连作条件下有机物料对平邑甜茶根系及土壤环境影响的研究-硕士论文

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净光合速率的测定1 8 2 2 4M D A 、0 2 铂H 2 0 2 的测定l8 2 2 5S O D 、P O D 、C A T 活性的测定1 9 2 2 6P A L 、P P O 、C H I 、G L U 活性的测定。1 9 2 2 7 土壤酶活性测定2 l 2 2 8 土壤微生物数量的测定2 1 3 结果与分析2 3 3 1 三种有机物料对平邑甜茶幼苗生物量的影响2 3 3 2 有机物料对平邑甜茶根系呼吸速率的影响2 3 3 3 有机物料对平邑甜茶叶片净光合速率的影响2 4 3 4 有机物料对连作平邑甜茶根系0 2 一、H 2 0 2 和M D A 含量的影响。2 5 3 5 有机物料对连作平邑甜茶根系S O D 、P O D 和C A T 活性的影响2 7 3 6 有机物料对连作平邑甜茶根系P A L 、P P O 、C H I 和G L U 活性的影响 2 9 3 7 有机物料对连作土壤酶活性的影响3l 3 7 1 脲酶31 3 7 2 过氧化氢酶3 2 3 7 3 蔗糖酶3 2 3 8 三种有机物料对连作土壤微生物数量的影响3 3 3 8 1 细菌。3 3 3 8 2 放线菌3 4 3 8 3 真菌3 5 3 9 连作下平邑甜茶幼苗生物量与土壤酶和微生物数量的相关性分析。3 5 4 讨论3 7 4 1 有机物料对连作土中平邑甜茶根系呼吸速率、叶片净光合速率和生物 量的影响3 7 4 2 有机物料对连作土中平邑甜茶抗逆生理指标的影响3 7 4 3 有机物料对连作平邑甜茶的土壤酶活性和微生物数量的影响。3 9 5 结论4 2 参考文献4 3 致谢。5 5 硕士在读期间形成的论文5 6 I I 4 ( 山东农业大学硕士学位论文 中文摘要 连作障碍是苹果园更新过程中面临的难题之一，探索减轻苹果连作障 碍的有效方法具有理论和实践意义。 本实验于2 0 0 8 - - 2 0 1 0 年在山东农业大学果树生物学重点实验室根系 研究室进行，以生产上常用苹果砧木平邑甜茶( M a l u sh u p e h e n s 括R e h d ) 为试材，盆栽条件下，研究了连作土中施入腐熟鸡粪、羊粪、牛粪等有机 物料对幼苗生物量、幼苗根系生理指标和土壤微生态指标的影响，主要结 果如下： l 、三种有机物料不同程度的促进了平邑甜茶株高、地径、根系鲜重、 根系干重、地上部鲜重和地上部干重的增加，其中鸡粪处理效果最为显著， 分别比对照增加2 1 3 9 1 、8 0 o o 、3 3 2 4 0 、3 2 5 7 8 、4 8 7 4 0 和 4 8 0 9 5 。 2 、施用有机物料均提高了连作条件下幼苗根系呼吸速率和功能叶片净 光合速率，其中，以施入鸡粪后效果更为明显，根系呼吸速率达 0 5 9 p m o l 0 2 百1 F W m m - 1 ，是C K 的1 3 8 倍，叶片净光合速率为1 1 6 8 I t m o l l 一s 一，比对照高出2 0 1 6 。 3 、有机物料的加入均改变了根系活性氧代谢，各处理根系中0 2 一、H 2 0 2 和M D A 含量均低于对照；处理后根系S O D 和P O D 活性测定期内呈先上升 后下降趋势且出现峰值时间晚子对照，后期高于对照。C A T 活性呈下降趋 势，但处理降幅小于对照。 4 、有机物料处理提高了根系中苯丙氨酸解氨酶( P A L ) 和多酚氧化酶 ( P P O ) 活性，二者均表现为鸡粪 牛粪 羊粪 对照。鸡粪处理使几丁质酶 ( C H I ) 活性显著提高，牛粪和羊粪处理与对照无显著差异。p - 1 ，3 葡聚糖 酶( G L U ) 活性亦显著提高，表现为鸡粪 牛粪 羊粪 对照。 5 、与对照相比，施用三种有机物料均能显著提高连作土壤脲酶、过 氧化氢酶和蔗糖酶活性。脲酶活性6 月、7 B 和9 月时羊粪处理最高，分别 为对照的2 9 8 、2 8 7 和1 5 2 倍，8 月时牛粪处理最高，为对照的2 1 8 倍。过 氧化氢酶活性，6 月和9 月时羊粪处理最高，分别为C K 的1 5 0 和1 8 0 倍，7 连作条件下有机物料对平邑甜茶根系及土壤环境影响的研究 月和8 月时牛粪处理最高，分别是C K 的1 4 8 和1 7 5 倍。蔗糖酶活性，6 、7 、 8 、9 月份均表现为羊粪最高，分别为同期对照的1 3 3 、1 4 9 、1 5 4 和1 5 2 倍。 6 、施入有机物料后，连作土壤微生物数量表现为细菌和放线菌数量 均显著增加，真菌数量均显著降低。