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南京土壤所在连作障碍性土壤发生机理及调控技术研究方面取得进展
时间:2017-10-20        编辑:    |     打印 关闭
  连作障碍是许多作物普遍发生的现象,是指同一种作物或者近缘作物连作后,即使采用正常的栽培管理措施也会发生作物生长不良、病虫害发生、产量下降的现象。我国由于人多地少、高集约化利用,连作障碍问题较为普遍,是制约区域农业产业化发展的重要瓶颈。因此,深入研究连作障碍性土壤的发生机制及其调控技术是当前集约化农业生产中亟待解决的关键问题。

  南京土壤所王兴祥研究员课题组近年来以红壤区花生生产为例,深入研究了连作障碍的发生机制,探索相关调控技术措施。研究发现根际酚酸类化感物质一般不会在土壤中积累到直接毒害作物的浓度,但可通过诱导特异微生物种群变化引起连作障碍发生(Soil Biology & Biochemistry 2014, 149-159);进一步通过培养分离技术并结合高通量测序,揭示出花生根际酚酸诱导了土壤伯克氏菌属(Burkholderia spp.)的爆发式增殖,同时伴随着潜在的病原性真菌(镰刀菌属)增加和有益菌群(放线菌、绿僵菌属等)的降低(Applied Soil Ecology 2017, 34-42);发现伯克氏菌的增加与其自身表达邻苯二酚-1,2-双加氧酶活性密切相关,通过研究微生物互作效应,揭示出酚酸诱导下镰刀菌丰度增加和伯克氏菌对其具有较高抗性,是引起连作花生根际酚酸降解菌从节杆菌(Arthrobacter spp.)主导演变为伯克氏菌占主导的重要原因;这类伯克氏菌具有相对较弱的植物生长素产生能力可能是引起连作花生生长受限的原因之一(Microbiological Research 2017,118-124)。通过大田实验证实花生根系分泌物介导下连作土壤生物群落演变规律,发现连作土壤病原菌的增加,伴随土壤有益微生物菌群的下降,恶化了由土壤生物群落参与的土壤生态功能(Soil Biology & Biochemistry 2014, 11-18;Agronomy Journal 2015,195-203)。同时,探索了有效阻控花生连作障碍的技术措施,发现了间作药用植物(茅苍术等)可缓解连作障碍,并研制了有关连作花生专用有机肥,部分内容参加集成的“红壤丘陵区花生连作障碍阻控及高产高效关键技术研究与应用”获得了2015年度江西省科技进步二等奖。最近进一步研究揭示了茅苍术间作缓解花生连作障碍的主要机理,与茅苍术地下挥发性萜类物质调控土壤微生物区系、显著抑制连作土壤病原真菌的增殖,地上挥发烯类物质提升花生抗性有关(Soil Biology & Biochemistry 2018, 120–130),这对推动连作障碍发生机制的研究具有重要理论意义,为攻克连作障碍难题提供了一条新思路。

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  (N75N150S75分别为未灭菌土壤添加75170mg/kg苯甲酸,和灭菌土壤添加75 mg/kg苯甲酸)

  酚酸物质在红壤中的存留特性及其对对花生生长的影响

  

  间作茅苍术缓解花生连作障碍机理

 
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