易感病煙田中土壤微生物與酶活性變化的研究

李 佳,呂鵬輝,張文靜,李 莉,肖佳冰,占俊文,于建軍

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院,河南 鄭州 450002)

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易感病煙田中土壤微生物與酶活性變化的研究

李 佳,呂鵬輝,張文靜,李 莉,肖佳冰,占俊文,于建軍*

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 煙草學(xué)院,河南 鄭州 450002)

摘要：比較了健康煙田與易感病煙田根際土壤中細(xì)菌、真菌、放線菌菌落數(shù)量及脲酶、過氧化氫酶和蔗糖酶活性在烤煙生育期間的變化情況。研究結(jié)果表明：易感病煙田土壤細(xì)菌和放線菌數(shù)量比健康煙田減少,在煙株移栽后45 d和60 d時(shí)兩塊田差異顯著;易感病煙田土壤真菌數(shù)量比健康煙田增多,在煙株移栽后45 d、60 d和75 d時(shí)差異顯著。與健康煙田相比，易感病煙田土壤的脲酶活性明顯下降，蔗糖酶活性總體上有所下降，而過氧化氫酶活性變化不大。

關(guān)鍵詞：土壤微生物;土壤酶活性;土傳病害;煙田

土傳病害廣泛存在并嚴(yán)重危害著農(nóng)業(yè)生產(chǎn),特別是對(duì)煙葉質(zhì)量影響極大,同時(shí)造成煙葉25%～75%的減產(chǎn)[1]。土傳病害具有難以根治、傳播迅速、容易蔓延等特點(diǎn),因此它被植物界認(rèn)定為最難治理的病害之一[2]。目前在煙葉生產(chǎn)中主要通過減少連作和噴施殺菌劑來防治土傳病害,不僅效果不佳,而且還會(huì)污染生態(tài)環(huán)境。環(huán)境友好型的生物防治方法有很多[3-5],但都因適應(yīng)性不強(qiáng)而未得到推廣。土傳病原菌是土壤微生物的一部分,土壤酶不僅能夠改良土壤結(jié)構(gòu),而且與土壤呼吸、土壤肥力等密切相關(guān)[6-7],土壤酶活性與土壤微生物既是土壤有機(jī)物轉(zhuǎn)化的執(zhí)行者,又是植物營(yíng)養(yǎng)元素的活性庫[8]。本文研究了健康煙田與易感染土傳病害煙田的土壤微生物與酶活性的差異,旨在弄清感染土傳病害后煙田的微生態(tài)變化情況,為原位篩選具有拮抗作用的微生物,調(diào)整土壤微生態(tài)結(jié)構(gòu),進(jìn)而尋找出高效防治煙田土傳病害的方法提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015年在四川省涼山州會(huì)理縣南閣鄉(xiāng)南閣村1組進(jìn)行,選取健康煙田(T1)和易感病煙田(T2)各667 m2作為試驗(yàn)田,土壤類型為紫色黏壤土,海拔為1767 m,前茬作物均為小麥,試驗(yàn)田所栽烤煙品種為云煙87。健康煙田為最近3年或3年以上基本沒有發(fā)生土傳病害(主要為黑脛病)的煙田；易感病煙田為最近3年或3年以上頻繁發(fā)生土傳病害且發(fā)病率大于20%的煙田?？緹熢耘?、調(diào)制等按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)管理措施進(jìn)行。試驗(yàn)田土傳病害發(fā)病率以及土壤基礎(chǔ)肥力分別見表1、表2。

1.2土樣采集及相關(guān)指標(biāo)測(cè)定方法

1.2.1土樣采集分別于煙株移栽后30 d、45 d、60 d、75 d取煙株根際土壤,測(cè)定微生物菌群數(shù)量及土壤酶活性。在易感病煙田選擇發(fā)病較為集中的區(qū)域進(jìn)行采集,在健康煙田選擇與易感病煙田相應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行采集,均按照五點(diǎn)取樣法取樣,用抖土法收集[9]。

