易感病烟田中土壤微生物与酶活性变化的研究

李 佳,吕鹏辉,张文静,李 莉,肖佳冰,占俊文,于建军

(河南农业大学 烟草学院,河南 郑州 450002)



易感病烟田中土壤微生物与酶活性变化的研究

李 佳,吕鹏辉,张文静,李 莉,肖佳冰,占俊文,于建军*

(河南农业大学 烟草学院,河南 郑州 450002)

摘要：比较了健康烟田与易感病烟田根际土壤中细菌、真菌、放线菌菌落数量及脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性在烤烟生育期间的变化情况。研究结果表明：易感病烟田土壤细菌和放线菌数量比健康烟田减少,在烟株移栽后45 d和60 d时两块田差异显著;易感病烟田土壤真菌数量比健康烟田增多,在烟株移栽后45 d、60 d和75 d时差异显著。与健康烟田相比，易感病烟田土壤的脲酶活性明显下降，蔗糖酶活性总体上有所下降，而过氧化氢酶活性变化不大。

关键词：土壤微生物;土壤酶活性;土传病害;烟田

土传病害广泛存在并严重危害着农业生产,特别是对烟叶质量影响极大,同时造成烟叶25%～75%的减产[1]。土传病害具有难以根治、传播迅速、容易蔓延等特点,因此它被植物界认定为最难治理的病害之一[2]。目前在烟叶生产中主要通过减少连作和喷施杀菌剂来防治土传病害,不仅效果不佳,而且还会污染生态环境。环境友好型的生物防治方法有很多[3-5],但都因适应性不强而未得到推广。土传病原菌是土壤微生物的一部分,土壤酶不仅能够改良土壤结构,而且与土壤呼吸、土壤肥力等密切相关[6-7],土壤酶活性与土壤微生物既是土壤有机物转化的执行者,又是植物营养元素的活性库[8]。本文研究了健康烟田与易感染土传病害烟田的土壤微生物与酶活性的差异,旨在弄清感染土传病害后烟田的微生态变化情况,为原位筛选具有拮抗作用的微生物,调整土壤微生态结构,进而寻找出高效防治烟田土传病害的方法提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验设计

试验于2015年在四川省凉山州会理县南阁乡南阁村1组进行,选取健康烟田(T1)和易感病烟田(T2)各667 m2作为试验田,土壤类型为紫色黏壤土,海拔为1767 m,前茬作物均为小麦,试验田所栽烤烟品种为云烟87。健康烟田为最近3年或3年以上基本没有发生土传病害(主要为黑胫病)的烟田；易感病烟田为最近3年或3年以上频繁发生土传病害且发病率大于20%的烟田。烤烟栽培、调制等按照当地优质烟叶生产管理措施进行。试验田土传病害发病率以及土壤基础肥力分别见表1、表2。

1.2土样采集及相关指标测定方法

1.2.1土样采集分别于烟株移栽后30 d、45 d、60 d、75 d取烟株根际土壤,测定微生物菌群数量及土壤酶活性。在易感病烟田选择发病较为集中的区域进行采集,在健康烟田选择与易感病烟田相应的区域进行采集,均按照五点取样法取样,用抖土法收集[9]。

表1试验烟田土传病害发病率

1.2.2土壤基础肥力、微生物及烤烟发病率的测定参考《土壤农化分析》中的方法[10]测定土壤pH值、速效钾、碱解氮、速效磷、有机质含量。土样经过梯度稀释,采用固体平板混匀浇注培养计数法[11]测定土壤微生物菌群数量，每个土样重复3次，其中细菌培养采用牛肉膏蛋白胨培养基，放线菌培养采用高氏1号培养基，真菌培养采用孟加拉红培养基。分别在土样采集当天记录两块试验田所有烟株土传病害的发病情况,并计算发病率。

