土壤pH值與十字花科作物根腫病相互關(guān)系研究

黃　蓉，黃瑞榮*，胡建坤，華菊玲，閔躍中

(1.江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所，江西南昌330200；2.南昌市蔬菜技術(shù)推廣中心，江西南昌330000)

土壤pH值與十字花科作物根腫病相互關(guān)系研究

黃蓉1，黃瑞榮1*，胡建坤1，華菊玲1，閔躍中2

(1.江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所，江西南昌330200；2.南昌市蔬菜技術(shù)推廣中心，江西南昌330000)

摘要：在江西省根腫病區(qū)采集106份樣土測定土壤pH值，調(diào)查田間根腫病病情；結(jié)合人工接種與土壤pH值調(diào)節(jié)試驗，研究土壤pH值與根腫病之間的關(guān)系。結(jié)果表明：土壤pH值分布區(qū)域主要在4.0～7.0，占所測土樣的94.3%；田間根腫病情以土壤pH值4.5～6.5相對較重。人工接種試驗土壤pH值與根腫病關(guān)系密切，適宜根腫病發(fā)生的土壤pH值區(qū)域為4.0～6.5，最適區(qū)域為4.5～5.5。調(diào)節(jié)土壤pH值至6.5以上，在相同背景條件下病情減輕。施用石灰調(diào)高土壤pH值，減輕或抑制根腫病發(fā)生。每667 m2石灰的適宜用量75～100 kg，用量過大，可導(dǎo)致作物生長不良。

關(guān)鍵詞：土壤；pH值；十字花科；根腫病。

由蕓苔根腫菌(Plasmodiophorabrassicae)引起的十字花科根腫病是一種重要的世界性植物病害。由該病引起的損失占世界十字花科作物總量的10%以上，在病區(qū)引起的損失一般在20%～90%[1-2]。該菌為專性寄生，主要危害十字花科植物的根部，能夠產(chǎn)生吲哚乙酸和細胞分裂素等激素類物質(zhì)[3-4]，致使植物的根部組織膨大，形成根部腫瘤。我國是根腫病分布區(qū)域較廣的國家，大部分省(市)十字花科作物種植區(qū)有分布[5-6]。江西是二十世紀五十年代報道有根腫病發(fā)生的省份[7]，如今幾乎各縣(市)均有該病分布。隨著城鄉(xiāng)一體化進程的加快，大面積蔬菜基地的建立，給根腫病大面積流行創(chuàng)造了擴散條件，也給十字花科作物的生產(chǎn)帶來了巨大風險。據(jù)報道，不論十字花科蔬菜，還是世界四大油料作物之一的油菜，感染上該病的趨勢都日益加重，損失也在逐年增加[8]。因此，該病已成為十字花科作物可持續(xù)生產(chǎn)的一個重要制約因子。

根腫病的發(fā)生受菌源量、溫度、土壤含水量、栽培條件等因素的影響，與土壤pH值也密切相關(guān)[9-13]。為進一步摸清根腫病與土壤pH值的相關(guān)性，筆者于2010—2012年在江西省多個縣(市)根腫病區(qū)采集田間土樣測定土壤pH值，結(jié)合田間病害調(diào)查，分析土壤pH值與根腫病關(guān)系；采用人工接種病菌研究土壤pH值與根腫病關(guān)系；同時研究了石灰對土壤pH值和作物生長的影響及其對根腫病的防控作用，旨在為根腫病發(fā)生條件及其防治研究提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1供試樣土的采集

分別從江西省南昌縣八一鄉(xiāng)、向塘鎮(zhèn)、南昌市揚子洲、江西省水稻良種場、婺源縣劉坑村等十字花科蔬菜根腫病疫區(qū)采集土樣106份。多數(shù)土樣為病田帶菌土，有的土樣來自蔬菜地，有的土樣來自水稻與蔬菜輪作地。選擇田中有代表性的區(qū)域用取土器自上而下采集1～20 cm的土壤作為樣土，5點取樣，每點取土100 g。土樣取回后混勻放在搪瓷盤中自然風干，以備測試之用。

1.2土壤pH值的測定

1.2.1樣土處理用孔徑為1 mm的篩子將風干土過篩，每份土壤樣品進行測定時，分別取20 g土放入規(guī)格為100 mL的燒杯中，并加入20 mL的去離子蒸餾水，用玻璃棒攪拌1 min，使其充分混勻后用封口膜密封，在室溫下靜置30 min，備用。

1.2.2pH值測定開啟pH測量計預(yù)熱15 min后，用配制好的標準pH緩沖液進行校正，將電極桿用蒸餾水沖洗干凈后插入待測樣品中，待數(shù)值穩(wěn)定后記錄測定結(jié)果。每個樣品3次重復(fù)。