表1試驗(yàn)煙田土傳病害發(fā)病率

1.2.2土壤基礎(chǔ)肥力、微生物及烤煙發(fā)病率的測(cè)定參考《土壤農(nóng)化分析》中的方法[10]測(cè)定土壤pH值、速效鉀、堿解氮、速效磷、有機(jī)質(zhì)含量。土樣經(jīng)過梯度稀釋,采用固體平板混勻澆注培養(yǎng)計(jì)數(shù)法[11]測(cè)定土壤微生物菌群數(shù)量，每個(gè)土樣重復(fù)3次，其中細(xì)菌培養(yǎng)采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，放線菌培養(yǎng)采用高氏1號(hào)培養(yǎng)基，真菌培養(yǎng)采用孟加拉紅培養(yǎng)基。分別在土樣采集當(dāng)天記錄兩塊試驗(yàn)田所有煙株土傳病害的發(fā)病情況,并計(jì)算發(fā)病率。

1.2.3土壤酶活性的測(cè)定采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測(cè)定土壤脲酶活性,以24 h后1 g干土中NH3-N的毫克數(shù)表示;采用高錳酸鉀滴定法測(cè)定過氧化氫酶活性,以1 g干土1 h內(nèi)消耗0.1 mol/L KMnO4的毫升數(shù)表示;采用3,5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定蔗糖酶活性,以24 h后1 g干土生成的葡萄糖的毫克數(shù)表示。

1.3數(shù)據(jù)分析

對(duì)所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Excel 2013和SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。下文表中數(shù)據(jù)為平均值,顯著性分析水平為0.05。

2結(jié)果與分析

2.1健康與易感病煙田中微生物菌群數(shù)量的比較

2.1.1健康與易感病煙田細(xì)菌數(shù)量的對(duì)比從表3可以看出,整體上,兩塊煙田的細(xì)菌數(shù)量均表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)且移栽后45 d時(shí)達(dá)到最大值。這與湛方棟等[12]的研究結(jié)果相符。在4個(gè)調(diào)查時(shí)間點(diǎn)健康煙田的細(xì)菌數(shù)量均高于易感病煙田的,前者比后者分別高了22.22%、42.35%、29.73%和27.94%,平均值高出了33.06%。兩塊煙田在移栽后45 d和60 d時(shí),土壤細(xì)菌數(shù)量差異顯著。

2.1.2健康與易感病煙田真菌數(shù)量對(duì)比如表4所示,整體來說,易感病煙田中的真菌數(shù)量高于健康煙田的,且除了移栽后30 d時(shí)差異不顯著外,在其余3個(gè)調(diào)查時(shí)間點(diǎn)均表現(xiàn)出顯著性差異。隨著煙株生長(zhǎng)發(fā)育的進(jìn)行,煙田土壤真菌數(shù)量也表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì),這與汪瑩等[13]的研究結(jié)果一致。健康煙田相鄰兩個(gè)調(diào)查時(shí)間點(diǎn)真菌數(shù)量的增幅分別為+10.34%、-26.69%、-6.15%,易感病煙田的分別為+59.02%、-32.99%、-27.69%,后者的變化幅度均大于前者的。在4個(gè)調(diào)查時(shí)間點(diǎn),易感病煙田的真菌數(shù)量分別比健康煙田高出了5.17%、51.56%、44.44%、14.63%,在移栽后45 d時(shí)兩者相差最大。

