日光温室番茄栽培基质的根际环境及化感作用研究

【摘要】：随着生态农业和可持续循环农业的发展，日光温室番茄有机生态型无土栽培发展迅速。但是，由于各地追求连片种植、规模经营和降低基质成本的需要，日光温室番茄无土栽培基质的重复利用较为普遍，导致了病虫害加重、果实品质和产量下降等连作障碍问题，这些已成为制约日光温室番茄有机生态型无土栽培可持续发展的瓶颈。自毒作用是导致作物产生连作障碍的主要因子之一，普遍存在于设施蔬菜栽培中。因此，探究日光温室番茄不同茬口无土栽培基质的根际环境和化感作用以及化感消减技术对连作障碍的研究有重要的理论和实践意义。本文研究了日光温室番茄无土栽培不同茬口基质的理化性质和酶活性；以番茄“粉冠一号”为受体材料，以基质浸提液为供体材料，验证了基质化感作用的存在，分析了基质化感作用的影响因素，分离鉴定了基质所含的化感物质；在此基础上，研究了抗坏血酸对番茄自毒现象的缓解效应。得出了以下主要结果： 1.连茬栽培基质的蛋白酶、碱性磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶和脱氢酶活性下降，有机质、全氮、铵态氮、碱解氮、全磷、速效磷、全钾和速效钾等主要养分含量降低，而容重和pH值增加，正茬栽培对基质容重、孔隙度、酶活性、有机质和主要养分含量的影响较小。基质酶活性与理化性质的相关性分析表明，番茄无土栽培中，连茬、迎茬和正茬条件下基质的理化性质与酶活性密切相关，引起了番茄连茬基质微生态环境的改变，最终导致植株生长不良、病虫害加重、品质降低和产量下降等危害。连茬栽培后基质酶活性下降、有机质和主要养分含量降低，提供给番茄的营养源减少，不利于番茄植株生长，而正茬栽培对基质酶活性和主要养分的影响较小。 2.基质水浸液处理后较对照显著降低了番茄种子的发芽率、发芽势、发芽指数、主根长、上胚轴长和干鲜重，且随基质水浸液浓度的升高抑制作用增强。连茬基质浸提液处理明显降低了番茄幼苗的株高、茎粗、叶长和叶宽的增幅，说明连茬基质水浸液抑制了番茄生长。不同茬口基质水浸液处理降低了番茄幼苗的叶绿素含量和根系活力，其中连茬的降幅最大。基质浸提液处理的叶片SOD活性先降后升，APX活性呈“降-升-降”的变化趋势，连茬的SOD、APX活性始终低于其它处理。可见，连茬基质浸提液的化感作用强度最大。此外，基质水浸液的化感作用存在浓度效应，0.05g/mL的浸提液化感抑制作用最强。 3.利用连茬基质水浸液和水浸液醇溶组分模拟研究了不同化感物质成分和含量对番茄的化感作用。结果表明，不同浓度基质水浸液、水浸液醇溶组分和灭菌水浸液对番茄种子萌发表现为化感抑制作用，且随着水浸液浓度的增大，化感作用增强。水浸液对番茄的化感作用大于水浸液醇溶组分，且浓度越高化感抑制作用越大，说明化感物质的成分越多、含量越高，其化感作用越强。化感物质在高浓度时，微生物可降低或抑制化感物质的作用，使化感物质的抑制作用减弱，但灭菌与未灭菌处理的敏感指数基本一致，可见化感作用中起主要作用的是化感物质。 4.对各组分进行生物检测表明，1:1的“乙醚+乙酸乙酯”洗脱组分的化感作用最强，其发芽率、发芽势、发芽指数、主根长、上胚轴长和干鲜重显著低于对照和其它组分。经过对基质化感优势组分“乙醚+乙酸乙酯”洗脱组分的GC-MS检测后发现，不同茬口基质所含的化感物质种类、数量和峰面积大小不同。其中，正茬基质共检测到化感物质14种、迎茬20种、连茬19种，连茬基质中检测到的化感物质峰面积显著高于正茬和迎茬。 5.与单一基质水浸液处理相比，基质水浸液和不同浓度抗坏血酸共同处理番茄种子的发芽率、发芽势和发芽指数均增大，促进了幼苗主根和上胚轴的生长，抗氧化酶活性和抗氧化剂含量升高，内源激素ABA含量下降，IAA、GA3和ZT含量增加。说明外源抗坏血酸能有效缓解番茄连茬基质水浸液对番茄的自毒作用，其中1mmol/L的抗坏血酸缓解效果最佳。

【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S641.2;S626