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一种缓解茄科作物连作障碍的方法
申请号	CN202311826650.7	申请日	2023-12-27	公开(公告)号	CN117770079A	公开(公告)日	2024-03-29
申请人	四川省农业科学院园艺研究所; 彭州市乡村投资发展有限公司;			发明人	宋占锋; 巩雪峰; 许艺; 侯思皓; 陈鑫; 陈琼; 李红;
摘要	本发明提供了一种缓解茄科作物连作障碍的方法，属于作物栽培技术领域。本发明缓解茄科作物连作障碍的方法包括以下步骤：冬闲时，种植地连续灌水 4‑6次；茄科作物播种或定植前，施基肥，所述基肥包含0.5％‑10％生物炭和5‑10％γ‑聚谷氨酸。本发明方法无毒无害，绿色生态，对土壤连作修复具有可持续性；其应用能够有效提高茄果类作物的产量和品质，降低植株死亡率、提高地上部分光合速率、提高生物量、增加产量、提高品质，微生物多样性和丰度均有所提高。
权利要求	1.一种缓解茄科作物连作障碍的方法，其特征在于，包括以下步骤：冬闲时，种植地连续灌水4‑6次；茄科作物播种或定植前，施基肥，所述基肥包含0.5％‑ 10％生物炭和5‑10％γ‑聚谷氨酸。 2.根据权利要求1所述的缓解茄科作物连作障碍的方法，其特征在于，所述茄科作物为辣椒、茄子、番茄中的任意一种。 3.根据权利要求1所述的缓解茄科作物连作障碍的方法，其特征在于，所述灌水前深翻土壤≥40cm。 4.根据权利要求1所述的缓解茄科作物连作障碍的方法，其特征在于，所述灌水至水位保持在土层以上1‑2cm。 5.根据权利要求1所述的缓解茄科作物连作障碍的方法，其特征在于，所述灌水每5‑10天进行一次。 6.根据权利要求1所述的缓解茄科作物连作障碍的方法，其特征在于，所述灌水时地温＞0℃，防止结冰。 7.根据权利要求1所述的缓解茄科作物连作障碍的方法，其特征在于，还包括茄科作物 2 生育期追肥，追施γ‑聚谷氨酸1‑6kg/667m，2‑3次。 8.根据权利要求7所述的缓解茄科作物连作障碍的方法，其特征在于，所述追肥以叶面喷施的形式追肥。
说明书全文	一种缓解茄科作物连作障碍的方法技术领域 [0001] 本发明属于作物栽培技术领域，尤其涉及一种缓解茄科作物连作障碍的方法。背景技术 [0002] 茄果类蔬菜作物是重要的经济作物，然而，面对自然界各种逆境灾害，特别是由土壤环境规模化、连片化导致的逆境灾害，严重制约茄果类蔬菜作物的产量和品质的提高。造成土壤逆境的因素很多，其中有一个关键逆境因素是长期不合理施肥、重茬连作、土壤盐渍化或酸化，从而使土壤理化性状改变以及微生物菌落发生变化，导致土壤退化，出现严重的连作障碍现象。 [0003] 近年来，由于种植者对经济效益片面化追求，茄果类蔬菜作物很难实行传统的轮作种植方式，造成对种植区及设施大棚土壤环境的严重破坏。以辣椒为例，研究指出，重茬连作第1年，辣椒产量会下降10％‑15％、连作2年产量下降20％‑30％、连作3年产量下降30％‑50％。连作不但为土传虫害、病原菌提供了生存和繁殖的温床，使得病虫害的防控难度增加；而且，土壤长期不合理施肥，盐渍化等引起土壤理化性状的结构性变化及根际土壤微生物菌群的变化，导致了茄果类蔬菜作物根系化感效应引起有自毒作用的分泌物的产生。土壤健康难以保障，茄果类蔬菜作物植株生长因此受到严重的逆境胁迫威胁。 [0004] 在防控设施土壤和蔬菜连作障碍及土传病害方面有很多措施，主要包括物理措施、化学措施、生物措施、抗性品种应用及嫁接等。但这些方法作用比较单一，且均有局限性，不能彻底改变土壤微生物的生长环境，无法从根本上修复退化蔬菜地土壤，尤其是不能解决多因素造成的土壤连作障碍问题。