汉中附子病害诊断及不同种植方式与施肥处理对土壤微生态的影响研究

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附子为毛茛科乌头属植物子根的加工品,是我国传统中药材,具有重要药用价值。近年来附子种植已成为陕西汉中地区重要经济产业。然而随着种植面积的扩大,病虫害及连作障碍等问题已严重影响附子产量和质量,不合理施肥且盲目用药等现象更是成为困扰附子种植业的重要问题。基于此,本研究在汉中市城固县附子种植区开展系统调查,运用病害诊断、致病菌分子检测及高通量测序等技术,并结合气候及土壤环境数据,从附子主要病原鉴定、附子生长周期内病原菌的数量动态监测、以及不同种植方式和施肥处理对土壤微生物群落结构及功能的影响三方面,综合分析汉中附子主要病害及特征,探讨不同种植方式和施肥处理对土壤微生态的影响,为解决附子病害及连作障碍问题提供参考依据。主要研究结论如下:(1)汉中附子主要病害为根腐病、白绢病和枯萎病,其中腐皮镰孢菌(Fusarium solani)和尖刀镰孢菌(Fusarium oxysporum)是根腐病致病菌,齐整小核菌(Athelia rolfsii)是白绢病致病菌,卷枝毛霉(Mucor circinelloides)是枯萎病病原菌。(2)针对尖刀镰孢菌、腐皮镰孢菌、卷枝毛霉及齐整小核菌四种主要致病菌,分别建立实时荧光定量PCR检测和LAMP分子快检技术。实验证明所开发技术特异性好,敏感度高。其中实时荧光定量PCR检测体系中四种致病菌的敏感度分别为10 pg/μL、1×10-1 pg/μL、1 pg/μL和1×10-3 pg/μL。LAMP检测体系中四种致病菌的敏感度分别为1 pg/μL、1×10-1 pg/μL、1 pg/μL和1 pg/μL。此外,致病菌定量监测数据表明,连作地中病原菌数量显著高于非连作地,且四种致病菌数量均在7月份达到最大值。生物炭和黄腐酸施肥处理对土壤中卷枝毛霉和尖刀镰孢菌的数量有明显的抑制作用。(3)连作显著降低了附子单株产量、株高、地上及地下生物量,并且提高了土壤速效磷和铵态氮含量。生物炭处理显著提高了附子单株产量、株高、地上及地下生物量。黄腐酸处理对附子无显著性影响。(4)连作对附子种植土壤微生态的影响:连作导致土壤中细菌和真菌的多样性降低,微生物群落结构发生明显改变。其中细菌群落中γ-变形菌纲和酸酐菌纲丰度显著升高,α-变形菌纲和放线菌显著降低。冗余分析结果表明,γ-变形菌纲和酸酐菌纲丰度与速效磷和铵态氮呈正相关关系,而α-变形菌纲和放线菌丰度与之呈负相关关系。真菌群落中锤舌菌纲丰度显著升高,并且与速效磷和铵态氮呈正相关关系,连作地中镰孢菌属的丰度显著高于非连作地。真菌群落功能预测结果显示:病生型真菌显著升高,而腐生型真菌显著降低。腐生型真菌和土壤全氮和土壤含水量呈正相关,病生腐生型真菌与土壤含水量呈正相关。(5)施肥对附子种植土壤微生态的影响:生物炭和黄腐酸均有助于改善土壤中微生物的群落结构,降低有害微生物类群,并且与土壤速效磷显著负相关。施加黄腐酸后放线菌和酵母菌纲丰度增加,土壤腐生真菌类群数量升高,且病生真菌类群数量降低。施加生物炭则降低了粪壳菌纲丰度,提高了土壤腐生真菌类群数量。在细菌群落中,黄腐酸和生物炭均能提高与代谢功能相关的细菌相对丰度。
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