枝頂孢霉制劑防治根結(jié)線蟲過程中土壤酶活性和微生物數(shù)量的變化

路鵬鵬+陳銳+孫曉宇++趙玲俠++瞿佳++沈衛(wèi)榮

摘要：為了了解枝頂孢霉制劑在設(shè)施黃瓜根結(jié)線蟲防治過程中對土壤微生態(tài)環(huán)境的影響，通過田間試驗研究了黃瓜不同生長期土壤酶活性和微生物數(shù)量變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，枝頂孢霉制劑對土壤酶活性和微生物數(shù)量的影響在幼苗期較顯著，盛果期和拉秧期影響較?。挥酌缙?，土壤脲酶活性降低，蔗糖酶活性升高，過氧化氫酶和磷酸酶變化不顯著；土壤中細(xì)菌數(shù)量減少，放線菌數(shù)量變化不顯著，真菌數(shù)量增加；盛果期僅蔗糖酶活性提高，拉秧期土壤酶活性和微生物數(shù)量變化均不顯著；土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性具有一定相關(guān)性，且隨黃瓜生長期發(fā)生變化。結(jié)果表明，枝頂孢霉制劑對土壤微生態(tài)環(huán)境的影響主要在幼苗期，此影響有利于黃瓜幼苗生長和根結(jié)線蟲的防治。

關(guān)鍵詞：枝頂孢霉；過氧化氫酶；脲酶；蔗糖酶；磷酸酶；微生物數(shù)量

中圖分類號： S154.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號：1002-1302（2017）06-0277-04

隨著土壤環(huán)境條件的惡化和人們食品安全意識的增強，農(nóng)藥監(jiān)管日趨嚴(yán)格，市場管理日益規(guī)范，新開發(fā)的農(nóng)藥必須符合低毒、無公害的發(fā)展趨勢，微生物農(nóng)藥因符合這樣的條件而迅速成為研究熱點[1]。土壤酶和土壤微生物是土壤重要的組成部分，其活性和數(shù)量變化是土壤質(zhì)量變化的重要指標(biāo)。土壤酶參與土壤的物質(zhì)和能力循環(huán)，與土壤有機質(zhì)含量、土壤養(yǎng)分相關(guān)，其活性是土壤肥力的重要指標(biāo)之一，甚至有人根據(jù)土壤酶活性將土壤分級，以此來評價農(nóng)業(yè)土壤的生產(chǎn)力水平[2]。土壤微生物是土壤酶的重要來源，其群落多樣性不僅與土壤酶變化相關(guān)，而且對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展有重要意義，有文章稱應(yīng)用外源微生物提高土壤養(yǎng)分利用率和防治植物病蟲害的發(fā)生是未來農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向[3-4]。本研究就設(shè)施黃瓜在根結(jié)線蟲病害脅迫的土壤環(huán)境下，通過施用微生物農(nóng)藥枝頂孢霉制劑，研究了土壤過氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和微生物數(shù)量在黃瓜不同生長期的變化及它們相互之間的相關(guān)性。了解土壤酶活性和微生物數(shù)量的變化，可以掌握微生物農(nóng)藥在防治根結(jié)線蟲的同時對土壤微生態(tài)環(huán)境的影響，可以為微生物農(nóng)藥合理安全使用提供參考，能更好地指導(dǎo)微生物農(nóng)藥的施用量、施用時期和施用次數(shù)，達(dá)到防治害蟲和保護(hù)環(huán)境的雙重效果。1材料與方法

1.1枝頂孢霉制劑

陜西省微生物研究所研究開發(fā)的用于防治根結(jié)線蟲的微生物農(nóng)藥，菌種為枝頂孢霉JXC224，含孢量為4×109 CFU/g，劑型為粉劑。

1.2試驗地及管理

根結(jié)線蟲防治試驗地在陜西省科學(xué)院渭南科技示范基地，位于陜西省渭南市大荔縣馮村鎮(zhèn)平王村，日光溫室，根結(jié)線蟲病害嚴(yán)重，面積560 m2，土壤類型為黑壚土，pH值為79，相對體積質(zhì)量為1.31～1.32 g/cm3，飽和含水量為321%～33.2%，供試作物為黃瓜砧木。2014年10月下旬育苗，11月上旬起壟（壟高15～18 cm）覆膜定植，常規(guī)管理。