例如，高温闷棚处理效果较差；轮作倒茬在设施蔬菜生产中也较难做到；土壤化学药剂灭菌只能杀灭病原菌，不能改善土壤的理化性状，而且可能杀灭有益微生物；应用抗性品种或嫁接，是目前较为普遍的有效防控措施，但只能在短期内抵御土传病原菌的侵害，长期应用存在严重的远期风险(如存在病原菌不断积累的风险)。 [0005] 可见，目前生产中，只有上述多项技术并举，或创新突破性的技术或模式，才能取得理想的连作障碍防控效果。发明内容 [0006] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种缓解茄科作物连作障碍的方法，通过冬季水淹土壤及施用γ‑聚谷氨酸和生物炭，有效缓解茄科作物连作障碍，降低经济损失。 [0007] 为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案： [0008] 一种缓解茄科作物连作障碍的方法，包括以下步骤：冬闲时，种植地连续灌水4‑6次；茄科作物播种或定植前，施基肥，所述基肥包含0.5％‑10％生物炭和5‑10％γ‑聚谷氨酸。 [0009] 优选的是，所述茄科作物为辣椒、茄子、番茄、黄瓜中的任意一种。 [0010] 优选的是，所述灌水前深翻土壤≥40cm。 [0011] 更优选的是，所述灌水至水位保持在土层以上1‑2cm。 [0012] 优选的是，所述灌水每5‑10天进行一次。 [0013] 优选的是，所述灌水时地温＞0℃，防止结冰。 [0014] 优选的是，还包括茄科作物生育期追肥，追施γ‑聚谷氨酸1‑6kg/667m2，2‑3次；更优选的是，所述追肥采用叶面喷施的形式追肥。 [0015] 相对于现有技术，本发明具有如下有益效果： [0016] 本发明提供了一种缓解茄科作物连作障碍的方法，包括冬闲时进行灌水淹地，及在基肥中掺入生物炭和γ‑聚谷氨酸施用。本发明采用物理+施肥(生物)的综合防治措施，无毒无害，绿色生态，对连作土壤的修复具有可持续性；还能够降低连作植株死亡率，提高作物光合速率，提高生物量，增加作物产量并提升果实品质，如果实色阶及VC含量；还能够提升连作土壤的微生物多样性及丰度。附图说明 [0017] 图1：不同处理措施对连作辣椒单株产量的影响； [0018] 图2：不同处理措施对连作辣椒果实色阶的影响； [0019] 图3：不同处理措施对连作辣椒果实维生素C含量的影响； [0020] 图4：不同处理措施的连作土壤微生物β多样性PCoA分析。具体实施方式 [0021] 本发明提供了一种缓解茄科作物连作障碍的方法，包括以下步骤：冬闲时，种植地连续灌水4‑6次，优选连续灌水5次；茄科作物播种或定植前，施基肥，所述基肥包含0.5％‑10％(质量百分比)生物炭和5％‑10％(质量百分比)γ‑聚谷氨酸，优选基肥包含2.5％‑5％生物炭和7‑8％γ‑聚谷氨酸，进一步优选基肥包含5％生物炭和7.5％γ‑聚谷氨酸。 [0022] 冬闲时对连作种植地进行水淹处理，属于RSD强还原土壤灭菌法，该措施能够降低连作土壤EC值，提高茄科作物定植幼苗成活率，使得作物幼苗期和成熟期植株生物量也会显著提高，单株产量显著提高。 [0023] 本发明优选茄科作物为辣椒、茄子、番茄中的任意一种，更优选茄科作物为辣椒。 [0024] 本发明优选灌水前深翻土壤≥40cm，以利于灌水下渗；优选灌水至水位保持在土层以上1‑2cm，进一步优选灌水至水位保持在土层以上1.5cm；优选灌水每5‑10天进行一次，进一步优选灌水每7天进行一次。优选灌水时地温＞0℃，防止结冰；作为一种可实施方式，我国南方地区12月‑次年1月进行灌水，北方地区11月‑12月进行灌水。 [0025] 生物炭是指在缺氧的条件下把生物质进行高温处理后的产物。