1、黃土高原蘋果園土壤微生物與營養元素的空間變化及其對再植砧木幼苗生長的影響論文摘要：對渭北黃土高原蘋果園根區土壤中微生物、營養元素空間變化規律進行了分析，結合盆栽試驗，研究了不同根區土壤對再植砧木幼苗生長的影響。結果說明，水平方向上，果樹根區微生物數量隨距樹干距離增加逐漸減少，有效養分含量那么逐漸增加；垂直方向上，080 cm 土層范圍內，微生物數量隨土層深度增加呈下降趨勢，有效養分含量在6080 cm 土層相對富集。與麥田土壤對照比擬，果樹根區土壤中微生物數量總體偏高，有效養分速效P、水溶性Ca、水溶性Mg、有效Zn、有效Mn相對虧缺。果園土壤盆栽再植砧木幼苗生長表現出一定的再植病害病癥。總之

2、，距樹干50100cm、4060cm土層微生物數量富集明顯、營養元素虧缺較大，盆栽砧木幼苗再植病害相對嚴重。論文關鍵詞：蘋果,再植障礙,微生物,營養元素植株的再植病害replantdisease,RD是一個綜合病癥表現，廣泛分布于世界各地，嚴重影響著植株的產量和品質，且病因復雜，不同的地區之間病因不同，即使同一地區，主要的病因也存在明顯的差異。常表現為再植植株根系壞死、樹體生長矮小、病蟲害嚴重、產量低、品質差等病癥。早期研究發現重茬障礙主要是由非生物因素引起的，如營養元素不平衡、根系分泌物、不良的土壤結構、過高或過低的pH值等。現在，越來越多的實驗證明，生物因素是引起重茬障礙得一個主要因子；隨

3、著作物栽培時間的延長，寄居在土壤中的微生物群落系統從一個適合作物生長的生物系統逐漸轉變為不適合作物生長的生物系統。渭北黃土高原是我國優質蘋果生產基地，隨著果園樹齡的增加，果園更新將是今后蘋果產業持續開展面臨的主要問題。目前，國內外對蘋果重茬障礙問題已開展了深入的研究，關于陜西渭北黃土高原地區生態條件下的研究鮮有報道。本實驗對渭北黃土高原地區蘋果園土壤中微生物和營養元素的空間變化進行了研究，分析了果園土壤與麥田土壤中微生物數量和營養元素之間的差異，并通過盆栽試驗，分析了微生物和營養元素變化對再植砧木幼苗生長的影響，以期為今后的研究提供依據。1材料與方法1.1試驗地概況試驗地點位于陜西省白水縣，均

4、海拔850m左右，年平均氣溫11.4，年平均降雨量577.8mm，土層深度80200m，土壤類型為黃綿土。肥力特點是：富鉀、缺磷、少氮。土壤屬堿性土，pH7.68.5。采樣地均為20a左右樹齡的蘋果園，喬化栽培，株行距3mx4m，砧木為-野蘋果(Malussieversii)，主栽品種為紅富士，采用常規管理。以附近麥田土為對照。1.2土樣采集2007年10月運用典型抽樣法選5個果園，每個果園隨機選取5株樹，采用對角線4點取樣法。從果樹根基部水平方向上按050、50100、100150、150200cm劃為4區段，垂直方向上按020、2040、4060、6080cm劃為4區段，每株果樹根區土壤分

5、為16個小區。將表層5cm上的土鏟去，按照試驗設計取樣，最后把相同小區的土樣混合均勻，并進行標記。從16份土樣中分別取出1kg左右的土裝入保鮮袋內，立即帶回實驗室放在冰箱內，用于微生物數量統計。剩下的土樣去除植物殘根、石塊等雜物，自然風干，研磨，一局部土樣用18號篩(1mm)過篩，測定速效性養分和pH值；一局部土樣用60號篩(0.25mm)過篩，測定有機質。麥田土壤采用S;型方法取樣，選5個點，由上向下20cm為一個采樣段，分4段，并且將5個點相同區位段土樣混合后作為一份土樣。1.3盆栽試驗選用富平楸子(MalusprunifoliaBoukh)作為盆栽砧木苗。種子沙藏后，2021年3月1日進

