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前茬作物对马铃薯氮钾吸收及病害的影响

文献类型： 中文期刊

作者： 曲晓晶;何萍;张君;张婷婷;安昊;段玉

作者机构：

关键词： 马铃薯;轮作;氮;钾;病害;产量

期刊名称：马铃薯产业与乡村振兴2025

ISSN：

年卷期： 2025 年

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收录情况： 无来源刊（2025版）

摘要： 马铃薯（Solanum tuberosum L.）宜粮宜菜,在全球粮食安全和农业经济中发挥着举足轻重的作用。然而,马铃薯属于茄科作物,长期连作易发生土传病害,气候变化进一步加剧了这一问题,导致产量大幅下降。为了提高产量,盲目大量施用化肥,加速了土壤退化,增加了土传病害潜在风险。轮作作为消减土传病害的环境友好型措施被广泛采用。虽然关于轮作的研究较多,但其结论通常归因于增加了有益细菌或减少了病原真菌,改善土壤微生态环境,进而消减土传病害。对前茬作物塑造的土壤背景特征及其影响马铃薯生长的作用机制知之甚少,尤其是养分吸收在轮作中与病害的关系鲜有报道。因此,至今尚未明确哪种作物最宜与马铃薯轮作。研究旨在通过对比不同科前茬作物塑造的土壤背景与后茬土壤性质及马铃薯氮钾吸收的关系,明确轮作消减土传病害的关键响应因子,探讨前茬作物通过塑造土壤背景抑病增产的作用机制。同时,明确宜与马铃薯轮作的最佳前茬作物。基于内蒙古自治区农牧业科学院旱作试验站田间轮作定位试验（始于2022年）。以马铃薯（茄科）连作为对照,研究4种不同科前茬作物（豌豆-豆科、油菜-十字花科、玉米-禾本科和向日葵-菊科）塑造的土壤环境对马铃薯生长的影响。试验包括5个处理,每个处理3次重复。结合高通量测序技术（Illumina:16S rDNA和ITS）,对比不同前茬作物塑造的土壤细菌和真菌群落结构。建立前茬作物塑造的土壤背景与后茬作物生长环境及马铃薯氮钾吸收的关系,明确轮作消减土传病害的关键响应因子。利用偏最小二乘路径模型（Partial least squares path modeling,PLS-PM）进—步揭示轮作抑病增产的作用机制。同时,通过马铃薯土传病害发生情况和产量评估不同前茬作物的抑病增产效果,筛选宜与马铃薯轮作的最佳作物。近年气候变化加剧,试验区大范围发生了早疫病。与马铃薯连作相比,轮作缓解了早疫病病情,马铃薯产量提高11.5%～29.9%（P <0.05）。前茬为向日葵时,马铃薯早疫病的发病率最低（61.7%）,而前茬为玉米时,病情指数最低（21.6）。同时,前茬为玉米时,马铃薯的产量最高（24.0 t/hm2）。不同前茬作物均能提高后茬马铃薯土壤的碳氮含量,尤其是玉米。与马铃薯连作相比,土壤有机碳（Soil organic carbon,SOC）含量提高了18.4%,全氮（Total nitrogen,TN）则增长了27.8%（P<0.05）。不同前茬作物塑造的土壤细菌和真菌群落在OTUs水平上的分布差异（P <0.01）较功能菌群差异显著（P <0.05）,且前茬作物解释了6.0%的真菌OTUs变异（P=0.026）,其解释率高于细菌。此外,马铃薯块茎钾素吸收量是秸秆的8倍以上,然而,秸秆钾素吸收的差异更显著。其中,前茬为玉米时,马铃薯秸秆钾素吸收量最高（13.4 kg/hm2,P<0.05）。值得注意的是,马铃薯土壤SOC和钾素吸收量同时与早疫病发病率、病情指数及产量显著相关（P<0.05）,且二者是病情和产量最直接的影响因素。而前茬作物塑造的土壤背景真菌群落在OTUs水平的Shannon均与上述指标密切相关（P <0.001）。综上所述,不同前茬作物塑造的土壤背景直接影响后茬马铃薯生长。土壤有机碳含量和钾素吸收是马铃薯土传病害及产量的关键影响因子,同时也是轮作的关键响应因子。前茬作物主要通过塑造物种而不是功能菌群多样性更低的真菌群落,促进后茬马铃薯土壤有机碳累积,协同钾素而不是氮素的吸收,减缓病情,保障产量。其中,玉米（禾本科）最适宜与马铃薯轮作,是否能够代表禾本科有待进一步研究。本研究为气候变化条件下,制定应对马铃薯土传病害风险,实现抗逆增产的管理策略指明了方向。同时为进一步揭示轮作消减土传病害的作用机制奠定了基础,提供了数据支撑。

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