细菌数量以牛粪和鸡粪增量较多，放 线菌数量鸡粪处理在测定期内一直最高，分别为同期对照的2 4 1 、1 9 3 、 2 4 9 和4 0 5 倍，真菌数量始终以鸡粪最低，6 、7 、8 、9 月份分别比其对照 降低5 5 3 2 、6 6 3 3 、6 6 3 7 和6 5 3 3 。 关键词：平邑甜茶；根系；有机物料；连作；活性氧；抗病酶；土壤酶； 微生物 2 1 _ 一 J 山东农业大学硕士学位论文 A b s t r a c t R e p l a n td i s e a s ei so n eo fm o s td i f f i c u l tp r o b l e m si nt h ep r o c e s so fr e n e w o fo l do r c h a r d I th a st h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c et oe x p l o r et h e e f f e c t i v ew a y st oa l l e v i a t ea p p l er 印l a n td i s e a s e T h ee x p e r i m e n tW a sc o n d u c t e df r o m2 0 0 8t o2 010i nr o o ts y s t e ml a b ，t h e S h a n d o n gk e yl a bo ff r u i tb i o l o g y , S h a n d o n gA g r i c u l t u r a lU n i v e r s i t y A na p p l e r o o t s t o c k , M a l u sh u p e h e n s i sR e h d W a sc h o s e na st h ee x p e r i m e n t a lm a t e r i a l s ， p o t t e d 晰mr e p l a n ts o i l E f f e c t so fo r g a n i cm a t e r i a l si n c l u d i n gc h i c k e nm a n u r e ， s h e e pm a n u r ea n dC O Wm a n u r eo nt h eb i o m a s so fs e e d l i n g s ，p h y s i o l o g i c a l i n d i c t o r so fr o o t s ，a n dm i c r o b i a li n d i c a t o r so ft h es o i lw a ss t u d i e d 1 1 l em a i n m s l l l t sa r ea sf o l l o w s ： 1 T h r e ek i n d so ft r e a t m e n t sw e r es i g n i f i c a n t l ye n h a n c e dp l a n th e i g h t ，s t e m d i a m e t e rc l o s et og r o u n d ，f r e s hw e i g h to fr o o t ，d r yw e i g h to fr o o t , f r e s h w e i g h ta b o v eg r o u n d , a n dd r yw e i g h ta b o v eg r o u n d O ft h e m ，c h i c k e n m a n u r et r e a t m e n ti n c r e a s e dm o s t , a n dw a s2 1 3 9 1 ，8 0 0 0 ，3 3 2 4 0 ， 3 2 5 7 8 ，4 8 7 4 0 a n d4 8 0 9 5 l a r g e rt h a nc o n t r o l ，r e s p e c t i v e l y 2 U n d e rt h er e p l a n ts o i lc o n d i t i o n s ，a l lt h et r e a t m e n t si m p r o v e dt h er o o t r e s p i r a t i o nr a t e a n dm a t u r ef u n c t i o n