苹果连作土壤中根皮苷含量的年动态及调控措施研究

摘要

本研究分别在田间和盆栽条件下进行。于山东省蒙阴、栖霞以及莱州三地新建连作果园，新建园幼树按原树穴和原行间定植，连续两年在春、夏和秋季取老果园树穴、新植幼树树穴和行间三个取样位置采集土样，取样位置为0-30cm土层土壤，利用ASE-HPLC法测定土壤中根皮苷及其他酚酸类物质含量并分析了年动态变化;盆栽（砂培）条件下研究了土壤实测浓度的根皮苷等酚酸类物质对平邑甜茶幼苗生物量、光合速率、根系线粒体、叶片和根系抗氧化酶活性、MDA含量及超氧阴离子自由基(O2·-)产生速率和H2O2含量等指标的影响;盆栽条件下研究了生物炭、海藻肥以及甲壳素三种土壤添加剂对连作条件下平邑甜茶幼苗的生理生化指标和连作土壤中根皮苷等酚酸类物质的含量、土壤酶活性、微生物数量和真菌群落结构的影响。主要结果如下:
　　1.连作苹果园土壤中酚酸类物质的总含量在不同地区、不同土壤类型和不同时间明显不同。蒙阴新建园为砂土，其连作果园土壤中酚酸总量呈现先降低后升高的趋势，第二年比第一年土壤中酚酸类物质总含量有所增加;栖霞同样是砂土，但其土壤中酚酸总量则呈现先降低又升高再降低的趋势，第二年比第一年酚酸总量略有增加;莱州为壤土，其土壤中酚酸类物质总量则在缓慢增加。栖霞与蒙阴土壤中根皮苷的含量呈现“W”形，而莱州则呈现倒“V”形。三地老果园土壤中酚酸和根皮苷含量变化不大，基本维持稳定状态。
　　2.土壤实测浓度的根皮苷、根皮素、肉桂酸、对羟基苯甲酸和间苯三酚均可抑制平邑甜茶幼苗的生长，降低了幼苗叶片光合速率、光合色素含量、保护酶活性，并且破坏根系线粒体结构，降低了根系保护酶活性，增加了细胞膜过氧化程度和活性氧含量。其中以根皮苷抑制最为明显:植株的鲜质量和干质量分别为对照的72.2％和61.4％;幼苗叶片光合速率、叶绿素含量、SOD、POD和CAT活性分别比对照降低了66.9％、57.1％、42.7％、60.2％和81.5％;根系受损程度大于地上部分，表现为根冠比降低，根系线粒体膜通透性转换孔开放程度增多，线粒体膜电位降低，细胞色素Cytc/a比值降低;增加了H2O2和O2·-含量，分别是对照的6.0和1.9倍;叶片和根系中MDA含量大大增加，分别是对照的3.6和6.3倍。间苯三酚抑制效果最小。
　　3.连作土中分别添加0、5、20和80g·kg-1的生物炭，其中80 g· kg-1生物炭添加量对苹果连作障碍的缓解效果最好，主要表现为:2013年9月份，该处理的平邑甜茶幼苗株高、鲜重和干重分别是对照的1.54、2.03和2.07倍;幼苗叶片的光合速率和叶绿素总含量分别比对照提高了35％和31.5％;明显提高了幼苗叶片和根系内抗氧化酶活性，减轻了细胞膜脂化程度，降低了叶片和根系的MDA含量，其含量分别是对照的53％和58％。生物炭的添加，还降低了土壤酚酸类物质含量，提高了土壤酶活性和土壤微生物多样性。当连作土壤中添加80g·kg-1生物炭时，土壤中根皮苷、没食子酸和对羟基苯甲酸分别为对照的24％、29％和17％，土壤中细菌/真菌比值为对照的2.5倍，真菌多样性、丰富度则分别是对照的1.5和2.2倍。生物炭可通过吸附土壤中酚酸类物质来改变微生物群落结构，从而减轻苹果连作障碍。
　　4.海藻肥可缓解苹果连作障碍。连作土中分别添加0、5、20和40g·kg-1的海藻肥，其中40g·kg-1海藻肥添加量对苹果连作障碍的缓解效果最好，主要表现为:2013年9月份，该处理的平邑甜茶幼苗株高和干重分别是对照的1.38和1.82倍;幼苗叶片的光合速率和叶绿素总含量分别比对照提高了80％和17％;明显提高了幼苗叶片和根系内抗氧化酶活性，减轻了细胞膜脂化程度，显著降低了叶片和根系的MDA含量。连作土壤中添加海藻肥，对根皮苷等酚酸类物质含量影响不大，但土壤酶活和微生物变化明显。当连作土壤中添加40g·kg-1海藻肥时，土壤中的脲酶、磷酸酶和蛋白酶活性分别是对照的1.47、1.46和2.13倍，土壤中细菌/真菌比值为对照的2.7倍，土壤真菌多样性和丰富度也有所提高。由此可见，海藻肥不能改变连作土壤中的酚酸类物质含量，其减轻苹果连作障碍的原因可能是与其有较高的有机质和营养元素含量，可提高土壤酶活性，改变微生物群落结构有关。
　　5.添加适量甲壳素有减轻苹果连作障碍的效果。连作土壤中分别添加0，0.5，1.0和2.5g·kg-1的甲壳素，与对照相比，1.0g·kg-1的甲壳素处理可显著促进平邑甜茶幼苗株高和干鲜重，分别比对照增加了36.8％、82.1％和100.8％;甲壳素能增加幼苗根系保护酶活性，其中1.0g·kg-1甲壳素处理SOD、POD和CAT活性最高，其次为0.5g·kg-1，而2.5g·kg-1甲壳素处理显著抑制了幼苗根系保护酶活性。1.0g·kg-1甲壳素处理可提高土壤中细菌/真菌值，并提高了土壤中蔗糖酶、脲酶、蛋白酶、磷酸酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性，分别比对照提高了8.6％、40.5％、81.1％、15.3％、18.7％和49.8％，2.5g·kg-1甲壳素处理则降低土壤酶活性或者使土壤酶活性与对照相当。甲壳素的加入对根皮苷等酚酸类物质含量无显著影响。

