大蒜秸稈對煙草根結線蟲病及根際土壤理化性狀的影響

趙婭紅　吳治興　王志江　黃飛燕　葉賢文　李紅玉　陸衛(wèi)　黃坤　余磊　盧超　薛至勤　林江

摘要：以烤煙紅花大金元為材料，研究大蒜秸稈無菌化還田對煙草根結線蟲病及根際土壤的影響。結果表明，T3（煙株移栽前，大蒜秸稈一次性施入大田4 500 kg/hm2），根結線蟲防治效果較好。各處理土壤養(yǎng)分含量均隨生育期推進呈先增加后降低趨勢。不同生育期，T3（煙株移栽前，大蒜秸稈一次性施入大田4 500 kg/hm2）過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶和蛋白酶活性均顯著高于其他處理。不同處理土壤酚酸物質含量隨生育期推進逐步增加，表現(xiàn)出富集效應，對照處理最為顯著。T3（煙株移栽前，大蒜秸稈一次性施入大田4 500 kg/hm2）能有效降低烤煙根際土壤中酚酸物質含量，減少土壤化感自毒作用。在各生育期，T3（煙株移栽前，大蒜秸稈一次性施入大田4 500 kg/hm2）根際土壤中真菌數(shù)量均較高，細菌數(shù)量較低，真菌/細菌較高，這說明煙株移栽前，一次性施入大蒜秸稈4 500 kg/hm2能提高土壤中真菌數(shù)量，降低土壤中細菌數(shù)量，顯著提高土壤肥力及土壤活性。綜合考慮，大蒜秸稈對煙草根結線蟲病的防治效果，以 T3 處理（煙株移栽前，大蒜秸稈一次性施入大田4 500 kg/hm2）的大蒜秸稈添加量較為適宜；一次性施入大蒜秸稈4 500 kg/hm2能提高土壤中真菌數(shù)量，降低土壤中細菌數(shù)量，顯著提高土壤肥力及土壤活性。

關鍵詞：大蒜秸稈；煙草；根結線蟲??；根際土壤

中圖分類號S435.72文獻標識碼A文章編號0517-6611（2023）06-0136-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.06.033

Effects of Garlic Straw on Tobacco Rootknot Nematode Disease and Physicochemical Properties of Rhizosphere Soil

ZHAO Yahong1， WU Zhixing1， WANG Zhijiang2 et al

（1.Agricultural College of Kunming University/Yunnan Urban Characteristic Agricultural Engineering Technology Research Center，Kunming，Yunnan 650214;2.Kunming Branch of Yunnan Tobacco Company， Kunming， Yunnan 650214 ）

AbstractThe effect of sterile returning of garlic straw on tobacco rootknot nematode disease and rhizosphere soil was studied using fluecured tobacco Honghua Dajinyuan as material. The results showed that T3 （garlic straw was applied to the field at a time of 4 500 kg/hm2 before transplanting tobacco plants） had a good control effect on rootknot nematode. The soil nutrient content of each treatment increased first and then decreased with the advance of growth period. At different growth stages， the activities of catalase， urease， phosphatase and protease in T3 （before transplanting the tobacco plant， applying garlic straw into the field at a time of 4 500 kg/hm2） were significantly higher than those in other treatments. The content of phenolic acid in soil of different treatments increased gradually with the advance of growth period， showing enrichment effect， and the control treatment was the most significant. T3 （before transplanting tobacco plants， garlic stalks were applied to the field at a time of 4 500 kg/hm2） could effectively reduce the content of phenolic acids in the rhizosphere soil of fluecured tobacco and reduce the allelopathic autotoxicity of soil. At each growth stage， T3 （before transplanting tobacco plants， garlic stalks were applied to the field at a time of 4 500 kg/hm2） had a higher number of fungi in the rhizosphere soil， a lower number of bacteria， and a higher ratio of fungi/bacteria， which showed that before transplanting tobacco plants， onetime application of garlic stalks at a time of 4 500 kg/hm2 could increase the number of fungi in the soil， reduce the number of bacteria in the soil， and significantly improve soil fertility and soil activity. In a comprehensive consideration， the control effect of garlic straw on tobacco rootknot nematode disease， the garlic straw added amount of T3 treatment （before transplanting tobacco plants， the garlic straw was applied into the field at a time of 4 500 kg/hm2） was more appropriate;the onetime application of garlic straw 4 500 kg/hm2 could increase the number of fungi in the soil， reduce the number of bacteria in the soil， and significantly improve soil fertility and soil activity.

