贵州百香果连作障碍发生机理研究

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百香果(Passiflora edulis Sims.)原产北美洲,是西番莲科(Passifloraceae)西番莲属(Passiflora)植物,其在食用和药用等方面具有较高的社会经济价值。随着市场对百香果的需求不断增加,百香果产区连年种植的情况频繁发生,研究发现,同一地块连续种植百香果会出现连作障碍,表现为产量和品质下降、土壤微生物群落结构发生改变、土壤立地质量衰退等,但目前关于百香果连作障碍发生的规律及调控机制尚不清楚。本文采用田间采样和控制实验的方式,研究连作百香果0~5年(用T0、T2、T3、T4、T5表示)的土壤理化性质、酶活性、微生物群落结构及对百香果植株的生长发育、产量和品质影响,同时探究百香果植株不同器官浸提液和土壤浸提液对种子萌发和幼苗生长的影响。探讨百香果连作障碍的原因,分析其形成机理,为贵州百香果产业健康发展提供技术支撑。主要研究结果如下:(1)百香果连作后,其植株生长发育缓慢,产量和品质明显下降,出现明显的连作障碍问题。(2)连作使得土壤毛管孔隙度和总孔隙度降低,土壤容重升高,说明连作增加了土壤的粘性,土壤p H值逐年递增并逐渐趋近于中性,但与百香果种植的适宜p H区间逐渐偏离;土壤速效磷、碱解氮、全氮、全磷、有机质含量均表现为先上升再下降的趋势,T3时达到最大,速效钾表现为逐年递增。说明百香果连作对土壤理化性质产生显著影响,致使土壤板结,土壤酸碱度偏离百香果适宜种植区间,养分失衡,影响百香果产量与品质。(3)连作使百香果根际土壤过氧化氢酶活性、酸性磷酸酶活性、蔗糖酶活性、脲酶活性均发生不同程度变化,根际土壤酶活性变化影响百香果对不同营养元素的吸收,诱发连作障碍发生,致使百香果产量和品质下降。(4)基于高通量测序结果分析得知,连作使得百香果根际土壤微生物的丰富度和多样性发生改变,致病菌属如被孢霉属(Mortierella)、镰刀菌属(Fusarium)、芽孢杆菌属(Bacillus)等丰度显著上升,微生物群落结构组间具显著差异,连作致使根际微生物生态失衡。(5)百香果连作致使土壤立地质量衰退,且百香果产量与立地质量呈线性关系,立地质量越好产量越高;全氮含量、碱解氮含量、速效磷含量、裸节菌属丰度、容重、过氧化氢酶活性、镰刀菌属丰度、芽孢杆菌属丰度、全钾含量、norank_f__norank_o__Subgroup_2属丰度、斜盖菇属丰度对产量有较大的影响;容重、全氮含量、全钾含量、镰刀菌属丰度、芽孢杆菌属丰度是对百香果产量影响最大的5个土壤因子。(6)百香果的连作具较强的化感自毒作用,其不同器官及根际土壤浸提液对其种子萌发发芽率、发芽指数、幼苗株高、生物量均存在一定程度的抑制作用,且随浸提液浓度的增高,其抑制作用表现为逐渐增强的;且不同器官及根际土壤浸提液对百香果种子萌发及幼苗生长的影响不同,对种子萌发的化感抑制作用排序为叶片>果实>根际土壤>茎干;百香果不同器官及根际土壤浸提液对幼苗生长的化感抑制作用排序为茎干>叶片>根际土壤>果实。
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