分蘖洋葱/白菜轮作改善土壤微生态环境的研究

连作导致土传病害加剧现象家具根系分泌物的积累引发土传病害，所以我们需要探究轮作来改善土壤环境的办法。良好的土壤环境是保障蔬菜正常生长、提高产量、提升品质的重要基础。蔬菜设施栽培,提高了土地的利用率和产出率,增加了农民收入,是实现农民增收、农业增效的一种重要手段^[1]。分蘖洋葱-白菜轮作可显著增加土壤放线菌的含量,大葱-白菜轮作可显著增加土壤中微生物总量,大蒜-白菜轮作、分蘖洋葱-白菜轮作可显著增加土壤的B/F值^[2]。研究表明，分蘖洋葱和白菜的轮作还可以减少土壤病虫害的发生风险，促进土壤中有益微生物的生长和繁殖，从而提高土壤的抗病性和抗逆性。轮作和有机肥处理不同程度地增加了连作小白菜光合速率、干物重、根系活力和根系ATPase活性,降低了根系MDA含量,同时提高了连作土壤酸性磷酸酶、脲酶、转化酶活性和微生物对碳源的利用能力,其中长期轮作及施用发酵有机肥的促进作用较大^[3]。本项目预采用分蘖洋葱与小白菜多年轮作改善土壤微生态环境来研究小白菜品质的影响，同时对轮作小白菜根区土壤养分有关的生理生化指标进行测定，分析轮作小白菜根区土壤微生态环境的改善情况。采用qRT-PCR技术，研究轮作对小白菜根区土壤中微生物氮循环相关的功能基因的影响，旨在为改良设施栽培土壤生态环境，实现设施蔬菜减少病害提高质量可持续发展。

①分蘖洋葱与白菜轮作对土壤微生物多样性的影响

通过分蘖洋葱与白菜轮作，研究其对小白菜的土壤微生物多样性的变化，土壤养分利用效率的变化，土壤生态系统的稳定和健康的变化。

②分蘖洋葱与白菜轮作对根际土壤养分环境的影响

 数年轮作取样后，分析小白菜根际脱氢酶、土壤脲酶、磷酸酶等活性，并分析土壤微生物生物量炭和氮、全氮、铵态氮和硝态氮含量，分析其对轮作对土壤养分环境的影响。

③分蘖洋葱与白菜轮作对根际土壤微生物功能基因的定量分析

       数年轮作取样后，结合qPCR定量分析技术分析分蘖洋葱与小白菜根区土壤养分循环微生物多样性及氮养分相关微生物功能基因(固氮基因(nifH)氨单加氧酶基因(amoB)、亚硝酸盐还原酶基因(nirS)和一氧化二氮还原酶基因(nosZ))数量的变化，从土壤微生物角度明确与分蘖洋葱轮作的白菜生长和品质改善的养分机理。

设施内长期栽培使其内部的微生态环境发生显著变化^[4]，研究表明,连作会引起土壤微生物多样性降低、细菌数量减少、真菌数量增加,土壤线虫的结构也会趋向于不利于土壤质量的方向发展;而长期轮作有助于提高土壤微生物多样性、增加细菌数量、减少真菌数量,使土壤线虫结构得到改善^[5]。在种植业已经日益产业化、规模化的今天,长时间的轮作并不能完全实现,尤其是在设施蔬菜种植区,由于经济利益的驱动和种植习惯的原因,有效轮作受到限制,因此必须寻找一种在短时间内可以调控连作障碍的措施来替代轮作^[3]。为改善设施蔬菜土传病害的防治，并且使产品向高产高效优质可持续的方向发展。分蘖洋葱与小白菜的轮作实验是必不可少的实验研究。

