Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các hệ thống quản lý che phủ đất trong vườn cây ăn trái lâu dài ảnh hưởng đến cộng đồng vi sinh vật trong đất và mức độ bệnh tái trồng cây táo
Tóm tắt
Bệnh tái trồng cây táo (Apple replant disease - ARD) là một hội chứng bệnh trong đất có nguyên nhân phức tạp, ảnh hưởng đến rễ cây táo trong các vườn cây táo được tái trồng, dẫn đến sự phát triển kém của cây và năng suất giảm. Để điều tra xem các hệ thống quản lý che phủ đất (GMS) khác nhau có ảnh hưởng đến mức độ nghiêm trọng của ARD hay không, chúng tôi đã trồng các cây giống táo trong một vườn ươm ngoài trời trong các chậu chứa đất vườn từ các ô nghiên cứu nơi đã duy trì bốn GMS trong 14 năm tại một vườn cây gần Ithaca, NY, Hoa Kỳ. Các phương pháp GMS được thử nghiệm là: (1) thuốc diệt cỏ trước khi nảy mầm (Pre-H), duy trì các dải đất trống bằng cách áp dụng hỗn hợp thuốc diệt cỏ glyphosate, norflurazon và diuron hàng năm; (2) thuốc diệt cỏ sau khi nảy mầm (Post-H), duy trì sự che phủ cỏ thưa bằng cách áp dụng glyphosate vào tháng 5 và tháng 7 hàng năm; (3) cỏ mái cắt (Mowed Sod); và (4) lớp mul (Mulch). Đất cũng được lấy mẫu từ lối đi cỏ được duy trì giữa các cây trong vườn (Grass Lane). Các mẫu đất (đất vườn cây) được tiệt trùng hoặc không điều trị, được đặt vào chậu 4-L và trồng một cây giống táo mỗi chậu. Sau 3 tháng phát triển, đất (đất kiểm tra sinh học) và rễ cây táo (rễ kiểm tra sinh học) được lấy mẫu từ mỗi chậu và quần thể vi sinh vật định cư trên các mẫu được xác định. Sự phát triển của cây giống bị giảm trong các mẫu đất lấy từ cả bốn phương pháp GMS so với đất lối đi cỏ. Trong số các phương pháp GMS, khối lượng sinh khối của cây giống lớn hơn trong đất Pre-H so với đất Post-H. Các cộng đồng vi sinh vật trong đất và khả năng dinh dưỡng có sự khác biệt giữa cả bốn phương pháp GMS và Grass Lane. Quần thể nematode rễ (Pratylenchus sp.) cao hơn trong Mowed Sod so với các phương pháp GMS khác. Thành phần cộng đồng vi khuẩn và nấm trong đất được đánh giá ở đất Orchard và Bioassay cũng như rễ Bioassay bằng phương pháp dấu vân tay DNA (T-RFLP). Phân tích dư thừa chỉ ra rằng các mẫu đất từ các phương pháp GMS khác nhau ảnh hưởng khác nhau đến khối lượng sinh khối của cây giống. Một thư viện clone gồm 267 vi khuẩn trong đất được phát triển từ các mẫu đất Orchard và rễ Bioassay. Các cộng đồng này chủ yếu được chiếm bởi Acidobacteria (25% các trình tự), Actinobacteria (19%), δ-Proteobacteria (12%), β-Proteobacteria (10%), và các tỷ lệ này khác nhau giữa các đất GMS. Các thành viên của họ Comamonadaceae chỉ được phát hiện trong đất giữa các hàng cây, không có trong Grass Lanes. Các trình tự chiếm ưu thế trong số 145 nấm được clone có liên quan đến rễ cây giống táo là Fusarium oxysporum (16% trình tự), một loại nấm đất chưa nuôi cấy được nộp dưới mã số DQ420986 (12%), và Rhodotorula mucilaginosa (9%). Trong một phân tích dư thừa, các yếu tố bao gồm thành phần cộng đồng nấm và oomycete, tỷ lệ hô hấp của đất, kích thước quần thể vi khuẩn và nấm có thể nuôi cấy, hàm lượng chất hữu cơ trong đất và khả năng dinh dưỡng, không phải là những yếu tố dự đoán chính xác về khối lượng sinh khối của cây giống táo trong các mẫu đất này. Các phương pháp GMS khác nhau được sử dụng bởi những người trồng táo có thể ảnh hưởng đến mức độ nghiêm trọng của ARD trong các cây được tái trồng, nhưng các yếu tố edaphic thường liên quan đến độ phì nhiêu của đất có thể không dự đoán đáng tin cậy sức khỏe rễ cây và sự thành công trong việc thiết lập các vườn cây táo tái trồng.