表3健康與易感病煙田細(xì)菌菌落數(shù)量對(duì)比

表4健康與易感病煙田真菌菌落數(shù)量對(duì)比

2.1.3健康與易感病煙田放線菌數(shù)量對(duì)比從表5可以看出,煙田土壤放線菌的數(shù)量變化與細(xì)菌和真菌的有所不同,整體上,隨著煙株生長(zhǎng)發(fā)育的推進(jìn)而呈現(xiàn)出逐漸增多的趨勢(shì),在移栽后75 d時(shí)達(dá)到最大值,且健康煙田的放線菌數(shù)量要高于易感病煙田的。其中,在移栽后45 d和60 d時(shí)差異顯著,健康煙田的放線菌菌落數(shù)量分別比易感病煙田高了19.23%和14.04%。在移栽后30～45 d期間和45～60 d期間煙田的放線菌菌落數(shù)量漲幅較大,健康煙田分別漲了63.16%、109.68%，易感病煙田分別漲了44.44%、100.38%。

表5健康與易感病煙田放線菌菌落數(shù)量對(duì)比

2.2健康與易感病煙田中土壤酶活性的比較

2.2.1健康與易感病煙田中脲酶活性對(duì)比如圖1所示,整體上,健康煙田的土壤脲酶活性高于易感病煙田的,在4個(gè)調(diào)查時(shí)間點(diǎn)分別比易感病煙田高了12.23%、37.54%、47.88%和34.83%,以移栽后60 d時(shí)兩者差別最大。健康煙田在移栽后30～45 d、45～60 d、60～75 d期間脲酶活性的變化幅度分別為-19.90%、48.98%、-45.24%，易感病煙田分別為-34.64%、38.57%、-39.94%,可以看出從移栽后30 d到45 d再到60 d期間,健康煙田土壤脲酶活性降低的幅度較易感病煙田小,而增加的幅度又較易感病煙田大,從而導(dǎo)致移栽后60 d時(shí)兩塊煙田土壤脲酶活性差異更大。

2.2.2健康與易感病煙田中過氧化氫酶活性對(duì)比從圖2可以看出,整體上兩塊煙田的過氧化氫酶活性相差不大,且均呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì),在移栽后45 d時(shí)酶活性均達(dá)到最大值。在移栽后30 d時(shí)易感病煙田的過氧化氫酶活性稍高于健康煙田的；在移栽后45 d和60 d時(shí)健康煙田的過氧化氫酶活性略高于易感病煙田的,以在移栽后60 d時(shí)兩者相差最大,但只比易感病煙田高出4.49%。

2.2.3健康與易感病煙田中蔗糖酶活性對(duì)比由圖3可見,土壤蔗糖酶活性呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì),在移栽后60 d時(shí)達(dá)到最大值。在移栽后30～60 d期間健康煙田的蔗糖酶活性均高于易感病煙田的,分別高出了7.46%、17.61%和16.14%；健康煙田在移栽后60 d時(shí)土壤中蔗糖酶活性比30 d時(shí)增長(zhǎng)了35.22%,易感病煙田則增長(zhǎng)了25.10%,前者的增幅比后者高10.12個(gè)百分點(diǎn)。

3結(jié)論與討論

微生物是土壤中物質(zhì)轉(zhuǎn)化的重要參與者,在有機(jī)質(zhì)的礦化、腐殖質(zhì)的形成和分解、植物營(yíng)養(yǎng)的轉(zhuǎn)化、土壤污染的修復(fù)等過程中起著不可替代的作用[14]。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),健康煙田土壤中的細(xì)菌和放線菌菌落數(shù)量都較易感病煙田高,而前者的真菌數(shù)量低于后者。這與郭利等[15]研究得出的常年連作煙田中微生物數(shù)量的變化規(guī)律一致。在本研究中,細(xì)菌和放線菌菌落數(shù)量在煙株移栽后45 d和60 d時(shí),兩塊煙田差異顯著,真菌數(shù)量在45 d、60 d和75 d時(shí)兩塊煙田差異顯著。在移栽后45 d時(shí)易感病煙田土傳病害已有大量發(fā)生,說明易感病煙田相對(duì)于健康煙田細(xì)菌和放線菌數(shù)量會(huì)減少,而真菌數(shù)量會(huì)顯著增加。