a l l e a fp h o t o s y n t h e t i cr a t eo ft h e s e e d l i n g s ，a n da m o n go ft h et r e a t m e n t st h ea p p l i c a t i o no fc h i c k e nm a n u r e w a sm o r ee f f e c t i v e n er o o tr e s p i r a t i o nr a t eo ft r e a t e d 、析t hc h i c k e n m a n u r ew a s0 5 9 1 x m 0 1 0 2 。g - 1 F W m i n ，w h i c hw a s1 3 8t i m e so fc o n t r o l ， a n dt h el e a fp h o t o s y n t h e t i cr a t eo fi tW a s1 1 6 8p m o l m - 2 s ，w h i c hW a s 2 0 16 h i g h e rt h a nc o n t r 0 1 3 ，玎1 er e s u l t ss h o w e dt h a to r g a n i cm a t e r i a l sa f f e c t e dt h em e t a b o l i s mo f r e a c t i v eo x y g e n ，a n d0 2 * - a n dH 2 0 2c o n t e n t si nt h er o o t so ft r e a t m e n t s w e r el o w e rt h a nt h ec o n t r o l s S O Da n dP O Da c t i v i t i e s i nr o o t sw i t h t r e a t m e n ti n c r e a s e df k r s ta n dt h e nd e c l i n e d ，a n dw e r eh i g h e rt h a nt h e c o n t r o l si nt h el a s ts t a g e ，a n dt h ep e a k so fe n z y m ea c t i v i t i e sw e r ef o u n d l a t e rt h a nt h ec o n t r o l s ；C A Ta c t i v i t yi nr o o t sW a si nad o w n w a r dt r e n d ， w h e r e a st h et r e a t m e n t sf e l ll e s st h a nt h ec o n t r o l s 3 连作条件下有机物料对平邑甜茶根系及土壤环境影响的研究 4 P A La n dP P Oa c t i v i t i e s i nr o o t so ft r e a t m e n t si n c r e a s e d ，a n dt h eb o t h i n r o o t sw e r ee x p r e s s e d 雒c h i c k e nm a l l u r e c o wm a n u r e s h e e pm a D B l e c o n t r 0 1 C H Ia c t i v i t y 、析mt h et r e a t m e n to fc h i c k e nm a n u r es i g n i f i c a n t l y i n c r e a S e d ，b u tt h e r ew e r en os i g n i f i c a n td i f f e r e n c e sa m o n gC O Wm a n u r e ， s h e e pm a n u r ea n d c o n t r 0 1 G L Ua c t i v i t ys i g n i f i c a n t l yi n c r e a S e d ，a n d s h o w e d 舔c h i c k e n C O Wm a n u r e s h e e pm a n u r e c o n t r 0 1 5 C o m p a r e dw i mt h ec o n t r o lg r o u p ，t h ea c t i v i t i e so fs o