星油藤根結(jié)線蟲(chóng)病對(duì)土壤理化性質(zhì)及酶活性的影響

王美玲 楊仁貴 芮 蕊 王 澍，3*

（1西南林業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院，云南昆明 650224；2西南林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，云南昆明 650224；3國(guó)家林業(yè)和草原局西南風(fēng)景園林工程技術(shù)研究中心，云南昆明 650224）

植物發(fā)生不同病害對(duì)土壤理化性質(zhì)有重要影響。研究表明，煙草發(fā)生炭疽病和青枯病[1]、黃瓜發(fā)生根結(jié)線蟲(chóng)病[2]、黃檀林發(fā)生葉部病害[3]以及番茄發(fā)生土傳病害[4]均與土壤理化性質(zhì)有一定的相關(guān)性。祝金蘭等[5]研究表明，煙草炭疽病的發(fā)生與土壤中全磷含量成正相關(guān)關(guān)系，但是與水溶性氯含量成負(fù)相關(guān)關(guān)系，與海拔、比重、田間持水量及pH值相關(guān)性不大。張 茜等[3]研究表明，降香黃檀人工林葉部病害增加，土壤pH值和速效鉀的含量呈下降趨勢(shì)，而土壤速效氮和全磷含量逐漸增加。李騰懿等[6]研究表明，林下參紅皮病發(fā)病指數(shù)與土壤有機(jī)質(zhì)含量成正相關(guān)關(guān)系，與土壤堿解氮、有效磷及速效鉀的含量成負(fù)相關(guān)關(guān)系。

土壤酶與土壤理化性質(zhì)和植物病害存在密切的關(guān)系。研究表明，連作三七土壤中過(guò)氧化氫酶、磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性與大量元素和微量元素相關(guān)關(guān)系存在差異[7]。類似的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在艾比湖自然保護(hù)區(qū)，4種土壤酶分別與土壤pH值等物理性質(zhì)成負(fù)相關(guān)，與土壤中有機(jī)質(zhì)等含量成顯著正相關(guān)[8]。此外，煙田土壤中根結(jié)線蟲(chóng)病害等級(jí)增加，可以導(dǎo)致磷酸酶活性逐漸增加，過(guò)氧化氫酶活性和土壤脲酶逐漸降低[9]。史普酉等[10]發(fā)現(xiàn)，土壤酶（脲酶、蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶、酸性磷酸酶）的活性隨著煙草黑脛病的增加而下降。不同的研究結(jié)果表明，發(fā)生根結(jié)線蟲(chóng)病的黃瓜土壤中，蔗糖酶呈無(wú)規(guī)律（降低—增加—降低—增加）變化趨勢(shì)[2]。

星油藤（Plukenetia volubilisL.）是大戟科（Euphorbiaceae）多年生木質(zhì)藤本植物，原產(chǎn)于南美洲，近年引入中國(guó)。其富含不飽和脂肪酸、蛋白質(zhì)、α-亞麻油酸等，有巨大的營(yíng)養(yǎng)、經(jīng)濟(jì)價(jià)值[11-13]。目前，云南種植的星油藤易發(fā)生根結(jié)線蟲(chóng)病害，但其對(duì)土壤理化性質(zhì)和土壤酶的影響尚不明確。因此，本研究以根結(jié)線蟲(chóng)病不同病級(jí)星油藤土壤為對(duì)象，探究星油藤根結(jié)線蟲(chóng)病不同病級(jí)下土壤理化性質(zhì)和土壤酶活性，為防止星油藤根結(jié)線蟲(chóng)病害的發(fā)生提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

試驗(yàn)地位于云南省景谷傣族彝族自治縣勐賽地區(qū)（東經(jīng) 101°05'，北緯 23°05'）星油藤基地。 試驗(yàn)地屬亞熱帶山原季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫22.1℃，年均降水量為1 354 mm。最高海拔為2 920 m，最低海拔為813 m。試驗(yàn)地星油藤種植密度為4 500株/hm2，株距為1 m，行距為2 m，排灌條件良好。

1.2 土壤樣品采集

2012年5月在勐賽地區(qū)，根據(jù)星油藤根結(jié)線蟲(chóng)病害情況，分別在對(duì)照健康（P0）、輕度 1 級(jí)（P1）、中度3級(jí)（P3）、重度5級(jí)（P5）病害的植株根系上采集土壤。同病級(jí)按“S”形取5個(gè)植株，采用抖根法獲取黏附的土壤，混合后放入自封袋中，土樣重約1.0 kg。設(shè)置3次重復(fù)，土壤樣品共12個(gè)。土壤樣品過(guò)60目篩后，風(fēng)干待測(cè)。植物根結(jié)線蟲(chóng)病害情況可分5級(jí)[14]，分別為根上腫脹部位或根結(jié)1級(jí)≤10%、2級(jí)11%～25%、3級(jí) 26%～50%、4級(jí)51%～75%、5級(jí)≥76%。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