脲酶是一種酰胺酶,它廣泛地存在于大多數(shù)細(xì)菌、真菌和高等植物內(nèi),其活性與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷含量等呈顯著正相關(guān)[16-17]。在本試驗(yàn)中，煙田土壤脲酶活性呈現(xiàn)出先降低后增加的趨勢(shì),這與張翼等[18-19]的研究結(jié)果一致；健康煙田的脲酶活性高于易感病煙田的,在移栽后45 d、60 d、75 d時(shí)兩者差別較大,前者比后者分別高出了37.54%、47.88%和34.83%,說明土傳病害會(huì)降低土壤脲酶的活性,進(jìn)而影響土壤對(duì)煙草生長(zhǎng)所需營(yíng)養(yǎng)的供給。

過氧化氫酶能夠促進(jìn)生物的呼吸過程，將有機(jī)物氧化反應(yīng)產(chǎn)生的過氧化氫分解為水和氧,從而降低過氧化氫對(duì)生物和土壤的毒害作用。在本試驗(yàn)中，健康煙田與易感病煙田除了在移栽后45 d時(shí)土壤過氧化氫酶活性相差4.49%外,兩者整體上差別不大。說明土傳病害對(duì)過氧化氫酶活性的影響不大。

蔗糖酶的活性反映了土壤的熟化程度和肥力水平[20]。在本試驗(yàn)中，在移栽后30 d、45 d、60 d時(shí)土壤蔗糖酶活性均表現(xiàn)為健康煙田高于易感病煙田。說明土傳病害會(huì)降低該時(shí)期土壤蔗糖酶活性,而此時(shí)正是煙草生長(zhǎng)急需營(yíng)養(yǎng)的關(guān)鍵時(shí)期,進(jìn)而影響煙葉質(zhì)量。

綜上所述,在受土傳病害影響的煙田根際土壤中,烤煙整個(gè)生育期間的細(xì)菌和放線菌數(shù)量變少,真菌數(shù)量急劇增加,尤其在煙株移栽后45 d、60 d時(shí)，說明煙田土傳病害會(huì)降低土壤中脲酶和蔗糖酶的活性,而對(duì)過氧化氫酶的活性影響不大。

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(責(zé)任編輯:黃榮華)

Study on Variations of Soil Microorganisms and Enzymatic Activity in Tobacco Field Susceptible to Diseases

LI Jia, LV Peng-hui, ZHANG Wen-jing, LI Li, XIAO Jia-bing, ZHAN Jun-wen, YU Jian-jun*

(College of Tobacco, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

Abstract：Compared with the changes of colony numbers of bacteria, fungus, actinomycetes as well as enzymatic activity of urease, catalase and sucrase in rhizospheric soil of the healthy tobacco field and the tobacco field susceptible to diseases in the flue-cured tobacco growth period. The results showed that, compared with the healthy tobacco field, the number of bacteria and actinomycetes decreased in the tobacco field susceptible to diseases, and this figure between these two types of tobacco field was significantly different after transplanting 45 d and 60 d. The number of fungus in the tobacco field susceptible to diseases increased more than those of in healthy tobacco field, the difference was significant after transplanting for 45 d, 60 d and 75 d. Compared with the healthy tobacco field, the soil urease activity in the tobacco field susceptible to disease decreased obviously, the invertase activity decreased slightly, the catalase activity changed little.

Key words：Soil microorganism; Soil enzyme activity; Soil-borne disease; Tobacco field

收稿日期：2015-11-02

基金項(xiàng)目：川渝中煙工業(yè)有限責(zé)任公司科研項(xiàng)目“烤煙抗旱及健康栽培技術(shù)研究與推廣”(140125)。

作者簡(jiǎn)介：李佳(1991─),男,河南南陽人,碩士研究生,主要從事煙草栽培與質(zhì)量評(píng)價(jià)研究。*通訊作者:于建軍。

中圖分類號(hào)：S154

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-8581(2016)05-0036-04