【摘 要】
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土壤生物污染与防控是当前农业环境工程领域的前沿问题,因为生物污染会引起土壤环境质量恶化及相应生产危害。土壤辣椒疫霉(Phytophthora capsica)污染会引起极具破坏性的辣椒疫病,而丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌对土壤辣椒疫霉污染及辣椒疫病具有防控潜能,但目前对辣椒疫霉污染土壤中AM真菌的响应规律及如何科学调动土著AM真菌的防控作用关注不足。本研究利用
【基金项目】
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国家重点研发计划项目课题(2017YFD0200603); 国家自然科学基金面上项目(No.41671265);
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土壤生物污染与防控是当前农业环境工程领域的前沿问题,因为生物污染会引起土壤环境质量恶化及相应生产危害。土壤辣椒疫霉(Phytophthora capsica)污染会引起极具破坏性的辣椒疫病,而丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)真菌对土壤辣椒疫霉污染及辣椒疫病具有防控潜能,但目前对辣椒疫霉污染土壤中AM真菌的响应规律及如何科学调动土著AM真菌的防控作用关注不足。本研究利用农业生态工程手段,对不同施肥量和不同间作玉米条件下调动AM真菌对辣椒疫霉的防控效果进行研究,使之成为生态友好的措施来应对土壤有害微生物激增问题,使得农业环境可持续发展。主要结论如下:(1)土壤辣椒疫霉污染及辣椒疫病升级伴随着土壤p H、有机碳的下降及酸性磷酸酶活性与速效磷含量的升高,其中发病较严重土壤p H处于4.40-5.50之间,有机碳含量降低33%左右,全氮下降约35%,酸性磷酸酶活性上升约14%,速效磷含量上升约65%,对土壤AM真菌生长也造成不利影响,与健康植株相比,根系土壤中AM真菌数量降低3000copies g-1,与之对应AM真菌侵染率降低40%,而群落结构也发生变化,香农指数下降20%,可观测otu指数下降37.5%,ace指数下降达60%左右。冗余分析显示,辣椒疫情指数与AM真菌侵染率等呈显著负相关关系。(2)盆栽实验中,土壤经灭菌后接种15 g疫霉菌丝导致严重的辣椒疫病,而同时接种AM真菌苏格兰管柄囊霉可显著降低土壤辣椒疫霉数量达47%,辣椒疫情指数也降低35%;在此基础上,间作玉米可显著提高辣椒根系AM真菌侵染率达到50%并进一步降低土壤辣椒疫霉数量至70%和辣椒疫情指数50%,辣椒果实产量显著升高35%。结果表明,由间作玉米形成的AM真菌菌丝网络(丛枝菌根网络)对土壤辣椒疫霉污染及辣椒疫病发生具有显著防控作用。(3)在不同施肥量与不同距离间作玉米的大田试验中,发现间作玉米显著提高辣椒根系AM真菌侵染率至少到31%,其中等垄宽处理(垄宽1.2 m)的AM真菌侵染率高于等行距(垄宽1.65 m)间作处理达21%,且能显著降低辣椒疫情指数达37%,但AM真菌群落结构并没有产生明显变化,故而,提高间作玉米根系AM真菌侵染率能够有效抑制辣椒疫病的发生。与普通等垄宽处理相比,提高施肥量(1.33倍正常施肥量,正常施肥量为:复合肥720 kg ha-1,有机肥5730 kg ha-1)可进一步提高玉米与辣椒根系的AM真菌侵染率22%,尽管对辣椒疫情指数没有显著影响,但可显著高20%的辣椒产量。结果表明,等垄宽间作增肥处理可以更好地调动土著AM真菌的对辣椒疫霉污染和辣椒疫病的防控作用和增产效果。综上所述,土壤辣椒疫霉污染会对AM真菌多样性和侵染率产生不利影响,间作玉米可通过形成丛枝菌根网络防控辣椒疫霉污染和辣椒疫病发生,其中等垄宽间作增肥处理是一种简单高效利用土著AM真菌抵御辣椒疫霉污染的方法。
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