1.3根腫病田間調(diào)查

2010年10月至2012年10月，先后在取樣田塊抽樣調(diào)查十字花科蔬菜根腫病發(fā)生情況，5點取樣，小白菜每點查40株，大白菜或紫菜苔每點調(diào)查30株，記載病株率。結(jié)合土壤pH值測定結(jié)果，分析其與根腫病病情之間的關(guān)系。

1.4人工接種測定土壤pH值與根腫病關(guān)系

1.4.1供試品種小白菜品種“蘇州青”。

1.4.2接種體制配把保存于-20 ℃冰柜中的根腫病菌腫根取出，解凍后置入搗碎機中加少量無菌水搗碎。雙層滅菌紗布過濾，3 100 r/min離心濃縮，配制成菌懸浮液，用血球計數(shù)板于顯微鏡下計數(shù)，調(diào)節(jié)孢子濃度至2.5×107孢子/mL備用。

1.4.3孢子液噴施接種將土壤pH值6.5的營養(yǎng)土裝入塑料育苗盤(規(guī)格為60 cm×40 cm×15 cm)中，分成2組，一組土壤pH值調(diào)至5.5，另一組土壤pH值6.5不變。以每盤土壤噴施菌液(2.5×107孢子/mL)800 mL為接種處理，噴施無菌水800 mL為空白對照，共計4個處理。每處理1盤，重復(fù)3次。每盤播種40穴，每穴3粒種子。采用FeSO4·7H2O調(diào)低土壤pH。

1.4.4孢子液浸種接種將小白菜種子分別在2.5×107孢子/mL、5×106孢子/mL、1×106孢子/mL等3個不同濃度的孢子懸液中浸泡5 h后，分別播種到裝有pH值6.5和pH值5.5的營養(yǎng)土的塑料育苗盤中，播種方法與調(diào)土壤pH同1.4.3。

1.4.5帶菌土壤接種取同一病田的土壤充分拌勻后測定初始土壤pH值，裝入塑料育苗盤中，設(shè)計土壤pH值4.0、4.5、5.5、6.5、7.0共5個處理，每處理各1盤，重復(fù)3次。采用FeSO4· 7H2O和石灰調(diào)節(jié)土壤pH值至各梯度。播種方法與前面一致。

1.5石灰用量對菜苗的影響

從無根腫病史的菜地取土，充分拌勻后裝入塑料育苗盤中，按畝用石灰量75，100，150，250，500 kg計算各處理每盤用量，分別施入育苗盤中，將石灰與表層土(1～8 cm)混拌均勻，每處理各1盤，重復(fù)3次。每盤播種"蘇州青"菜籽200粒，各處理后續(xù)管理一致。播種后7 d調(diào)查出苗率，稱取各處理菜苗地上部分的鮮質(zhì)量，計算100株菜苗的鮮重，觀察菜苗長勢。

1.6病情調(diào)查記載

播種后35～40 d調(diào)查各處理全部菜苗的發(fā)病情況。由于根腫病分級國內(nèi)尚無統(tǒng)一標準，筆者將病情嚴重度按“0～5”級分為4級，并以此分級標準調(diào)查記載，計算株發(fā)病率和病情指數(shù)。根腫病病情嚴重度“0～5”級分級標準如下：

0級：未發(fā)病；

1級：須根腫大，或主根輕微腫大但不明顯；

3級：主根明顯腫大，腫瘤大小達主根橫切面積的2倍；

5級：主根明顯腫大，腫瘤大小達主根橫切面積的4倍以上，或主、須呈現(xiàn)多個明顯腫瘤。

1.7統(tǒng)計分析

調(diào)查結(jié)果按下列公式進行計算：

病株率=發(fā)病株數(shù)÷總株數(shù)×100%

(1)

病情指數(shù)=∑[(發(fā)病級代表值×各級病株數(shù))/(調(diào)查總株數(shù)×最高發(fā)病級代表值)]×100

(2)

用SAS軟件分析各試驗中不同處理之間的差異。

2結(jié)果

2.1田間土樣pH值區(qū)域分布與根腫病關(guān)系

圖1　土樣pH值范圍分布Fig.1　Distribution of the soil pH spectrum

采集的106份土樣pH值測定結(jié)果，最高值為7.5，最低值為3.8，土壤pH值分布區(qū)域主要在4～7，占所測樣本的94.3%。旱田改水田的土壤pH值略有上升。土樣pH值區(qū)域分布比率為pH<4.0：2.8%；4.07.0：2.8 %(圖1)。分析田間病害調(diào)查結(jié)果，根腫病發(fā)生的土壤pH值區(qū)域在3.8～7.0，病情以土壤pH值4.5～6.5相對較重，土壤pH值6.5以上相對較輕。

研究發(fā)現(xiàn)，田間存在以下兩種現(xiàn)象：同一田塊不同區(qū)域土壤pH值相差較大，pH值>6.5的區(qū)域根腫病株率明顯低于pH值﹤6.5的區(qū)域(表1)；同一田塊土壤pH值差異較小，不同區(qū)域病株率差異較大(表2)。究其原因，前者多因施用石灰量不等所致，后者主要表現(xiàn)在移栽田，多為病苗移栽所致。

表1　同一田塊不同小區(qū)土壤pH值差異導(dǎo)致病株率差異

數(shù)據(jù)來自于小白菜連作直播田塊。Pakchoi seeds were sowed for planting in this group.