Key wordsGarlic straw;Tobacco;Root knot nematode disease;Rhizosphere soil

煙草根結線蟲病是由根結線蟲侵染所引起的土傳病害［1］，在全球范圍內的農(nóng)業(yè)領域廣泛出現(xiàn)，造成的危害極其嚴重，在防治上很困難［2］，其嚴重影響了煙葉質量，導致經(jīng)濟的巨大損失［3］。昆明市處于云貴高原中部，屬亞熱帶季風型氣候，四季分明、冬溫夏熱、降水豐沛，是優(yōu)質煙葉生產(chǎn)區(qū)之一，其煙草生產(chǎn)在云南省占有重要地位［4］。近些年，因為大棚種植各種農(nóng)作物技術的推廣，土地的利用率大面積提高，根結線蟲發(fā)病率也呈不斷增加趨勢，已經(jīng)對昆明煙草的各個生長時期構成嚴重威脅［5］。目前，煙草根結線蟲病的防治仍以化學藥劑為主，選取質量分數(shù)為 0.5%的阿維菌素、質量分數(shù)為10%的噻 唑膦或質量分數(shù)為20%的丁硫·克百威等，在移栽期穴施或者生長期灌根施用［6］。

化學藥劑在使用初期一般有較好的防治效果，但隨著使用時間延長，防效呈明顯降低趨勢，化學藥劑的成本相對也較高，在使用過程中，如果不注意施用的用量及用法，很容易對土壤微生態(tài)環(huán)境造成破壞，還會引起環(huán)境污染等問題［7］。用植物殘體和植物提取物溶液對病蟲害進行防治，符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的病蟲害防治理念［5］。研究表明，印楝、萬壽菊、薄荷、芥菜等植物的浸提液均具有良好的殺線蟲效果［8-10］。但這種類型的研究更多存在果蔬類作物，相關大蒜秸稈對煙草根結線蟲病的研究相對較少。為此，筆者通過田間小區(qū)試驗，綜合比較4個大蒜秸稈量處理對煙草根結線蟲病的控制效果及對烤煙生長發(fā)育、土壤養(yǎng)分、酶活、酚酸類物質、土壤微生物數(shù)量的影響，以期為昆明煙區(qū)煙草的安全生產(chǎn)提供理論依據(jù)與技術指導。

1材料與方法

1.1試驗材料

烤煙品種以烤煙紅花大金元為材料，煙株生產(chǎn)管理按昆明市優(yōu)質烤煙栽培生產(chǎn)技術規(guī)范進行。供試材料為大蒜秸稈，在煙株移栽前，將粉碎成1～2 cm的大蒜秸稈一次性施入大田，翻耕耙勻。采用田間隨機區(qū)組排列，每個處理重復3次。大蒜秸稈的氮、磷、鉀含量分別是0.62%、0.18%和0.95%。

1.2試驗設計

試驗于2020年4—10月在安寧市具有嚴重根結線蟲病發(fā)病史植煙區(qū)開展。設置4個大蒜秸稈還田量處理，分別為3 000 kg/hm2（T1）、3 750 kg/hm2（T2）、4 500 kg/hm2（T3）、5 250 kg/hm2（T4），對照CK不施用大蒜秸稈。在煙株移栽前，將粉碎成1～2 cm的大蒜秸稈一次性施入大田，翻耕耙勻。采用田間隨機區(qū)組排列，每個處理重復3次。

采用“S”型5點取樣法采集土壤樣品，分別在移栽期、團棵期（移栽后30 d）、旺長期（移栽后60 d）和成熟期（移栽后90 d）采集不同處理近煙株根部10 cm處，直徑3 cm，深度15 cm的根際土壤樣品約1 000 g，5個處理4個時期共計20個樣品，重復3次。每份土壤樣品充分混勻后分為2份，一份200 g裝入無菌袋中迅速放入干冰盒中，帶回實驗室放-80 ℃冰箱保存供下一步高通量測序用，另一份約800 g用于測定土壤養(yǎng)分、土壤酶活性和土壤酚酸類物質。

1.3測定項目與方法

1.3.14個不同處理煙株根結線蟲病病害情況調查。

按照GB/T 23222—2008的方法于煙葉采收末期調查不同處理煙株根結線蟲病發(fā)病率。采取5點取樣方法，每點不少于10株，計算發(fā)病率、病情指數(shù)和相對防治效果。

