橡胶–砂仁间作土壤中细菌数...原菌拮抗性和作物促生性影响_陈红梅.pdf
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1、2022 年 12 月 热 带 农 业 科 学热 带 农 业 科 学 第 42 卷第 12 期 Dec.2022 CHINESE JOURNAL OF TROPICAL AGRICULTUREVol.42,No.12收稿日期 2022-06-20;修回日期 2022-07-08 基金项目 国家天然橡胶产业技术体系普洱综合试验站(No.CARS-ZD11);云南省高校天然橡胶绿色生产工程研究中心(No.2019RYPTS01);中国热带农业科学院橡胶研究所省部重点实验室及科学观测实验站开放课题:橡胶林下间作砂仁对土壤特性及胶乳性质的影响(No.RRI-KLOF202101);乡村振兴专项兴边富民
2、(阳春砂仁良种推广和橡胶林下高产种植技术示范)。第一作者 陈红梅(1982),女,植物病理学硕士,讲师,主要研究方向为植物病理和作物病虫害防控,E-mail:。通讯作者 谭万忠(1955),男,博士,教授,主要研究方向为植物病理、入侵生物,E-mail:。橡胶砂仁间作土壤中细菌数量及其对 病原菌拮抗性和作物促生性影响 陈红梅1,2 余东2 罗虎1,3 李维峰1,2 杜华波1,2 谭万忠2(1.云南高校天然橡胶绿色生产工程研究中心 云南普洱 665000;2.云南农业大学热带作物学院 云南普洱 665000;3.云南天然橡胶产业集团江城有限公司 云南江城县 665907)摘 要 近年来我国在主要
3、橡胶林区开展橡胶林下种植砂仁研究和推广,已经取得较好经济效益,但对该种植模式的生态效益尚很少有研究报道。分析橡胶砂仁间作土壤中细菌丰度及其对病原菌拮抗性和作物促生性的影响。经观察可知,随着砂仁种植年限不断增加,土壤质地变得越来越松软,粘性逐渐减弱,目测孔隙度增大,颜色变成灰黑色。结果显示,随着砂仁种植年限的增加,土壤中细菌体数量逐年增加,经过 4 年的砂仁种植后土壤细菌数量达到6.232109 cfu/mL,比未种植过砂仁的土壤细菌丰度提高了近 7 倍;种植砂仁 34 年的土壤细菌中可抑制砂仁炭疽病菌生长的细菌占 26.0%,显著高于未种植砂仁土壤细菌中拮抗细菌的比例(18.7%,p0.05)
4、;2 种土壤中都存在着对小麦种子萌发和幼苗生长有促生作用、抑制作用和无影响的细菌,但种植砂仁的土壤中对种子萌发和幼苗生长有明显促生作用的细菌量(39.3%和 35.7%)极显著(p0.01)高于未种植砂仁土壤(26.7%和 23.3%)。橡胶林下种植砂仁可以明显改善土壤特性,增加土壤中细菌的丰富度,特别是提高可抑制砂仁炭疽病菌及对作物有促生作用的有益细菌数量。因此,橡胶间作砂仁模式可产生重要的生态效益。本研究结果为在我国广大橡胶林区进一步推广应用橡胶林间作砂仁模式提供了科学依据。关键词 砂仁-橡胶间作;土壤细菌;砂仁炭疽病菌;拮抗作用;小麦促生性 中图分类号 S154.3;S476.1 文献标
5、识码 A DOI:10.12008/j.issn.1009-2196.2022.12.001 Quantitative Abundance and its Effect on Antagonism Against Colletotrichum gloeosphorioides and Growth Promotion of Bacteria in Soils of Amomum villo-sum Intercropping with Rubber Trees(Hevea brasiliensis)CHEN Hongmei1,2 YU Dong2 LUO Hu1,3 LI Weifeng1,2
6、 DU Huabo1,2 TAN Wanzhong2(1.Natural Rubber Green Production Engineering Research Center of Universities in Yunnan,Puer,Yunnan 665000,China;2.College of Tropical Crops,Yunnan Agriculture University,Puer,Yunnan 665000,China;3.Jiangcheng Natural Rubber Co.Ltd.of Yunnan Natural Rubber Industry Group,Ji
7、angcheng,Yunnan 665907,China)Abstract The production system of inter-cropping amomum(Amomum villosum)with rubber trees(Hevea brasiliensis)has been studied and applied in rubber tree growing provinces in China and great economic benefit has been achieved.However,the ecological benefits of this produc
