影响
• 4.2.6 微生物有机肥对连作西瓜发病率与病情指数的影响
• 4.2.7 微生物有机肥对连作西瓜产量与品质的影响
• 4.3 讨论
• 参考文献
• 全文结论
• 研究创新点
• 致谢
• 博士在读期间发表论文