感染根腫病的莖瘤芥土壤氮磷鉀及有機質(zhì)含量分析

閆玉芳，蔣 歡，董代文，張 勇，吳朝君，何本洪，王旭祎

(重慶市渝東南農(nóng)業(yè)科學(xué)院，重慶 涪陵 408000)

【研究意義】莖瘤芥(BrassicajunceaCoss.var.tumidaTsen et Lee)，俗稱榨菜，其根部瘤狀組織是世界三大名腌菜之一的“涪陵榨菜”的加工原料[1]。榨菜是重慶的特色產(chǎn)業(yè)之一，涪陵素有“中國榨菜之鄉(xiāng)”的美譽，其種植面積和產(chǎn)量均居全國首位[2]。然而，近幾年，涪陵榨菜根腫病發(fā)生危害嚴(yán)重，急劇降低了其產(chǎn)量和品質(zhì)。該病是由蕓薹根腫菌(PlasmodiophorabrassicaeWoronin)引起的一種世界性病害，主要危害莖瘤芥根部，造成薄壁細(xì)胞增生而形成腫瘤，導(dǎo)致根系功能障礙，影響植株生長[3-4]。休眠孢子在無感病寄主植物的土壤中存活可達(dá)20年之久，土壤一旦污染，將不再適宜十字花科植物的栽培[5]。根腫病最早發(fā)生于1737年地中海西岸和歐洲南部，現(xiàn)廣泛分布于歐洲、北美、日本及我國多個省市[6]。1994年，涪陵區(qū)首次發(fā)現(xiàn)莖瘤芥根腫病[1,7]。2000年，在涪陵區(qū)榨菜主產(chǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行的根腫病調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，15個鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)病嚴(yán)重，發(fā)病面積約3333 hm2，根腫病已成為榨菜的主要病害?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】目前，十字花科根腫病研究比較透徹的是油菜根腫病[8-11]、白菜根腫病[12-20]，對于莖瘤芥根腫病的研究主要涉及調(diào)查方法、疫情分布、農(nóng)業(yè)防治措施[21]、病情系統(tǒng)觀察、產(chǎn)量損失測定、癥狀分級[1]和榨菜根腫病對根際土壤真菌群落影響的研究[2]。在莖瘤芥發(fā)病程度與土壤氮、磷、鉀和有機質(zhì)含量關(guān)系的研究尚未涉及?！颈狙芯壳腥朦c】莖瘤芥根腫病是一種土傳病害，土壤環(huán)境和結(jié)構(gòu)在很大程度上影響根腫病的發(fā)生。因此，文章以感病土壤中N、P、K及有機質(zhì)等主要元素為研究對象，并進(jìn)行了分析?！緮M解決的關(guān)鍵問題】對所采集的土壤樣品進(jìn)行了N、P、K和有機質(zhì)含量的測定，分析土壤主要元素與莖瘤芥根腫病關(guān)系的關(guān)系，具有重要的生產(chǎn)指導(dǎo)意義，為莖瘤芥根腫病的防治提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用品有100 mL燒杯、50 mL容量瓶、半微量定管、分光光度計玻棒、火焰光度計、油浴鍋、硬質(zhì)試管、鐵絲籠、溫度計、電磁爐等。試驗試劑用氫氧化鈉、硫酸亞鐵、鋅粉、甲基紅、硫酸、鹽酸、碳酸氫鈉，酒石酸銻鉀、抗壞血酸、乙酸銨、重鉻酸鉀-硫酸溶液(0.4 mol/L)、重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.2 mol/L)、硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液(0.2 mol/L)等。

1.2 試驗方法

1.2.1 土樣的處理 本文選取涪陵區(qū)根腫病發(fā)生比較典型的鄉(xiāng)鎮(zhèn)——珍溪，土壤類型以黃壤和肥力較高的紫色土為主。在發(fā)病菜地，選同一病田中發(fā)病輕、中、重的植株，分5、10、15、20 cm由上至下，以根為中心，由內(nèi)至外取5、10、15 cm的不同土層土樣，每棵感病植株共計取樣12份，共獲得土壤樣品36份，用寬×深表示，分別為5×5、5×10、5×15、5×20；10×5、10×10、10×15、10×20；15×5、15×10、15×15、15×20。將土樣在室內(nèi)自然風(fēng)干后人工處理至1 mm直徑顆粒并篩撿出石塊、雜草、植物殘根等異物后，再用機械粉碎至實驗所需的細(xì)度備用。