本发明优选生物炭为抗生物分解能力强，比表面积大、孔隙丰富，极强的吸附性能，养分固持能力强，持水能力强，能促进微生物繁殖的产品类型。本发明对生物炭的具体来源没有特殊限定，可通过市场购得，或以农作物秸秆为原材料，经高温处理获得。施用生物炭能够改良连作土壤，调控失衡土壤养分，改善连作土壤微生物群落结构，抑制作物病害并抑制连作植物的自毒作用。 [0026] γ‑聚谷氨酸(γ‑PGA)是由微生物产生的一种高分子聚合物，在谷氨酸的α‑氨基和γ‑羧基之间形成酰胺键，具有优良的生物相容性、生物可降解性和安全性。本发明将γ‑聚谷氨酸与生物炭掺入基肥中施用，能够降低茄科作物植株死亡率，提高生物量和叶绿素含量，单株产量也有大幅提高，还能够提升茄科作物的果实品质，如色阶、果实维生素C含量等。 [0027] 本发明优选茄科作物生育期进一步追肥，追施γ‑聚谷氨酸1‑6kg/667m2，2‑3次，2 进一步优选追施γ‑聚谷氨酸5kg/667m ，茄科作物出苗或定植后第7天、第15天和/或第21天追肥；更优选追肥采用叶面喷施的形式追肥。 [0028] 本发明优选缓解茄科作物连作障碍的方法应用于设施栽培内。 [0029] 下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。 [0030] 实施例1 [0031] 一种缓解辣椒连作障碍的方法，包括以下步骤： [0032] (1)种植地冬闲时，深翻土壤40cm，地温＞0℃，灌水至水位保持在土层以上1.5cm，每7天重复灌水一次，连续灌水5次； [0033] (2)辣椒定植前施用基肥时，同时掺入生物炭5％和γ‑聚谷氨酸10％； [0034] (3)辣椒生育期内，追施γ‑聚谷氨酸5kg/667m2，分别于定植后第7天、第15天追施2次，采用叶面肥形式追施。 [0035] 实施例2 [0036] 一种缓解茄子连作障碍的方法，包括以下步骤： [0037] (1)种植地冬闲时，深翻土壤40cm，地温＞0℃，灌水至水位保持在土层以上1cm，每5天重复灌水一次，连续灌水6次； [0038] (2)茄子定植前施用基肥时，同时掺入生物炭10％和γ‑聚谷氨酸5％； [0039] (3)茄子生育期内，追施γ‑聚谷氨酸1kg/667m2，分别于定植后第7天、第15天、第21天追施3次，采用叶面肥形式追施。 [0040] 实施例3 [0041] 一种缓解番茄连作障碍的方法，包括以下步骤： [0042] (1)种植地冬闲时，深翻土壤40cm，地温＞0℃，灌水至水位保持在土层以上2cm，每10天重复灌水一次，连续灌水4次； [0043] (2)番茄定植前施用基肥时，同时掺入生物炭0.5％和γ‑聚谷氨酸7.5％； [0044] (3)番茄生育期内，追施γ‑聚谷氨酸6kg/667m2，分别于定植后第7天、第21天追施2次，采用叶面肥形式追施。 [0045] 实施例4 [0046] 不同处理方式对辣椒连作障碍的影响 [0047] 1、试验设计与材料 [0048] 供试辣椒(Capsicum annuum L.)品种川腾6号为四川省农业科学院园艺所自育品种。 [0049] 按随机区组试验设计将3个大棚共划分为12个试验小区，包括了4个试验区组，3个重复试验小区，每个区组为一种栽培措施，具体实施措施与分组如下表1所示。每个设施大2 棚宽7m、棚高3m，均具有严重的土壤连作障碍。每个小区面积约50m (7.5m×7m)，小区之间挖田畦覆薄膜。 [0050] 表1连作土壤处理措施 [0051] [0052] 3个设施大棚，各区组各小区，均按DB51/T 1395‑2022辣椒生产技术规程进行定植及水肥等田间管理。在定植前，土壤进行旋耕、开厢，厢面实施双行定植，每穴定植1株，株距40cm，每个小区栽植200株辣椒。 [0053] 按辣椒生长期和成熟期(红果采收期)2个取样阶段对不同试验区组的3个重复大棚试验小区进行调查统计和取样分析。辣椒根际微生物取样时将辣椒生长期植株根系挖开，戴塑胶手套小心拨离根系上的根际土到无菌离心管中，每个区组取1g根际土壤，放入冰盒内，取回实验室‑80℃冰箱保存，用于微生物多样性测序。 [0054] 2、指标测定 [0055] 植株死亡率：每个试验区组植株死亡数量占总种植数量的百分比。 [0056] 叶绿素含量：采摘辣椒自顶向下第3‑4片成熟叶片，放入冰盒，取回实验室后除去叶脉后剪碎混匀，取0.20g鲜叶，放入50mL离心管中，加入20mL80％体积分数甲醇，密封后室温下避光浸提24h，其间摇动3‑4次，叶片完全变白后取上清液，用紫外分光光度计测定645和663nm下的吸光度值，计算叶绿素含量。 [0057] 生物量：每个试验区组随机挖取3个辣椒植株，植株根系需完整，并小心除去根系上的泥土，装入较大的牛皮纸袋中并编号，带回实验室用烘箱烘干进行称重。 [0058] 单株产量：果实成熟后，区组内随机选择10个单株的辣椒果实分别采摘编号，放入冰盒带回实验室，电子天平测定果实单果质量，记录每株植株结果数量，单株产量＝平均单果质量×单株结果数。 [0059] 成熟期果实品质包括维生素C和色价：每个区组果实样品称取0.1g鲜样分别标记好，液氮速冻后保存于‑80℃超低温冰箱。测维生素C含量采用苏州科铭生物试剂盒；色价采用GB1886.34‑2015方法。 [0060] 土壤微生物群落多样性测序与流程 [0061] 试验流程：从根际土样本中提取基因组DNA后，用带有barcode的特异引物扩增16S rDNA区。然后PCR扩增产物切胶回收，用QuantiFluorTM荧光计进行定量。将纯化的扩增产物进行等量混合，连接测序接头，构建测序文库，Hiseq2500 PE250上机测序。 [0062] 信息分析流程：测序得到raw reads之后，对低质量reads进行过滤，然后进行组装和在过滤，以保证利用最有效数据聚类成OTU。获得OTU后，根据分析流程，依次进行物种注释、α多样性分析、β多样性分析、PICRUSt等群落功能预测。 [0063] 3、试验结果 [0064] (1)不同处理措施对连作区组植株死亡率的影响 [0065] 连作严重影响了植株的正常生长。如表2所示，与对照相比，物理措施和化学措施的辣椒生长期和成熟期的植株死亡率均显著降低；以物理+生物措施最为显著，死亡率较对照生长期显著降低了35.16％，较对照成熟期显著降低了31.75％。 [0066] 表2不同处理措施对连作植株死亡率的影响 [0067] [0068] [0069] (2)不同处理措施对连作区组叶片中叶绿素含量的影响 [0070] 叶绿素a、b总和为总叶绿素含量，如表3所示，在辣椒生长期与对照相比，物理措施叶绿素总含量基本相近分别是1.607mg/g和1.550mg/g，以物理+生物措施叶绿素总含量最高为2.469mg/g，化学措施叶绿素总含量最低。在成熟期辣椒叶片叶绿素含量明显增加，成熟期物理措施和物理+生物措施区组叶绿素总含量差异显著高于其他措施，分别是3.242mg/g和3.550mg/g。 [0071] 表3不同处理措施对连作区组叶片中叶绿素含量的影响mg/g [0072] [0073] (3)不同处理措施对连作区组生物量的影响 [0074] 如表4所示，生长期物理+生物措施区组辣椒生物量高出对照接近4倍，物理措施区组辣椒生物量高于化学措施但差异不显著。成熟期物理+生物措施区组辣椒生物量显著高于对照组2.75倍，其次是化学措施的生物量显著高于对照组1.30倍。 [0075] 表4不同处理措施对连作区组生物量的影响g/株 [0076] [0077] (4)不同处理措施对连作区组单株产量的影响 [0078] 对各试验区组辣椒产量进行了统计，如图1所示，物理措施和化学措施组显著提高了辣椒单株产量，物理+生物措施区组的单株产量(g/株)最高为76.524g/株，相对于对照组24.661g/株显著提高了2.1倍。 [0079] (5)不同处理措施对连作区组中辣椒果实品质的影响 [0080] 在对辣椒果实品质的验证试验中主要关注了果实色价和维生素C含量，如图2和图3所示，与对照组相比，在物理措施、化学措施和物理+生物措施组的果实色价显著提高，物理+生物措施组的色价也显著高于物理措施、化学措施组；而物理措施和化学措施的果实维生素C含量显著低于对照组，物理+生物措施组的果实维生素C含量显著高于对照组，为 151.068mg/100g。 [0081] (6)不同处理措施对根际土壤微生物分析 [0082] 测序得到原始数据后，保证后续分析具有统计可靠性和生物学有效性，在reads利用、tags拼接等多个数据处理过程进行质控，用Uparse 软件对所有样品的全部Effective Tags序列聚类，将序列聚类成为OTUs(Operational Taxonomic Units)结果，并计算出每个OTU在各个样品中的Tags绝对丰度和相对信息，Sobs指数为测到的OUT数目，结果如表5所示，物理+生物措施组的OTUs和Sobs显著高于其他3个区组。不同处理措施的根际土壤微生物细菌多样性Shannon指数在8‑10范围内，物理+生物措施组Shannon指数高于对照、物理措施和化学措施，说明物理+生物措施组根际土壤细菌多样性和丰富度最好。 [0083] 表5不同处理措施对根际土壤细菌α多样性 [0084] [0085] β多样性分析中，PCoA分析分析评估不同处理措施的根际土壤细菌群落变化，如图4所示，PC1和PC2两个轴分别解释了19.27％和13.32％的细菌的群落变化。不同处理措施区组土壤细菌群落在分布上存在着不同，对照(1)、物理措施(4)和化学措施(3)在PC2轴上的投影比较接近，物理+生物措施细菌群落与对照相距最远。 [0086] 不同处理措施门、纲、目水平细菌群落构成如表6‑8所示，其中，在物理+生物措施组以浮霉菌门浮霉菌纲浮霉菌目丰度菌高于其他3个区组，酸杆菌门和放线菌门的丰度也高于其他3个区组。浮霉菌可能通过参与多种生态过程间接促进植物生长的作用；酸杆菌门在驱动土壤物质循环和生态环境构建过程中具有重要生态学作用；土壤放线菌可以分解有机物质，使得土壤中的营养物质得以释放并供给植物生长所需。同时，放线菌的代谢产物还可以作为植物生长的生物促进剂，促进植物的生长和发育。其次，土壤放线菌还能够参与土壤团聚作用，促进土壤颗粒之间的黏结，增加土壤的稳定性和水分保持能力。物理+生物措施组的菌落结构成为解释在物理+生物措施组辣椒植株表型、生理及果实产量和品质优越性的内因。 [0087] 表6不同处理措施根际细菌门水平的相对丰度 [0088] [0089] 表7不同处理措施根际细菌纲水平的相对丰度 [0090] [0091] [0092] 表8不同处理措施根际细菌目水平的相对丰度 [0093] [0094] 本发明采用冬季水淹土壤及基肥添加10％γ‑聚谷氨酸+5％生物炭的措施降低了茄科作物‑辣椒定植植株死亡率，提高了植株叶片叶绿素含量，提高了作物单株产量，同时果实品质也有大幅提高，改善了土壤根际细菌群落。该措施优于淹水处理措施和施用抑菌剂威百亩的化学措施，可广泛用于改善或缓解茄科作物土壤连作障碍。 [0095] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

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