8、tion practice have not been fully recognized and rarely studied.The bacterial abundance and its effects on pathogen antagonism and crop growth in rubber-sand kernel intercropping soil were analyzed.A close ob-servation of the soil samples from fields with 0-4 years of amomum growing demonstrated tha
9、t,With the increasing of grow-ing years,the soil texture became more loosened,less sticky,increased porocity and its color changed gradually from brown-red to gray-black.The bacteria abundance in the idle soil was reaching 6.232 109 cfug1 after 4 years of amomum growing,which was 7 times higher than
10、 that of neither growing amomum.From 3-4 years of amomum growing soil,26%were antagonists against C.gloeosporioides,but only 18.7%of the bacteria from idle soil were shown antagonistic to this patho-2022 年 12 月 热带农业科学 第 42 卷第 12 期 -2-gen,both were significant different(p0.05)statistically;When teste
11、d in vitro with wheat seeds,there were plant growth pro-motive,neutral and suppressive bacteria in both the soils,but the proportions of bacteria with seed germination and seedling growth promotion activities were extremely and significantly higher(p0.01)in the amomum growing soil(39.3%and 35.7%)tha
12、n in the idle soil(26.7%and 23.3%).It can be concluded from these results that inter-cropping amomum with rubber trees improved the soil texture and humus contents,increased abundance of soil-borne bacteria,especially the pathogen-antagonistic and plant growth-promotive bacteria.Therefore,this under
13、-forest inter-cropping system can achieve great ecological benefits and can be employed extensively in the rubber tree growing areas in China.Keywords rubber tree-amomum inter-cropping;soil bacteria;colletotrichum gloeosphorioides;antagonism against Colleto-trichum gloeosphorioides;wheat growth prom
14、otion 橡胶树(Hevea brasiliensis,英文名 rubber tree)和阳春砂仁(Amomum villosum,英文名amomum)是 2 种重要的热带经济植物。橡胶树为典型热带雨林多年生高大乔木植物,产胶寿命高达 3040 年,所分泌的胶乳是重要的工业原料,世界上使用的天然橡胶绝大部分由橡胶树生产1-2;同时,橡胶树的木材质轻,花纹美观,加工性能良好,经化学处理后可制作纤维板、胶合板和纸浆等原材料及高档家具3。在我国广西、广东、云南和海南等南方省区有大面积胶林4。阳春砂仁则是一种重要的草本药用植物,其果实含有酚类、多糖、有机酸、黄酮等重要药理化学成分5-6,具有抵抗溃疡