i lu r e a S e ，c a t a l a s e ，a n d i n v e r t a s ew i t ht r e a t m e n t sa S c e n d e di nv a r y i n gd e g r e e s 1 1 1 ca c t i v i t yo f u r e a S e 谢ms h e e pm a n u r et r e a t m e n tw a st h eh i g h e s ti nJ u n e ，J u l y , a n d S e p t e m b e r ，w h i c hW a s1 9 8 ，1 8 7 ，a n d O 5 2t i m e sh i g h e rt h a nc o n t r o l r e s p e c t i v e l y ，a n dt h eC O Wt r e a t m e n tW a st h eh i g l l e s ti nA u g u e s t ，w h i c hw a s 1 18t i m e sh i g h e rt h a nc o n t r 0 1 C a t a l a S ea c t i v i t yw i t hs h e e pm a n u r et r e a t e d i nJ u n ea n dS e p t e m b e rW a st h eh i g h e s t ，w h i c hW a s1 5 0a n d1 8 0t i m e so f c o n t r o lr e s p e c t i v e l y W 1 1 i l ei nJ u l y ，a n dA u g u s t ，c a t a l a s ea c t i v i t y 讯t l lC O W m a n u r et r e a t e dW a st h eh i g h e s t w h i c hW a s1 4 8a n d1 7 5t i m e so fc o n t r 0 1 I n v e r t a s ea c t i v i t yw i t hs h e e pm a n u r et r e a t e dw e r et h eh i g l l e s td u r i n gt h e t e s t ，a n di nJ u n e ，J u l y ，A u g u s t , a n dS e p t e m b e ri tW a s1 3 3 ，1 4 9 ，1 5 4 ，a n d 1 5 2t i m e so fc o n t r 0 1 6 A f t e ra p p l i c a t i o no fo r g a n i cm a t e r i a l s ，t h en u m b e ro ft h es o i lb a c t e r i aa n d a c t i n o m y c e t e sw e r es i g n i f i c a n t l yi n c r e a S e d ，b u tt h en u m b e ro ff u n g iw e r e s i g n i f i c a n t l yd e c r e a s e d 1 1 1 en u m b e ro fb a c t e r i at r e a t e dw i t hC O Wm a n u r e a n dc h i c k e nm a n u r ei n c r e a S e dm o r e ，a n dt h en u m b e ro fa c t i n o m y c e t e s 、) l ，i mc l i c k e nm a n u r et r e a t e dW a st h eh i g h e s t , w h i c hW a s2 41 ，1 9 3 ，2 4 9 ， a n d4 0 5t i m e so fc o n t r 0 1 髓en u m b e ro f 劬百w i t hc h i c k e nm a n u r e t r e a t e dW a Sa l w a y st h el o w e s t , w h i c hW a s5 5 3 2 ，6 6 3 3 ，6 6 3 7 ，a n d 6 5 3 3 l o w e rt h a nc o n t r 0 1 K e yw o r d s ：o r g a n i