感染根肿病的茎瘤芥土壤氮磷钾及有机质含量分析

2018-10-19闫玉芳董代文吴朝君何本洪王旭祎

西南农业学报 2018年9期

闫玉芳，蒋欢，董代文，张勇，吴朝君，何本洪，王旭祎

(重庆市渝东南农业科学院，重庆涪陵 408000)

【研究意义】茎瘤芥(BrassicajunceaCoss.var.tumidaTsen et Lee)，俗称榨菜，其根部瘤状组织是世界三大名腌菜之一的“涪陵榨菜”的加工原料[1]。榨菜是重庆的特色产业之一，涪陵素有“中国榨菜之乡”的美誉，其种植面积和产量均居全国首位[2]。然而，近几年，涪陵榨菜根肿病发生危害严重，急剧降低了其产量和品质。该病是由芸薹根肿菌(PlasmodiophorabrassicaeWoronin)引起的一种世界性病害，主要危害茎瘤芥根部，造成薄壁细胞增生而形成肿瘤，导致根系功能障碍，影响植株生长[3-4]。休眠孢子在无感病寄主植物的土壤中存活可达20年之久，土壤一旦污染，将不再适宜十字花科植物的栽培[5]。根肿病最早发生于1737年地中海西岸和欧洲南部，现广泛分布于欧洲、北美、日本及我国多个省市[6]。1994年，涪陵区首次发现茎瘤芥根肿病[1,7]。2000年，在涪陵区榨菜主产乡镇进行的根肿病调查中发现，15个乡镇发病严重，发病面积约3333 hm2，根肿病已成为榨菜的主要病害。【前人研究进展】目前，十字花科根肿病研究比较透彻的是油菜根肿病[8-11]、白菜根肿病[12-20]，对于茎瘤芥根肿病的研究主要涉及调查方法、疫情分布、农业防治措施[21]、病情系统观察、产量损失测定、症状分级[1]和榨菜根肿病对根际土壤真菌群落影响的研究[2]。在茎瘤芥发病程度与土壤氮、磷、钾和有机质含量关系的研究尚未涉及。【本研究切入点】茎瘤芥根肿病是一种土传病害，土壤环境和结构在很大程度上影响根肿病的发生。因此，文章以感病土壤中N、P、K及有机质等主要元素为研究对象，并进行了分析。【拟解决的关键问题】对所采集的土壤样品进行了N、P、K和有机质含量的测定，分析土壤主要元素与茎瘤芥根肿病关系的关系，具有重要的生产指导意义，为茎瘤芥根肿病的防治提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验用品有100 mL烧杯、50 mL容量瓶、半微量定管、分光光度计玻棒、火焰光度计、油浴锅、硬质试管、铁丝笼、温度计、电磁炉等。试验试剂用氢氧化钠、硫酸亚铁、锌粉、甲基红、硫酸、盐酸、碳酸氢钠，酒石酸锑钾、抗坏血酸、乙酸铵、重铬酸钾-硫酸溶液(0.4 mol/L)、重铬酸钾标准溶液(0.2 mol/L)、硫酸亚铁铵标准溶液(0.2 mol/L)等。

1.2 试验方法

1.2.1 土样的处理本文选取涪陵区根肿病发生比较典型的乡镇——珍溪，土壤类型以黄壤和肥力较高的紫色土为主。在发病菜地，选同一病田中发病轻、中、重的植株，分5、10、15、20 cm由上至下，以根为中心，由内至外取5、10、15 cm的不同土层土样，每棵感病植株共计取样12份，共获得土壤样品36份，用宽×深表示，分别为5×5、5×10、5×15、5×20；10×5、10×10、10×15、10×20；15×5、15×10、15×15、15×20。将土样在室内自然风干后人工处理至1 mm直径颗粒并筛捡出石块、杂草、植物残根等异物后，再用机械粉碎至实验所需的细度备用。

1.2.2 水解性氮测定称取2 g土样均匀平铺于扩散皿外室内。在扩散皿内室加入2 mL硼酸溶液，在皿的外室边缘涂上碱性胶液，盖上毛玻璃，使毛玻璃与皿边完全粘合，再慢慢转开毛玻璃的一边，是扩散皿外室露出一条狭缝，迅速加入10 mL氢氧化钠溶液于扩散皿外室，立即用毛玻璃盖严。水平地轻轻转动扩散皿，是氢氧化钠溶液于土样充分混合，然后小心地用橡皮筋两根交叉成十字形圈紧，使毛玻璃固定，放入恒温培养箱中于40 ℃保温24 h。取出扩散皿，用硫酸标准溶液滴定内室中硼酸吸收的氨量，颜色由蓝色变为紫红色即达终点。

1.2.3 土壤有效磷的测定称取5 g土样于三角瓶中，加入氟化铵-盐酸浸提剂50 mL，于振荡机中20～25 ℃，180 r/min振荡30 min，取出后立即用无磷滤纸过滤于50 mL烧杯中。吸取滤液5 mL于50 mL容量瓶中，加入10 mL硼酸溶液，摇匀，加水至30 mL左右，在加入二硝基酚指示剂2滴，用5 %硫酸溶液和1∶3氨水溶液调节溶液显微黄色，加入钼锑抗显色剂5 mL，用水定容至刻度，充分摇匀，在室温高于20 ℃处放置30 min后，波长700 nm处比色测定吸光度。标准曲线的绘制：吸取林标准溶液0、1、2、3、4、5、6 mL于50 mL容量瓶中，加入于吸取待测液等量体积的浸提剂，加入10 mL硼酸溶液，摇匀，加水至30 mL左右，在加入二硝基酚指示剂2滴，用5 %硫酸溶液和1∶3氨水溶液调节溶液显微黄色，加入钼锑抗显色剂5 mL，用水定容至刻度，充分摇匀，在室温高于20 ℃处放置30 min后，用在波长700 nm处比色测定吸光度。