表2　土壤pH值差異小的同一田塊病株率差異

a上季病株率為田間移栽小白菜苗調(diào)查結(jié)果；b當季病株率為直播小白菜苗調(diào)查結(jié)果。

aPakchoi seedlings were transplanted for planting in this group;bPakchoi seeds were sowed for planting in this group.

2.2孢子液噴施接種測定土壤pH值與根腫病關(guān)系

如表3所示，處理1為土壤pH值5.5與噴施菌液接種的組合，其根腫病株發(fā)病率為94.90%，病情指數(shù)為56.67；處理2是土壤pH值6.5與噴施菌液的組合，其根腫病株發(fā)病率為72.97%，病情指數(shù)為39.46；處理3、4為pH6.5和5.5的營養(yǎng)土與噴施清水的組合，株發(fā)病率為0。結(jié)果表明，土壤pH值6.5的處理所誘導(dǎo)的病情顯著低于土壤pH值5.5。

表3　噴施接種試驗結(jié)果

不同處理的數(shù)據(jù)后相同字母表示差異不顯著(P>0.01)。

Mean values for different treatments with the same letters in each histogram are not significantly different(P>0.01).

2.3孢子液浸種接種測定土壤pH值與根腫病關(guān)系

不同濃度的孢子液浸種處理后播種到裝有pH 6.5與pH 5.5的營養(yǎng)土的育秧盤中，35 d后調(diào)查各處理根腫病發(fā)生情況，結(jié)果見表4。結(jié)果表明，菌液浸種可誘導(dǎo)根腫病發(fā)生，其病情嚴重度與菌液濃度有關(guān)，在供試的病菌孢子濃度范圍內(nèi)，孢子濃度越高病情越重。相同孢子液濃度(2.5×107孢子/mL、5×106孢子/mL)浸種處理播種在pH 5.5的土壤中病情嚴重度極顯著高于土壤pH 6.5的土壤。菌液濃度1×106孢子/mL浸種處理的病情嚴重度兩者無顯著差異，這應(yīng)與病情太輕有關(guān)。

表4　根腫病浸種法接種在不同條件下的試驗效果

不同處理的數(shù)據(jù)后相同字母表示差異不顯著(P>0.01)。

Mean values for different treatments with the same letters in each histogram are not significantly different(P>0.01).

2.4菌土接種測定土壤pH值與根腫病關(guān)系

以病田帶菌土壤為營養(yǎng)土和接種體測定pH值與根腫病的關(guān)系，結(jié)果見表5。結(jié)果表明，土壤pH值在4.0～7.0，病株率和病情指數(shù)變化趨勢為5.5﹥4.5﹥4.0﹥6.5﹥7.0，土壤pH值5.5與4.5的差異未達顯著水平，但兩者極顯著高于土壤pH值6.5；土壤pH值7.0的病株率和病情指數(shù)極顯著低于其它各處理。由此可見，土壤pH值對根腫病有顯著影響。

表5　菌土接種測定土壤pH值與根腫病關(guān)系

不同處理的數(shù)據(jù)后相同字母表示差異不顯著(P>0.01)。

Mean values for different treatments with the same letters in each histogram are not significantly different(P>0.01).

2.5石灰用量對作物生長的影響

石灰用量對作物生長影響的試驗結(jié)果見表6。結(jié)果表明，每667 m2石灰一次性用量0～500 kg，對小白菜的出苗率影響不大，但出苗后7 d調(diào)查，菜苗素質(zhì)及100苗鮮質(zhì)量差異顯著。每667 m2石灰用量達到250 kg時菜苗長勢減弱；達到500 kg時菜苗素質(zhì)顯著降低，表現(xiàn)為苗小、瘦弱。各處理100苗鮮質(zhì)量方差分析表明，每667 m2石灰施用量0～100 kg無顯著差異，但其鮮質(zhì)量顯著高于150 kg的處理；每667 m2150,250,500 kg等3個處理的鮮質(zhì)量，分別為前者顯著高于后者。pH值6.0左右的土壤施用石灰，土壤pH值隨石灰用量加大而增高；當石灰用量達500 kg時，土壤pH值增高至12。由此可見，施用石灰可調(diào)高土壤pH值，但過量會導(dǎo)致作物嚴重生長不良。

表6　石灰用量對作物生長的影響

不同處理的數(shù)據(jù)后相同字母表示差異不顯著(P>0.01)。

Mean values for different treatments with the same letters in each histogram are not significantly different(P>0.01).