我国设施蔬菜栽培中，由于种植蔬菜种类单一，生产栽培条件的限制以及经济利益的驱动，连作障碍日益严重，使得土壤生态环境恶化，土地可持续利用的能力下降，严重影响作物的产量与品质^[6]。鉴于传统的单作农业生产模式对土壤健康和生态环境的影响，农业生产方案创新已成为当前研究的焦点之一。分蘖洋葱和白菜轮作作为一种新型的种植模式，被认为对土壤微生态环境有积极作用。轮作芹菜、白菜和菜豆处理均显著提高了后茬番茄果实可溶性糖含量,较连作处理分别增加了:54.18%、42.34%和39.74%,且轮作芹菜处理还显著提高了果实中可溶性蛋白含量和抗坏血酸含量,增幅为:75.56%和0.30%^[7]。轮作是减轻连作障碍危害最有效的方法之一^[6]。在轮作种植制度中,由于忽视轮作作物的化感特性而导致土壤中病原真菌等有害物质积累、土壤生理生化性状恶化等现象普遍存在^[8]。目前对其改善土壤微生态环境的机制研究还相对不足。因此，深入探讨这一轮作种植模式对土壤微生物多样性、土壤养分循环和氮素利用等方面的影响，研究连作障碍迫在眉睫。连作障碍已成为设施栽培蔬菜可持续发展的瓶颈问题^[9]。此外，这种轮作方式也有助于减少化肥和农药的使用，降低农业生产对环境的负面影响，对于实现可持续农业发展具有积极的意义。化肥的减施在旱旱轮作模式中减施10%和水旱轮作模式中减施24%能起到一定的“减量增效”的生产效果 ^[10]。研究证明，连作障碍是世界性难题,作物长期连作导致土传病害发生严重,影响作物的产量和品质,已成为制约现代农业可持续发展的重要限制因子^[11]。市场需求量日益增加的背景下，温室蔬菜栽培规模不断扩大。但日光温室蔬菜连作次数的增加，在很大程度上阻碍了蔬菜产业的可持续发展^[12]。分蘖洋葱和白菜的轮作栽培是一种可持续的农业实践，这种轮作方式结合了不同作物的特点，有助于提高土壤的肥力和抗病能力，从而解决市场对健康和高产量农产品的需求。

土壤微生物功能多样性，与土壤 C、N、P 等元素循环转化的生物化学过程之间关系非常密切^[13]。微生物是土壤生态系统的重要组成部分，参与土壤中多种物质循环过程，在作物生长和土壤生态健康等方面具有十分重要的指示意义^[14]。分蘖洋葱和白菜的轮作有助于改善土壤微生态环境，这一种轮作模式可能会对土壤中的微生物群落、土壤养分循环等方面产生积极影响。轮作与轮作配施生物有机肥处理均显著增加了土壤细菌与放线菌数量，显著降低了真菌数量，并促进土壤微生物对碳源的利用^[15]。在这种轮作模式下，分蘖洋葱和白菜吸收和释放的养分会有所不同，有助于调整土壤中的养分结构，从而改善土壤的肥力水平。改善土壤微生态环境，恢复原有的正常微生物群落结构多样性，土壤微生物对农业生态系统功能和可持续性至关重要^[16]。该两种作物轮作有助于改善土壤微生物多样性和活性，提升土壤微生态环境的稳定性。

在农业生产中，分蘖洋葱和白菜轮作栽培已被证明可以显著改善土壤微生态环境。这种轮作种植方式有助于增加土壤微生物多样性，提高土壤肥力，并减少土壤病原微生物的侵袭。研究表明，分蘖洋葱/白菜轮作可以促进土壤中有益微生物的生长繁殖，从而改善土壤的生态系统功能。对连作土壤投入有机物料也可以改变土壤有机物组成、微生物活性、土壤酶活性^[17]，这种轮作方式还有助于减少对化肥和农药的依赖，降低农业生产的负荷。

许多研究表明，分蘖洋葱和白菜轮作能够有效改善土壤微生态环境。合理轮作和增施生物有机肥可改善土壤酸化状况、土壤肥力和土壤微生物群落结构,增加土壤养分有效供给,对减轻连作障碍具有积极作用^[18]，分蘖洋葱和白菜分别具有不同的生长特点和根系结构，它们通过轮作可以降低土壤中特定作物病虫害的发生。根系分泌物是在一定的生长条件下,活的且未被扰动的根释放到根际环境中的有机物的总称^[19]，当然根系分泌物除了对根际微生物数量和种类产生影响外,还对微生物的代谢及生长发育有一定的影响^[20]。这种轮作方式还可以促进土壤中有益微生物的丰富多样性，增强土壤微生态系统的稳定性和健康状态，有利于维持土壤的生物多样性和养分循环。

本项目对分蘖洋葱/小白菜轮作改善土壤微生态环境的机制研究，前人鲜见报道。从土壤微生态环境角度出发研究轮作小白菜根际土壤中土壤微生物等影响，采用苯酚-次氯酸钠比色法；磷酸二苯二钠比色法；3,5-二硝基水杨酸比色法等测量方法分析土壤微生态环境改善的主要影响因素表达量的变化，实现设施蔬菜轮作改良土壤的可持续发展，研究具有创新性。

①2024年8-10月，查阅资料，准备试验材料，完善试验设计，并取样。

②2024年11-12月，轮作对小白菜硝酸盐含量的影响

③2025年1-7月，轮作对小白菜根际土壤养分环境及微生物功能基因的响应

④2025年8-9月，整理数据，撰写文章。

⑤2025年10-12月，形成研究报告，进行结题。