1.3.2不同處理土壤養(yǎng)分測定。

參考鮑士旦《土壤農(nóng)化分析》［11］的方法測定土壤pH、有機質、堿解氮、速效鉀和速效磷等土壤養(yǎng)分。

1.3.3土壤酶活性測定。

參照關松蔭［12］的方法測定土壤蛋白酶、土壤蔗糖酶、淀粉酶、土壤磷酸酶、土壤脲酶、過氧化氫酶等活性。

1.3.4土壤酚酸物質測定。

參照榮思川等［13］的方法測定土壤中酚酸類物質含量，包括土壤肉桂酸、對羥基苯甲酸、香草酸、丁香酸、阿魏酸、4-香豆酸、闊馬酸等酚酸類物質。

1.3.5土壤微生物數(shù)量。

利用實時熒光定量技術（qRT-PCR）的方法檢測土壤中真菌和細菌的數(shù)量。提取土壤樣品宏基因組DNA，采用真菌特異性引物（ITS1F：5′-CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA-3′，ITS2R：5′-GCTGCGTTCTTCATCGATGC-3′）、細菌特異性引物16S（338F：5′-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3′，806R：5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3）進行qPCR擴增，根據(jù)標準曲線定量檢測出樣品中細菌和真菌的數(shù)量；定量PCR試劑：ChamQ SYBR Color qPCR Master Mix（2X），定量PCR儀：ABI7500 型熒光定量PCR儀。

2結果與分析

2.1不同處理對煙株根結線蟲病的防治效果

不同處理對煙株根結線蟲病防治效果見表1。由表1可知，各處理發(fā)病率表現(xiàn)為CK>T1>T2>T4>T3，病情指數(shù)表現(xiàn)為CK>T1>T2>T4>T3，防治效果表現(xiàn)為T3>T4>T2>T1。總體來看，T3，即大蒜秸稈還田量為4 500 kg/hm2，根結線蟲防治效果最好。

2.2不同處理對烤煙農(nóng)藝性狀的影響

不同處理煙株農(nóng)藝性狀見表2。由表2可知，移栽后30 d，T1、T2、T3和T4煙株株高和有效葉片數(shù)均顯著高于CK，T2和T3節(jié)距顯著高于T1、T4和CK，T3和T4的莖圍以及最大葉長均顯著高于T1、T2和CK。移栽后60 d，T3和T4煙株株高、有效葉片數(shù)和莖圍顯著高于T1、T2和CK，T3煙株節(jié)距和最大葉長顯著大于其他處理，T4煙株最大葉寬顯著大于其他處理。移栽后90 d，T3和T4煙株株高、有效葉片數(shù)和最大葉寬均顯著高于T1、T2和CK，T1、T2、T3和T4煙株節(jié)距、莖圍和最大葉長均顯著高于CK?？傮w來看，T3和T4煙株在不同生育期農(nóng)藝性狀表現(xiàn)優(yōu)于CK。

2.3不同處理對土壤養(yǎng)分的影響

不同處理的根際土壤養(yǎng)分特征見表3。由表3可知，各處理根際土壤養(yǎng)分含量均隨生育期推進呈先增加后降低的趨勢?？偟侩S生育期推進均無顯著變化。移栽后30 d，T1、T2和CK 土壤偏酸性，T3和T4呈微酸性。T3和T4有機質含量較高，T1和CK水解氮和速效鉀含量顯著高于T2、T3和T4，CK有效磷含量最高，且顯著高于其他處理。移栽后60 d，T1、T2和CK土壤偏酸性，T3和T4呈微酸性。T3和T4有機質含量顯著高于T1、T2和CK，T1和CK水解氮和有效磷含量顯著高于T2、T3和T4，CK速效鉀含量最高，且顯著高于其他處理。移栽后90 d，T1、T2和CK土壤偏酸性，T3和T4呈微酸性。T3和T4有機質含量顯著高于T1、T2和CK，T1和CK水解氮和有效磷含量顯著高于T2、T3和T4。CK速效鉀含量最高，且顯著高于其他處理。

總體來看，各處理根際土壤養(yǎng)分含量均隨生育期推進呈先增加后降低趨勢?？偟侩S生育期推進均無顯著變化。T1、T2和CK土壤偏酸性，T3和T4呈微酸性?？緹熒L各時期，CK處理根際土壤養(yǎng)分含量較高。