6、行大棚營養缽育苗，4月中旬待長至三葉期時，選大小一致的砧木苗移栽入盆。試驗用盆大小為35cmx22cm，把盆埋入地下，盆口離地面10cm左右，四周用土填實，每個處理重復3盆。1.4測定內容與方法微生物用平板涂抹法測定，細菌用牛肉膏蛋白胨培養基、真菌用PDA培養基臨用前按0.3%用量參加滅菌乳酸、放線菌用改進的高氏一號培養基臨用前每300mL培養基參加3%KCrO溶液1mL。1.5數據處理實驗數據用DPS數據處理軟件進行差異顯著性分析。2結果與分析2.1蘋果園根區微生物數量的空間分布變化土壤中細菌、放線菌、真菌數量和總的微生物數量在水平方向上變化趨勢一致，呈現低上下趨勢，距樹干基部50100cm

7、區域內，細菌、放線菌、真菌數量最多，微生物總量最大；050cm區域內次之，150200cm區域內最少表1。在垂直方向，果樹根區土壤中細菌、真菌和總的微生物數量在060cm土層范圍內，隨土層深度的增加呈減少趨勢，放線菌，在2040cm土層范圍數量最多表2。距樹干基部50100cm、020cm土層范圍內微生物的數量最多。根據對該區域20a左右樹齡果樹根系調查，果樹根系主要集中在距樹干0100cm水平、040cm垂直的土體中，說明果園土壤微生物的空間分布與根系的分布區域有一定的相關性，對此問題有待進一步的研究。同時，由表1、表2可以看出，果樹根區各個區域內微生物數量比麥田土壤相對多。水平方向上，15

8、0200cm區域內微生物數量與麥田土差異最小，50100cm區域內微生物數量與麥田土差異最大。垂直方向上，6080cm土層內微生物數量接近麥田土，040cm土層內微生物數量與麥田土壤差異明顯。Table1Changofmicrobequantityinrhizosphereofappletreeonhorizontaldirection 水平距離/ cm Horizon 細菌/ (x10 cfu/ g) Bacteria 放線菌/ (x10 cfu/ g) Actinomytes 真菌/ (x10 cfu/ g) Fungi 微生物/x(10 cfu/ g) microorganism 050

9、 1150.68 13.10 2.76 1166.54 50100 2572.65 15.29 3.67 2591.61 100150 2158.81 12.78 2.16 2173.75 150200 1087.49 11.98 2.08 1101.55 大田 978.3 10.85 1.98 991.13 表2蘋果根區微生物數量的垂直變化Table2Changofmicrobequantityinrhizosphereofappletreeonverticaldirection 垂直方向/ cm Vertical 細菌/ (x10 cfu/ g) Bacteria 放線菌/ (x10 cf

10、u/ g) Actinomytes 真菌/ (x10 cfu/g) Fungi 微生物/x(10 cfu/ g) microorganism 020 4207.09 14.89 3.20 4225.18 2040 2779.48 26.69 2.43 2808.6 4060 1316.74 12.00 1.42 1330.16 6080 961.93 11.80 0.37 974.10 大田 874.21 10.45 0.29 884.95 如表2所示，在垂直方向上果樹根區土壤中細菌、真菌的數量和總的微生物數量變化趨勢一致。在060cm土層范圍內，隨土層深度的增加，細菌、真菌數量以及微生物總量

11、呈減少趨勢，而放線菌在2040cm土層范圍數量最多，各個土層內微生物的數量均高于大田。總的來看，距樹干基部50100cm、020cm土層范圍內鐮刀菌的數量最多。據本試驗的根系調查，渭北旱地蘋果園的果樹根系主要集中分布在距樹干0100cm范圍內、040cm的土層中。這也說明，微生物的數量變化與根系的分布區域密切相關。2.2蘋果園根區營養元素的空間分布變化土壤有效養分含量在水平方向上，隨距樹干距離增加呈增高趨勢，堿解N、速效P、速效K含量在100200cm區域明顯高于0100cm區域。水溶性鎂和有效鋅含量在150200cm區域高于0150cm區域。有效鋅含量在150200cm區域為1.06mgkg