采用1∶5土水比法測(cè)定pH值、電導(dǎo)率（EC值）和總?cè)芙庑怨腆w含量（TDS值）。土壤氮、有機(jī)質(zhì)、硝酸鹽（NO3-）和磷含量分別采用凱氏定氮法、重鉻酸鉀氧化-容量法、鍍銅鎘還原-重氮化偶合比色法、H2SO4-H2O2消煮鉬銻抗比色法測(cè)定。此外，K、Cu、Mn、Zn、Fe含量采用火焰光度法測(cè)定。

蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶、磷酸酶、脲酶分別采用3，5-二硝基水楊酸比色法、高錳酸鉀滴定法、磷酸苯二鈉法、苯酚-次氯酸鈉比色法測(cè)定。具體分析過(guò)程參照關(guān)松蔭[15]的方法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用SPSS 22.0進(jìn)行方差和相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 星油藤不同根結(jié)線蟲(chóng)病病害等級(jí)土壤pH值、EC值、TDS值

從表1可知，P1、P3、P5病害等級(jí)土壤EC值和TDS值分別在 45.10～63.50μS/cm 和 22.45～31.40mg/L之間，隨著星油藤病害等級(jí)的增加逐漸增大，且不同病害等級(jí)（P1、P3、P5）間星油藤土壤 EC值和TDS值差異顯著。同時(shí)，P5星油藤土壤EC值和TDS值大于對(duì)照P0，而P1和P3星油藤土壤EC值和TDS值均小于對(duì)照P0。土壤pH值在5.56～6.26之間，不同病害等級(jí)間土壤pH值存在顯著差異，但未呈現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律，以P5土壤pH值最高。

表1 星油藤根結(jié)線蟲(chóng)病不同病級(jí)土壤物理性質(zhì)和微量元素分析

2.2 星油藤不同根結(jié)線蟲(chóng)病病害等級(jí)土壤微量元素

從表1可以看出，P1、P3、P5病害等級(jí)土壤微量元素銅、鋅和鐵的含量分別在 21.43～28.94 μg/g、74.50～98.03 μg/g、22.77～35.18 mg/g 之間，隨星油藤病害等級(jí)的增加，土壤微量元素含量逐漸增加，其中銅含量在不同病害等級(jí)間差異顯著，鋅、鐵含量在P1和P3土壤間差異不顯著，P5土壤鋅、鐵顯著高于對(duì)照P0。不同病害等級(jí)土壤錳含量在0.58～0.69 mg/g之間，隨著病害等級(jí)的增加呈增加趨勢(shì)，P3、P5土壤錳含量高于對(duì)照P0。

2.3 星油藤不同根結(jié)線蟲(chóng)病病害等級(jí)土壤養(yǎng)分

不同病害等級(jí)星油藤的土壤養(yǎng)分變化如表2所示。從表2可以看出，土壤有機(jī)質(zhì)、銨態(tài)氮（NH4+）、硝酸鹽（NO3-）的含量分別在 19.02～23.84 g/kg、7.45～28.79 mg/kg、5.00～19.08 mg/L 之間，且在 P1、P3、P5土壤中隨著病害等級(jí)增加含量逐漸增加，其中P5土壤NH4+、硝酸鹽含量顯著高于對(duì)照P0。土壤磷、鉀含量分別在 0.41～0.76 g/kg、3.10～8.17 mg/g 之間，且隨著病害等級(jí)的增加含量先降低后增加，其中P5土壤磷、鉀含量顯著高于對(duì)照P0。土壤亞硝酸鹽含量在0.02～0.03 mg/kg之間，以P5土壤含量最高。土壤氮含量在0.15%～0.18%之間，隨著星油藤病害等級(jí)的增加，氮含量存在差異，且僅P1土壤氮的含量顯著低于對(duì)照組P0。

表2 星油藤根結(jié)線蟲(chóng)病不同病級(jí)土壤養(yǎng)分分析

2.4 星油藤根結(jié)線蟲(chóng)病不同病害等級(jí)土壤酶活性

由表3可知，星油藤不同根結(jié)線蟲(chóng)病害等級(jí)P1、P3、P5土壤中蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶、磷酸酶、脲酶的酶活性分別在 0.13～0.19 mg/g、0.42～0.70 mL/g、1.12～1.45 mg/g、0.64～1.05 mg/g之間。 其中：土壤中 4種酶活性隨著病害等級(jí)增加先升高再降低，以3級(jí)病害土壤最高；過(guò)氧化氫酶、脲酶活性顯著差異，但土壤蔗糖酶、磷酸酶活性差異不顯著。不同病害等級(jí)土壤磷酸酶活性均顯著低于對(duì)照P0，土壤脲酶活性均高于對(duì)照P0；土壤過(guò)氧化氫酶活性在不同病害土壤間差異顯著，但是1級(jí)病害土壤過(guò)氧化氫酶活性與對(duì)照P0無(wú)顯著差異。

表3 星油藤根結(jié)線蟲(chóng)病不同病級(jí)土壤酶分析

2.5 星油藤不同根結(jié)線蟲(chóng)病害等級(jí)土壤理化性質(zhì)、微量元素與土壤酶的相關(guān)性分析

從表4可知：星油藤不同病害等級(jí)土壤蔗糖酶和磷酸酶與土壤理化指標(biāo)、微量元素具有一定的相關(guān)性，但不明顯；過(guò)氧化氫酶與土壤錳含量成顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.808；土壤脲酶與土壤硝酸鹽含量成顯著負(fù)相關(guān)，與土壤磷含量成極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別是-0.729和-0.853。

