清江流域煙區(qū)煙草青枯病發(fā)生的土壤營養(yǎng)因素分析

黎妍妍 覃光炯 王林 余君 許汝冰 彭五星 饒雄飛

摘要：【目的】明確清江流域煙區(qū)中影響煙草青枯病發(fā)生的土壤營養(yǎng)因素，為更好地進行該煙區(qū)煙草青枯病的合理防控提供理論依據(jù)?！痉椒ā?016年度在湖北省恩施州宣恩縣選擇兩種類型煙田（病田和非病田），于煙草青枯病全面暴發(fā)期（移栽后97 d左右）采集土樣，測定根際土壤營養(yǎng)元素含量，采用多種統(tǒng)計分析方法研究煙草青枯病發(fā)病率、病情指數(shù)與根際土壤營養(yǎng)元素含量的關(guān)系?！窘Y(jié)果】t檢驗結(jié)果表明，16項土壤營養(yǎng)元素指標中，有10項指標在兩種類型煙田中存在顯著（P<0.05）或極顯著（P<0.01）差異。典型相關(guān)分析結(jié)果顯示，在一定范圍內(nèi)，適當提高土壤pH、陽離子交換量及交換性鈣含量，降低土壤有機質(zhì)、有機氮、有機碳和有效鐵含量等可減輕煙草青枯病的發(fā)病率和病情指數(shù)。分組分析結(jié)果表明，抑病的土壤營養(yǎng)條件為土壤pH 5.0～7.0，有機質(zhì)含量1.5%～2.5%，陽離子交換量、交換性鈣含量及鈣鎂比分別高于20.0 cmol/kg、1000 mg/kg和15，有機氮、有機碳及有效鐵含量分別低于0.15%、1.0%和50 mg/kg?！窘Y(jié)論】在清江流域煙區(qū)中，煙草青枯病發(fā)生程度與土壤營養(yǎng)元素含量間存在密切聯(lián)系。

關(guān)鍵詞： 煙草；青枯?。煌寥罓I養(yǎng)

中圖分類號： S572；S432 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2018）04-0656-06

Soil nutrient elements affecting the occurrence of tobacco bacterial wilt in Qingjiang River Basin

LI Yan-yan1，2， QIN Guang-jiong1， WANG Lin3， YU Jun1， XU Ru-bing1，

PENG Wu-xing4， RAO Xiong-fei1

（1Tobacco Research Institute of Hubei， Wuhan 430030， China； 2College of Plant Science & Technology， Huazhong Agricultural University/Key Laboratory of Plant Pathology of Hubei Province， Wuhan 430070， China； 3Hubei Tobacco Industrial Co.， Ltd.， Wuhan 430040， China； 4Xuanen Branch， Enshi Tobacco Company， Enshi， Hubei 445500， China）

Abstract：【Objective】The study was conducted to survey the soil nutrients that affected occurrence of tobacco bacterial wilt in Qingjiang River Basin， and provide theoretical basis for the rational prevention and control of tobacco bacterial wilt in the area. 【Method】The soil samples from two kinds of fields（bacterial wilt field and non-bacterial wilt field） were collected during full outbreak period of tobacco bacterial wilt（97 d after transplanting） in Xuanen， Enshi， Hubei Province in 2016. The contents of nutrition elements in rhizosphere soil were determined， then the relationship between incidence of tobacco bacterial wilt disease， disease index and nutrient elements in rhizosphere soil was researched using a variety of statistical analysis methods. 【Result】t test showed that， among the 16 soil nutrient elements indexes， 10 indexes presen-ted significant difference（P<0.05） or extremely significant difference（P<0.01） in two kinds of fields. The results of canonical correlation analysis indicated that increasing of pH and contents of cation exchange capacity， exchangeable calcium content， and reducing the contents of soil organic matter， organic nitrogen， organic carbon， effective iron could reduce the morbidity and disease index of tobacco bacterial wilt within certain extent. Group analysis revealed that the appropria-te soil nutrient condition for inhibiting the disease were pH at 5.0-7.0； the organic matter content 1.5%-2.5%， the contents of cation exchange capacity， exchangeable calcium and calcium/magnesium ratio were higher than 20.0 cmol/kg， 1000 mg/kg and 15 respectively， and contents of organic nitrogen， organic carbon and effective iron lower than 0.15%， 1.0% and 50 mg/kg respectively. 【Conclusion】The occurrence of tobacco bacterial wilt is closely bound up with soil nutrients in Qingjiang River Basin.

