土壤有效錳含量與大白菜干燒心病發(fā)生關系及抗病品種篩選

張燁 許睿智 周丹丹 盧玲 臧傳江 李化銀 李景娟 高建偉

摘要：2017年秋天，山東省惠民縣個別地區(qū)大白菜干燒心病發(fā)生嚴重，為探析其發(fā)病原因，我們采用五點取樣法，從干燒心發(fā)病嚴重與未發(fā)病地塊各3處進行取樣，對土壤中全氮、速效鉀、有效鈣、有效錳、有效鎂和有效鋅進行測定。結果表明，兩種類型土壤中全氮含量差異未達到顯著水平;速效鉀、有效鈣、有效鎂和有效鋅的含量雖存在不同程度差異，但不是大白菜干燒心病發(fā)生的誘因;有效錳含量在未發(fā)病地塊中為3.34～4.41mg/kg，而在發(fā)病地塊中為2.52～2.78mg/kg，與大白菜干燒心病發(fā)生呈顯著相關。水培試驗結果表明，缺錳會導致大白菜葉片表面呈現(xiàn)出黃色病斑，隨著缺錳時間的延長，病斑變大并連接成片。在惠民縣干燒心病發(fā)生嚴重地塊種植68個大白菜品種，篩選出8個抗病品種，在該地區(qū)推廣種植這些抗病品種，可以有效降低干燒心病的發(fā)生，這對提高大白菜產(chǎn)量和品質(zhì)、增加農(nóng)戶收入具有重要意義。

關鍵詞：大白菜;干燒心病;土壤有效錳含量;抗病品種篩選

大白菜（BrassicarapaL.ssp.pekinensis）原產(chǎn)于中國，是我國的特產(chǎn)蔬菜。大白菜產(chǎn)量高、生產(chǎn)成本低、種植方法簡單、耐運輸、耐儲藏、營養(yǎng)豐富、風味極佳，倍受人們喜愛。據(jù)統(tǒng)計，大白菜在我國每年的播種面積高達267萬公頃，產(chǎn)值約600億以上，占全國蔬菜播種總面積的15%左右[1]。但自20世紀70年代以來，干燒心病的發(fā)生對大白菜生產(chǎn)的經(jīng)濟效益產(chǎn)生了巨大的威脅[2]。大白菜干燒心病主要表現(xiàn)為外葉及葉球外觀正常，但切開葉球后可發(fā)現(xiàn)內(nèi)部的心葉邊緣部分變干、黃化、焦枯，呈干紙狀，發(fā)病部位與健康部位界限較為清晰[3]。在大白菜貯藏期間，由于生理活動照樣緩慢進行，干燒心病可持續(xù)發(fā)展;若貯藏條件不好，發(fā)病部位極易受病菌侵染，使葉球出現(xiàn)“夾葉爛”的現(xiàn)象，最終導致整個植株腐爛。

自1946年報道了大白菜干燒心病以來，學者對大白菜干燒心病的發(fā)病機理進行了諸多研究，但不同學者持有不同的觀點。張保軍等認為氮肥的大量施用是干燒心病發(fā)生的主要誘因[4];呂佩坷認為缺錳也會導致干燒心[5];張純胄等認為植株缺水或者吸收受阻才是主要誘因[6];還有學者認為逆境脅迫也是誘發(fā)干燒心的主要原因[7-9]。國外學者的研究也認為水分是干燒心病發(fā)生的主要因素，而光照強度大、光周期以及干熱風都能夠加重干燒心病的發(fā)生[7，10]。但大部分學者認為大白菜干燒心病的發(fā)生主要還是歸因于缺鈣，特別是植株生長關鍵時期、生長旺盛部位缺鈣，更容易導致干燒心[11-16]。因此，在大白菜生長期進行適時補鈣、水肥管理、采用抗干燒心病品種是目前提高大白菜抗干燒心病發(fā)生的主要方法。