2.4不同處理對土壤酶活性的影響

不同處理酶活性見表4。由表4可知，移栽后30 d，T3根際土壤中過氧化氫酶活性和脲酶活性顯著高于其他處理，分別較對照提高了107.73%和48.11%。T2、T3和T4之間磷酸酶活性無顯著差異，但均顯著高于對照。T3和T4蛋白酶活性顯著高于其他處理，分別較對照提高了125.26%和127.77%。移栽后60 d，T3根際土壤中過氧化氫酶活性顯著高于其他處理，較CK提高了195.44%，T2和T3根際土壤中脲酶和磷酸酶活性均顯著高于其他處理，脲酶活性分別較CK提高了75.46%和81.91%，磷酸酶活性分別較CK提高了83.33%和100.00%。T3和T4蛋白酶活性顯著高于其他處理，分別較CK提高了135.86%和121.41%。移栽后90 d，T3根際土壤中過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶和蛋白酶活性均大于等于其他處理，分別較CK提高了144.92%、42.35%、60.00%和68.90%。

總體來看，不同生育期，T3過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶和蛋白酶活性均較高。

2.5不同處理對土壤酚酸類物質的影響

不同處理根際土壤酚酸類物質見表5。由表5可知，不同處理煙株根際土壤中共檢測出6種酚酸類物質，分別為對羥基苯甲酸、香草酸、丁香酸、4-香豆酸、阿魏酸和肉桂酸。

移栽后30 d，T3中對羥基苯甲酸、香草酸和丁香酸未檢出，4-香豆酸、阿魏酸和肉桂酸含量明顯低于其他處理，分別較CK降低了55.76%、75.66%和49.75%。移栽后60 d，T3

中對羥基苯甲酸、香草酸、丁香酸、4-香豆酸、阿魏酸和肉桂酸含量顯著低于其他處理，分別較對照降低了68.49%、96.19%、69.62%、62.53%、76.42%和73.03%。移栽后90 d，T3中對羥基苯甲酸、香草酸、丁香酸、4-香豆酸、阿魏酸和肉桂酸含量顯著低于其他處理，分別較對照降低了72.34%、86.71%、76.09%、73.83%、71.95%和71.47%。總體來看，所有處理根際土壤酚酸類物質含量隨生育期推進逐步增加，表現(xiàn)出富集效應，CK處理最為顯著。

以上結果表明，不同處理根際土壤酚酸物質含量隨生育期推進逐步增加，表現(xiàn)出富集效應，對照CK最為顯著。其中T3，即煙株移栽前，大蒜秸稈一次性施入大田4 500 kg/hm2，能有效降低烤煙根際土壤中酚酸物質含量，減少根際土壤化感自毒作用。

2.6不同處理對土壤微生物數(shù)量的影響

不同處理根際土壤微生物數(shù)量見表6。由表6可知，移栽后30 d，T3根際土壤真菌數(shù)量顯著高于其他處理，T2細菌數(shù)量顯著高于其他處理。移栽后60 d，T4根際土壤真菌數(shù)量顯著高于其他處理，T3細菌數(shù)量顯著低于其他處理。移栽后90 d，T3根際土壤真菌數(shù)量顯著高于T1、T2、T4和CK。T2和T3根際土壤細菌數(shù)量明顯低于其他處理。真菌/細菌是評價根際土壤肥力和健康程度的重要指標之一，根際土壤真菌/細菌越高代表根際土壤肥力越高，根際土壤生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定程度也越高。從表6可以看出，移栽后30、60和90 d，T3根際土壤真菌/細菌均高于其他處理，分別為0.017 6、0.113 2和0.135 3。

總體來看，各處理根際土壤真菌數(shù)量隨生育期推進呈先增高后降低趨勢，T1、T2、T4和CK細菌數(shù)量隨生育期推進呈先增高后降低趨勢，T3根際土壤細菌含量隨生育期推進逐步降低。其中，T3在各生育期根際土壤中真菌數(shù)量均較高，細菌數(shù)量較低，真菌/細菌較高，這說明煙株移栽前，大蒜秸稈一次性施入大田4 500 kg/hm2能提高根際土壤中真菌數(shù)量，降低根際土壤中細菌數(shù)量，顯著提高根際土壤肥力及根際土壤活性。