Từ khóa
#bệnh tái trồng cây táo #hệ thống quản lý che phủ đất #cộng đồng vi sinh vật #sức khỏe rễ câyTài liệu tham khảo
Arcate JM, Karp MA, Nelson EB (2006) Diversity of Peronosporomycete communities associated with the rhizosphere of different plant species. Microb Ecol 51:36–50
Arroyo-García R, Cenis JL, Tello J, Martiez-Zapater JM, Cifuentes D (2003) Genetic relationships among seven specialized forms of Fusarium oxysporum determined by DNA sequencing of the ITS region and AFLPs. Span J Agric Res 1:55–63
Atkinson D (1980) The distribution and effectiveness of the roots of tree crops. Hort Rev 2:424–490
Benizri E, Piutti S, Verger S, Pagès L, Vercambre G, Poessel JL, Michelot P (2005) Replant diseases: bacterial community structure and diversity in peach rhizosphere as determined by metabolic and genetic fingerprinting. Soil Biol Biochem 37:1738–1746
Boehm MJ, Wu T, Stone A, Kraakman B, Iannotti DA, Wilson GE, Madden LV, Hoitink HA (1997) Cross-polarized magic angle spinning 13C nuclear magnetic resonance spectroscopic characterization of soil organic matter relative to culturable bacterial species composition and sustained biological control of Pythium root rot. Appl Environ Microb 63:162–168
Brown MW, Tworkoski T (2004) Pest management benefits of compost mulch in apple orchards. Agr Ecosyst Environ 103:465–472
Bruns TD, White TJ, Taylor JW (1991) Fungal molecular systematics. In: Johnston RF (ed) Annual review of ecology and systematics. Annual Reviews Inc., Palo Alto, CA, USA, pp 525–564
Buszard DJ, Jensen P (1986) A note on the incidence of apple replant disease in Quebec Canada orchards. Phytoprotection 67:133–136
Časka V, Vančura V, Hudská G, Přikryl Z (1982) Rhizosphere microorganisms in relation to apple replant problem. Plant Soil 69:187–197
Ceasar AJ, Burr TJ (1987) Growth promotion of apple seedlings and rootstocks by specific strains of bacteria. Phytopathology 77:1583–1588
Chung YR, Hoitink HAH, Lipps PE (1988) Interactions between organic matter decomposition level and soilborne disease severity. Agr Ecosyst Environ 24:183–193
Cole JR, Chai B, Marsh TL, Farris RJ, Wang Q, Kulam SA, Chandra S, McGarrell DM, Schmidt TM, Garrity GM, Tiedje JM (2003) The Ribosomal Database Project (RDP-II): previewing a new autoaligner that allows regular updates and the new prokaryotic taxonomy. Nucleic Acids Res 31:442–443
Culman SW, Duxbury JM, Lauren JG, Thies JE (2006) Microbial community response to soil solarization in Nepal’s rice–wheat cropping system. Soil Biol Biochem 38:3359–3371
DeFigueiredo DR, Pereira MJ, Moura A, Silva L, Bárrios S, Fonseca F, Henriques I, Correia A (2007) Bacterial community composition over a dry winter in meso- and eutrophic Portuguese water bodies. FEMS Microbiol Ecol 59:638–650
Dullahide SR, Stirling GR, Nikulin A, Stirling AM (1994) The role of nematodes, fungi, bacteria and abiotic factors in the etiology of apple replant problems in the Granite Belt of Queensland. Aust J Exp Agr 34:1177–1182
Facteau TJ, Chestnut NE, Rowe KE (1996) Tree, fruit size and yield of ‘ Bing’ sweet cherry as influenced by rootstock, replant area, and training system. Sci Hortic-Amsterdam 67:13–26
Foy CL, Drake CR, Pirkey CL (1996) Impact of herbicides applied annually for twenty-three years in a deciduous orchard. Weed Technol 10:587–591
Fracchia S, Godeas A, Scervino JM, Sampredo I, Ocampo JA, García-Romera I (2003) Interaction between the soil yeast Rhodotorula mucilaginosa and the arbuscular mycorrhizal fungi Glomus mosseae and Gigaspora rosea. Soil Biol Biochem 35:701–707