1.2.2 水解性氮測定 稱取2 g土樣均勻平鋪于擴(kuò)散皿外室內(nèi)。在擴(kuò)散皿內(nèi)室加入2 mL硼酸溶液，在皿的外室邊緣涂上堿性膠液，蓋上毛玻璃，使毛玻璃與皿邊完全粘合，再慢慢轉(zhuǎn)開毛玻璃的一邊，是擴(kuò)散皿外室露出一條狹縫，迅速加入10 mL氫氧化鈉溶液于擴(kuò)散皿外室，立即用毛玻璃蓋嚴(yán)。水平地輕輕轉(zhuǎn)動擴(kuò)散皿，是氫氧化鈉溶液于土樣充分混合，然后小心地用橡皮筋兩根交叉成十字形圈緊，使毛玻璃固定，放入恒溫培養(yǎng)箱中于40 ℃保溫24 h。取出擴(kuò)散皿，用硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定內(nèi)室中硼酸吸收的氨量，顏色由藍(lán)色變?yōu)樽霞t色即達(dá)終點。

1.2.3 土壤有效磷的測定 稱取5 g土樣于三角瓶中，加入氟化銨-鹽酸浸提劑50 mL，于振蕩機中20～25 ℃，180 r/min振蕩30 min，取出后立即用無磷濾紙過濾于50 mL燒杯中。吸取濾液5 mL于50 mL容量瓶中，加入10 mL硼酸溶液，搖勻，加水至30 mL左右，在加入二硝基酚指示劑2滴，用5 %硫酸溶液和1∶3氨水溶液調(diào)節(jié)溶液顯微黃色，加入鉬銻抗顯色劑5 mL，用水定容至刻度，充分搖勻，在室溫高于20 ℃處放置30 min后，波長700 nm處比色測定吸光度。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：吸取林標(biāo)準(zhǔn)溶液0、1、2、3、4、5、6 mL于50 mL容量瓶中，加入于吸取待測液等量體積的浸提劑，加入10 mL硼酸溶液，搖勻，加水至30 mL左右，在加入二硝基酚指示劑2滴，用5 %硫酸溶液和1∶3氨水溶液調(diào)節(jié)溶液顯微黃色，加入鉬銻抗顯色劑5 mL，用水定容至刻度，充分搖勻，在室溫高于20 ℃處放置30 min后，用在波長700 nm處比色測定吸光度。

1.2.4 土壤速效鉀的測定 稱取土樣5 g于三角瓶中，加入50 mL乙酸銨溶液，于振蕩機中20～25 ℃，180 r·min-1振蕩30 min，取出后立即用無磷濾紙過濾于50 mL燒杯中。

濾液直接在火焰光度計上進(jìn)行測定。標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：分別吸取鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液0、3、6、9、12、15 mL于50 mL容量瓶中，乙酸銨溶液定容，火焰光度計測定。

1.2.5 土壤有機質(zhì)含量的測定 稱取0.2998～0.3002 g土樣于硬質(zhì)試管，加入10 mL 0.4 mol/L重鉻酸鉀硫酸溶液，蓋上玻璃漏斗，將試管插入鐵絲籠放入油浴鍋內(nèi)，控制溫度在170～180 ℃內(nèi)，5 min左右撈出。待試管冷卻后擦去試管表面油液，將試管消煮液及土壤殘渣無損地轉(zhuǎn)入250 mL的三角瓶中，用水沖洗試管及小漏斗，洗液并入三角瓶中，使三角瓶內(nèi)液體的的總體積控制在50～60 mL。加3滴鄰菲啰啉指示劑，用硫酸亞鐵銨標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定剩余的K2Cr2O7，溶液的變色過程為橙黃-藍(lán)綠-棕紅。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同發(fā)病程度土壤N含量差異

所有土樣中，土壤深度為5 cm時，氮含量最高。在同一發(fā)病程度的土壤中，寬×深為10 cm×5 cm的土層中含氮量最高。不同發(fā)病程度土壤的含N量存在顯著性差異，土壤含氮量隨著病害加重而增加，土壤中氮含量為：中度發(fā)病≥重度發(fā)病>輕度發(fā)病。含N量隨著土層加深而降低，土層深度5 cm以下，差異不顯著(圖1)。

2.2 不同發(fā)病程度土壤P含量差異

對36份土樣進(jìn)行有效磷測定，發(fā)現(xiàn)土壤深度為5 cm時，磷含量最高，且在同一發(fā)病程度的土壤中，寬×深為10 cm×5 cm的土層中磷含量最高。不同發(fā)病程度土壤的磷含量存在顯著性差異，土壤磷含量：中度發(fā)病﹥重度發(fā)病﹥輕度發(fā)病。P含量隨著土層加深而降低，土層深度5 cm以下，差異不顯著(圖2)。

