芸薹属作物油菜是一种在我国种植历史悠久的油料作物,而近年来在国内外市场无形调控和小麦等主粮作物优厚的补贴政策冲击下,在不同地区均不同程度降低了农民种植油菜的积极性,严重威胁我国粮油自给率和安全性。而禾本科作物如玉米、小麦的连茬种植导致作物土传病害爆发的程度却愈加严重。因此,如何平衡油菜产生面临的矛盾和多熟种植中的困境已成为我国目前亟待解决的热点研究课题。油菜收获后留下的根茬部分是一种重要的“肥药双效”农业资源。油菜组织中的次生代谢产物硫苷在黑芥子酶作用下能产生挥发性的活性物质—异硫氰酸酯类物质,其对土壤中的多种病原菌有杀伤作用,因而能抑制作物土传病害的发生。同时油菜作为一种养地作物能够改良土壤内环境,增加土壤肥力。长期以来,油菜只是作为重要的油料作物而忽视了其本身所具有的生防和养地作用。鉴于此,本试验通过研究油菜茬-玉米这一种植模式下利用油菜根茬生物熏蒸防治玉米土传病害的效果,以及对后茬作物土壤肥力和微生物特性的影响,比较油菜-玉米相比传统的小麦-玉米种植模式在多熟种植模式中的优势,探究油菜根茬对后作作物的增产效应,为探明油菜防治作物土传病害的生物熏蒸作用及其在多熟高产种植模式中的应用提供理论基础。在本试验中,主要通过开展连续两年的油菜茬—玉米、小麦茬—玉米两种轮茬种植试验,通过对后作玉米接种丝黑穗病和纹枯病病原菌,研究两种模式下油菜根茬对作物生产力、土壤养分与微生物群落的影响以及对作物土传病害的抑制作用。主要结论如下:1.油菜茬-玉米轮茬种植模式下,后作玉米产量相比小麦茬-玉米种植模式显著提高。在襄北农场和甘谷试验站两个试验点连续两年的试验中,油菜茬—玉米这一轮茬种植模式均能显著提高玉米产量,玉米平均增产幅度为5%~7%。生长指标与产量相关性状分析显示,不同茬口下,玉米的茎粗、株高、穗位高、百粒重、穗行数、穗粒数有一定差异,但差异不显著,而油菜茬后作玉米小区的有效穗数显著高于小麦茬后作玉米小区。2.油菜根茬能改良后作土壤肥力和改变土壤微生物特性。农田耕层(0~20cm)土壤养分变化表明,连续的油菜根茬还田提高了土壤有效钾、有效磷的含量,在整个试验周期,土壤有机质含量也有显著增加。与小麦茬—玉米模式相比,油菜茬—玉米这一轮茬种植模式下,油菜茬能起到培肥地力的作用。土壤微生物特性也发生了一定变化,将油菜茬-玉米轮茬种植后,土壤中细菌群落数量增加,真菌的数量显著减少,放线菌数量无显著差异,表明油菜根茬的作用使土壤由真菌型土壤向细菌型土壤的一种转变趋势。3.油菜及其根茬的生物熏蒸作用能降低玉米纹枯病和丝黑穗病的发生率。玉米土传病害发生情况显示,油菜茬后轮种玉米,土传病害发生率低于小麦茬后轮种的玉米,其中丝黑穗病发生率减少约16%,纹枯病病情指数降低约22%,且病害发生率呈逐年降低的趋势。室内棉纱缸试验、盆栽试验进一步表明油菜生物熏蒸对玉米纹枯病菌、丝黑穗病菌都有显著的抑制作用,且抑制作用棉隆>青油菜>油菜秸秆>小麦秸秆,这种差异与处理材料中的硫苷含量相关。4.在旱地玉米产区,油菜作为前茬作物有利于实现多熟高产、粮油兼丰、绿色高效。相比传统的小麦—玉米轮作模式,油菜—玉米这一轮作模式下由于油菜的生物熏蒸作用抑制了作物土传病原菌的生长繁殖,减少了玉米土传病害的发生,而且油菜种植过程中根系的活动及根茬营养体作为有机肥在土壤中降解后改良了耕层土壤“地力”,最终增加了玉米产量。