1.3田間試驗及樣品采集

枝頂孢霉制劑防治根結(jié)線蟲田間試驗共分為4個處理，分別為CK、Z-1、Z-2、Z-3。CK為不施枝頂孢霉制劑的處理，Z-1為枝頂孢霉制劑施用量60 kg/hm2，Z-2為枝頂孢霉制劑施用量120 kg/hm2，Z-3為枝頂孢霉制劑施用量 240 kg/hm2。分別于施藥后30 d（幼苗期）、90 d（盛果期）、150 d（拉秧期）取樣。在試驗田各處理黃瓜根部隨機取樣，每個處理取3個樣，取回實驗室低溫保藏，待測定過氧化氫酶后于陰涼處風(fēng)干保藏。

1.4試驗方法

過氧化氫酶測定采用滴定法[5]，脲酶、蔗糖酶和磷酸酶測定采用分光光度法[6]；微生物數(shù)量測定采用平板培養(yǎng)法。

1.5數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)處理及分析軟件為Excel 2010和SPSS 19.0，差異顯著性分析使用LSD法，相關(guān)性采用Pearson法進(jìn)行分析，顯著性水平設(shè)為0.05，圖表中數(shù)據(jù)均用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2結(jié)果與分析

2.1枝頂孢霉制劑防治設(shè)施黃瓜根結(jié)線蟲過程中土壤酶活性變化

設(shè)施黃瓜土壤酶活性在枝頂孢霉制劑的影響下呈現(xiàn)不同的變化趨勢，從幼苗期到拉秧期枝頂孢霉制劑對其影響逐漸減小，拉秧期各處理土壤酶活性基本恢復(fù)到與對照相同的水平（圖1）。過氧化氫酶和磷酸酶活性隨黃瓜生長期均有下降的趨勢，與對照相比各時期酶活性沒有顯著差異，枝頂孢霉制劑施用量增加，2種酶活性沒有顯著增加，沒有表現(xiàn)出劑量-效應(yīng)關(guān)系（圖1-a、圖1-d）。脲酶活性在幼苗期和拉秧期較低，盛果期較高，與對照相比，幼苗期有下降的趨勢，Z-1和Z-2條件下下降均不顯著，Z-3時脲酶活性顯著下降；盛果期和拉秧期脲酶活性受枝頂孢霉制劑影響不顯著（圖1-b）。蔗糖酶活性幼苗期最高，盛果期較低，拉秧期最低，與對照相比，幼苗期和盛果期枝頂孢霉制劑顯著提高了蔗糖酶活性，劑量增加酶活性提高，劑量-效應(yīng)關(guān)系顯著。拉秧期枝頂孢霉對蔗糖酶活性影響不顯著，劑量-效應(yīng)關(guān)系不顯著（圖1-c）。

2.2枝頂孢霉制劑防治設(shè)施黃瓜根結(jié)線蟲過程中土壤微生物數(shù)量變化

黃瓜生長期微生物數(shù)量呈增加趨勢，枝頂孢霉制劑對微生物數(shù)量影響減弱（圖2）。與對照相比，細(xì)菌在幼苗期受枝頂孢霉制劑影響，數(shù)量顯著減少，劑量-效應(yīng)不顯著。盛果期和拉秧期細(xì)菌數(shù)量受枝頂孢霉制劑影響不顯著，細(xì)菌數(shù)量恢復(fù)到與對照相同水平（圖2-a）。放線菌受枝頂孢霉制劑影響數(shù)量有增長趨勢，但沒有達(dá)到顯著水平（圖2-b）。真菌受枝頂孢霉制劑影響數(shù)量增加，幼苗期數(shù)量增加均顯著，劑量-效應(yīng)關(guān)系顯著；盛果期和拉秧期真菌數(shù)量受枝頂孢霉制劑的影響不顯著，各處理基本與對照處于相同水平（圖2-c）。

2.3土壤微生物數(shù)量和土壤酶活的相關(guān)性

隨黃瓜生長期微生物數(shù)量和土壤酶活相關(guān)發(fā)生變化。幼苗期，細(xì)菌與真菌呈極顯著負(fù)相關(guān)，與蔗糖酶呈極顯著負(fù)相

關(guān)，與脲酶呈顯著正相關(guān)；放線菌與脲酶呈極顯著負(fù)相關(guān)；真菌和蔗糖酶呈顯著正相關(guān)；過氧化氫酶和磷酸酶呈顯著負(fù)相關(guān)（表1）。盛果期，放線菌和蔗糖酶呈顯著正相關(guān)，脲酶和蔗糖酶呈顯著正相關(guān)（表2）。拉秧期各變量相關(guān)性不顯著（表3）。