Key words： tobacco； bacterial wilt； soil nutrient

0 引言

【研究意義】由勞爾氏菌（Ralstonia solanacearum）引起的細菌性青枯病是煙草（Nicotiana tabacum）上最嚴重的土傳病害（Liu et al.，2013）。作為一種土壤習居菌，青枯菌在無寄主植物的情況下能在土壤中長期存活，并具有高度可變性（馮潔，2017），通常通過傷口或自然孔口侵染煙株根部。盡管目前針對青枯病的生物防治已分離篩選獲得一些高效拮抗微生物，但大量高效生防菌劑在田間應用時很難取得穩(wěn)定防效，主要原因在于其面臨的復雜土壤生態(tài)環(huán)境（張永春等，2007），致使許多拮抗微生物在土壤中定殖和擴繁困難，從而降低甚至喪失應有的生防功能。因此，探究青枯病發(fā)生區(qū)域根際土壤環(huán)境、土壤特性對于青枯病的有效防治具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】土壤營養(yǎng)狀況不僅影響植物的正常生長發(fā)育，還直接或間接影響寄主植物的抗性和病原物的侵染、繁殖（幕康國等，2000）。魏國勝等（2011）指出土壤pH與煙株發(fā)生青枯病等根莖部病害存在顯著相關(guān)。譚軍等（2012）研究發(fā)現(xiàn)，隨植煙土壤中速效鉀、pH、重碳酸根、硫酸根離子和陽離子交換量的增大，煙草青枯病發(fā)病率降低。楊尚東等（2013）發(fā)現(xiàn)番茄罹患青枯病后，罹病植株根際土壤中有機質(zhì)及速效養(yǎng)分含量（堿解氮、速效磷、速效鉀等）均顯著降低，土壤pH下降。與低鈣（0.5 mmol/L）條件相比，高鈣（25.0 mmol/L）條件可使番茄青枯病的發(fā)生程度明顯降低（Jiang et al.，2013）。鄭世燕等（2014a，2014b）研究表明，重慶煙區(qū)土壤中交換性鈣和有效鉬的含量可能是影響青枯病發(fā)生最關(guān)鍵的土壤營養(yǎng)因子；并指出在保證煙株正常生長營養(yǎng)的基礎(chǔ)上增施鈣和鉬可延緩煙草青枯病的發(fā)生，具有一定的控病效果。馬海賓等（2016）指出，土壤有機質(zhì)、全氮、全磷和有效磷含量可能是反映桉樹不同青枯病發(fā)生程度的主要因子，而土壤pH與桉樹青枯病發(fā)病狀況無顯著相關(guān)性。李集勤等（2017）通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，南雄煙區(qū)土壤pH與青枯病發(fā)病率、病情指數(shù)均呈極顯著負相關(guān)。綜上所述，合理改善土壤理化條件是進行青枯病防治的有效措施。【本研究切入點】清江流域煙區(qū)位于湖北省恩施州，年產(chǎn)煙葉3.5×107 kg。近年來，由于長期連作、過量施用化肥等原因，導致青枯病成為該區(qū)域主要的煙草病害，在部分老煙區(qū)發(fā)生面積達30%以上。然而，目前關(guān)于該煙區(qū)土壤營養(yǎng)狀況對煙草青枯病發(fā)生的影響尚缺乏系統(tǒng)研究和分析?！緮M解決的關(guān)鍵問題】通過分析清江流域煙區(qū)青枯病病田和非病田土壤中營養(yǎng)元素的差異，以期尋找影響煙草青枯病發(fā)生的土壤營養(yǎng)因素，為病害的有效防治提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 土壤樣品采集

根據(jù)歷年煙草青枯病發(fā)生情況，2016年度在湖北省恩施州宣恩縣選擇發(fā)病煙田11塊、不發(fā)病煙田9塊進行土樣采集。田塊確定原則為同一區(qū)域或相鄰田塊同時出現(xiàn)的發(fā)病和不發(fā)病煙田（下稱：病田和非病田）；病田于煙草青枯病全面暴發(fā)期（移栽后97 d左右）進行取樣，非病田于相應時間取樣。每個田塊采用5點取樣法取樣，并制成一個混合樣；采樣深度為20 cm。