12、，0150cm區域那么小于1.0mgkg，低于正常果樹生產需要的含量標準。水溶性鈣、有效鐵和有效錳含量在水平分布上差異不顯著。同時，根區各個區域內營養元素含量均低于大田表3。在垂直方向上，060cm土層范圍內，除土壤有效鐵含量在各個土層間差異不顯著，其他營養元素含量均呈現出差異性，各種營養元素在6080cm土層內含量相比照擬高，與大田的營養元素含量比擬接近；其次是020cm土層內含量；除水溶性Mg、有效Zn、有效Mn外，2040cm土層內營養元素含量均高于4060cm土層內表4。表3果樹根區土壤有效養分水平變化Table3Thechangeofeffectivenutrientinthehor

13、izontaldirectionofapplerootarea/(mgkg) 水平距離/cm Horizon 堿解氮 Available N 速效磷 Available P 速效鉀 Available K 水溶性鈣 Available Ca 水溶性鎂 Available Mg 有效鐵 Available Fe 有效鋅 Available Zn 有效錳 Available Mn 050 26.24a 10.05b 92.81a 120.31a 4.83a 4.33a 0.86b 9.55a 50100 26.12a 7.63a 100.69a 126.94a 4.47a 4.40a 0.88a

14、9.99a 100150 28.76b 16.12c 140.34b 136.78b 5.17a 4.38a 0.80a 10.69a 150200 27.46b 18.37d 152.85b 124.43a 5.95b 4.74a 1.06b 9.98a 大田 29.13b 18.95d 165.32b 141.87b 6.32b 4.92a 1.25b 10.67a 注:同一列中不同字母表示差異顯著(P表4蘋果根區土壤有效養分垂直變化Table4Thechangeofeffectivenutrientintheverticaldirectionofapplerootarea/(mgkg)

15、垂直方/cm Vertical 堿解氮 Available N 速效磷 Available P 速效鉀 Available K 水溶性鈣 Available Ca 水溶性鎂 Available Mg 有效鐵 Available Fe 有效鋅 Available Zn 有效錳 Available Mn 020 27.98c 17.95c 107.38b 123.65a 4.89a 4.32a 0.91c 7.60a 2040 24.74b 15.43 82.17a 118.62a 4.02a 4.58a 0.59a 8.41a 4060 19.43a 10.42b 81.56a 118.93a

16、5.63b 4.15a 0.77b 11.32b 6080 36.43d 18.16c 133.02c 147.25b 5.89b 4.80a 1.16d 12.89b 大田 37.32d 19.21c 134.74c 151.34b 5.98b 5.02b 1.23d 13.45c 注:同一列中不同字母表示差異顯著(P。Note:Differentlettersinthesamecolumnmeansignificantdifference(P.05).2.3果園重茬土對蘋果盆栽砧木苗生長發育的影響在0200cm范圍的水平方向和080cm范圍的垂直方向上，果園根區土壤的盆栽砧木苗生長表現均比

17、麥田土壤的差。在水平方向上，50100cm區域內土壤的盆栽植株的根活力、根重、植株粗度、株高、葉面積等指標與大田土壤的差異最大，而本區域內微生物的數值比擬高，營養元素的含量比擬低；150200cm區域內土壤的盆栽砧木苗的主要生長指標與麥田生茬土的盆栽砧木苗相接近，說明此區域內再植障礙表現相對較輕(表5)。在垂直方向上，4060cm土層內果園土與麥田土的盆栽砧木苗根活力、根重、株高、葉面積等指標差異較大，而6080cm土層內果園土與麥田土的砧木苗生長指標差異較小(表6)。表5水平方向上重茬土和大田土砧木苗的生長表現比擬Table5Comparisonofrootstockseedlinggrow

18、thbetweencontinuouscroppingsoilandfieldsoilonhorizontaldirection 水平方向 Horizontal (cm) 根活力 Root activity g/ (g. h) 根重 Root weight (g) 植株粗 Stem diameter (cm) 株高 Plant heigh (cm) 葉面積 Leaf area (cm2) 050 73. 46 b 4. 10 b 0. 52 b 42. 87 c 17. 17 b 50100 46. 18 c 3. 98 c 0. 60 b 30. 30 d 14. 21 b 100150 8

