摘要
针对当前设施蔬菜呈现某些土壤化学性质变劣、微生物群落失衡和产量及品质下降等障碍问题。本研究在水培试验筛选能够分泌生物硝化抑制剂的高粱品种和田间试验确定种植密度的基础上，采用盆(箱)栽试验，探究高粱秸秆还田灌水覆膜和添加高粱根茬根际土对连作蔬菜土壤化学性质、微生物群落及生物学性状的影响。明确高粱还田对于缓解土壤连作障碍问题的效果，为连作障碍的生态防控和设施产业的健康发展提供技术支持。主要研究结果如下: (1)水培试验高粱根系分泌对羟基苯丙酸甲酯的浓度范围为2.12～5.89μg·L-1，其中“冀酿3号"分泌量最高。高粱种植密度和生物量之间的关系符合二次函数y=-0.0027x2+0.2022x-0.2281(F=8.571，P=0.043)，其中种植密度为3.74×105株·hm-2时高粱生物量最大。 (2)高粱秸秆还田灌水覆膜连作番茄土壤速效钾和硝态氮含量分别显著提高了72.34％和43.60％，在一定程度上提高了土壤pH。添加高粱根茬根际土连作黄瓜土壤全磷、有效磷和速效钾含量分别显著提高了8.28％、16.26％和89.22％，而铵态氮含量显著降低了36.12‰同时显著降低了土壤pH。 (3)高粱秸秆还田灌水覆膜显著提高了细菌OTU_richness和Shannon指数;且显著提高了细菌中变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmieutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)丰度，而降低了酸杆菌门(Acidobacteria)丰度。真菌中显著降低了枝项孢属(Acremonium)、青霉菌属(Penicillium)和黄褐隐囊菌属(Aphanoascus)丰度;主坐标分析表明细菌和真菌群落组成差异主要来源于组间。添加高粱根茬根际土显著提高了细菌OTU_richness、Shannon和Simpson指数;且提高了细菌中酸杆菌门(Acidobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的丰度，降低了变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和硝化螺旋菌门(Nitrospirae)丰度，在属水平上降低了芽孢杆菌属(Bacillus)丰度;真菌中提高了木霉菌属(Trichoderma)和假散囊菌属(Pseudeurotium)丰度，而降低了镰刀菌属(Fusarium)和绿僵菌属(Metarhizium)丰度。进一步定量检测镰刀菌数量发现，添加高粱根茬根际土镰刀菌基因拷贝数显著降低了81.08％。高粱秸秆还田灌水覆膜处理下，细菌和真菌群落变异分别与速效钾(P=0.034，F=5.8)和pH(P=0.044，F=5.1)最为相关;添加高粱根茬根际土处理下，细菌和真菌群落变异分别与硝态氮(P=0.048，F=3.5)和有机质(P=0.018，F=3.4)最为相关。此外，添加高粱根茬根际土土壤中16SrRNA和ITSrRNA基因数量分别显著提高了97.5％和74.2％。 (4)高粱秸秆还田灌水覆膜连作番茄产量和生物量分别显著增加了113.26％和165.63％。添加高粱根茬根际土改善了黄瓜生长发育状况，提高了植株的存活率。 综上，高粱秸秆还田灌水覆膜和添加高粱根茬根际土对于促进蔬菜生长，改善土壤化学性质和微生物群落结构起到积极的促进作用，为缓解蔬菜连作障碍提供了一条切实可行的解决途径。
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