为明确砂田表层土壤养分对连作的响应规律,深入揭示砂田性能逐年退化机理,文章基于国内外已发表的16篇相关文献的586组有效数据,借助Meta-analysis方法进行整合定量研究,定量分析覆砂1-3年农田与其他连作年限砂田(4-6年、7-9年、10-12年、13-15年、16-20年)在表层土壤水分状况(SWC)、养分特性(有机质SOM、全氮TN、全磷TP、全钾TK、碱解氮AN、速效磷AP、速效钾AK、全盐TSS)和酸碱环境(pH)方面的差异效应,系统阐释砂田表层土壤养分特性逐年变异的发生路径及驱动因素,进而综合评估其肥力水平.结果表明:伴随种植年限的增加,砂田表层土壤水分储量和养分强度整体呈现下降态势(P＜0.05),4-20 年的土壤 SWC、SOM、TN、TP、TK、AN、AP、AK 含量分别较 1-3 年减少 39.06％、14.21％、14.96％、10.06％、8.20％、15.87％、37.01％、18.60％(P＜0.05).表层土壤 SOM、TN、TP、TK、AN、AP、AK 主要于 10-12 年开始大幅流失(P＜0.05),而4-6年土壤SOM、TP、TK、AK含量的相对变化则不显著(P＞0.05).砂田在耕作12年内具有显著压盐效果,12年以后的表层土壤TSS含量则开始呈现逐年增加的发展趋向(P＜0.05),其土壤pH整体增加1.29％(P＜0.05).连作年限是砂田表层土壤TN、TP和AK变异的关键因子;SWC则为土壤SOM、AP和TSS演化的主导要素.总体而言,砂田在连作10年左右即可出现明显的养分亏缺状态.因此,亟需提出科学合理的农田管理措施,以有效提升退化砂田的土壤肥力水平.

分离对地黄(Rehmannia glutinosa)生长有害的菌株并解析其代谢产物对地黄生长的影响,可为破解地黄连作障碍问题提供理论支持.从地黄重茬土壤中分离霉菌并研究其发酵液对地黄生长的影响,然后通过不同极性梯度萃取、硅胶柱层析方法分离对地黄危害最严重的代谢产物,并通过高效液相色谱和液相色谱-质谱联用技术鉴定分离出的物质.结果:筛选出1株草酸青霉(Penicillium oxalicum)菌株C11,分离鉴定到其有害化感物质是环(精-亮)二肽(分子量为269.347,分子式为:C12H23N5O2).结果表明草酸青霉C11抑制了地黄产量41.5％,其有毒代谢产物环(精-亮)二肽可能是造成地黄连作障碍的原因.

土壤真菌群落结构和多样性对植物生长起着重要作用,了解种植年限对薰衣草根际土壤真菌群落结构的影响对薰衣草病害防治和增产的研究具有重要意义.探究不同种植年限薰衣草根际土壤真菌群落结构和多样性特征,及其随种植年限的演变规律.采集新疆伊犁霍城县种植年限1、3、5 a,以及未种植薰衣草土壤,对ITS序列进行Illumina高通量测序.对测序结果进行分析,比较各样品组真菌多样性和群落分布规律及与种植年限的关联.结果表明,Alpha多样性分析显示随着种植年限的增加Shannon指数逐渐降低,而Chaol指数先降低后增高.在种植薰衣草土壤中共检测到12个门,28个纲,72个目,146个科,236个属.在门水平上,子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)为优势菌门.随着种植年限的增加,子囊菌门相对丰度逐渐降低,担子菌门逐渐增高,而球囊菌门先增加后降低.在属水平上优势菌属为Xylodon、锐孔菌属(Oxyporus)、镰刀菌属(Fusarium)、枝孢属(Cladosporium),均属于植物致病菌.随着种植年限的增加,Xylodon相对丰度增加,而锐孔菌属、镰刀菌属、枝孢属先增加后降低.丛枝菌根菌(AMF)中第一优势属球囊霉属(Glomus)OTU数量随种植年限的增加逐渐减少.薰衣草连作种植造成根际土壤真菌群落结构和多样性改变,致病菌增加,AMF降低.本研究为薰衣草病虫害防治和增产提供理论依据,为薰衣草土壤科学管理提供参考.

