宁夏贺兰山东麓多年连栽葡萄引起土壤退化的机理研究

Grape industry is one of the ten regional advantage and characteristc industries in Ningxia. With the extension of the cultivation area and cultivation years, soil degradation caused by grape replanting has seriously restricted the sustainable development of the grape industry. Therefore, it is urgent to probe into the mechanisms of the soil degradation in the vineyards. Thus, the vineyards established in different years will be chosen as researching units, combination methods of field investigation and laboratory analysis will be adopted, and the next generation high-throughput sequencing technology and GC-MS/HPLC technical means will be used to study the physico-chemical characteristics of the rhizosphere soil, the soil microbial community, the relationship between soil enzyme activity and nutrients, and the mechanism of soil phenolic acids autotoxins accumulation to clarify the soil degradation mechansim of continuous cropping grapes at the eastern foot of Helan Mountain in Ningxia, and reveal the major controlling factors, key procedure and evolution trend which leading to soil degradation of Continuous Cropping Grapes from the prospect of sustainable utilization of agricultural resources.so that to promote the vineyard productivity，to formmulate the control approaches of eliminate soil degradation of grapes replanted, and to provide a reliable scientific basis for replanting vineyards sustainable management and site management.

葡萄产业是宁夏农业十大区域性优势特色产业之一。随着栽培年限的延长和栽培面积的不断扩大，葡萄连栽引起的土壤退化问题已严重制约了葡萄产业的可持续发展。针对宁夏贺兰山东麓多年连栽葡萄园土壤退化的现状，以不同种植年限的葡萄园为研究单元，采用野外调查与室内实验分析相结合的方法，运用新一代高通量测序和GC-MS/HPLC等相关技术手段，系统深入研究不同种植年限葡萄园土壤理化性状、土壤微生物群落、土壤酶活性与养分循环以及土壤酚酸类自毒物质的累积机制。阐明宁夏贺兰山东麓多年连栽葡萄引起土壤退化的机理，从农业资源可持续利用的角度系统揭示连栽葡萄引起土壤衰退的主控因素、关键过程和演变趋势，为提升宁夏贺兰山东麓葡萄园生产力，解决连栽葡萄园可持续经营，以及制定减轻或消除葡萄连栽地力退化的调控措施提供可靠的依据。

针对宁夏贺兰山东麓多年连栽葡萄园土壤退化的现状，以不同种植年限的葡萄园为研究单元，采用野外调查与室内实验分析相结合的方法，运用高通量测序和GC-MS/HPLC等相关技术手段，系统深入的研究了不同种植年限葡萄园土壤理化性状、微生物生物量、酶活性、养分、微生物多样性的变化规律以及酚酸类物质的差异比较。主要研究结果如下：（1）土壤粉粒和粘粒的含量随着种植年限的延长而有所增加，随着土层深度的增加，砂粒逐渐减少，粘粒逐渐增加。土壤最大容重超过了1.5g•cm-3。土壤pH值均在8.4以上，无论种植年限，葡萄根际土壤（RS）的pH和电导率都大于非根际土壤（NRS）。随着种植年限的增加，葡萄园土壤养分总体呈积累的变化趋势。（2）种植8a时土壤微生物生物量C和微生物生物量N的值达到最高，分别为17.9222 和20.8417 mg/kg。长期种植葡萄后，RS 的微生物碳和氮有明显的富集效应。RS和NRS的四种土壤酶活性变化规律不一致，种植20年的土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性明显增加；蔗糖酶、脲酶活性随剖面深度的加深而显著降低；整体RS的脲酶、过氧化氢酶大于NRS，而RS的碱性磷酸酶和蔗糖酶的活性小于NRS。不同种植年限的土壤细菌、真菌物种丰富度和均匀度呈现RS＞NRS＞CK的特征。细菌中放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）是土壤中的优势菌门（＞10%），约占总丰度的65%；真菌中子囊菌门（Ascomycota）、担子囊菌门（Basidiomycota）是土壤中的优势菌门（＞10%），约占总丰度的47%。随着葡萄种植年限的增加，细菌的多样性逐渐增加而其丰度逐渐减少，真菌群落的多样性差异显著，土壤质量逐年降低。（3）葡萄根际土壤和根系分泌物存在差异代谢物。葡萄根际土壤检测出有对羟基苯甲酸、5-甲氧基水杨酸、高香草酸 、反式4-羟基肉桂酸、3,4-二甲基苯甲酸和4-正庚氧基苯甲酸；葡萄根系检测出有水杨酸、香草酸 、4-羟基肉桂酸和3,4-二羟基苯基丙酸。本项目从绿色农业可持续发展的角度系统阐明了连栽葡萄引起土壤质量变化的关键过程及演变趋势，为提升宁夏贺兰山东麓葡萄园生产力和可持续经营提供了理论依据。