本課題組多年田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大白菜干燒心病可分為細菌引起的大白菜干燒心病和生理性缺素引起的大白菜干燒心病。菠蘿泛菌（Pantoeaananatis）是引起大白菜細菌性干燒心病的病原菌[17，18]。通過對山東省惠民縣大白菜干燒心病嚴重發(fā)生地塊土壤成分的分析，我們發(fā)現(xiàn)該地區(qū)大白菜干燒心病發(fā)生的主要原因是缺錳。有關缺錳引起大白菜干燒心病發(fā)生的機制及其應用尚未見報道。本研究探討了缺錳與大白菜干燒心病發(fā)生的關系，并篩選了適宜山東惠民土壤有效錳缺乏地區(qū)種植的大白菜品種，對于提高當?shù)剞r(nóng)民收入、助推鄉(xiāng)村振興具有重要意義。

1材料與方法

1.1發(fā)病和未發(fā)病土壤中氮、鉀、鈣、鎂、鋅、錳含量差異分析

1.1.1試驗土樣 供試土樣于2017年11月10日在山東省濱州市惠民縣采集，采用五點法取20cm與50cm深的土壤，并各自混合均勻。樣地1、樣地2和樣地3在未發(fā)生干燒心病大白菜種植區(qū)域，樣地4、樣地5和樣地6在發(fā)生干燒心病大白菜種植區(qū)域。

1.1.2測定方法 參照文獻[19]中的方法測定土壤中的氮、鉀、鈣、鎂、錳、鋅含量，其中，全氮采用凱氏定氮法測定，速效鉀采用火焰光度法測定，有效鈣、有效鎂采用乙酸銨提取、ICP-aes測定，有效鋅、有效錳采用DTPA浸提、ICP-aes測定。

1.2缺錳對水培大白菜生長的影響試驗

1.2.1試驗材料 供試大白菜品種為膠研3號。

1.2.2試驗方法 采用水培試驗方法。精選膠研3號種子，擺放于鋪有吸水紙的培養(yǎng)皿中，放置在光照培養(yǎng)箱中，于24℃、14h光/10h暗條件下培養(yǎng)至兩片子葉完全展開。選取長勢一致的幼苗，分別轉移至1/2MS和無錳的1/2MS（1/2MSMn2+）液體培養(yǎng)基中，放置在24℃、相對濕度60%、光14h/暗10h培養(yǎng)室中培養(yǎng)，隔天換一次營養(yǎng)液，觀察葉片生長情況。

1.3品種篩選試驗

1.3.1供試材料 供試大白菜品種68個，品種名稱和來源見表1。

1.3.2試驗方法 試驗于2018年春季進行，將68個供試大白菜品種種植在2017年山東惠民大白菜干燒心發(fā)病嚴重的地塊，采用隨機區(qū)組排列，重復3次。每小區(qū)播2行，株距45cm，行距55cm。2018年4月18日播種，每穴4～5粒，5片真葉前間苗兩次，5月14日定苗。整個生長期正常管理，定期澆水灌溉，噴施防病藥劑，葉球緊實后及早調(diào)查收獲。

1.4數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析使用MicrosoftExcel2016和SPSS20軟件進行。