1.2.3土壤酶活性的测定采用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定土壤脲酶活性,以24 h后1 g干土中NH3-N的毫克数表示;采用高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶活性,以1 g干土1 h内消耗0.1 mol/L KMnO4的毫升数表示;采用3,5-二硝基水杨酸比色法测定蔗糖酶活性,以24 h后1 g干土生成的葡萄糖的毫克数表示。

1.3数据分析

对所有试验数据均采用Excel 2013和SPSS 19.0软件进行统计分析。下文表中数据为平均值,显著性分析水平为0.05。

2结果与分析

2.1健康与易感病烟田中微生物菌群数量的比较

2.1.1健康与易感病烟田细菌数量的对比从表3可以看出,整体上,两块烟田的细菌数量均表现为先升高后降低的趋势且移栽后45 d时达到最大值。这与湛方栋等[12]的研究结果相符。在4个调查时间点健康烟田的细菌数量均高于易感病烟田的,前者比后者分别高了22.22%、42.35%、29.73%和27.94%,平均值高出了33.06%。两块烟田在移栽后45 d和60 d时,土壤细菌数量差异显著。

2.1.2健康与易感病烟田真菌数量对比如表4所示,整体来说,易感病烟田中的真菌数量高于健康烟田的,且除了移栽后30 d时差异不显著外,在其余3个调查时间点均表现出显著性差异。随着烟株生长发育的进行,烟田土壤真菌数量也表现出先增加后降低的趋势,这与汪莹等[13]的研究结果一致。健康烟田相邻两个调查时间点真菌数量的增幅分别为+10.34%、-26.69%、-6.15%,易感病烟田的分别为+59.02%、-32.99%、-27.69%,后者的变化幅度均大于前者的。在4个调查时间点,易感病烟田的真菌数量分别比健康烟田高出了5.17%、51.56%、44.44%、14.63%,在移栽后45 d时两者相差最大。

表3健康与易感病烟田细菌菌落数量对比

表4健康与易感病烟田真菌菌落数量对比

2.1.3健康与易感病烟田放线菌数量对比从表5可以看出,烟田土壤放线菌的数量变化与细菌和真菌的有所不同,整体上,随着烟株生长发育的推进而呈现出逐渐增多的趋势,在移栽后75 d时达到最大值,且健康烟田的放线菌数量要高于易感病烟田的。其中,在移栽后45 d和60 d时差异显著,健康烟田的放线菌菌落数量分别比易感病烟田高了19.23%和14.04%。在移栽后30～45 d期间和45～60 d期间烟田的放线菌菌落数量涨幅较大,健康烟田分别涨了63.16%、109.68%，易感病烟田分别涨了44.44%、100.38%。

表5健康与易感病烟田放线菌菌落数量对比

2.2健康与易感病烟田中土壤酶活性的比较

2.2.1健康与易感病烟田中脲酶活性对比如图1所示,整体上,健康烟田的土壤脲酶活性高于易感病烟田的,在4个调查时间点分别比易感病烟田高了12.23%、37.54%、47.88%和34.83%,以移栽后60 d时两者差别最大。健康烟田在移栽后30～45 d、45～60 d、60～75 d期间脲酶活性的变化幅度分别为-19.90%、48.98%、-45.24%，易感病烟田分别为-34.64%、38.57%、-39.94%,可以看出从移栽后30 d到45 d再到60 d期间,健康烟田土壤脲酶活性降低的幅度较易感病烟田小,而增加的幅度又较易感病烟田大,从而导致移栽后60 d时两块烟田土壤脲酶活性差异更大。

2.2.2健康与易感病烟田中过氧化氢酶活性对比从图2可以看出,整体上两块烟田的过氧化氢酶活性相差不大,且均呈现出先增加后降低的趋势,在移栽后45 d时酶活性均达到最大值。在移栽后30 d时易感病烟田的过氧化氢酶活性稍高于健康烟田的；在移栽后45 d和60 d时健康烟田的过氧化氢酶活性略高于易感病烟田的,以在移栽后60 d时两者相差最大,但只比易感病烟田高出4.49%。