cm a t e r i a l s ；r e p l a n t ；a c t i v eo x y g e n ；e n z y m e sr e l a t e dt o d i s e a s er e s i s t a n c e ；s o i le n z y m e ：m i c r o o r g a n i s m 4 ，t ，tf-k，0( 山东农业大学硕士学位论文 1 前言 连作障碍又叫重茬( R e p l a n tp r o b l e m ) ，忌地现象( S o i ls i c k n e s s ) ，再植 病( R e p l a n td i s e a s e ) ( C o v e yR PJ r ，e ta 1 ，19 7 9 ；C o v e yR P , e ta 1 ，19 8 6 ；J a f f e e B A ，e ta 1 ，1 9 8 2 b ) ，是指同种作物或近缘作物在同一土壤上连续种植时， 即使用正常的栽培管理措施也会发生产量降低、品质变劣、生育状况变差 的现象( 陈晓红和邹志荣，2 0 0 2 ；M a z z o l aM ，1 9 9 8 a ) 。 连作障碍在不同作物上发生程度不同，但大都表现为：幼株生长衰弱， 植株矮化节间缩短，叶片小，根系发育不良，病虫害严重，树体抗逆性低。 尽管人们很早就在农业生产中认识到连作障碍问题，尽量采用休耕、轮作 等措施来避免或减轻这一现象，但由于土地资源限制，经济利益驱动，生 产栽培条件影响等，使得作物连作障碍仍然时有发生。 1 1 连作障碍的发生背景与危害 连作障碍由来已久，文献记载的已有2 0 0 多年。近代以来，有关连作 障碍发生的报道和研究有增无减，其领域涵盖了粮食作物、经济作物、园 艺植物等多个方面。许艳丽等( 1 9 9 9 ) 在大豆上的研究表明大豆产量连作 条件下显著低于轮作产量，连作年限越长，大豆减产幅度越大。杜长玉等 ( 2 0 0 3 ) 研究发现，大豆连作后植株生长缓慢，株高、节数、叶面积、地 上鲜重、根冠比、根瘤数量等形态指标虽连作年限延长呈现降低趋势。我 国的花生种植面积很大，花生产区集中，连作是导致花生产量低而不稳的 主要因素之一。连作使花生个体生长发育缓慢、植株矮小、结果数少、百 果重低、产量下降，且随连作年限的延长上述症状加重。张思苏等( 1 9 9 2 ) 报道，盆栽条件下花生连作l - 5 a ，株高较轮作降低1 8 - - , 1 2 5 ，百果重 降低5 5 - - - 1 2 8 ；连作2 - - 5 a ，生物产量降低1 0 9 - - - 2 4 2 ；连作2 - - - 3 a ， 荚果产量降低1 9 8 - - 3 3 4 。王才斌等( 2 0 0 7 ) 报道，花生连作2 a ，单叶 光合速率降低3 3 ，群体光合速率降低5 4 ，差异均达到显著水平，产 量降低。甄志高等( 2 0 0 4 ) 报道，花生连作1 5 a ，光合强度降低1 8 - - - 1 3 7 ，叶片中可溶糖降低7 6 - - - 3 2 1 ，氨基酸降低6 3 - - - 4 0 7 ，与轮 作相比产量和品质下降明显。很多中草药都讲究道地种植，使得连作障碍 连作条件下有机物料对平邑甜茶根系及土壤环境影响的研究 发生严重。例如，五加科人参属的药用植物严重忌连作，人参和西洋参生 长地起参后要3 0 年以上才能再次种植，用老参地继续栽种人参一般在第2 年以后存苗率降至3 0 以下，有大约7 0 的参地人参须根脱落、烧须严重， 产量极低( 杨利民等，2 0 0 4 ) 。三七连作表现为植株基本全部死亡，缩短 轮作年限则表现为发病严重和保苗率低等现象，致使产量低、质量差。中 药材怀地黄产于古怀庆府，种植一次需十年后方才可再种( 郭巧生，2 0 0 4 ) 1 人参( 曹志强，2 0 0 4 ) 、百合( 喻敏等，2 0 0 4 ) 、丹参( 张辰露等，2 0 0 5 ) 等也存在类似的连作障碍和栽培地域性限制问题。连作是保护地蔬菜生产 普遍采用的种植制度，多年连作使土壤理化性状及生物学特征均发生了较 大负面变化，严重影响蔬菜生产。大棚黄瓜长年连作产量和品质显著下降， 病虫害发生严重( 吴风芝等，1 9 9 9 ) 。果树连作障碍在仁果类的苹果、梨 和核果类桃、樱桃以及葡萄、核桃上均有发生，其中以苹果受害最为明显。 有关果树的连作障碍问题人们很早就已发现，但在传统果树生产中影 响不明显，并未引起广泛重视。随着近代果树生产发展，栽培品种不断更 新，栽植方式不断变革，果园更新周期缩短，而可供栽种果树的土地有限， 淘汰老树在原地重新建园困难的问题便突显出来。