15、、降低血糖、化湿开胃、温脾止泻及理气安胎等药用功效7,同时还可用作烹调食品的调味品8-9。近年来我国主要橡胶种植省区开始了林下种植经济植物的间作体系研究和推广应用10,这些种植体系充分利用橡胶林下土地种植经济植物,从而增加林地植物物种的多样性,提高经济效益和增加胶农收入。橡胶树植株高大,占用土地面积较大,单一种植橡胶树造成土地资源利用率低,在林下种植其它比较矮小和喜阴的经济植物(咖啡、茶树、魔芋、蘑菇类和多种中药材等)可大大提高土地资源利用率和生产效益11-14。在橡胶林下种植砂仁是一项重要的间作种植体系,该种植模式的探索已有 30 多年的历史15,近十多年来已受到有关方面的重视并在我国较大面
16、积推广应用。不少研究报道表明,橡胶林下种植砂仁不仅可大幅度提高土地资源利用率,增加经济效益,同时还具有改善土壤肥力和提高胶园林植物多样性等重要的生态效益。在橡胶与砂仁间作的生态学效益方面,已经有了一些的报道,这些研究揭示了种植砂仁可提高土壤肥力和微生物数量,从而可改善橡胶根际环境16-19。本研究通过分析土壤中的细菌丰度及其对病原菌拮抗性和植物促生性功能变化来揭示砂仁种植对橡胶林下土壤改良的生态环境效益,为推广橡胶砂仁间作体系模式提供充分可靠的科学依据。1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 土样 2021 年 5 月在云南省江城县的橡胶种植区分别选择橡胶树林下种植砂仁 14 年(4个处理)
17、和未种植(对照)砂仁的山地,各取 3个样点,每点取地表下 510 cm 层土壤约 1.0 kg,带回室内于冰箱中冷藏(4)保存备用。1.1.2 培养基 营养琼脂培养基(NA)中含蛋白胨 10 g、牛肉膏 3.0 g、NaCl 5.0 g、琼脂粉 15 g、蒸馏水 1 000 mL,NA 平板用作土壤细菌分离培养,NA 斜面用于细菌菌种保存。马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA)的配方为新鲜马铃薯小块 200 g、左旋葡萄糖 20 g、琼脂粉 15 g、蒸馏水 1 000 mL,PDA 平板用于细菌对植物病原菌的拮抗测定。1.1.3 砂 仁 炭 疽 病 菌(Colletotrichum gloeo-s
18、porioides)2021 年 5 月从云南农业大学温棚内种植的砂仁发病植株叶片上分离纯化的菌株CLV06,经柯赫氏法则证病试验验证及形态学与分子生物学鉴定,其为砂仁炭疽病菌,并保存(4冰箱)于本校微生物实验室,用于土壤细菌对病菌的拮抗性测试。1.1.4 小麦种子 供试小麦品种为泰山 24 号,由山东泰安登海种业有限公司提供,用于细菌对种子萌发和幼苗生长的影响测试。1.1.5 细菌纯化分离株 从未种植和种植砂仁的土壤稀释液中各分离纯化 50 个细菌菌株,培养于试管 NA 斜面上,保存于 4冰箱中,用于病菌陈红梅 等 橡胶砂仁间作土壤中细菌数量及其对病原菌拮抗性和作物促生性影响-3-拮抗性和作
19、物促生性测定。1.2 方法 1.2.1 土壤表观特性观察 直接观察种植 04 年砂仁的田间新鲜土壤样品,拍照记录其团粒结构、松散度和颜色等,粗略显示土壤中腐殖质成分;取每年的土壤样品各 1 g 置于试管中,分别加入9 mL 灭菌水充分震荡均匀后配制成悬浮液,拍照观察不同砂仁种植年限土壤悬浮液的颜色变化。1.2.2 土壤细菌数量测量及分析 采用稀释平板培养计数法20-22。将每个处理的风干土样充分混合均匀,用 1%电子天平称取 10 g 土壤,置于盛有 90 mL 灭菌水的 250 mL 锥形瓶中,在磁力搅拌器上震荡,使土壤充分分散悬浮于水中,静置沉淀 2.0 min,制成 101的细菌悬浮液;
20、取 7 支灭菌 10 mL 试管,每支试管中分别加入 9.0 mL 灭菌水,取前述土壤悬浮液 1.0 mL 加入第一支试管中充分摇匀混合,从第一支试管中取 1.0 mL 菌悬浮液,放入第二支试管中充分摇匀混合,如此继续稀释至最后一支试管,制成108102细菌稀释液;从 106、107和 108的每种稀释液中各取 0.1 mL,分别均匀涂布接种于培养基平板上,放入 28培养箱中培养 72 h 后观察,记录每个培养基平板上的菌落数;最后根据 107稀释液培养 72 h 后记录的平板菌落数计算单位重量土壤的可培养细菌含量(cfu/g),即为土壤细菌数量丰富度。该试验重复 5 次,用新复极差法比较不同
21、砂仁种植年限土壤中细菌数量丰富度之间的差异。1.2.3 土壤细菌对砂仁炭疽病菌的抑制作用测试 采用对峙培养法23-24,在 PDA 平板上接种砂仁炭疽病菌(CGV06),在 28培养箱中培养 10 d,用灭菌解剖刀将病菌菌落切成约 2 mm2 mm 的菌块;从种植砂仁 34 年的土壤细菌培养平板上随机取 50 个菌落,分别接种到试管斜面 NA 培养基上,放置于 28培养箱中黑暗培养 72 h,从每支试管中取适量细菌菌落,加入 10 mL 灭菌水中,制成约 109 cfu/mL 的细菌悬浮液;在 PDA 平板中央放置一个砂仁炭疽菌菌块,再用细菌接种环取细菌悬浮液,在距菌块两边 2.5 cm 处分
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