1. 2 測定項目與方法

土壤樣品測定指標包括pH及有機質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀、陽離子交換量、有機碳、有機氮、交換性鈣和鎂、有效鐵、有效錳、有效銅和有效鋅含量。測定方法分別為：電位法測定pH，重鉻酸鉀容量法測定有機質(zhì)含量，凱氏定氮法測定全氮含量，堿解擴散法測定堿解氮含量，碳酸氫鈉法測定速效磷含量，火焰分光光度計法測定速效鉀含量，乙酸銨交換法測定陽離子交換量，元素分析儀測定有機碳和有機氮含量，原子吸收分光光度法測定交換性鈣、鎂及有效鐵、錳、銅和鋅含量，并計算鈣鎂比。

1. 3 病情調(diào)查方法及分級標準

采集土壤樣品的同時，采用雙行平行跳躍法按照國家標準GB/T 23222—2008《煙草病蟲害分級及調(diào)查方法》，以株為單位詳細調(diào)查每塊煙田中約200株煙株的青枯病發(fā)生情況。分級標準如下：0級，全株無?。?級，莖部偶有褪綠斑，或病側(cè)1/2以下葉片凋萎；3級，莖部有黑色條斑，但不超過莖高1/2，或病側(cè)1/2～2/3葉片調(diào)萎，5級，莖基部黑色條斑超過莖高1/2，但未到達莖頂部，或病側(cè)2/3以上葉片調(diào)萎，7級，莖部黑色條斑到達莖頂部，或病株葉片全部調(diào)萎，9級，病株基本枯死。

1. 4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

1. 4. 1 煙草青枯病發(fā)生情況計算 依據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)計算發(fā)病率和病情指數(shù)。

發(fā)病率（%）=[發(fā)病株數(shù)調(diào)查總株數(shù)]×100

病情指數(shù)=[（各級病株數(shù)×各級代表值）調(diào)查總株數(shù)×最高級代表值]×100

1. 4. 2 病情動態(tài)與土壤營養(yǎng)關(guān)系分析 病田和非病田煙株根際土壤營養(yǎng)狀況的 t 測驗采用Excel 2007完成。煙草青枯病病情指數(shù)、發(fā)病率與土壤pH、有機質(zhì)、全氮、堿解氮、速效鉀、速效磷、陽離子交換量、有機碳、有機氮、有效鐵、有效錳、有效銅、有效鋅、交換性鈣、交換性鎂及鈣鎂比的典型相關(guān)分析采用DPS 9.50完成。分組分析中的多重比較采用SPSS 19.0完成。

2 結(jié)果與分析

2. 1 發(fā)生煙草青枯病的土壤營養(yǎng)元素含量及發(fā)病情況差異性分析

采用t檢驗對病田和非病田煙株根際土壤中營養(yǎng)元素含量及發(fā)病情況的差異進行比較分析。結(jié)果（表1）表明，在16項土壤營養(yǎng)元素指標中，有10項指標在兩種類型煙田中存在顯著（P<0.05，下同）或極顯著（P<0.01，下同）差異；其中病田的pH、陽離子交換量、交換性鈣和交換性鎂含量及鈣鎂比顯著或極顯著低于非病田，分別較非病田低11.03%、21.54%、56.41%、15.14%和49.07%；有機質(zhì)、速效磷、有機碳、有機氮和有效鐵含量顯著或極顯著高于非病田，分別較非病田高18.75%、33.01%、22.95%、25.00%和101.55%；其余6項指標在二者間的差異未達顯著水平（P>0.05，下同）。11塊病田的平均發(fā)病率和病情指數(shù)分別為62.52%和20.86，均極顯著高于非病田。

2. 2 煙草青枯病發(fā)生程度與土壤營養(yǎng)元素含量的典型相關(guān)分析

2. 2. 1 煙草青枯病發(fā)生程度與土壤pH及大量營養(yǎng)元素含量的典型相關(guān)分析 對根際土壤pH（x1）、大量營養(yǎng)元素[有機質(zhì)（x2）、全氮（x3）、堿解氮（x4）、速效鉀（x5）、速效磷（x6）、陽離子交換量（x7）]及有機碳（x8）、有機氮（x9）含量與煙草青枯病病情指數(shù)（y1）和發(fā)病率（y2）進行典型相關(guān)分析，結(jié)果（表2）表明，兩個典型相關(guān)系數(shù)中，僅有λ1達極顯著水平，因此，對第一對典型變量的系數(shù)進行分析即可反映這兩組變量間相關(guān)的主要信息。