2.2.3健康与易感病烟田中蔗糖酶活性对比由图3可见,土壤蔗糖酶活性呈现出先增加后降低的趋势,在移栽后60 d时达到最大值。在移栽后30～60 d期间健康烟田的蔗糖酶活性均高于易感病烟田的,分别高出了7.46%、17.61%和16.14%；健康烟田在移栽后60 d时土壤中蔗糖酶活性比30 d时增长了35.22%,易感病烟田则增长了25.10%,前者的增幅比后者高10.12个百分点。

3结论与讨论

微生物是土壤中物质转化的重要参与者,在有机质的矿化、腐殖质的形成和分解、植物营养的转化、土壤污染的修复等过程中起着不可替代的作用[14]。本试验研究发现,健康烟田土壤中的细菌和放线菌菌落数量都较易感病烟田高,而前者的真菌数量低于后者。这与郭利等[15]研究得出的常年连作烟田中微生物数量的变化规律一致。在本研究中,细菌和放线菌菌落数量在烟株移栽后45 d和60 d时,两块烟田差异显著,真菌数量在45 d、60 d和75 d时两块烟田差异显著。在移栽后45 d时易感病烟田土传病害已有大量发生,说明易感病烟田相对于健康烟田细菌和放线菌数量会减少,而真菌数量会显著增加。

脲酶是一种酰胺酶,它广泛地存在于大多数细菌、真菌和高等植物内,其活性与土壤有机质、全氮、全磷含量等呈显著正相关[16-17]。在本试验中，烟田土壤脲酶活性呈现出先降低后增加的趋势,这与张翼等[18-19]的研究结果一致；健康烟田的脲酶活性高于易感病烟田的,在移栽后45 d、60 d、75 d时两者差别较大,前者比后者分别高出了37.54%、47.88%和34.83%,说明土传病害会降低土壤脲酶的活性,进而影响土壤对烟草生长所需营养的供给。

过氧化氢酶能够促进生物的呼吸过程，将有机物氧化反应产生的过氧化氢分解为水和氧,从而降低过氧化氢对生物和土壤的毒害作用。在本试验中，健康烟田与易感病烟田除了在移栽后45 d时土壤过氧化氢酶活性相差4.49%外,两者整体上差别不大。说明土传病害对过氧化氢酶活性的影响不大。

蔗糖酶的活性反映了土壤的熟化程度和肥力水平[20]。在本试验中，在移栽后30 d、45 d、60 d时土壤蔗糖酶活性均表现为健康烟田高于易感病烟田。说明土传病害会降低该时期土壤蔗糖酶活性,而此时正是烟草生长急需营养的关键时期,进而影响烟叶质量。

综上所述,在受土传病害影响的烟田根际土壤中,烤烟整个生育期间的细菌和放线菌数量变少,真菌数量急剧增加,尤其在烟株移栽后45 d、60 d时，说明烟田土传病害会降低土壤中脲酶和蔗糖酶的活性,而对过氧化氢酶的活性影响不大。

参考文献:

[1] 许煜泉,林志新,钟仲贤.促进植物生长的根际自生细菌[J].上海农业学报,1997,13(4):89-96.

[2] 王海涛,陈玉国,王省伟,等.氯化苦土壤熏蒸防治烟田杂草及土传病害效果研究[J].中国农学通报,2010,26(4):244-248.

[3] 吴秉奇,梁永江,丁延芹,等.两株烟草根际拮抗菌的生防和促生效果研究[J].中国烟草科学,2013,34(1):66-71.

[4] 曹明慧,冉炜,杨兴明,等.烟草黑胫病拮抗菌的筛选及其生物效应[J].土壤学报,2011,48(1):151-159.

[5] 李忠,张翊,吴小毛,等.植物土传病害生防细菌的筛选、鉴定及特性研究[J].河南农业科学,2013,42(4):103-106.