3結(jié)論與討論

土壤酶和土壤微生物是土壤的重要組成部分，是土壤代謝功能順利完成的重要因素和主要推動力，在土壤物質(zhì)能量循環(huán)、植物生長調(diào)節(jié)、抑制植物病害、有害物降解等方面均發(fā)揮著重要作用[7-8]。由于土壤微生物和土壤酶對外源物質(zhì)高度敏感，所以常將其用于評價土壤生態(tài)環(huán)境，判斷外源物質(zhì)對土壤污染程度及可能對生態(tài)環(huán)境造成的影響[9-10]。土壤微生物代謝需求和營養(yǎng)的有效性能通過土壤酶活性直接表達(dá)，其區(qū)系變化能影響土壤酶活性[11]，因此土壤酶和土壤微生物的相關(guān)性對土壤酶學(xué)的研究和發(fā)展具有重要的價值。

枝頂孢霉制劑對脲酶和蔗糖酶活性有顯著影響，其影響隨著黃瓜生長期減弱，對過氧化氫酶和磷酸酶影響不顯著。脲酶是農(nóng)作物生長重要氮肥尿素的專性水解酶，其酶促產(chǎn)物氨是農(nóng)作物可吸收的重要氮源之一。脲酶能夠在一定程度上反映土壤的供氮能力，其活性與有機質(zhì)、全磷、速效磷含量呈顯著正相關(guān)[12-13]。但是尿素在溫度、水分適宜的條件下水解過快，使局部土壤pH值升高，造成氨態(tài)氮損失，降低了肥料的利用率；并在此過程中產(chǎn)生亞硝酸鹽傷害發(fā)芽的幼苗和幼齡植株。所以控制脲酶活性減緩尿素轉(zhuǎn)換成氨的速率，降低氮肥損失、提高尿素利用率，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。枝頂孢霉制劑在幼苗期使脲酶活性下降，可以降低黃瓜幼苗受亞硝酸傷害的風(fēng)險，有利于黃瓜的生長。而根結(jié)線蟲防治的關(guān)鍵時期同樣處于幼苗期，所以枝頂孢霉制劑的施用時間在黃瓜幼苗前期較為合理。蔗糖酶具有提高土壤中易溶性物質(zhì)的能力，其酶促反應(yīng)產(chǎn)物葡萄糖和果糖是植物和微生物的營養(yǎng)源，不僅能夠表征土壤生物學(xué)活性強度，也可以作為評價土壤熟化程度和土壤肥力水平的一個指標(biāo)[6]。枝頂孢霉制劑使蔗糖酶活性提高，且影響可以持續(xù)到盛果期，有利于黃瓜的生長，對制劑施用時期的要求與根結(jié)線蟲防治時期相吻合。

土壤微生物數(shù)量受枝頂孢霉制劑影響會發(fā)生不同的變化趨勢，土壤細(xì)菌數(shù)量減少，土壤放線菌數(shù)量變化較小，土壤真菌數(shù)量增加，但其變化隨黃瓜生長期而減弱。有關(guān)研究顯示，根結(jié)線蟲侵染植株后根結(jié)成為植株的重要代謝場所，植株體內(nèi)大量營養(yǎng)物質(zhì)通過根結(jié)進(jìn)入土壤[14]。許華等的研究顯示土壤細(xì)菌數(shù)量與土壤pH值正相關(guān)，與真菌數(shù)量負(fù)相關(guān)，根結(jié)線蟲侵染黃瓜后根系分泌物中酸性物質(zhì)的種類或數(shù)量增加，導(dǎo)致土壤pH值顯著降低[15-16]。本研究是在根結(jié)線蟲病害嚴(yán)重的設(shè)施黃瓜地展開試驗，設(shè)施大棚土壤pH值可能隨黃瓜生長期降低，從而促使細(xì)菌數(shù)量減少真菌數(shù)量增多。表明設(shè)施大棚的土壤環(huán)境有利于真菌生長，這有利于提高真菌枝頂孢霉制劑對根結(jié)線蟲的防治效果。

本研究中枝頂孢霉制劑對土壤酶和土壤微生物的影響均隨黃瓜生長期而減弱。這可能主要是由于土壤對外源生防菌的抑制作用，也有可能是季節(jié)變化和植物生長周期的影響所致。劉丹等研究表明，生防細(xì)菌對土壤環(huán)境改變的時間為1個月左右，其施用后對根圍微生物群落影響的持續(xù)時與對不同作物的影響持續(xù)時間基本相同，同時指出生防菌對土壤微生物群落的影響小于季節(jié)更替和植物生長期的變化[11]。