典型變量I的構(gòu)成為：

u1=-0.311x1+0.034x2-0.336x3-0.120x4-0.032x5+

0.036x6-0.543x7+0.145x8+0.371x9

v1=1.006y1-0.007y2

通過計算典型變量u1與原始數(shù)據(jù)xi的相關(guān)系數(shù)γui，發(fā)現(xiàn)u1與x1和x7呈極顯著負相關(guān)，與x2、x8和x9呈極顯著正相關(guān)；同樣，v1與y1和y2的原始數(shù)據(jù)間均呈極顯著正相關(guān)，表明煙草青枯病發(fā)生程度與土壤pH、陽離子交換量、有機質(zhì)、有機碳和有機氮的關(guān)系較密切。

2. 2. 2 煙草青枯病發(fā)生程度與土壤中微量營養(yǎng)元素含量的典型相關(guān)分析 煙草青枯病病情指數(shù)（y1）、發(fā)病率（y2）和土壤中微量營養(yǎng)元素[有效鐵（x10）、有效錳（x11）、有效銅（x12）、有效鋅（x13）、交換性鈣（x14）、交換性鎂（x15）及鈣鎂比（x16）]的典型相關(guān)分析結(jié)果見表3。由表3可看出，兩個典型相關(guān)系數(shù)中，同樣僅有λ1達極顯著水平。

典型變量I的構(gòu)成為：

u1=0.743x10-0.309x11-0.069x12+0.023x13+1.027x14-

0.587x15-1.397x16

v1=1.674y1-0.732y2

典型變量u1與原始數(shù)據(jù)xi的相關(guān)系數(shù)表明，u1與x10呈極顯著正相關(guān)，與x14和x16呈極顯著負相關(guān)；v1與y1和y2的原始數(shù)據(jù)間均呈極顯著正相關(guān)，表明煙草青枯病發(fā)生程度與土壤有效鐵、交換性鈣、鈣鎂比的關(guān)系較密切。

2. 3 煙草青枯病發(fā)生程度與土壤營養(yǎng)元素含量的分組分析

依據(jù)典型相關(guān)分析結(jié)果，選取土壤pH、有機質(zhì)、陽離子交換量、有機碳、有機氮、有效鐵和交換性鈣含量及鈣鎂比等指標進行分組分析，研究煙草青枯病發(fā)病率和病情指數(shù)的變化趨勢，結(jié)果見表4。由表4可看出，在一定范圍內(nèi)，煙草青枯病發(fā)生程度隨土壤pH、陽離子交換量、交換性鈣含量和鈣鎂比的升高而減輕，隨土壤有機質(zhì)、有機碳、有機氮和有效鐵含量的降低而減輕。在土壤pH≥5.0、陽離子交換量≥20.0 cmol/kg、交換性鈣含量≥1000 mg/kg、鈣鎂比≥15的條件下，煙草青枯病發(fā)病率和病情指數(shù)均極顯著低于土壤pH<5.0、陽離子交換量<20.0 cmol/kg、交換性鈣<1000 mg/kg、鈣鎂比<10的條件；在土壤有機質(zhì)含量1.5%～2.5%、有機碳含量<1.0%、有機氮含量<0.15%、有效鐵含量<50 mg/kg的條件下，煙草青枯病發(fā)病率和病情指數(shù)均顯著或極顯著低于土壤有機質(zhì)含量≥3.0%、有機碳含量≥1.5%、有機氮含量>0.15%、有效鐵含量≥100 mg/kg的條件。

3 討論

本研究根據(jù)清江流域煙區(qū)煙草青枯病流行時間動態(tài)（黎妍妍等，2017），確定移栽后97 d病害全面暴發(fā)時為土樣采集時期，分析土壤營養(yǎng)元素中影響煙草青枯病發(fā)生的主要因素。在青枯病防治中，多種防治手段與方法并用才能最大程度減輕青枯病的危害。該研究與以往報道（劉海龍等，2014，2015；黎妍妍等，2015）的清江流域煙區(qū)煙草青枯菌菌系分化特性和煙草青枯病流行時間動態(tài)、關(guān)鍵氣象因素等相結(jié)合，為實現(xiàn)煙草青枯病的合理有效防控提供了理論基礎(chǔ)。