改良参地土壤是缓解参地资源紧缺、促进人参种植业健康持续发展的有效途径.综述土壤微生物群落结构改变与连作障碍关系,参地土壤化学消毒、农业改良和微生物防治对土壤微生物的影响.结果显示:微生物制剂可以通过调整土壤微生物群落结构、拮抗病原菌、激活养分等有效防治人参病害及改良参地土壤;开发高效、具有广谱抑菌活性的微生物混合菌剂,辅以化学消毒、农业改良等土壤改良技术是改良参地土壤及防治人参病害的关键.

为研究不同轮作模式对桔梗根际土壤微生物及土壤酶活性的影响,从土壤微生态角度探寻一种无公害防治桔梗连作障碍的方式,以二年生桔梗为试材,采用盆栽试验的方法,以桔梗-桔梗(JG-JG)为对照,研究了桔梗-北沙参(JG-SS)、桔梗-玉米(JG-YM)、桔梗-防风(JG-FF)和桔梗-牛膝(JG-NX)不同轮作模式下对桔梗生长及土壤微生物和土壤酶活性的影响,分析筛选出桔梗的最优轮作模式.研究发现,JG-YM和JG-NX轮作模式下桔梗各生物量指标均优于其他处理;通过不同轮作种植模式对桔梗根际土壤微生物数量的影响研究发现,JG-SS、JG-YM、JG-NX、JG-FF细菌数量高于桔梗连作处理;JG-YM和JG-FF整体放线菌数量变化高于桔梗连作处理;JG-YM和JG-NX真菌数量与桔梗连作处理相比增长最为缓慢.通过不同轮作种植模式对桔梗根际土壤酶活性的影响研究发现,JG-NX的脲酶、蔗糖酶和纤维素酶活性高于其他四种处理.通过测定不同轮作模式下的桔梗生物量、桔梗根际土壤微生物数量和土壤酶活性,表明桔梗与牛膝或玉米轮作种植能改善种植土壤环境,缓解桔梗的连作障碍,可为桔梗的规范化种植奠定基础.

以常规施肥(化肥施用量900 kg·hm-2)为对照(CK),以化肥减施300 kg·hm-2为基础,设置生物有机肥处理(BOF1:1500 kg·hm-2、BOF2:3000 kg·hm-2、BOF3:4500 kg·hm-2、BOF4:6000 kg·hm-2、BOF5:7500 kg·hm-2),分析耕层土壤结构、养分特征、生物学特性和甜菜产量的变化,以期筛选生物有机肥在连作甜菜中的最佳施用量.结果表明:与CK相比,处理BOF1对土壤质量影响不显著;处理BOF2仅表现显著提高土壤有机质和速效钾含量;处理BOF3 土壤容重显著降低5.11％,土壤总孔隙度、有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量分别显著增加5.92％、14.07％、18.35％、3.59％和14.61％;处理BOF4和BOF5对土壤质量和甜菜产量的影响基本一致,土壤容重显著降低9.33％和9.65％,土壤孔隙度、有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量分别显著增加 10.82％和 11.19％、27.22％和 27.78％、31.62％和 35.42％、44.10％和 54.87％、22.93％和30.03％,土壤微生物生物量碳、氮显著提高22.78％～44.19％和23.81％～60.17％、2.45％～37.64％和16.74％～43.56％,土壤蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性显著提高26.03％～38.61％和29.27％～44.71％、42.72％～63.20％和 51.59％～69.89％、3.59％～33.44％和 29.60％～38.62％,且两者在各指标间均差异不显著.与CK相比,处理BOF2、BOF3、BOF4和BOF5甜菜产量分别显著提高5.69％、11.82％、22.29％和11.95％,且处理BOF4产量显著高于处理BOF2、BOF3和BOF5,处理BOF4实现了连作甜菜种植效益增加12.79％.综上,化肥减施300 kg hm-2的基础上配施6000 kg·hm-2的生物有机肥能够实现连作甜菜土壤质量、产量和经济效益的协同提升.