Gauch HG, Furnas RE (1991) Statistical analysis of yield trials with MATMODEL. Argon J 83:916–920
Grosch R, Schwerwinsky K, Lottmann J, Berg G (2007) Fungal antagonists of the plant pathogen Rhizoctonia solani: selection, control efficacy and influence on the indigenous microbial community. Mycol Res 110:1464–1474
Gure A, Wahlström K, Stenlid J (2005) Pathogenicity of seed-associated fungi to Podocarpus falcatus in vitro. Forest Pathol 35:23–35
Heuer H, Krsek M, Baker P, Smalla K, Wellington EMH (1997) Analysis of Actinomycete communities by specific amplification of genes encoding 16S rRNA and gel-electrophoretic separation in denatureing gradients. Appl Environ Microb 63:3233–3241
Hipps NA, Davies MJ, Johnson DS (2004) Effect of different ground vegetation management systems on soil quality, growth and fruit quality of culinary apple trees. J Hortic Sci Biotech 79:610–618
Kable PF, Mai WF (1968) Influence of soil moisture on Pratylenchus penetrans. Nematologica 14:101–122
Leinfelder MM, Merwin IA (2006) Rootstock selection, preplant soil treatments, and tree planting positions as factors in managing apple replant disease. Hort Sci 41:394–401
Mai WF, Abawi GS (1978) Determining the cause and extent of apple, cherry, and pear replant diseases under controlled conditions. Phytopathology 68:1540–1544
Mai WF, Abawi GS (1981) Controlling replant diseases of pome and stone fruits in Northeastern United-States by preplant fumigation. Plant Dis 65:859–864
Mai WF, Merwin IA, Abawi GS (1994) Diagnosis, etiology, and management of replant problems in New York cherry and apple orchards. Acta Hort 363:33–41
Mali VR, Bojnansky V (1979) Occurrence of Olpidium brassicae on Euonymus europaea in Czechoslovakia. Biologia 34:47–54
Manici LM, Ciavatta C, Kelderer M, Erschbaumer G (2003) Replant problems in South Tyrol: role of fungal pathogens and microbial population in conventional and organic apple orchards. Plant Soil 256:315–324
Mazzola M (1997) Identification and pathogenicity of Rhizoctonia spp. isolated from apple roots and orchard soils. Phytopathology 88:930–938
Mazzola M (1998) Elucidation of the microbial complex having a causal role in the development of apple replant disease in Washington. Phytopathology 88:930–938
Mazzola M (1999) Transformation of soil microbial community structure and Rhizoctonia-suppressive potential in response to apple roots. Phytopathology 89:920–927
Merwin IA (2003) Orchard floor management systems. In: Ferree DC (ed) Apples: botany, production and uses. CABI Publ., Wallingford, England
Merwin IA, Ray JA (1997) Spatial and temporal factors in weed interference with newly planted apple trees. HortScience 32:633–637
Merwin IA, Stiles WC (1989) Root-lesion nematodes, potassium deficiency, and prior cover crops as factors in apple replant disease. J Am Soc Hortic Sci 114:724–728
Merwin IA, Stiles WC (1994) Orchard groundcover management impacts on apple tree growth and yield, and nutrient availability and uptake. J Am Soc Hortic Sci 199:209–215
Merwin IA, Wilcox WF, Stiles WC (1992) Influence of orchard ground cover management on development of Phytophthora crown and root rots of apple. Plant Dis 76:199–205
Merwin IA, Stiles WC, van Es HM (1994) Orchard groundcover management impacts on soil physical properties. J Am Soc Hortic Sci 119:216–222