连作障碍问题首先影响 到的是西方发达国家，据报道，英国5 0 的果园曾发生苹果连作障碍的现 象( J a f f e eBA ，e ta 1 ，1 9 8 2 a ) ，波兰存在连作障碍的果园曾占到6 0 7 ( S z e z y g i e lA a n d Z e p pA L ，1 9 9 8 a ) ，美国华盛顿的苹果连作障碍导致1 0 年 间经济损失4 0 ，0 0 0 美元公顷。我国苹果主产区面临同样的处境，如山 东省的苹果产区栖霞市，有耕地8 0 万亩，其中近6 0 万亩已种植苹果，已 成为当地的支柱产业，现在面临轮作倒茬困难的问题( 肖宏，2 0 0 4 ) 。杨兴 洪等( 1 9 9 1 ) 调查苹果重茬地密植成活率只有4 0 6 0 。 1 2 连作障碍产生的原因 作为一种普遍发生的农业现象，连作障碍对许多国家的农、副业造成 极大危害。为了探明其原因并采取有效措施防治，国内外众多科研工作者 对此进行了大量的研究。吴风芝等( 1 9 9 9 ) 研究了黄瓜连作对土壤物理性 状，生物化学性质的影响；袁飞等( 2 0 0 4 ) 研究了不同有机物处理对防治 苗期病害，土壤微生物的影响；吕卫光等( 2 0 0 1 ) 研究了苯丙烯酸对连作 黄瓜土壤微生物活性的影响，陈慧等( 2 0 0 7 ) 研究了地黄连作与根际微生 6 一 一 尹 r 山东农业大学硕士学位论文 物区系及土壤酶活性变化的关系。张重义和林文雄( 2 0 0 9 ) 运用D G G E 法 研究连作土壤微生物表明头茬和重茬地黄生长过程中根际土壤微生物区 系发生了明显变化。B o m e r 等( 1 9 5 9 ) 研究了土壤中的植物毒素与苹果连 作障碍的关系，提出导致再植苹果生长不良的毒素有根皮苷、根皮素、对 羟基肉桂酸、间苯三酸和对羟基苯甲酸等酚类化合物。 连作障碍的原因复杂多样，至今也没有定论，并且在不同地域不同作 物的发生状况和发病原因有所差异。因此，探索作物连作产生的原因，对 生产上采取有效措施来减轻和避免损失具有重要意义。 引起作物连作障碍的原因极其复杂，但总体来说，连作障碍是植物有 机体与土壤环境中诸多因素综合作用的结果。泷岛( 1 9 8 3 ) 提出，引起连 作的原因可能有五种：1 、土壤养分亏缺：2 、土壤反应异常；3 、土壤物 理性状恶化：4 、植物分泌的有害物质：5 、土壤微生物变化。随着近年来 研究的越来越深入，综合前人研究的一致观点，现将作物连作障碍的原因 归为以下几点： 1 2 1 土壤营养状况及其有效性变差 同种作物在同一块地连续种植，长期吸收几乎相同的养分和水分，从 而会引起营养元素和水分的片面消耗，造成土壤养分与水分的供应不平 衡，导致对植物生长产生不利影响。随着作物连作年限的增加，作物不断 吸收营养，土壤中的植物必需元素含量逐渐降低，而传统的施肥方式偏重 氮、磷、钾的施用，使大量元素满足供应或过度积累，但土壤中植物所需 中、微量元素如F e 、Z n 、M n 、B 和M o 等得不到供应，导致作物出现缺 素症。设施栽培条件下，偏施大量元素，容易出现土壤次生盐渍化现象， C a 、N 0 3 。、S 0 4 2 。和C r 浓度增加，引起土壤渗透性加大，土壤酸化等， 不仅是作物根系吸水吸肥能力减弱，土壤微生物活动也受到抑制，黄瓜、 西瓜和草莓等园艺作物在大棚栽培时连作障碍问题严重。同时连作会导致 土壤理化性状恶化，土壤团粒结构被破坏，土壤通气性变差等( 郭兰萍等， 2 0 0 6 ) 。土壤p H 值的改变会降低土壤养分的有效性，土壤中p H 值降低能 加重铝、镉、锰等的毒害作用，土壤p H 升高会导致有效钙、铁、锌等养 分降低。随着连作年限的增加，土壤中有机质含量也会降低，土壤肥力变 差。计钟程( 1 9 9 5 ) 研究结果表明，重茬大豆土壤中钾、磷和铝等有效养 7 1 2 3 土壤生物学和酶环境恶化 现有的研究多认为土壤生物学环境恶化是引起连作障碍的重要原因。 连作土壤环境下土传病害加重是连作障碍的发生时的重要表现。同一土地 连续长期种植同种作物，为同类病原菌、线虫等提供了长期良好的寄居和 增殖条件，使得病原体不断增加，土传病害发生严重。M a i 等的研究认为， ， r 。 山东农业大学硕士学位论文 引起连作障碍的是土传生物，包括植物寄生线虫、寄生真菌和非寄生微生 物等。吴风芝等( 2 0 0 2 ) 发现蔬菜连作时土传病害发生严重。长期连作栽 培，特别是设施连作栽培，使得西瓜病原菌数量剧增，枯萎病发生严重， 产生严重的连作障碍，导致产量和品质均下降( 吴风芝等，2 0 0 0 ；余立云 等，2 0 0 8 ) 。