[6] 曹慧,孙辉,杨浩,等.土壤酶活性及其对土壤质量的指示研究进展[J].应用与环境生物学报,2003,9(1):105-109.

[7] 邱莉萍,刘军,王益权,等.土壤酶活性与土壤肥力的关系研究[J].植物营养与肥料学报，2004,10(3):277-280.

[8] 李倩茹,符夏梨.红树林土壤微生物与土壤酶活性分析[J].广东农业科学,2009(7):93-96.

[9] 苏宝玲,王建国,韩士杰.根际微域研究中土样采集方法的研究进展[J].应用生态学报，2000,11(3):477-480.

[10] 鲍士旦.土壤农化分析(第三版)[M].北京:中国农业出版社,2000.

[11] 李阜棣,喻子牛,何绍江.农业微生物学实验技术[M].北京:中国农业出版社,1996.

[12] 湛方栋,陆引罡,关国经,等.烤烟根际微生物群落结构及其动态变化的研究[J].土壤学报,2005,42(3):488-493.

[13] 汪莹,李红丽,王岩.不同施肥处理对烤烟根际土壤微生物菌群及烟叶品质的影响[J].西南农业学报，2014,27(5):2030-2034.

[14] 李阜棣.土壤微生物学[M].北京:中国农业出版社,1995.

[15] 郭利,王学龙,陈永德,等.烟草连作对烟田土壤微生物的影响[J].湖北农业科学,2009,48(10):2443-2445.

[16] 和文祥,朱铭莪.陕西土壤脲酶活性与土壤肥力关系分析[J].土壤学报,1997,34(4):392-398.

[17] 周礼恺.土壤酶活性的总体在评价土壤肥力水平中的作用[J].土壤学报,1983,20(4):413-417.

[18] 张翼,曹仕明,史俊,等.烟草土壤微生物与土壤酶活性分析[J].湖北农业科学,2012,51(19):4229-4232.

[19] 武雪萍,刘增俊,赵跃华,等.施用芝麻饼肥对植烟根际土壤酶活性和微生物碳、氮的影响[J].植物营养与肥料学报,2005,11(4):541-546.

[20] 卢萍,单玉华,杨林章,等.绿肥轮作还田对稻田土壤溶液氮素变化及水稻产量的影响[J].土壤,2006,38(3):270-275.

(责任编辑:黄荣华)

Study on Variations of Soil Microorganisms and Enzymatic Activity in Tobacco Field Susceptible to Diseases

LI Jia, LV Peng-hui, ZHANG Wen-jing, LI Li, XIAO Jia-bing, ZHAN Jun-wen, YU Jian-jun*

(College of Tobacco, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

Abstract：Compared with the changes of colony numbers of bacteria, fungus, actinomycetes as well as enzymatic activity of urease, catalase and sucrase in rhizospheric soil of the healthy tobacco field and the tobacco field susceptible to diseases in the flue-cured tobacco growth period. The results showed that, compared with the healthy tobacco field, the number of bacteria and actinomycetes decreased in the tobacco field susceptible to diseases, and this figure between these two types of tobacco field was significantly different after transplanting 45 d and 60 d. The number of fungus in the tobacco field susceptible to diseases increased more than those of in healthy tobacco field, the difference was significant after transplanting for 45 d, 60 d and 75 d. Compared with the healthy tobacco field, the soil urease activity in the tobacco field susceptible to disease decreased obviously, the invertase activity decreased slightly, the catalase activity changed little.

Key words：Soil microorganism; Soil enzyme activity; Soil-borne disease; Tobacco field

收稿日期：2015-11-02

基金项目：川渝中烟工业有限责任公司科研项目“烤烟抗旱及健康栽培技术研究与推广”(140125)。

作者简介：李佳(1991─),男,河南南阳人,硕士研究生,主要从事烟草栽培与质量评价研究。*通讯作者:于建军。

中图分类号：S154

文献标志码：A

文章编号：1001-8581(2016)05-0036-04