基本信息
- 项目名称：
- 具有土壤修复作用的育苗基质的研发
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 以不同配比的小麦及燕麦粉碎根茬农产废弃物添加连作土壤后配成有机基质，腐熟后进行黄瓜育苗栽培试验。探讨不同配比的有机基质对黄瓜连作障碍的修复作用，分析其对黄瓜幼苗生长发育状况的影响。以期获得一种具有修复设施连作障碍作用的育苗基质配方。结果表明，对于连作土壤而言，添加小麦、燕麦、小麦燕麦混合根茬对黄瓜幼苗的生长均有促进作用。添加小麦根茬的基质对株高、鲜重、干重、叶绿素含量和根系活力等的促进作用较大。
- 详细介绍：
- 以不同配比的小麦及燕麦粉碎根茬农产废弃物添加连作土壤后配成有机基质，腐熟后进行黄瓜育苗栽培试验。探讨不同配比的有机基质对黄瓜连作障碍的修复作用，分析其对黄瓜幼苗生长发育状况的影响。 育苗基质是育苗的一个重要组成部分，它是根据幼苗生长的需要，利用各种材料配制而成的人工土壤。在保护地蔬菜生产中，育苗已成为蔬菜生产过程中的一个重要技术环节，也成为获得蔬菜早熟、高产、高效、优质的有效调控手段。。育苗块以优质无土栽培基质为主要原料，采用先进科学技术压制而成，具有无菌、无毒、营养齐全、透气等功效，能保证幼苗健壮生长，提早成熟，提高产量。基质是蔬菜工厂化育苗体系的重要组成材料，它不仅是秧苗生存的场所，也是幼苗所需水分、养分、温度等的介质。基质的理化性质与幼苗水分、养分的运动规律以及幼苗的生长发育和幼苗质量密切相关。所以，育苗块基质配比的研究非常重要。 目前，国内对于修复设施连作障碍和育苗基质的研究已有很多，但是对于育苗基质是否能够修复设施连作障碍的研究却鲜有。 本试验通过在黄瓜育苗基质中掺入不同作物根茬，定植于连作大棚中。以化感作用为理论基础，分析其对黄瓜幼苗生长发育状况的影响，筛选确定基质配方，希望获得一种具有土壤修复作用的育苗基质配方。在一定程度上弥补其他防治措施的缺点，提高经济效益，减少环境污染，较好地修复设施连作障碍 。为进一步研究修复设施连作障碍提供理论指导和技术依据。 2011年3月13日将小麦及燕麦根茬分别用粉碎机粉碎后以不同配比与试验用土壤按照一定比例混合均匀，分装于育苗钵中，浇透水，用地膜盖严，于温室内腐解10天。播种前一天撤掉地膜，释放一些有害气体。 2011年3月22日早黄瓜浸种催芽，3月23日播种黄瓜。 黄瓜幼苗张二叶一心时测定生长指标，包括株高、茎粗、根冠比、鲜重。后期每隔7天测定一次。 采用卷尺测量株高，游标卡尺测定茎粗，测定幼苗干重时先在105℃下杀青15 min，再在85℃下烘12 h后称重，根冠比 = 植株地上部分鲜质量／地下部分鲜质量。每处理随机调查三株，取平均值。 黄瓜幼苗二叶一心时测定根系活力和叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量。 原始数据整理采用Excel软件完成，差异显著性测验采用SAS V8数据处理软件完成． 试验结果表明，添加小麦根茬、燕麦根茬、小麦燕麦混合根茬对黄瓜幼苗的生长均有一定促进作用，表明其对连作土壤具有一定的缓解修复作用。其中，添加小麦根茬的基质对黄瓜株高、鲜重、干重、叶绿素含量和根系活力等的促进作用较大。添加燕麦及小麦燕麦混合根茬的基质也能促进黄瓜幼苗生长，但作用不明显。 配有小麦根茬、燕麦根茬、小麦燕麦混合根茬的基质缓解连作土壤的原因可能是小麦根茬、燕麦根茬腐解物中含有一些特殊物质，能够促进黄瓜连作土壤中有益微生物的生长，以增加土壤中有益微生物数量，进而在幼苗生长中表现出来，其具体原因有待于进一步研究。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 针对我国设施蔬菜土壤环境恶化，病虫害严重，产品质量下降等连作障碍严重的问题，在国家发明专利“生态型黄瓜连作土壤修复剂”的基础上，以化感作用为理论依据，将不同配比的小麦及燕麦粉碎根茬农产废弃物添加连作土壤后配成有机基质，腐熟后进行黄瓜育苗栽培试验。探讨不同配比的有机基质对黄瓜连作障碍的修复作用，分析其对黄瓜幼苗生长发育状况的影响，筛选确定基质配方。
科学性、先进性及独特之处
- 根据化感作用原理，通过植物源制剂壮根、抑病，增加土壤碳输入达到修复地力的目的，是本项目的创新之处。本项目研究基础较好，研究内容新颖，方法先进,科学项目完全可以达到预期目的。其研究成果以育苗基质配方形式应用于生产，具有很强的实用价值。
应用价值和现实意义