Merwin IA, Ray JA, Steenhuis TS, Boll J (1996) Groundcover management systems influence fungicide and nitrate-N concentrations in leachate and runoff from a New York apple orchard. J Amer Soc Hort Sci 121:249–257
Moeseneder M-M, Arrieta J-M, Muyzer G, Winter C, Herndl G-J (1999) Optimization of terminal-restriction fragment length polymorphism analysis for complex marine bacterioplankton communities and comparison with denaturing gradient gel electrophoresis. Appl Environ Microbiol 65:3518–3525
Mulder D (ed) (1978) Soil disinfestations. Elsevier, Amsterdam, p 369
Muyzer G, Smalla K (1998) Application of denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and temperature gradient gel electrophoresis (TGGE) in microbial ecology. Antonie van Leeuwenhoek 73:127–141
Oliveira MT, Merwin IA (2001) Soil physical conditions in a New York orchard after eight years under different groundcover management systems. Plant Soil 234:233–237
Rodella AA, Saboya LV (1999) Calibration for conductimetric determination of carbon dioxide. Soil Biol Biochem 32:2059–2060
Rumberger A, Yao S, Merwin IA, Nelson EB, Thies JE (2004) Rootstock genotype and orchard replant position rather than soil fumigation or compost amendment determine tree growth and rhizosphere bacterial community composition in an apple replant soil. Plant Soil 264:247–260
Rumberger A, Merwin IA, Thies JE (2007) Microbial community development in the rhizosphere of apple trees at a replant site. Soil Biol Biochem 39:1645–1654
Sampredo I, Aranda E, Scervoni JM, Fracchia S, García-Romera I, Ocampo JA, Godeas A (2004) Improvement by soil yeasts of arbuscular mycorrhizal symbiosis of soybean (Glycine max) colonized by Glomus mosseae. Mycorrhiza 14:229–234
Storer DA (1984) A simple high sample volume ashing procedure for determination of soil organic matter. Soil Sci Plant Anal 15:759–772
Termorshuizen AJ, Lotz LAP (2002) Does large-scale cropping of herbicide-resistant cultivars increase the incidence of polyphagous soil-borne plant pathogens? Outlook Agr 31:51–54
Thies JE, Grossman JM (2006) The soil habitat and soil ecology. In: Biological strategies for sustainable soil systems. Publisher: Marcel Dekker/CRC Press, p 59–78
Tworkoski T, Miller S (2001) Apple and peach orchard establishment following multi-year use of diuron, simazine and terbacil. HortScience 36:1211–1213
Urbach E, Vergin KL, Larson GL, Giovanni SJ (2002) Dynamic bacterioplankton populations in ultraoligotrophic Crater Lake. Abstr Gen Meet Am Soc Microbiol 102:343–344
Utkhede RS, Hogue EJ (1998) Effect of herbicides, plastic mulch, and hand weed on development of phytophthora crown and root rot of apple trees. Can J Plant Pathol 20:81–86
van Bruggen AHC, Semenov AM, van Diepeningen AD, de Vos OJ, Blok WJ (2006) Relation between soil health, wave-like fluctuations in microbial populations, and soil-borne plant disease management. Eur J Plant Pathol 115:105–122
Wallace RB, Johnson MJ, Suggs SV, Ken-ichi M, Bhatt R, Keiichi I (1981) A set of synthetic oligodeoxyribonucleotide primers for DNA sequencing in the plasmid vector pBR322. Gene 16:21–26
Walsh BD, Salmins S, Buszard DJ, Mackenzie A (1996) Impact of soil management systems on organic dwarf apple orchards and soil aggregate stability, bulk density, temperature and water content. Can J Soil Sci 76:203–209
Yao S, Merwin IA, Bird GW, Abawi GS, Thies JE (2005) Orchard floor management practices that maintain vegetative or biomass groundcover stimulate soil microbial activity and alter soil microbial community composition. Plant Soil 271:377–389