2結果與分析

2.1發(fā)病和未發(fā)病土壤中的全氮、速效鉀及有效鈣、鎂、鋅、錳含量比較

由表2可見，六塊樣地土壤中的全氮含量在417～528mg/kg范圍內(nèi)，不同地塊間差異未達顯著水平。速效鉀含量在未發(fā)病的樣地3中最高，在發(fā)病的樣地6中次之，兩者間差異不顯著，但顯著高于其它樣地的速效鉀含量;未發(fā)病的樣地1和樣地2中的速效鉀含量最低，顯著低于其他地塊。有效鈣含量在發(fā)病的樣地6中最高，達到5318mg/kg，未發(fā)病的樣地3和樣地1中的有效鈣含量次之，均顯著高于其它樣地中的含量，且三者間差異顯著;發(fā)病的樣地5中的有效鈣含量最低，顯著低于其他地塊。有效鎂的含量也以發(fā)病的樣地6中最高，發(fā)病的樣地5中含量次之，兩者間差異顯著且均顯著高于其他處理;樣地1中的有效鎂含量最低，顯著低于其他處理。有效錳在未發(fā)病地塊中的含量較高（3.34～4.41mg/kg），顯著高于發(fā)病地塊中的含量（2.52～2.78mg/kg）。土壤中有效鋅在未發(fā)病的樣地2中含量最高，在發(fā)病的樣地6中含量最低，在其他樣地中的含量差異不顯著。

進一步對土壤中各元素與大白菜干燒心病發(fā)生進行相關性分析，結果顯示，土壤中的有效錳含量與大白菜干燒心病的發(fā)生顯著相關（表3）。

綜合上述結果推測，土壤中有效錳含量不足會誘發(fā)生理性大白菜干燒心病的發(fā)生。

2.2缺錳對水培大白菜葉片生長的影響

為了驗證上述推論，我們利用室內(nèi)水培試驗，進一步探索了缺錳對大白菜干燒心病發(fā)生的影響。結果發(fā)現(xiàn)，萌發(fā)后的大白菜膠研3號幼苗分別轉移至1/2MS和1/2MS-Mn2+培養(yǎng)液中培養(yǎng)至45天時，錳元素的缺失對大白菜葉片的生長沒有顯著影響，但是葉片上出現(xiàn)黃色的小斑點（圖1A）;隨著缺錳時間的延長，這些黃色斑點擴大并連成片，嚴重影響了大白菜的生長（圖1B）。說明錳是大白菜生長發(fā)育過程中的必需元素，該元素缺乏會影響葉片正常生長，導致葉片變黃、變干和枯萎。

綜合土壤分析及水培試驗結果，我們認為山東省惠民縣個別地區(qū)大白菜干燒心病發(fā)生的原因是土壤中有效錳含量偏低。

2.3抗大白菜干燒心病品種的篩選

由于山東惠民地區(qū)是大白菜的主要種植區(qū)，到目前為止，尚未有適合該區(qū)域的抗干燒心病的大白菜品種。為此，2018年春季我們選取目前普遍種植的68個大白菜品種在惠民干燒心病發(fā)生嚴重地塊進行種植，結果（表4）顯示，在參試的68個品種中，有23個品種結球較緊實，19個品種不結球，26個品種抱球程度松散。對23個結球緊實品種的葉球大小進行測量，德高青華76葉球的長度最大，天津青麻葉、青研春白3號、改良青雜三號、西白5號、青研早9號和西白57的葉球長度次之，而德高夏白1號、金童玉女、西白45和西白70的葉球長度較小;西白70與西白13的葉球?qū)捵畲螅嘌性?號、德高春、高春黃1號、牛早秋一號和改良青雜三號的葉球?qū)挻沃?，小雜56、高綠2號和西白45的葉球?qū)捿^小。表明不同球型的大白菜品種在春季種植時均可結球。

春季種植時，如遇大白菜抽薹開花，將嚴重影響其商品價值。通過對68個大白菜品種的抽薹情況調(diào)查發(fā)現(xiàn)（表4），僅有20個品種表現(xiàn)出耐抽薹特性，包括87-114、德高春、德高喜抗65、豐抗58號、豐抗80、高春黃1號、高綠2號、青研春白1號等;其它48個品種均有不同程度的抽薹，德高16、山東19號、西白1號、新83-24、早熟5號和中華一號這六個品種甚至開花，說明這些品種的冬性較弱。