土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性之間具有相關(guān)性，其相關(guān)性隨黃瓜生長期發(fā)生變化。土壤細(xì)菌與真菌呈極顯著負(fù)相關(guān)，表明枝頂孢霉制劑對土壤環(huán)境產(chǎn)生了有利于真菌生長的影響。土壤酶根據(jù)其在土壤中的存在形式和來源分為積累酶和增殖酶，積累酶屬于穩(wěn)定態(tài)胞外酶，而增殖酶易受外界環(huán)境條件干擾而鈍化[6]。幼苗期枝頂孢霉對土壤微生物數(shù)量和土壤酶有顯著影響，盛果期僅對蔗糖酶有顯著影響，因此幼苗期與微生物數(shù)量相關(guān)性顯著的土壤酶可能為微生物增殖酶，而盛果期與微生物數(shù)量相關(guān)性顯著的酶可能易于跟土壤成分結(jié)合成為積累酶。

枝頂孢霉制劑對土壤酶活性和土壤微生物均有影響，通過對土壤酶和土壤微生物的影響，為黃瓜生長和根結(jié)線蟲防治提供有利環(huán)境。其影響隨著黃瓜生長期而減弱，表明其生長隨黃瓜生長期受到限制，所以其對土壤生態(tài)環(huán)境的潛在風(fēng)險較??；作為生防制劑同時要考慮適時補施，從而達(dá)到防治根結(jié)線蟲的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]邱德文. 生物農(nóng)藥的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢分析[J]. 中國生物防治學(xué)報，2015，31（5）：679-84.

[2]Monreal C M，Bergstrom D W. Soil enzymatic factors expressing the influence of land use，tillage system and texture on soil biochemical quality[J]. Canadian Journal of Soil Science，2000，80（3）：419-28.

[3]張志丹，趙蘭坡. 土壤酶在土壤有機培肥研究中的意義[J]. 土壤通報，2006，37（2）：362-368.

[4]陳雪麗，王光華，金劍，等. 兩株芽孢桿菌對黃瓜和番茄根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)影響[J]. 生態(tài)學(xué)雜志，2008，27（11）：1895-1900.

[5]周禮愷. 土壤酶學(xué)[M]. 北京：科學(xué)出版社，1987.

[6]關(guān)松蔭. 土壤酶及其研究法[M]. 北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986.

[7]Jeun Y C，Park K S，Kim C H，et al. Cytological observations of cucumber plants during induced resistance elicited by rhizobacteria[J]. Biological Control，2004，29（1）：34-42.

[8]Gomes N C M，Olajire F，Rodrigo C，et al. Dynamics of fungal communities in bulk and maize rhizosphere soil in the tropics[J]. Applied & Environmental Microbiology，2003，69（7）：3758-3766.

[9]楊青華，韓錦峰. 棉田不同覆蓋方式對土壤微生物和酶活性的影響[J]. 土壤學(xué)報，2005，42（2）：348-351.

[10]葉央芳，閔航，周湘池. 苯噻草胺對水田土壤呼吸強度和酶活性的影響[J]. 土壤學(xué)報，2004，41（1）：93-96.

[11]劉丹，張麗萍，史延茂，等. 生防細(xì)菌對植物根圍微生態(tài)效應(yīng)的研究進(jìn)展[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2014，30（7）：260-265.

[12]劉善江，夏雪，陳桂梅，等. 土壤酶的研究進(jìn)展[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報，2011，27（21）：1-7.

[13]胡斌，張世彪. 植被恢復(fù)措施對退化生態(tài)系統(tǒng)土壤酶活性及肥力的影響[J]. 土壤學(xué)報，2002，39（4）：604-608.

[14]Dicke M，Dijkman H. Within-plant circulation of systemic elicitor of induced defence and release from roots of elicitor that affects neighbouring plants[J]. Biochemical Systematics & Ecology，2001，29（10）：1075-1087.

[15]許華，阮維斌，高玉葆，等. 根結(jié)線蟲接種對黃瓜植株根際土壤pH和微生物的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2010，18（5）：1041-1045.

[16]Mashela P W. Ground wild cucumber fruits suppress numbers of Meloidogyne incognita on tomato in microplots[J]. Nematropica，2002，32（1）：13-19.詹長根，邢玉玲，楊如軍. 廣西城市土地綜合承載力時空差異分析[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，45（6）：281-285.

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2017.06.072