圖1 不同發(fā)病程度土壤N含量Fig.1 N content in different disease severity soil

2.3 不同發(fā)病程度土壤K含量差異

通過對不同發(fā)病程度與不同土層的土壤分析，深度為5 cm的土層鉀含量最高，且在同一發(fā)病程度的土壤中，寬×深為10 cm×5 cm的土層中鉀含量最高。不同發(fā)病程度土壤的鉀含量存在顯著性差異，土壤鉀含量隨著病害加重而增加，土壤鉀含量：重度發(fā)病﹥中度發(fā)病>輕度發(fā)病。鉀含量隨著土層加深而降低，其中土層深度為10 cm時，含量最低(圖3)。

2.4 不同發(fā)病程度土壤有機質(zhì)含量差異

研究發(fā)現(xiàn)，土壤有機質(zhì)含量隨發(fā)病程度加重逐漸降低，重度發(fā)病的土壤有機質(zhì)含量與輕度發(fā)病和中度發(fā)病的土壤存在顯著性差異，有機質(zhì)含量多少為：輕度發(fā)病≥中度發(fā)病>重度發(fā)病。不論發(fā)病程度如何，土層越深有機質(zhì)含量越低(圖4)。

3 討 論

不同發(fā)病程度土壤的N、P、K含量存在顯著性差異，土壤N和K含量都隨著病害加重而增加，可能是由于根腫病菌破壞了莖瘤芥維管束組織，從而阻礙了植株根系對土壤中營養(yǎng)元素的吸收利用，最終導(dǎo)致患病植株土壤中N、K含量的增加。

圖2 不同發(fā)病程度土壤P含量Fig.2 P content in different disease severity soil

圖3 不同發(fā)病程度土壤K含量Fig.3 K content in different disease severity soil

對36份土樣分析顯示，不論發(fā)病程度如何，表層至5 cm深的土壤氮、磷、鉀含量較高，該土層根腫病最易發(fā)生，這與彭洪江等[22]的研究相吻合。寬×深為10 cm×5 cm時，氮、磷、鉀含量均最高，可能是由于榨菜根系不發(fā)達(dá)，在土壤中吸收營養(yǎng)元素的范圍較小，根系5 cm以內(nèi)可被較好吸收，更遠(yuǎn)的輻射半徑根系達(dá)不到。

水解性氮含量的高低能大致反映出近期內(nèi)土壤氮素的供應(yīng)情況，與作物生長和產(chǎn)量有一定相關(guān)性。目前，關(guān)于氮素與根腫病關(guān)系的報道較少，僅局限于硝態(tài)氮對根腫病的影響[23-26]。本研究發(fā)現(xiàn)土壤含氮量隨著病害加重而增加，與吳國萍等[3]對油菜根腫病與土壤有效氮含量的研究有差異，這可能與受害植物不同有關(guān)。土壤有機質(zhì)和磷元素與莖瘤芥根腫病的發(fā)生無明顯相關(guān)性，這與吳國萍等[3]的研究相吻合。鉀元素與根腫病發(fā)病率具有相關(guān)性，其含量隨著病害加重而增加，這與孫超超等[27]的研究有差異，具體原因尚待進(jìn)一步驗證。發(fā)病重的土壤有機質(zhì)含量顯著低于輕度發(fā)病和中度發(fā)病的土壤，說明有機肥的合理使用可以降低根腫病的發(fā)生。有機肥的使用量較少不足以滿足植株的正常生長。在所調(diào)查的田塊中，莖瘤芥沒有采用葉面施肥，所需的營養(yǎng)主要從土壤中吸收，如果有機肥施用量較少，滲入到土壤的有機肥會相應(yīng)減少，植株缺乏營養(yǎng)，抗性降低，容易導(dǎo)致根腫病的發(fā)生。足量的有機肥和其他肥料的混合使用，可以改善土壤的肥力和團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，加之蕓蔓素等的綜合作用，增強了地上部的“健壯度”，增強植株抗病性和適病性[28]，使得植株不易發(fā)病。

圖4 不同發(fā)病程度土壤有機質(zhì)含量Fig.4 Organic matter content in different disease severity soil

4 結(jié) 論

(1)N和K與莖瘤芥根腫病具有相關(guān)性，P與莖瘤芥根腫病不相關(guān)。N、P、K在寬×深為10 cm×5 cm的土層中含量最高。

(2)發(fā)病重的土壤有機質(zhì)含量顯著低于輕度發(fā)病和中度發(fā)病的土壤。說明利用土壤環(huán)境條件抑制根腫病切實可行，可以有效地抑制根腫病的發(fā)生，并減緩根腫病傳播速度[27,29]。