表4 星油藤土壤理化性質(zhì)、微量元素和土壤酶的相關(guān)性分析

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

土壤電導(dǎo)率、總?cè)芙庑怨腆w含量、銅（Cu）、鋅（Zn）、鐵（Fe）、有機(jī)質(zhì)、銨態(tài)氮（NH4+）和硝酸鹽（NO3-）等指標(biāo)隨著星油藤根結(jié)線蟲(chóng)病病害等級(jí)（1級(jí)、3級(jí)、5級(jí)）的增加而逐漸增加；且除了有機(jī)質(zhì)以外，其他指標(biāo)在5級(jí)病害土壤中顯著高于無(wú)病害土壤。土壤pH值、磷和鉀含量隨著星油藤根結(jié)線蟲(chóng)病病害等級(jí)（1級(jí)、3級(jí)、5級(jí)）增加先降低后升高，且5級(jí)病害土壤這3個(gè)指標(biāo)也顯著高于無(wú)病害土壤。土壤蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶、脲酶、磷酸酶活性隨著星油藤根結(jié)線蟲(chóng)病病害等級(jí)（1級(jí)、3級(jí)、5級(jí)）增加先升高后降低。病害土壤蔗糖酶和磷酸酶活性低于無(wú)病害土壤。本研究闡明了星油藤根結(jié)線蟲(chóng)病病害等級(jí)與土壤理化性質(zhì)及土壤酶的關(guān)系，為防止星油藤根結(jié)線蟲(chóng)病的發(fā)生提供參考。

3.2 討論

3.2.1 星油藤不同病害等級(jí)對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著星油藤根結(jié)線蟲(chóng)病病害等級(jí)（1 級(jí)、3 級(jí)、5 級(jí)）的增加，電導(dǎo)率、TDS 值及 Cu、Zn、Fe、NH4+和NO3-的含量均呈上升趨勢(shì)。其中，5級(jí)病害土壤相關(guān)指標(biāo)大于無(wú)病害健康土壤，而1級(jí)、3級(jí)病害土壤相關(guān)指標(biāo)均小于無(wú)病害健康土壤。不同的研究結(jié)果表明，煙田土壤微量元素（B、Fe、Mn、Cu、Zn）隨根結(jié)線蟲(chóng)病害等級(jí)的增加未有明顯變化規(guī)律，而土壤理化性質(zhì)（堿解氮、有機(jī)質(zhì)、團(tuán)聚體、CEC）隨著病害等級(jí)增加呈降低趨勢(shì)[9]。此外，與無(wú)病害土壤相比，香蕉枯萎病土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量明顯較高[17]，而青稞根腐病土壤MBN、MBP的含量明顯較低[18]。以上研究表明，病害對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響存在差異，可能與土壤環(huán)境、植物病害種類和等級(jí)有關(guān)。此外，微生物作為植物吸收和土壤營(yíng)養(yǎng)分解的參與者，在植物發(fā)生病害的情況下，也可能導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)的差異。

3.2.2 星油藤不同病害等級(jí)對(duì)土壤酶活性的影響。土壤酶活性與土壤肥力因素密切相關(guān)[19]。本研究發(fā)現(xiàn)，土壤蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶、脲酶、磷酸酶活性隨著星油藤病害等級(jí)（1級(jí)、3級(jí)、5級(jí)）的增加先升高后降低。同時(shí)，土壤蔗糖酶和磷酸酶活性低于無(wú)病害土壤的酶活性，這與游春梅等[20]的研究大致相同。無(wú)病害土壤酶活性高于病害土壤酶活性，可能是因?yàn)殡S著病害加重土壤酶促進(jìn)植物轉(zhuǎn)化和吸收養(yǎng)分的能力減弱。同時(shí)，土壤酶活性與土壤微生物關(guān)系密切，根結(jié)線蟲(chóng)與微生物共同競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)從而抑制了根結(jié)線蟲(chóng)的繁殖[21]。本研究還發(fā)現(xiàn)，星油藤根結(jié)線蟲(chóng)病病害土壤過(guò)氧化氫酶活性與土壤錳含量、脲酶活性與土壤磷和NO3-含量存在顯著相關(guān)關(guān)系。不同的研究結(jié)果表明，煙田根結(jié)線蟲(chóng)病病害土壤酶（過(guò)氧化氫酶和脲酶）活性與土壤SOM、MWD、AN的值存在正相關(guān)關(guān)系[9]；黃瓜根結(jié)線蟲(chóng)病病害土壤有機(jī)質(zhì)含量分別與土壤蔗糖酶和脲酶活性存在正相關(guān)和負(fù)相關(guān)關(guān)系，與土壤酸性蛋白酶活性不相關(guān)[2]。相關(guān)關(guān)系不同可能與植物種類[6]、植株分泌酶的能力、田間管理措施[2]、土壤溫度、土壤含水量[5]以及土壤微生物等因素有關(guān)。