目录

声明

符号说明

摘要

1 前言

1．1 本研究的目的和意义

1．2 连作障碍的产生及危害

1．2．1 连作障碍产生背景

1．2．2 连作障碍产生原因

1．2．3 根皮苷与连作障碍

1．2．4 连作障碍的危害

1．3 连作障碍防治措施

1．3．1 土壤消毒

1．3．2 合理的轮作、问作和套种

1．3．3 施用土壤添加剂

1．3．4 生物防治

1．3．5 选育抗性砧木

1．4 土壤添加剂

1．4．1 土壤添加剂的发展

1．4．2 土壤添加剂的种类和作用机理

1．4．3 土壤添加剂的应用

1．5 研究内容

2 材料与方法

2．1 连作苹果园土壤中根皮苷含量年动态变化

2．1．1 仪器与试剂

2．1．2 样品采集

2．1．3 试验方法

2．2 根皮苷对平邑甜茶幼苗生理生化指标的影响

2．2．1 试验材料

2．2．2 试验设计

2．2．3 测定指标

2．3 生物炭对连作平邑甜茶幼苗和土壤环境的影响

2．3．1 试验材料

2．3．2 试验设计

2．3．3 取样方法

2．3．4 测定指标及方法

2．4 海藻肥对连作平邑甜茶幼苗和土壤环境的影响

2．4．1 试验材料

2．4．2 试验设计

2．4．3 取样方法

2．4．4 测定指标及方法

2．5 甲壳素对连作平邑甜茶幼苗和土壤环境的影响

2．5．1 试验材料

2．5．2 试验设计

2．5．3 取样方法

2．5．4 测定指标及方法

2．6 统计分析

2．6．1 数据统计分析

2．6．2 T-RFLP数据分析

3 结果与分析

3．1 连作果园土壤中根皮苷的年动态

3．1．1 山东蒙阴、莱州、栖霞连作2年果园幼树生长状况

3．1．2 蒙阴连作果园土壤中根皮苷的动态

3．1．3 莱州连作果园土壤中根皮苷的动态

3．1．4 栖霞连作果园土壤中根皮苷的动态

3．2 根皮苷对平邑甜茶幼苗生理生化指标的影响

3．2．1 对幼苗干鲜重的影响

3．2．2 对幼苗叶片气体交换参数的影响

3．2．3 对幼苗叶片叶绿素含量的影响

3．2．4 对幼苗根系生长的影响

3．2．5 对抗氧化酶活性的影响

3．2．6 对幼苗根系线粒体指标的影响

3．2．7 对脂膜过氧化的影响

3．2．8 对叶片脯氨酸和可溶性蛋白含量的影响

3．2．9 对根系超氧阴离子和H2O2含量的影响

3．3 生物炭对连作平邑甜茶幼苗和土壤环境的影响

3．3．1 生物炭对幼苗生物量的影响

3．3．2 生物炭对叶片指标的影响

3．3．3 生物炭对根系指标的影响

3．3．4 生物炭对土壤环境的影响

3．4 海藻肥对连作平邑甜茶幼苗和土壤环境的影响

3．4．1 海藻肥对幼苗生物量的影响

3．4．2 海藻肥对平邑甜茶幼苗叶片指标的影响

3．4．3 海藻肥对幼苗根系指标的影响

3．4．4 海藻肥对土壤环境的影响

3．5 甲壳素对连作平邑甜茶幼苗和土壤环境的影响

3．5．1 甲壳素对幼苗生物量的影响

3．5．2 甲壳素对平邑甜茶幼苗叶片指标的影响

3．5．3 甲壳素对幼苗根系指标的影响

3．5．4 甲壳素对土壤环境的影响

4 讨论

4．1 连作果园土壤中根皮苷的年动态变化趋势

4．2 根皮苷对平邑甜茶幼苗生理生化指标的影响

4．3 生物炭对连作平邑甜茶幼苗和土壤环境的影响

4．4 海藻肥对连作平邑甜茶幼苗和土壤环境的影响

4．5 甲壳素对连作平邑甜茶幼苗和土壤环境的影响

5 结论

参考文献

致谢

博士在读期间发表论文情况