摘要
生姜作为我国重要的经济作物，其产量与需求日益提高，但是由于生姜生产上采用无性繁殖，加之生姜产区连年重茬种植，连作障碍严重，导致病害频发，对产量影响较大，轮作作为一种修复栽培模式，可以减轻病害发生。不同农作物的搭配、耕作方式及施肥等管理措施的差异，使得不同种植模式下的土壤微生物以及土壤酶具有不同的特征，这可能在一定程度上影响下茬农作物的种植和生产。轮作换茬可以有效的防治病、虫、草害，均衡利用土壤养分，调节土壤肥力。本研究采用不同的轮作模式来改良生姜土壤，提高生姜的农艺性状，设置有5种轮作模式：G（姜）、GN（姜-面条菜）、GNM（姜-面条菜-绿豆）、GNMN（姜-面条菜-绿豆-面条菜）、GNR（姜-面条菜-水稻）、GNRN（姜-面条菜-水稻-面条菜），利用IlluminaMiseq高通量测序技术分析重庆市永川区重庆文理学院温室大棚内生姜土壤微生物群落的多样性和结构组成，并结合土壤酶活性和土壤理化性质进行相关性分析，观测不同种植模式根际土壤微生态的变化规律，以期为揭示轮作措施改良土壤生态环境机理，筛选出较适宜的轮作模式以提高生姜种植生产的经济效益。主要研究结果如下： 1.患病土壤中发现，拮抗细菌和真菌（Ramlibacter属、被孢霉属）减少，致病性细菌和真菌(劳尔氏菌、镰刀菌)增加，造成土壤微生物群落结构失衡，最终导致生姜患病，产量下降、品质降低，甚至死亡。土壤理化性质和酶活性的改变也间接反映了患病植物根际微生物群落的变化。此外，网络图复杂性和一些参数表明根际微生物群落确实发生了变化。 2.通过轮作处理有效的提高了土壤中的细菌多样性，面条菜的种植对土壤细菌多样性没有显著的改变，绿豆和水稻的种植对土壤细菌多样性的提高显著。轮作处理降低了土壤中的真菌多样性。轮作提高了有益细菌丰度，减少了有害细菌的丰度，并且不同的轮作模式产生不同的特有优势细菌，轮作之后特有的优势微生物例如赭黄嗜盐囊菌属、苔藓杆菌属、Saccharimonadales属、小梨形菌属均对植物的生长有促进作用。轮作降低了致病真菌的丰度，例如镰刀菌属、曲霉属、枝顶孢属，增加了有益真菌丰度，例如被孢霉属，特别在GNR、GNRN中效果最为显著。LEfSe分析结果同样表明，不同的种植模式形成了不同土壤特有的微生物群落组成。 3.通过轮作处理有效的提高了土壤的理化性质和酶活性，GNRN有机质含量增加最显著，种植水稻后全氮含量提升更显著，种植绿豆后有效磷含量和交换性钾含量有显著的提高。轮作处理下的土壤脲酶，蔗糖酶，过氧化氢酶活性显著高于一茬生姜土壤，GNRN模式下的土壤脲酶，蔗糖酶，过氧化氢酶活性更是显著提升。不同种植模式下的属水平的微生物与环境因子存在一定的相关性，细菌和真菌群落结构均受pH、有机质含量、总氮含量、土壤过氧化氢酶活性和土壤蔗糖酶活性影响较大。 4.轮作能够提高生姜的农艺性状，主要表现为提高生姜地上部分株高、地上茎高和分枝数，地下部分的根茎长、根茎宽、茎鲜重、子姜长、子姜宽并且达到显著水平。综合地上和地下部分生姜农艺性状，GNRG模式下株高、地上茎高、茎粗、根茎宽、子姜长和子姜宽均在所有模式中最大，可以得出结果GNRG模式下生姜农艺性状最佳。 综上所述，选用生姜-面条菜-水稻-面条菜（GNRN）的种植模式对生姜土壤微生物及养分改良效果最佳，更有效的提高生姜的农艺性状。
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