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轮作对番茄品质及微生物多样性的影响

番茄是我国重要的设施果菜之一,富含多种维生素及矿物质,是营养价值较高的果蔬之一。旱地番茄采取露地种植方式,缺乏灌溉设施,利用自然降雨的方式生长。与普通番茄相比,旱地番茄具有糖酸比高、果瓢沙质细腻、番茄红素高等特点。由于地理环境、种植习惯﹑经济效益等因素的影响,导致旱地番茄连作现象严重。番茄连作会造成土壤养分积累或过度消耗、土壤理化性状发生改变,使植株长势减弱,进而影响番茄品质下降,产量降低,同时伴随着土壤微生物多样性降低。

1、实验材料

第一年在前茬作物为旱地番茄的农田种植豆角和番茄，第二年种植旱地番茄(LLLe)、糯玉米(LVZm)、西葫芦(LVCp)、花生(LVAh)、葱(LVAf)、秋葵(LVAe)、黄瓜(LVCs)7种作物,并播种玉米；第三年全部种植旱地番茄,以旱地茄连续3年进行连作为对照。

2、测定指标及方法

2.1土壤真菌多样性测定

在番茄盛果期间采集根际土样。每个处理随机选取5株长势相同的番茄植物,用铁锹将作物连根挖起,抖落外侧大型土块,用刷子,报纸收集附着在根系上的土壤,用镊子去除落叶、毛细根等杂物,用于土壤真菌多样性的检测。

对土壤总DNA进行提取,并对提取的DNA浓度和纯度进行检测;对真菌ITS1-ITS2区进行扩增。构建好高通量测序文库进行双端测序。测序结果使用QIIME等分析软件将OUT聚类与划分,开展Alpha多样性、beta多样性以及不同分类水平的群落结构统计分析。

2.2旱地番茄品质指标测定

在第3穗果成熟时,选择各处理发育状况一致的果实洗净去皮,将组织研磨进行品质测定,每个处理进行3次重复。可溶性固形物、可溶性蛋白﹑硝酸盐、可溶性糖﹑有机酸﹑维生素C、番茄红素等品质指标采用常规分析法测定。每小区选取中间2行，从旱地番茄第1穗果成熟时开始采摘,直至4~5穗果,每次收获时用电子秤称质量,计算番茄产量。

3、结果与分析

3.1轮作对后茬番茄根际土壤真菌多样性的影响

3.1.1轮作对后茬番茄根际土壤真菌群落结构的影响

各处理土壤真菌门水平群落结构和相对含量差异较大。7个样品丰度较高的前5个门的种类分别是子囊菌门、被孢霉门、担子菌门、壶菌门与蛙粪菌门,5个门的丰度占总丰度的93%以上,其中，子囊菌门在各处理含量均超过90%。芽枝霉门在LVAh、LVAe中含量较高,而LVAf、LVCs中不含该菌;毛霉门在LVAf、LVAe,LVZm中含量较高,在其余处理中含量较低;罗兹菌门在LVZm中含量最高,而LVAh中不含该菌;捕虫霉门在LVAf、LLLe中未被检测到;油壶菌门仅在LVAe,LVZm中发现。

在7个样品中,未知菌属占比66%~79%,其余丰度较高的10个属分别为头囊聚孢霉属、瓶毛壳属、光黑壳属、毛葡孢属、被孢霉菌、沙氏壳属、毛壳属、镰刀菌属、无茎真菌属、帚枝霉属。有研究表明,连作障碍明显的土壤中含有大量的致病真菌,根据有害真菌类群及常见病害,本试验7个处理中,只筛选出茄病镰刀菌一种有害菌,且相对含量较低,其余大部分菌属于非致病菌。

3.1.2轮作对后茬番茄根际土壤真菌多样性的影响

各样品覆盖度均大于99%,说明测序结果可靠、具有代表性;Chaol指数是用来衡量物种数量的多少,该指数由大到小依次为LVCsLVZmLVAhLVAeLLLe(CK)LVAfLVCp;香浓指数与辛普森指数是用来衡量物种多样性,香浓指数由大到小依次为LVAhLVAeLVCsLVAfLVZmLLLeLVCp,而辛普森指数由小到大依次为LVCpLLLe(CK)LVZmLVCsLVAeLVAfLVAh。综合3个指数可知,LVCs.LVZm,LVAh,LVAe这4种轮作模式的土壤真菌多样性较高,而LVCp轮作模式土壤真菌多样性较低。

3.2轮作对后茬旱地番茄品质的影响

LVCs的可溶性糖最高,较LLLe(CK)增加了0.206百分点,LVAf的可溶性糖含量最低,较LLLe(CK)降低0.036百分点;LVAf的有机酸含量最高,较LLLe(CK)增加了0.346百分点，LVZm,LVCp含量最低,较LLLe(CK)降低0.040百分点。有研究表明,糖酸比在6.9~10.8番茄食用风味最佳。LVZm轮作模式的糖酸比最大,说明该处理口味较佳;其次是LVCp轮作模式;LVAf轮作模式糖酸比最低,口感最差。维生素C含量以LVAh、LVCs含量最低,较LLLe(CK)降低37.5%,其余模式Vc含量差异不显著。可溶性蛋白含量不同处理间没有显著差异。可溶性固形物含量以LLLe(CK)、LVCp模式最高,为6.5%,其余模式可溶性固形物含量较对照均显著降低(P0.05),其中,LVZm,LVAf、LVAe含量最低,均为5.0%,较LLLe(CK)降低1.5百分点。各轮作模式的番茄红素含量较LLL