19、9. 16 b 5. 26 b 0. 70 a 57. 10 c 13. 73 b 150200 106. 12 a 8. 31 a 0. 78 a 72. 65 b 20. 92 a 大田 108. 40 a 9. 02 a 0. 80 a 77. 73 a 24. 35 a 注:同一列中不同字母者表示差異顯著(P。Note:Differentlettersinthesamecolumnmeanssignificantdifference(P。表6垂直方向上重茬土和大田土砧木苗的生長表現比擬Table6Comparisonofrootstockseedlinggrowthbetweencon

20、tinuouscroppingsoilandfieldsoilonverticaldirection 垂直方向 Vertical (cm) 盆栽土 Potted soil 根活力 Root activity g/ (g. h) 根重 Root weight (g) 植株粗 Plant diameter (cm) 株高 Plant height (cm) 葉面積 Leaf area (cm2) 020 重茬土 Continuous cropping soil 大田土Field soil 75. 24 b 77. 03 a 5. 26 b 6. 78 a 0. 70 a 0. 75 a 46. 3

21、4 b 50. 78 a 16. 43 a 20. 45 a 2040 重茬土 Continuous cropping soil 大田土Field soil 73. 79 b 76. 29 a 5. 70 b 7. 24 a 0. 68 a 0. 76 a 44. 27 b 48. 91 a 17. 67 a 23. 97 a 4060 重茬土 Continuous cropping soil 大田土Field soil 67. 32 b 71. 24 a 4. 68 b 6. 32 a 0. 62 a 0. 76 a 41. 97 b 46. 97 a 12. 53 b 21. 09 a 6

22、080 重茬土 Continuous cropping soil 大田土Field soil 76. 34 b 78. 01 a 5. 78 a 6. 56 a 0. 74 a 0. 78 a 50. 21 b 52. 14 a 16. 19 a 21. 67 a 注:同一列中不同字母者表示差異顯著(P。Note:Differentlettersinthesamecolumnmeanssignificantdifference(P。3結論與討論渭北旱地蘋果園根區不同區域土壤微生物數量、營養元素存在較大差異。在距樹干基部50100cm、040cm土層的區域范圍內，根系分布集中，微生物的數量也明顯

23、多于其它區域，而營養元素含量相對低。隨著土層的增加微生物數量的變化呈現逐漸減少的規律性，而營養元素規律性不明顯，這與賈新民等人的研究不一致，可能是因為微生物和營養元素的變化受地區和栽培植物的影響。實驗結果說明：蘋果園根區土壤中速效P、水溶性Ca、水溶性Mg、有效Zn、有效Mn存在虧缺現象，其中，Zn元素虧缺和Ca/Zn比例失調現象尤其明顯。研究說明，土壤微量元素比例失衡使土壤微生物數量和種群結構發生變化，病原微生物數量增加。土壤微生物對再植植株的影響起著重要的作用，土壤微生物是土壤中的活性物質，能夠促進或直接參與土壤中一系列復雜的生理生化反響，所以微生物數量和種類的改變反過來影響營養元素的消耗

24、和積累。微生物和營養元素的比例失衡將會影響再植植株生長，造成再植病的發生。由于植株長期生長在一個固定的地方，根系的空間分布影響著土壤微生物和營養元素的空間分布，根系集中分布的區域微生物數量和營養元素比例失調嚴重。再植盆栽砧木幼苗生長發育較差，在距樹干基部150200cm區域內，微生物的數量較少、營養元素比擬豐富，盆栽砧木苗生長發育表現也相對較好。而本區域正處于兩行果樹之間，果樹根系也相對較少，因而在生產實踐中，老果園新植幼樹應盡可能選擇果樹行距中間區域，以利于減少再植病害的發生。Leinfelder.MM等人也說明，再植地點能明顯的影響再植果樹的生長，離根系越遠再植植株生長表現比擬好，行距中間

25、定植果樹，重茬障礙相對輕。有關渭北黃土高原蘋果園再植障礙的機理及提出一套科學可行的解決方案有待進一步研究。參考文獻1 Mai W F and Abawi G S. Controlling replant diseases of pome and stone fruits in Northeastern United States by preplant fumigation. Plant Dis. 1981 , 65, 859864.2 Mazzola M. Elucidation of the microbial complex having a causual role in the de

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