3結論與討論

煙草根結線蟲發(fā)病土壤中根結線蟲、煙株、土壤和根際微生物組成了一個小的生態(tài)系統(tǒng)，作為典型的土傳病害，其發(fā)生流行與土壤微生態(tài)環(huán)境關系密切［5］。長期采用傳統(tǒng)化學農(nóng)藥防治根結線蟲病易造成土壤板結、微生態(tài)結構單一，同時造成的農(nóng)藥污染和殘留既危害生態(tài)環(huán)境，還影響煙草及其制品的安全性［7］。隨著環(huán)境保護意識的增強，人們對低毒、低殘留、可降解的植物源根結線蟲防治藥劑越來越重視［14-15］。曹志平等［16］向土壤系統(tǒng)中引入小麥秸稈，增加了土壤碳源，促進了食細菌和食真菌線蟲類的種類和數(shù)量，從而抑制了植食性線蟲的繁殖。Piedra Buena等［17］向根結線蟲病嚴重的土壤施入辣椒秸稈，提高了微生物的數(shù)量及多樣性，從而控制了根結線蟲的繁殖。研究表明，大蒜可以防治根結線蟲病［18-20］。

植物生長的基礎是土壤，而土壤酶主要來源于土壤動物、植物根系和微生物的細胞分泌物及其殘體的分解物。土壤酶活性體現(xiàn)了土壤中各種生物化學過程的強度和方向［21］，是土壤肥力和自凈能力評價的重要指標［22］。其中，過氧化氫酶表示土壤氧化過程的強度，其活性與土壤有機質轉化速度密切相關；土壤脲酶可將土壤中的有機化合物尿素水解為氨態(tài)氮，對提高氮素的利用率和促進土壤氮素循環(huán)具有重要意義［12］。土壤酶是土壤組分中最活躍的有機成分之一，主要來自微生物和植物根系分泌等途徑，此外還有土壤動植物殘體的釋放［22］。該研究中，土壤添加大蒜秸稈后，不同生育期，處理T3（4 500 kg/hm2）過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶和蛋白酶活性均顯著高于其他處理。

在該研究中，T3（煙株移栽前，大蒜秸稈一次性施入大田4 500 kg/hm2）根結線蟲防治效果較好，在不同生育期煙株農(nóng)藝性狀表現(xiàn)較好?？緹熒L各時期，CK處理土壤養(yǎng)分含量較高。不同生育期，T3（煙株移栽前，大蒜秸稈一次性施入大田4 500 kg/hm2）過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶和蛋白酶活性均顯著高于其他處理。不同處理土壤酚酸物質含量隨生育期推進逐步增加，表現(xiàn)出富集效應，對照處理最為顯著。T3（煙株移栽前，大蒜秸稈一次性施入大田4 500 kg/hm2）能有效降低烤煙根際土壤中酚酸物質含量，減少土壤化感自毒作用。在各生育期，T3（煙株移栽前，大蒜秸稈一次性施入大田4 500 kg/hm2）根際土壤中真菌數(shù)量均較高，細菌數(shù)量較低，真菌/細菌較高，這說明煙株移栽前，一次性施入大蒜秸稈4 500 kg/hm2 能提高土壤中真菌數(shù)量，降低土壤中細菌數(shù)量，顯著提高土壤肥力及土壤活性。綜合考慮大蒜秸稈對煙草根結線蟲病的防治效果，以 T3 處理（煙株移栽前，大蒜秸稈一次性施入大田4 500 kg/hm2）的大蒜秸稈添加量較為適宜；一次性施入大蒜秸稈4 500 kg/hm2能提高土壤中真菌數(shù)量，降低土壤中細菌數(shù)量，顯著提高土壤肥力及土壤活性。

該研究表明，土壤添加大蒜秸稈后能夠顯著降低煙草根結線蟲病的病情指數(shù)，且大蒜秸稈對根結線蟲病的抑制效果具有明顯的用量效應。施用量過高（＞5 250 kg/hm2）對根結線蟲病的抑制效果降低。綜合考慮煙草的生長、根結線蟲病的防控，以施用4 500 kg/hm2大蒜秸稈表現(xiàn)出較好的根結線蟲病防控效果。

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基金項目中國煙草總公司云南省公司科技計劃項目（2021530000242017，2019530100240048）；云南省教育廳科學研究基金項目（2022Y708）；云南省教育廳科學研究基金項目（2022Y711）；云南省教育廳科學研究基金項目（2021Y731）。

作者簡介趙婭紅（1991—），女，云南昆明人，碩士研究生，研究方向：作物健康栽培。*通信作者，農(nóng)藝師，碩士，從事作物栽培研究。

收稿日期2022-04-15