蚓粪修复番茄连作障碍土壤的生物学机理

The unbalance of soil microflora and enzyme derived from continuous cropping vegetables is the key factor to result in continuous cropping obstacles. Wormcast has been studying tentatively to prevent continuous cropping obstacles in recent years, but the mechanism is not clear. In this study, based on the various years of soils of tomato continuous cropping, High-throughput sequencing technology and Real-Time PCR technology combined with general analysis methods are applied to study the effects of wormcast on soil microorganism diversities, microorganism population, B/F(Bacteria /fungi)，soil enzymatic activity and the soil physical and chemical properties. The relationship of wormcast with the soil microorganism diversities, soil enzymatic activity and the soil physical and chemical properties are analysed to discover the biological mechanism of wormcast recovering the disturbanced Soil of continuous cropping tomato. This study can provide the theory basis and the technical guidance for the reduction of cropping obstacles and the application of wormcast in vegetable production under protected cultivation.

设施蔬菜连作后导致的土壤微生物区系和酶系失衡是引起连作生育障碍的关键因素。目前研究表明蚓粪具有缓解和修复设施蔬菜土壤连作障碍的作用，但其机理尚未清楚。本项目以番茄定位施肥连作土壤为试材，采用高通量测序技术，辅以Real-Time PCR技术和常规测定技术，分析蚓粪对番茄连作土壤微生物群落结构、微生物数量、B/F(细菌总数/真菌总数)、酶活性及理化性质等的修复作用，探讨蚓粪与连作土壤理化性质、微生物区系和酶活性的关系，进而揭示蚓粪修复番茄连作障碍土壤的作用机制，为防止设施蔬菜连作土壤障碍及蚓粪在设施蔬菜上的应用奠定基础。

设施蔬菜连作后导致的土壤微生物区系和酶系失衡是引起连作生育障碍的关键因素。目前研究表明蚓粪具有缓解和修复设施蔬菜土壤连作障碍的作用，但其机理尚未清楚。本项目以番茄连作土壤为试材，采用高通量测序技术，辅以Real-Time PCR技术和常规测定技术，分析蚓粪对番茄连作土壤微生物群落结构、微生物数量、B/F(细菌总数/真菌总数)、酶活性及理化性质等的修复作用。结果表明，随着番茄连作年限的延长，土壤pH下降， 土壤氮磷钾、有机质等养分含量和EC值升高，土壤防御酶类活性下降，21年连作以上土壤中的细菌OUT数分别比0年和6年土壤中减少了11.08%和11.87%，真菌OUT数比分别减少了26.35%和3.89%。放线菌门（Actinobacteria）在0年土壤中比例为24.33%，6年土壤中为21.16%，而21年土壤中降低至19.49%。土壤细菌和放线菌数量降低，真菌数量增加，但细菌/真菌和放线菌/真菌降低，土壤中有益细菌节细菌属相对丰度显著降低。连作20年土壤中番茄专型尖孢镰刀菌Fusarium oxysporum f. sp. Lycopersici（Fol）的拷贝数（70x103 g-soil）显著增加，分别是连作6年(20 x103 g-soil)和0年(2.5 x103 g-soil)的3.5倍和28倍。土壤OM和TOC含量是控制细菌群落组成及分布的主要因素，pH与EC对番茄连作20年以上土壤中的细菌种群组成及分布影响较小。土壤pH是控制真菌群落组成的主要因素。蚓粪对长期连作土壤中Fol的数量具有显著抑制作用，蚓粪中Acidimicrobiales家族和Ilumatobacter 属等特有微生物是抑制Fol的主要原因，分别解释了57%和58%的抑制效果。健康番茄土壤细菌群落多样性和丰富度较高，第一大优势菌为放线菌纲。番茄健康土壤磷酸 酶活性为2.74酚mg/g土，37℃，24小时，过氧化氢酶1.19 0.1N KMnO4ml/g土，37℃，24小时，转 化 酶1.42，0.1N NaS2O3ml/g土，37℃，24小时脲酶1.63 NH4+-N mg/g土，37℃，24小时。蚓粪适宜用量为2500-3000kg/亩，适宜灌水量为土壤田间持水量的60-70%。研究结果为防止设施蔬菜连作土壤障碍及蚓粪在设施蔬菜上的应用奠定了理论基础和实践指导。