黄瓜连作2 年和7 年的土壤微生物群落多样性指数、丰富度及 其均匀度指数均随着黄瓜种植年限的增加而降低，黄瓜产量显著下降，而 对于1 5 、1 8 和2 1 年3 种轮作种植的土壤，尽管其种植年限较长，但其微生 物群落D N A 序列多样性及均匀度均高于7 年黄瓜连作的土壤( 吴风芝和 王学征，2 0 0 7 ) 。周丽霞等( 2 0 0 7 ) 在对土壤生物学特性与土壤健康的研 究中指出，土壤中细菌、真菌和放线菌的组成及其所占的比率在一定程度 上反映了土壤的肥力水平，在土壤性质和肥水条件较好的土壤中，细菌所 占比率较高。孙秀山等( 2 0 0 1 ) 研究花生连作发现，连作条件下土壤主要 微生物类群由“细菌型”向“真菌型”转变，马云华等( 2 0 0 5 ) 研究温室连作 黄瓜发现伴随连作年限的增加，土壤微生物总量、细菌、放线菌数均呈倒 “马鞍 形变化，真菌数量则呈线性增长，其中氨化细菌和尖孢镰刀菌分别为 温室黄瓜连作土壤的优势细菌和真菌生理群。另外，连作条件下，偏施某 些化肥也会造成土壤中一些拮抗菌的大量减少，进一步加剧土壤生物学环 境恶化。 此外，土壤酶活性的改变也可能是连作障碍产生的原因之一。土壤酶 是土壤物质循环和能量流动的重要参与者，是土壤生态系统中最活跃的组 分之一，土壤酶可以反映土壤生物化学过程的方向和强度，对土壤理化性 质和肥力状况有着重要的影响( 王菊兰等，2 0 0 7 ；贺丽娜等，2 0 0 8 ) 。土 壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶等水解酶活性能够表征土壤碳、氮、磷等养分的 循环状况，付慧兰等( 1 9 9 6 ) 研究了连作大豆土壤酶活性与土壤肥力之间 的相关关系，表明连作土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、转化酶与有 机碳、土壤p H 值以及4 种酶活性之间都存在显著的正相关，脲酶和酸性磷 酸酶和过氧化氢酶均与土壤速效钾呈显著的正相关，过氧化氢酶还与水解 氮呈正相关。前人研究表明，设施蔬菜随着连作年限增加，土壤过氧化氢 酶、脲酶和转化酶活性显著降低( 吴风芝等，2 0 0 6 ：杨凤娟等，2 0 0 9 ) 。 刘福德等( 2 0 0 8 ) 研究连作杨树人工林土壤酶环境发现，土壤脲酶活性随 9 连作条件下有机物料对平邑甜茶根系及土壤环境影响的研究 着林龄的增加呈现先增加后减小的趋势，过氧化物酶和多酚氧化酶活性 随着林龄的增加而降低，过氧化氢酶活性随林龄的增加没有规律。山东栖 霞果园调查表明，连作条件下的苹果园土壤脲酶、中性磷酸酶、转化酶( 蔗 糖酶) 的活性下降( 肖宏，2 0 0 4 ) 。 1 3 苹果连作障碍的原因 果树连作障碍( 在国外称再植病) 的发生原因研究始于上个世纪5 0 年代初。4 0 年代中期，二氯丙烯、二溴乙烯等杀虫剂问世，使用杀线虫 剂防治土壤线虫，使得果树再植病受到控制，果树生长明显改善，从而认 为土壤中寄生线虫为害是引起再植病的重要原因。随后发现用蒸汽灭菌或 用广谱杀生剂处理果园土壤后，果树幼苗生长量比用单纯杀线虫剂处理增 加更为明显，或果园线虫密度很低，没有达到为害水平，用蒸汽灭菌法、 广谱杀生剂处理后生长量也明显增大。说明连作土壤中除了致病线虫外， 还有引起再植病的其他生物因素。进而针对设想的生物因素，采用选择性、 半选择性杀生剂进行处理，比较果苗生长情况，并设计在控制条件下传播、 分离、接种、致病力测试等实验方法进行研究，逐步增加了对于再植病发 生原因的了解。 有关苹果连作障碍的原因观点并不一致，且不同地域苹果连作障碍的 主要致病因素可能不同。有人研究认为，苹果连作是由非生物因素引起的， 苹果前茬根产生的根皮素、根皮苷和苦杏苷等毒素，能够强烈抑制苹果幼 苗的生长( K u m m e l e rM ，1 9 8 1 ) 。根系腐烂过程中释放的乙烯，土壤微生 物分泌的曲霉素等物质对苹果幼苗有毒害作用( P a t r i c kZ A ，e ta 1 ，1 9 6 4 ) 。 也有学者认为土壤结构不良、通气性差、干旱、营养失衡、微量元素的毒 性是苹果再植病形成的原因之一( H o e s t r aH ，1 9 6 8 ) 。有研究发现，中性 或微酸性土壤中苹果再植病发病率高于酸性土壤( S z c z y g i e lAa n dZ e p p A L ，1 9 9 8 b ) ，在碱性土壤中苹果再植病更容易发生且发病较重( S a v o r y ， 1 9 6 6 ：1 9 6 7 ；H o e s t r a ，1 9 6 8 ；U p s t o n e ，1 9 7 5 ) 。