单位:中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室(南京土壤研究所);中国科学院大学;平阳县自然资源和规划局土传病害常伴随着土壤连作障碍发生,青枯病是由茄科劳尔氏菌(Ralstonia
solanacearum)引起的一种典型的细菌型土传病害,其危害性较强,易潜伏于土壤中,能侵染番茄、辣椒、茄子、烟草等200多种作物。抑病土是长期土传病害爆发后经负反馈作用而形成的结果,其典型特征是具有或可迅速募集能抑制特定土传病原菌的有益微生物群落。而与之相对应地是感病土,感病土是一类宿主植物对病害入侵抵抗性差、容易感染病害的土壤。抑病土的发现对土传病害发生及防治具有重要的意义。施肥是农业生产中重要的一环,对土壤的质量和农作物的生长有着重要作用。目前关于抑病土的研究较多,但是主要集中在对微生物群落组成和多样性的影响,而抑病土结合施肥措施对植物生长、土传病害防控以及土壤功能微生物群落的影响尚未明确。本试验以番茄青枯病为研究对象,选择抑病土和感病土作为供试土壤,采用不施肥和有机无机配施两种模式,通过温室盆栽试验,研究了抑病土壤和感病土壤中番茄生长情况、根际土壤微生物功能群落结构以及对青枯病菌生长的影响。结果表明:抑病土中有机碳、速效氮、有效磷和速效钾含量较高,能促进番茄生长,抑制土传病害发生,其中抑病土中进行有机无机配施肥(SCOF)处理的番茄地上部鲜重最高,与感病土中进行有机无机配施肥(CCOF)相比,地上部鲜重显著增加了37.90%(图1);有机无机配施肥处理抑制了病原菌的生长,其中SCOF与CCOF处理中病原菌的生长较对照分别降低了24.53% 与22.23%(图2);有机无机配施肥与病原菌接种改变了根际微生物代谢功能,其中抑病土中进行有机无机配施肥处理番茄根际微生物群落代谢活性较强,利用氨基酸类、碳水化合物类、多聚物类等碳源的微生物种群发生变化(图3,图4)。综上,抑病土中配合施用有机无机肥有助于宿主植株耐受土传病害胁迫,维持宿主植物的健康生长。研究结果从土壤肥力和微生物碳源代谢的角度,为探索农业生产中的植物土传病害、功能性土壤微生物以及土壤养分的相互作用提供了一定的科学参考。相关成果得到国家自然科学基金项目和江苏省碳达峰碳中和科技创新专项项目资助。(图中小写字母不同表示处理间差异达P<0.05显著水平,下同)
图1 不同处理的番茄植株株高(A)和地上部鲜重(B)
图2 不同处理的青枯菌生长情况
图3 不同处理下根际土壤微生物的功能活性
图4 感病土(A)和抑病土(B)中土壤微生物功能变异及与主要碳源代谢的典型对应分析
董元华,男,中国科学院南京土壤研究所二级研究员,博士生导师,国务院政府特殊津贴专家。中国土壤学会土壤工程工作委员会主任。主要从事土壤生态、污染生态领域的研究工作。共发表有关论文180余篇,其中Journal of
Hazardous Materials、Plant
and Soil等刊物发表SCI论文50余篇;出版专著3部,申请PCT国际专利2项,获国家发明专利授权47项,获实用新型专利授权10项。曾获省部级科学技术奖4项。此外,获2011年度中国科学院院地合作奖先进个人二等奖、2012年度中国产学研合作创新奖,江苏省科协与中共江苏省委农工办联合授予“江苏省兴农富民工程优秀科技专家”。
李建刚,男,博士,中科院南京土壤所副研究员。江苏省“333高层次人才培养工程(中青年学术技术带头人)”。美国大学访问学者。现任中国土壤学会土壤生态专委会委员兼秘书、江苏省土壤学会理事、江苏省生态学会理事。主要从事作物土传病害的土壤微生物生态学机理及其绿色生态调控技术研究。主持国家自然科学基金、国家重点研发计划项目、中国科学院STS项目和江苏省科技支撑计划重点项目10 余项。现任Frontier in Plant
Science编委。研究成果已在Soil
& Tillage Research、Pest
Management Science等杂志发表论文50余篇,获授权国际PCT专利1项、国家发明专利15项,编写国家标准1项,参编专著3部。研究获国家专利优秀奖1项,农业部农业技术推广成果奖二等奖1项。