滁菊-小麦轮作模式克服土壤连作障碍的效果及关键技术集成研究

近年来由于滁菊连作障碍,导致滁菊产量大幅度下降、品质变差,这严重制约了我省滁菊产业的发展.而发生连作障碍的主要因素是土壤酸化次生盐渍化、养分失调和土壤微生物区系的失调.尤其是土壤酸化盐渍化,导致土壤致病性真菌大量繁殖,加重作物病虫害.因此,根据滁菊生产中存在的上述问题,以减轻或克服滁菊连作障碍为目的,从提高土壤肥力、改善微生物群落结构、平衡养分的供应、滁菊高质高产的要求出发,采用生态控制技术对滁菊产业的发展有着十分重要的现实需求.基于此,通过展开田间试验,研究滁菊-小麦轮作模式对滁菊土壤连作障碍克服效果,试图找到解决滁菊连作障碍问题的有效途径和措施.
于 2012-2013 年,通过田间试验,设置不同种植模式(M1-滁菊连作、M2-滁菊小麦轮作、M3-滁菊小麦轮作配施生物有机肥)对滁菊土壤理化性状、土壤微生物量碳氮及种群的变化、土壤酶活性的影响,研究其对滁菊连作土壤的改良效果以及对滁菊品质、产量的影响.取得主要结果如下:
(1)对滁菊土壤理化性状影响:与 M1 模式相比,M2、M3 模式的滁菊土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量均在一定程度上有所增加;与 M2模式相比,M3模式的滁菊土壤有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量均显著增加;菊麦轮作对连作土壤 pH有一定影响,M3模式土壤 pH显著升高.表明,菊麦轮作对均衡土壤养分效果较明显,特别在配施生物有机肥情况下,且可有效改善连作土壤酸化状况.
(2)对滁菊土壤微生物及微生物生物量的影响:菊麦轮作模式可以显著提高连作土壤微生物量碳(SMBC)、土壤微生物量氮(SMBN)及土壤微生物熵(qMB),其中,以 M3 模式增加效果最佳,与 M1 模式相比,SMBC、SMBN、qMB 分别提高了25.16%、54.74%、16.74%;其次,与 M1 模式相比,M3 模式 SMBC/SMBN 显著降低,表明 M3 模式下,土壤微生物群落结构发生变化.另外,菊麦轮作显著提高了连作土壤中细菌和放线菌数量,与 M1 模式相比, M3 模式分别提高了 66.51%、35.25%,且菊麦轮作一定程度上降低了连作土壤真菌数量.
(3)对滁菊土壤酶活性的影响:结果表明,不同种植模式处理对不同土壤酶活性影响有所不同.其中,菊麦轮作可显著提高连作土壤脲酶、酸性磷酸酶、蔗糖酶和蛋白酶活性,且在配施生物有机肥条件下表现最优;与 M1 模式相比,M2、M3 模式的土壤过氧化氢酶均显著降低,菊麦轮作有效抑制了连作土壤过氧化氢酶活性,减少了过氧化氢的毒害.
(4)对滁菊品质、产量的影响:在本项研究中,菊麦轮作可显著提高滁菊中总黄酮、绿原酸总量、可溶性糖和游离氨基酸总量含量,且在配施生物有机肥下表现最优,其含量分别达到 42.59mg·g-1、2.52 mg·g-1、4.04 mg·g-1、73.33 mg·100g-1,品质改善良好;滁菊进入盛花期,对不同处理滁菊产量及其与花序性状的关系做了较细致的研究,发现一方面,菊麦轮作有利于促进滁菊生长,改善滁菊花序性状,滁菊有效分支增加,花头数显著提高,进而提高单株鲜花数量及质量,以 M3 模式改善效果最佳;另一方面,2种菊麦轮作模式下表现出较高的增产效果,与滁菊连作相比增产量最高可达28.22%,为400.9kg·667m-2.
综合考虑,采用菊麦轮作配施生物有机肥(即, 27.6 N kg·667m-2、9 P2O5 kg·667m-2、9 K2O kg·667m-2+200kg·667m-2生物有机肥),可以有效减轻滁菊连作土壤养分偏耗、土壤酸化等问题,改善土壤微生态环境,促进滁菊生长和产量形成,提高滁菊品质,有效减轻滁菊连作障碍问题.
另外,在前期克服滁菊连作障碍的以穴盘育苗为基础的植物修复技术、滁菊连作障碍危害的养分平衡技术等研究的基础上,采取滁菊小麦轮作技术与有机无机肥配比技术相结合,制定克服滁菊连作障碍有效的生态控制技术体系,其技术步骤为穴盘育苗→扦插移栽→施肥和田间管理→小麦轮作.通过该技术的应用表明,示范区滁菊产量显著提高,品质得到极大改善,增加一季小麦种植,提高了土地复种指数,亩均增收小麦 520kg,生态种植模式的发病率为 16%,比常规模式发病率(83%)降低了67%,亩均产量增加了 344kg,调控滁菊连作障碍的菊麦轮作模式有效控制了滁菊病害的发生;同时土壤微生态环境良好,土壤质量状况进一步提高;科学合理化施肥,一方面提高肥料利用率,减少过度施肥造成的污染,另一方面肥料开支大幅度降低,进一步节约了成本;就经济效益而言,与滁菊常规模式相比,菊麦轮作亩均增加 3480元,效益显著,并有效带动周边菊农的积极性,提高了菊农收入.因此,本技术的实施取得良好的经济效益和社会效益,为我省滁菊产业的发展提供重要的技术支撑.