强还原土壤处理(Reductive soil disinfestation,RSD)是一种依赖添加大量易分解有机物料、灌溉土壤至田间最大持水量并通过覆膜创造厌氧环境进行处理的土壤处理方法,具有杀灭多种土传病原菌,改善土壤理化性质,重建土壤微生物区系等多重作用,从而能够有效缓解因高强度种植引起的作物连作障碍问题。因此,研究RSD处理的影响因素及有机物料类型与RSD杀菌效果之间的关系对于科学选择有机物料类型及用量,制订合适的RSD处理方案,确保最佳的土壤修复效果具有重要的意义。本文利用高效液相色谱和实时荧光定量PCR等技术手段,(1)通过布置不同RSD处理的大田试验,研究田间条件下影响RSD处理效果的主要因素;(2)通过室内培养实验,研究RSD处理过程中“有机物料类型—氧化还原电位(Eh)下降、有机酸积累—杀菌效果”之间的内在联系;(3)采用生长速率法,研究有机酸种类和浓度对不同病原真菌菌丝生长的抑制效果。主要研究结果如下:田间RSD处理结果表明,处理前土壤退化程度对处理效果有一定影响。对于退化程度不高的土壤,RSD处理对土壤p H和EC(Electrical conductivity,EC)影响不显著,而对尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)的杀灭效果具有显著影响。对于严重退化的土壤,RSD处理对土壤p H、EC和病原菌数量均具有显著的影响,其中影响RSD处理缓解土壤酸化和盐渍化效果的主要因素是处理温度和处理所用有机物料类型;影响RSD处理杀菌效果的主要因素有处理温度、处理周期和处理所用有机物料类型。因此,有机物料类型是影响RSD处理效果的关键因素。室内培养实验发现,有机物料的性质如易氧化有机碳(Easily oxidized organic carbon,EOC)含量和C/N会显著影响RSD处理过程中土壤Eh的下降速率、累积量及有机酸的产生速率、累积量。其中,有机物料的EOC含量与Eh累积量呈极显著负相关,而与Eh下降速率呈显著正相关。碳氮比(总有机碳占总氮比重,C/N)与Eh累积量呈显著正相关,而与Eh下降速率呈显著负相关。有机物料的EOC含量与有机酸累积量和产生速率呈显著正相关,而C/N与有机酸累积量和产生速率呈极显著负相关。定量PCR分析表明,在RSD处理过程中,有机物料性质对病原菌数量的杀灭效率有显著影响,其中高EOC含量的有机物料在处理前期就能达到较高的杀菌率,而低EOC含量的有机物料在处理前期,病原菌下降缓慢,但随着处理的进行,杀菌率逐渐增加。所有RSD处理在持续28天后,均能达到较高的杀菌率,为99.0%-99.9%。相关性分析表明,RSD处理过程中有机物料EOC含量、土壤Eh下降速率、有机酸产生速率及累积量与杀菌率呈显著正相关;而有机物料C/N与杀菌率呈显著负相关,土壤Eh累积量与杀菌率无显著相关性。因此,高EOC含量、低C/N的有机物料能够在RSD过程中快速形成严格的厌氧环境及产生足够浓度的杀菌物质如有机酸等,从而在RSD处理的前期就能够有效杀灭土传病原菌。平板实验结果表明,有机酸能够有效抑制土传病原真菌的菌丝生长,且具有种类和浓度效应。随着有机酸浓度的增加,其对病原菌的抑制效果逐渐增强,以立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)为例,当浓度从1增加至10 mmol/L时,有机酸对其菌丝生长的抑制作用从30%增加至60%。同时,随着有机酸种类的变化,其对病原菌的抑制效果产生差异,如5 mmol/L的丙酸、丁酸和异戊酸对R.solani的抑制效果均达到90%以上,而顺丁烯二酸的抑制效果最差,为42.6%。此外,不同土传病原菌对有机酸种类和浓度的耐受程度有所不同,如10 mmol/L的有机酸对R.solani和F.oxysporum生长的抑制效果均在55%以上,而对链格孢菌(Alternaria alternate)和腐皮镰刀菌(Fusarium solani)生长的抑制效果在20%以上。综上所述,田间条件下影响RSD处理效果的因素主要有土壤退化程度、处理持续时间、温度和有机物料类型。添加高EOC、低C/N的有机物料能够通过提高RSD过程中的有机酸产量、创造更剧烈的厌氧环境,进而取得更好的杀菌效果。有机酸对病原真菌菌丝生长的抑制效果随有机酸浓度的增加而增强,且不同有机酸对同一病原菌的抑制效果和同种有机酸对不同病原菌的抑制效果均存在差异。本论文的研究结果表明,在田间条件下,针对特定土传病原菌的退化土壤,可以通过选择恰当的有机物料类型及其用量来调控RSD过程中杀菌物质的产生从而达到有效杀灭目标病原菌的目的,确保RSD的处理效果,为今后在RSD大面积推广应用过程中实现科学选料、精准处理,提高RSD处理效率提供一定的理论依据。