對68個大白菜品種干燒心病發(fā)生情況進行調(diào)查統(tǒng)計，結果發(fā)現(xiàn)，有51個大白菜品種對干燒心病的抵抗能力較強，包括部分德高系列品種、部分豐抗系列品種、高綠1號、高綠2號、攻關二號、青研春白系列品種、改良青雜三號、天津青麻葉、部分西白系列材料等;德高16、德高百合、德高夏白1號、豐抗55、豐抗60、橘紅62、魯白6號、山東六號、西白1號、夏優(yōu)二號等17個品種的抗病性較差。

綜合結球性、耐抽薹性、抗病性，德高春、高春黃1號、高綠2號、青研春白1號、青研春白2號、青研春白3號、改良青雜三號和西白57表現(xiàn)良好，適于山東惠民地區(qū)種植。

3討論與結論

大白菜在我國的種植面積居所有蔬菜種類之首，其產(chǎn)量對安定人民生活起著舉足輕重的作用。近年來，干燒心病的普遍發(fā)生嚴重影響了大白菜的產(chǎn)量和品質(zhì)[20]。目前對細菌引起的大白菜葉緣腐爛已有了初步研究，但缺鈣、缺錳、過量施用氮肥以及水分不平衡等引起的大白菜生理性干燒心病尚未有一致結論[4-7]，這對大白菜干燒心病的防治帶來了極大的難度。為了明確2017年山東惠民地區(qū)大白菜干燒心病發(fā)生的原因，我們對發(fā)病和未發(fā)病地塊土壤中的全氮、速效鉀、有效鈣、有效錳、有效鎂和有效鋅含量進行比較分析，發(fā)現(xiàn)僅有效錳含量在發(fā)病和未發(fā)病土壤中存在顯著差異，且與大白菜干燒心病發(fā)生呈現(xiàn)出顯著相關性;其它元素在兩種地塊間雖存在差異，但無明顯規(guī)律，與大白菜干燒心病的發(fā)生也無顯著相關性。因此，我們推測山東惠民地區(qū)大白菜干燒心病的發(fā)生是由土壤中有效錳含量低導致的。這與很多學者認為的大白菜干燒心病主要是缺鈣引起的[2，15，16]存在差異。

為了進一步驗證缺錳對大白菜干燒心病發(fā)生的影響，利用水培方式，分別在全素和缺錳的1/2MS培養(yǎng)基上培養(yǎng)大白菜幼苗，發(fā)現(xiàn)45天后在缺錳培養(yǎng)基中生長的幼苗新展開葉片表面形成黃色、干枯的病斑，缺錳培養(yǎng)時間繼續(xù)延長，這些黃色干枯病斑不斷擴大，最終連成一片，影響了大白菜的生長。但水培試驗中缺錳引起的大白菜葉片上的病斑，不僅發(fā)生在葉邊緣，幾乎整個葉片均有分布，這與田間觀察到的有效錳含量低導致大白菜干燒心病僅發(fā)生在葉邊緣的結果略有不同[20]。其原因可能是土壤中錳元素含量偏低與水培時完全不含錳元素具有很大的差異，此外，錳元素缺乏時間的長短也可能是導致結球大白菜與苗期大白菜葉片干燒心病癥差異的原因。但是，缺錳或錳含量低均可導致葉片干燒心癥狀。

選用68個大白菜品種在山東惠民地區(qū)進行種植，發(fā)現(xiàn)供試品種的結球性、耐抽薹性和抗病性均存在較大差異，其中德高春、高春黃1號、高綠2號、青研春白1號、青研春白2號、青研春白3號、改良青雜三號和西白57這八個品種的綜合性狀表現(xiàn)良好，結球性、耐抽薹性和抗病性均優(yōu)于其他品種，可以在該地區(qū)推廣種植。

綜合本試驗結果，在大白菜種植過程中，選用具有抗性的品種、適時補充錳元素、進行合理水肥管理，可以有效降低大白菜干燒心病的發(fā)生，這對提高大白菜產(chǎn)量和品質(zhì)、增加農(nóng)戶收入具有重要意義。