1.2.4 土壤速效钾的测定称取土样5 g于三角瓶中，加入50 mL乙酸铵溶液，于振荡机中20～25 ℃，180 r·min-1振荡30 min，取出后立即用无磷滤纸过滤于50 mL烧杯中。

滤液直接在火焰光度计上进行测定。标准曲线的绘制：分别吸取钾标准溶液0、3、6、9、12、15 mL于50 mL容量瓶中，乙酸铵溶液定容，火焰光度计测定。

1.2.5 土壤有机质含量的测定称取0.2998～0.3002 g土样于硬质试管，加入10 mL 0.4 mol/L重铬酸钾硫酸溶液，盖上玻璃漏斗，将试管插入铁丝笼放入油浴锅内，控制温度在170～180 ℃内，5 min左右捞出。待试管冷却后擦去试管表面油液，将试管消煮液及土壤残渣无损地转入250 mL的三角瓶中，用水冲洗试管及小漏斗，洗液并入三角瓶中，使三角瓶内液体的的总体积控制在50～60 mL。加3滴邻菲啰啉指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定剩余的K2Cr2O7，溶液的变色过程为橙黄-蓝绿-棕红。

2 结果与分析

2.1 不同发病程度土壤N含量差异

所有土样中，土壤深度为5 cm时，氮含量最高。在同一发病程度的土壤中，宽×深为10 cm×5 cm的土层中含氮量最高。不同发病程度土壤的含N量存在显著性差异，土壤含氮量随着病害加重而增加，土壤中氮含量为：中度发病≥重度发病>轻度发病。含N量随着土层加深而降低，土层深度5 cm以下，差异不显著(图1)。

2.2 不同发病程度土壤P含量差异

对36份土样进行有效磷测定，发现土壤深度为5 cm时，磷含量最高，且在同一发病程度的土壤中，宽×深为10 cm×5 cm的土层中磷含量最高。不同发病程度土壤的磷含量存在显著性差异，土壤磷含量：中度发病﹥重度发病﹥轻度发病。P含量随着土层加深而降低，土层深度5 cm以下，差异不显著(图2)。

图1 不同发病程度土壤N含量Fig.1 N content in different disease severity soil

2.3 不同发病程度土壤K含量差异

通过对不同发病程度与不同土层的土壤分析，深度为5 cm的土层钾含量最高，且在同一发病程度的土壤中，宽×深为10 cm×5 cm的土层中钾含量最高。不同发病程度土壤的钾含量存在显著性差异，土壤钾含量随着病害加重而增加，土壤钾含量：重度发病﹥中度发病>轻度发病。钾含量随着土层加深而降低，其中土层深度为10 cm时，含量最低(图3)。

2.4 不同发病程度土壤有机质含量差异

研究发现，土壤有机质含量随发病程度加重逐渐降低，重度发病的土壤有机质含量与轻度发病和中度发病的土壤存在显著性差异，有机质含量多少为：轻度发病≥中度发病>重度发病。不论发病程度如何，土层越深有机质含量越低(图4)。

3 讨论

不同发病程度土壤的N、P、K含量存在显著性差异，土壤N和K含量都随着病害加重而增加，可能是由于根肿病菌破坏了茎瘤芥维管束组织，从而阻碍了植株根系对土壤中营养元素的吸收利用，最终导致患病植株土壤中N、K含量的增加。

图2 不同发病程度土壤P含量Fig.2 P content in different disease severity soil

图3 不同发病程度土壤K含量Fig.3 K content in different disease severity soil

对36份土样分析显示，不论发病程度如何，表层至5 cm深的土壤氮、磷、钾含量较高，该土层根肿病最易发生，这与彭洪江等[22]的研究相吻合。宽×深为10 cm×5 cm时，氮、磷、钾含量均最高，可能是由于榨菜根系不发达，在土壤中吸收营养元素的范围较小，根系5 cm以内可被较好吸收，更远的辐射半径根系达不到。

水解性氮含量的高低能大致反映出近期内土壤氮素的供应情况，与作物生长和产量有一定相关性。目前，关于氮素与根肿病关系的报道较少，仅局限于硝态氮对根肿病的影响[23-26]。本研究发现土壤含氮量随着病害加重而增加，与吴国萍等[3]对油菜根肿病与土壤有效氮含量的研究有差异，这可能与受害植物不同有关。土壤有机质和磷元素与茎瘤芥根肿病的发生无明显相关性，这与吴国萍等[3]的研究相吻合。钾元素与根肿病发病率具有相关性，其含量随着病害加重而增加，这与孙超超等[27]的研究有差异，具体原因尚待进一步验证。发病重的土壤有机质含量显著低于轻度发病和中度发病的土壤，说明有机肥的合理使用可以降低根肿病的发生。有机肥的使用量较少不足以满足植株的正常生长。在所调查的田块中，茎瘤芥没有采用叶面施肥，所需的营养主要从土壤中吸收，如果有机肥施用量较少，渗入到土壤的有机肥会相应减少，植株缺乏营养，抗性降低，容易导致根肿病的发生。足量的有机肥和其他肥料的混合使用，可以改善土壤的肥力和团粒结构，加之芸蔓素等的综合作用，增强了地上部的“健壮度”，增强植株抗病性和适病性[28]，使得植株不易发病。