- 连作障碍改良措施需要综合考虑试验，针对不同作物间化感作用的相互影响，对研究不同作物改良机制和配方对不同作物的互作影响做出铺垫。小麦、燕麦大面积种植为本项目的实施提供了广阔前景。将废弃的小麦、燕麦营养器官用于缓解土壤连作障碍减少了就地焚烧所释放的二氧化碳，实现低碳的畅想。利用小麦根茬及秸秆的化感作用缓解设施土壤连作障碍可以解决当今日益严重的土地资源紧张问题，变废为宝，缓国际解粮价上涨趋势。
学术论文摘要
- 以不同配比的小麦及燕麦粉碎根茬农产废弃物添加在连作土壤后配成有机基质，腐熟后进行黄瓜育苗栽培试验。探讨不同配比的有机基质对连作障碍的修复作用，分析其对黄瓜幼苗生长发育状况的影响，筛选并确定出基质配方，以期获得一种具有修复设施连作障碍作用的育苗基质配方。结果表明，对于连作土壤而言，添加小麦、燕麦、小麦燕麦根茬对黄瓜幼苗的生长有促进作用。其中，添加小麦根茬的基质对株高、鲜重、干重、叶绿素含量和根系活力等的促进作用较大,添加燕麦、小麦燕麦、小麦燕麦也均有促进作用，但不明显。
获奖情况
- 作品发往《北方园艺》
鉴定结果
- 正在审理中。
参考文献
- [1]吴凤芝，赵凤艳，谷思玉.保护地黄瓜连作对土 壤生物化学性质的影响[J].农业系统科学与综合研[2]肖辉林，彭少麟，郑煜基，莫江明，罗薇，曾晓舵，何小霞.植物化感物质及化感潜力与土壤养分的相互影响.应用生态学报，2006（09）.究，2002（01）. [3]潘凯，姚友.不同黄瓜品种根系分泌物对根际土壤微生物及土壤养分的影响[J].北方园艺，2008，（08）. [4]王玉彦.设施黄瓜不同种植模式及其土壤修复机理的研究[J].东北农业大学博士论文. [5]赵凤艳,吴凤芝,刘德等.棚菜地土壤理化特性的研究;土壤肥料.2000.(2):11-13. [6]Yu J ,Matsui Y .Phyto toxic substances in root executives of cucumber (Cucum is sativs L) [J].J.Chen Ecol.1994.(20):21-30. [7]朱林，彭宇，袁飞.使施用稻草等有机物料对黄瓜连作土壤速效养分的影响.中国农业科学.2001.17:30-36. [8]泷岛，防治连作土障碍的措施，日本土壤肥料学杂志，1983（2）：179-178. [9]朱林，彭宇，张春兰等.有机物料减轻设施连作黄瓜减轻设施连作黄瓜苗期病害的微生物效应.应用生态学报.1997.13(5):135-139. [10]吴凤芝.大棚番茄土壤微生物区系研究。北方园艺。1993.3：1-3.
同类课题研究水平概述
- 同一作物或近缘作物连作以后, 即使在正常管理的情况下, 也会产生产量降低、品质变劣、生育状况变差的现象。这一现象是连作障碍。连作障碍已成为制约设施蔬菜可持续生产的瓶颈。 以化感作用为理论依据，研究植物源土壤修复剂在促进我国设施蔬菜的可持续发展以及有机农业的发展上意义重大。 化感作用是指许多植物或者是微生物可以释放一些化学物质来促进或者抑制同种或者异种微生物的生长。合理利用化感作用既可以有效提高连作土壤栽培的蔬菜质量及产量，又可以有效预防植物病害。 许多研究表明小麦对其他植物有明显化感作用。Crutchfield等（1985）年报道小麦秸秆覆盖对杂草有控制作用，除草的程度随杂草的覆盖程度增大而增大；Blum等（2002）发现秸秆还能控制宽叶草生长的76—81%；麻生未雄报道：稻草在腐熟过程中产生的P-香豆酸、阿魏酸、香草酸、对羟基苯甲酸随总量随腐熟时间延长而减少，在低浓度时酚酸对水稻根系生长有促进作用。同时一定浓度的酚酸化合物对土壤细菌等微生物活性有抑制作用，可减轻设施连作障碍。而且有机物料在分解过程中会产生多胺类物质，这些物质对植物根系生长均有促进作用。 宋述尧研究表明：施用玉米秸秆能有效增加连坐土壤的有机质含量和孔隙度，能有效地改善连作土壤的理化性质，促进作物生长发育，减轻连作障碍。朱林等人研究出猪粪减轻连作障碍最为理想，稻草稍次之，木屑较差。因为这些物质有效增加了矿物质的利用率，大幅增加了土壤微生物数量。据吴凤芝报道，随着连作年限的增加，真菌数量减少，但有害真菌的种类和数量增加，细菌种类和数量随着连作年限的增加而减少。 在克服连作障碍的研究中，有学者认为利用不同植物之间的化感作用减轻或消除连作障碍的发生将是比较安全的措施之一（由海霞等，2006）。研究表明禾本科植物化感品种培育研究最重要的是化感资源的筛选、化感植株特征研究。近几年国内外对根分泌物的研究成为揭示连作障碍机制的热点。