尽管非生物因素与某些地 区苹果连作障碍的发生有关，但最近的研究均明确指出生物因素是苹果连 作障碍发生的主要原因( M a z z o l aM ，1 9 9 9 ) 。 土壤巴氏灭菌和熏蒸显著促进连作果园苹果生长的事实证明引起苹 果连作障碍的主要原因为生物因素( M a r kM a z z o l aa n dK e n tM u l l i n i x ， 1 0 广 冉 ； ， 口 ， f 山东农业大学硕士学位论文 2 0 0 5 ) 。但究竟是哪类生物病原体在苹果连作障碍中起主要作用，还没有 定论，不同地区不同果园差异很大( M a z z o l aM ，1 9 9 8 a ) 。通常认为苹果 连作障碍是由微生物群落组成的改变引起的。M a z z o l a ( 1 9 9 9 ) 研究发现， 连作苹果园的苹果随着栽培时间的延长，寄居在土壤中的微生物系统从一 个适合苹果生长的生物系统转变为能引起连作障碍的生物系统。苹果连作 障碍是一种复杂的土传病害综合症( M a iWFa n dA b a w iGS ，1 9 8 1 ) ，其 病原通常是多种真菌组成的复合体，M a z z o l a ( 1 9 9 8 a ) 通过调查认为与苹 果连作障碍有关的真菌有腐霉属( P y t h i u ms p p ) 、立枯丝核菌属 ( R h i z o c t o n i as o l a n i ) 、柱孢属( C y l i n d r o c a r p o ns p p ) 、疫霉属( P h y t o p h t h o r a s p p ) 、镰刀菌( F u s a r i u ms p p ) 、蜜环菌( A r m i l l a r i am e l l e a ) 和被孢霉属 ( M o t i e r e l l as p ) 等。S e w e l l ( 1 9 8 1 ) 详细论述并证明了腐霉属真菌是苹 果再植病害的一个可能原因，M a z z o l a 等( 2 0 0 9 ) 调查华盛顿苹果再植病 果园后指出，霉菌和根腐菌是造成再植病症的主要原因。 有人认为荧光假单胞杆菌和( F l u o r e s c e n t p s e u d o m o n a d s ) 和枯草芽孢杆 菌( B a c i l l u ss u b t i l i s ) 等细菌与苹果连作障碍的形成有关，但M a z z o l a 的在不 同果园的调查表明：细菌与苹果连作障碍的形成没有必然联系。 W e s t c o t t 等( 1 9 8 6 ) 从苹果苗圃土壤中分离到一些放线菌，发现放线 菌能够侵染苹果幼苗的根，显微观察发现在幼苗坏死根病斑周围有类似放 线菌的菌丝，认为放线菌很可能是某些地区发生苹果连作障碍的重要原 因。 此外，还有许多研究者认为根腐线虫( P r a t y l e n c h u ss p p ) 是苹果连 作障碍的一个重要致病因子，杨兴洪等( 1 9 9 4 ) 从发生再植病的病苗根中 分离出了草地根腐线虫，认为草地根腐线虫时导致苹果连作障碍的原因之 一。郝玉金等( 1 9 9 8 ) 认为南京毛刺线虫与苹果的重茬有关。但根腐线虫 对引起苹果连作障碍的重要性值得怀疑。据在M a i n e 地区的调查( M a z z o l a M ，1 9 9 8 a ) ，植物寄生线虫的数量与苹果连作障碍的发生并不相关，而且 健康的果园的线虫数量往往高于感染再植病的果园。在华盛顿调查的大多 数苹果园中，北方根腐线虫的数量低于引起危害的阈值。 1 4 连作障碍的防治措施 1 4 1 深耕换土，选择合适种植点 连作条件下有机物料对平邑甜茶根系及土壤环境影响的研究 对有条件的果园，进行深耕、换土无疑是最理想的控制土传病害的方 法。但由于可利用的土壤资源有限，换土方法费时费工，不适宜在大面积 面临连作障碍的苹果主产区推广。苹果再植时避开原树穴，能在一定程度 上减轻连作障碍的发病率。国外研究发现在老果园原先老果树树行位置和 行间生草带栽植果树，再植病的病情不同。果树再植病的影响随着离开老 树的距离加大而减轻。原先的老树行位置和行间生草带，根际微生物群落 有明显的差别。刨除老树后，在原来的生草带栽树，其主干截面积和领导 枝长度，比栽植在原先老树行位置的树有所增加( A n g e l i k aR u m b e r g e r ， e ta 1 ，2 0 0 4 ) 。 1 4 2 抗性砧木的筛选 抗性砧木的筛选被看作是一种很有前景的解决苹果连作障碍的方法。 连作障碍的发生与否，常取决于果树及砧木抗病能力的强弱。选用抗性砧 木可