3結(jié)論與討論

根據(jù)土壤樣品pH值測定，pH最高值為7.5，最低值為3.8，pH值分布區(qū)域主要在4.0～7.0，占所測樣本的94.3%，以酸性土壤為主。根據(jù)人工接種測定和田間調(diào)查，根腫病發(fā)生的土壤條件在pH值3.8～7.0，pH值4.0～6.5為適宜區(qū)域，4.5～5.5為最適區(qū)域。在相同條件下土壤pH值﹥6.5根腫病發(fā)生相對較輕。這與呂理桑報道的土壤pH在4.0～7.0皆發(fā)病，在5.4～6.5最適宜發(fā)病，pH值在7.0以上時不發(fā)病[14]基本一致。結(jié)果表明，土壤pH值與根腫病關(guān)系密切，是影響根腫病發(fā)生的重要因子。江西省耕地多為紅壤酸性土，據(jù)此推斷是適宜根腫病發(fā)生的土壤類型。江西省根腫病分布廣泛，幾乎全省各縣(市)均有發(fā)生，其中田間土壤偏酸可能是原因之一。

利用石灰及其他形式的鈣鹽在一定程度上可以調(diào)節(jié)土壤pH值，可有效減少休眠孢子的萌發(fā)[8-9]，起到控制該病害的效果。Niwa等[9]在比較Ca(OH)2、CaCO3和KOH對根腫病的防治效果時發(fā)現(xiàn)，KOH對根腫病的防治效果不及Ca(OH)2和CaCO3，這充分說明根腫病的發(fā)生與土壤中鈣的含量有著密切關(guān)系。田間調(diào)查與試驗證實，施用石灰可減輕根腫病的發(fā)生。這應(yīng)與施用石灰提高了土壤中Ca2+的含量和土壤pH值，從而降低了土壤酸度有關(guān)。肖崇剛等通過測定根腫病菌的生物學(xué)特性，認為酸性條件更適合根腫病菌的生存繁殖[15]。因此，田間增施石灰可作為防治根腫病的一項重要措施。但過多的施用石灰將對土壤結(jié)構(gòu)、理化性狀造成不良影響，導(dǎo)致土壤板結(jié)，影響后茬作物生產(chǎn)。研究表明，每667 m2田間一次性施用石灰75～100 kg對作物生長無不良影響，但超過250 kg即可影響菜苗素質(zhì)，抑制長勢，且隨用量增加影響加重。因此，每667 m2石灰一次性施用宜控制在75～100 kg。

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A Study of the Relationship Between Soil pH Value and

Clubroot of Cruciferous Crops

HUANG Rong1,HUANG Rui-rong1*,HU Jian-kun1,HUA Ju-ling1,MIN Yue-zhong2

(1.Plant Protection Institute,Jiangxi Academy of Agricultural Sciences,Nanchang 330200,China;2.Nanchang Vegetable Technique Extension Center,Nanchang 330000,China)

Abstract:The purpose of this study was to make clear the relationship between the pH value of soil and the outbreak of clubroot.106 soil samples were collected from the infected patches of clubroot in Jiangxi Province,their pH values were measured and the incidence of clubroot in these areas was investigated.Meanwhile,the infectional experiment of clubroot in different pH conditions was carried out.As a result,the pH values of soil samples were mostly distributed between 4.0 and 7.0,and the samples with these pH values accounted for 94.3% of all the samples.According to the field investigation result,when the pH of soil was 4.5-6.5,the incidence of clubroot was high.The result of the infectional experiment also confirmed that clubroot happened seriously when the soil pH was 4.0-6.5,especially when it was 4.5-5.5.If the soil pH value was adjusted over 6.5,clubroot would be lightened under the same condition.Spreading lime could raise soil pH,depress or inhibit the incidence of clubroot.The suitable concentration of lime was 75-100 kg in 667 m2,overabundance would make crops grow badly.

Key words:soil,pH value,crucifers,clubroot

作者簡介：黃蓉(1983—)，女，助理研究員，博士，主要從事植物病害防治研究，E-mail：lixi-helen@sohu.com；*通信作者：黃瑞榮，研究員， E-mail：huangruirong@sohu.com。

基金項目：國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201003029)和南昌市科技支撐計劃項目(洪財企[2012]80號)

收稿日期：2014-06-03修回日期：2014-07-10

中圖分類號：S436.3

文獻標志碼：A

文章編號：1000-2286(2015)01-0067-06