桔梗科党参属Codonopsis植物全球约40种,《中国药典》2020年版仅收录党参、素花党参和川党参.党参属野生药用植物资源稀少,药材以栽培品为主.因党参需求量大,连作重茬较为普遍,种子种苗流通及全球气候变暖交融因素加速了党参种质资源性状多元化,种性混杂退化使党参根部病害加重、产量和质量降低,严重制约党参大健康产业的可持续化发展.通过文献查阅,在资源调查和田间试验基础上,对党参属植物分布、多样性、种质提纯及创新现状进行系统概述,旨在引导党参资源利用和加快新品种选育进程.

为揭示化肥有机替代措施下连作花生田土壤有机碳(SOC)积累的微生物机制,在连作5年的花生田设置了蚯蚓粪配施化肥(VM)、生物有机肥配施化肥(BF)、全量化肥(CF)和无施入对照(CK)4个处理,采用磷脂脂肪酸法(PLFA)分析了土壤微生物群落组成及多样性,测定了 SOC及其组分含量以及花生产量,分析了化肥有机替代、SOC和土壤微生物群落三者间的关系.结果表明:花生连作土壤环境严重恶化并显著影响了花生产量,而有机肥部分替代化肥明显提高了 SOC和各组分含量以及土壤微生物生物量,改变了土壤微生物群落组成及其多样性,提高了花生产量,其中VM处理效果最显著(P＜0.05).与CK相比,VM处理的花生产量增加了 56％,SOC含量增加了 11.4％,土壤总PLFA含量增加了 149.4％.冗余分析和逐步回归分析表明,VM和BF处理与SOC及其各组分含量、土壤微生物各类群PLFA含量均呈正相关,尤其VM处理相关性最强(P＜0.05);CK和CF处理与除了 G+/G-比值以外的其他所有变量均呈负相关;SOC各组分含量与土壤微生物各类群PLFA含量显著相关.综上,化肥有机替代导致的外源有机碳增加以及随后引起的土壤微生物群落的变化是连作花生田SOC积累的驱动因素,土壤微生物活性是影响SOC累积的关键因素.有机肥特别是蚯蚓粪部分替代化肥是改善连作花生田土壤质量、缓解连作障碍的有效措施.

目的:探讨不同轮作方式对北沙参生长、质量及其根腐病发病率的影响,为有效缓解北沙参连作障碍及制订合理栽培制度提供理论依据.方法:于内蒙古赤峰市喀喇沁旗牛家营子镇进行三年大田试验,设置 4 种轮作处理,前茬作物分别为:玉米、牛膝、桔梗和防风.比较各处理北沙参生物量、根腐病发病率、水溶性和醇溶性浸出物含量,并利用UPLC测定 5 种香豆素(补骨脂素、花椒毒素、佛手柑内酯、欧前胡素和异欧前胡素)含量.结果:与玉米或牛膝轮作后,北沙参长势较好,根腐病发病率下降,根中浸出物和 5 种香豆素含量显著提高;而与防风轮作后,北沙参根部长势不佳,有效成分含量较低,根腐病发病情况较严重.结论:与玉米或牛膝轮作后,北沙参的生长及药材质量较好,且根腐病的发生较轻;而与防风轮作后,北沙参的长势和质量较差,表明防风不宜作为北沙参的前茬作物.

目的:研究滇重楼须根在自然腐解条件下对其根际土壤养分、微生物数量和土壤酶活性的影响.方法:以四年生和五年生滇重楼幼苗为试验材料,在供试土壤中加入不同剂量的滇重楼须根,研究它们腐解对根际土壤理化性质、微生物数量和土壤酶活性的影响.结果:滇重楼须根自然腐解会抑制根系活力、丛枝菌根真菌侵染强度以及总提取球囊霉素和易提取球囊霉素含量,降低根际土壤pH值、速效氮(AN)、速效磷(AP)和有机质(OM)含量以及磷酸酶和脲酶活性,减少细菌、放线菌和总微生物数量,增加真菌数量和蔗糖酶活性,随着须根施用量的增加,上述指标的减少或增加幅度逐渐增加.相关分析发现,脲酶活性与土壤pH、AN、AP和OM含量之间均呈显著正相关,这说明其活性可作为表征滇重楼连作土壤理化性质变化的重要指标.结论:人工种植滇重楼过程中遗留须根自然腐解显著改变滇重楼根际土壤理化性质可能是造成连作障碍的重要因素之一,实际生产中避免须根遗留是保障滇重楼生长发育及品质形成的有效措施.