本研究結(jié)果表明，在大量營養(yǎng)元素中，清江流域煙區(qū)煙草青枯病發(fā)生程度與土壤pH和陽離子交換量呈極顯著負相關(guān)。土壤偏酸性狀態(tài)（pH<5.0）下煙草青枯病嚴重發(fā)生，應該與土壤酸化加速土壤中含鋁的原生礦物和次生礦物風化而釋放大量鋁離子有關(guān)（徐仁扣和季國亮，1998），這些鋁離子形成植物可吸收的鋁化合物形態(tài)，煙株長期和過量吸收鋁的過程中，根系遭到破壞，病菌易于入侵。土壤陽離子交換量的提升有利于抑制青枯病的發(fā)生，與以往研究的結(jié)果（譚軍等，2012）一致，蔡燕飛等（2003）也認為施用沸石可降低番茄青枯病發(fā)生率的原因是沸石提高了土壤的陽離子交換量。該煙區(qū)煙草青枯病發(fā)生程度與有機質(zhì)、有機氮和有機碳含量呈極顯著正相關(guān)，即土壤有機質(zhì)、有機氮含量偏高導致煙草青枯病發(fā)生嚴重，與重慶煙區(qū)（鄭世燕等，2014a）得出的土壤有機質(zhì)含量偏低（1.7%）導致青枯病嚴重發(fā)生的結(jié)果不一致，可能與各區(qū)域所處的光溫水條件、植煙土壤中其他理化性狀與生物性狀及施用肥料不同等因素有關(guān)。周莉等（2005）研究表明，土壤pH過低（<5.5）會抑制大部分微生物的活動，造成土壤有機碳分解下降從而含量升高。因此土壤有機碳含量偏高造成煙草青枯病嚴重發(fā)生可能是通過pH的影響來實現(xiàn)。

土壤中微量元素的有效性與酸堿度密切相關(guān)。在清江流域煙區(qū)，煙草青枯病發(fā)生程度與土壤中的有效鐵含量呈極顯著正相關(guān)。在酸性土壤中，三價鐵易被還原成溶解度較高的二價鐵，導致有效鐵含量極大增加，甚至可達到使植物中毒的程度，造成煙株根系受損、病菌入侵。鈣離子的流入是植物產(chǎn)生抗病反應的早期信號之一，該煙區(qū)煙草青枯病發(fā)生程度與土壤交換性鈣含量及鈣鎂比呈極顯著負相關(guān)，病田根際土壤的鈣鎂比（9.00）極顯著低于非病田根際土壤鈣鎂比（17.67），與鄭世燕等（2014a）在重慶煙區(qū)得出的相關(guān)結(jié)論基本一致。李集勤等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，土壤pH由酸性（4.78）漸變?yōu)橹行裕?.06），交換性鈣含量增加了3～4倍，土壤中青枯菌數(shù)量減少，青枯病發(fā)生程度減輕。因此，土壤有效鐵和交換性鈣等中微量元素指標可通過提高土壤pH來優(yōu)化，進而減輕青枯病為害。

綜合分析認為，清江流域煙區(qū)土壤pH 5.0～7.0，有機質(zhì)含量1.5%～2.5%，陽離子交換量、交換性鈣含量及鈣鎂比分別高于20.0 cmol/kg、1000 mg/kg和15，有機氮、有機碳和有效鐵含量分別低于0.15%、1.0%和50 mg/kg為抑制青枯病發(fā)生的土壤營養(yǎng)條件。

4 結(jié)論

在清江流域煙區(qū)中，煙草青枯病發(fā)生程度與土壤pH及土壤有機質(zhì)、陽離子交換量、有機氮、有機碳、交換性鈣和有效鐵含量等土壤營養(yǎng)元素間存在密切聯(lián)系。在目前植煙土壤營養(yǎng)條件下，適當提高土壤pH、陽離子交換量及交換性鈣含量，降低土壤有機質(zhì)、有機氮、有機碳和有效鐵含量可為煙株創(chuàng)造抑病的土壤環(huán)境，減輕煙草青枯病危害程度。煙葉生產(chǎn)中可通過調(diào)節(jié)土壤營養(yǎng)并結(jié)合其他措施進行青枯病病害防治。

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（責任編輯 王 暉）