感染根腫病的莖瘤芥土壤氮磷鉀及有機質含量分析

閆玉芳，蔣 歡，董代文，張 勇，吳朝君，何本洪，王旭祎

(重慶市渝東南農業科學院，重慶 涪陵 408000)

【研究意義】莖瘤芥(BrassicajunceaCoss.var.tumidaTsen et Lee)，俗稱榨菜，其根部瘤狀組織是世界三大名腌菜之一的“涪陵榨菜”的加工原料[1]。榨菜是重慶的特色產業之一，涪陵素有“中國榨菜之鄉”的美譽，其種植面積和產量均居全國首位[2]。然而，近幾年，涪陵榨菜根腫病發生危害嚴重，急劇降低了其產量和品質。該病是由蕓薹根腫菌(PlasmodiophorabrassicaeWoronin)引起的一種世界性病害，主要危害莖瘤芥根部，造成薄壁細胞增生而形成腫瘤，導致根系功能障礙，影響植株生長[3-4]。休眠孢子在無感病寄主植物的土壤中存活可達20年之久，土壤一旦污染，將不再適宜十字花科植物的栽培[5]。根腫病最早發生于1737年地中海西岸和歐洲南部，現廣泛分布于歐洲、北美、日本及我國多個省市[6]。1994年，涪陵區首次發現莖瘤芥根腫病[1,7]。2000年，在涪陵區榨菜主產鄉鎮進行的根腫病調查中發現，15個鄉鎮發病嚴重，發病面積約3333 hm2，根腫病已成為榨菜的主要病害。【前人研究進展】目前，十字花科根腫病研究比較透徹的是油菜根腫病[8-11]、白菜根腫病[12-20]，對于莖瘤芥根腫病的研究主要涉及調查方法、疫情分布、農業防治措施[21]、病情系統觀察、產量損失測定、癥狀分級[1]和榨菜根腫病對根際土壤真菌群落影響的研究[2]。在莖瘤芥發病程度與土壤氮、磷、鉀和有機質含量關系的研究尚未涉及。【本研究切入點】莖瘤芥根腫病是一種土傳病害，土壤環境和結構在很大程度上影響根腫病的發生。因此，文章以感病土壤中N、P、K及有機質等主要元素為研究對象，并進行了分析。【擬解決的關鍵問題】對所采集的土壤樣品進行了N、P、K和有機質含量的測定，分析土壤主要元素與莖瘤芥根腫病關系的關系，具有重要的生產指導意義，為莖瘤芥根腫病的防治提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用品有100 mL燒杯、50 mL容量瓶、半微量定管、分光光度計玻棒、火焰光度計、油浴鍋、硬質試管、鐵絲籠、溫度計、電磁爐等。試驗試劑用氫氧化鈉、硫酸亞鐵、鋅粉、甲基紅、硫酸、鹽酸、碳酸氫鈉，酒石酸銻鉀、抗壞血酸、乙酸銨、重鉻酸鉀-硫酸溶液(0.4 mol/L)、重鉻酸鉀標準溶液(0.2 mol/L)、硫酸亞鐵銨標準溶液(0.2 mol/L)等。

1.2 試驗方法

1.2.1 土樣的處理 本文選取涪陵區根腫病發生比較典型的鄉鎮——珍溪，土壤類型以黃壤和肥力較高的紫色土為主。在發病菜地，選同一病田中發病輕、中、重的植株，分5、10、15、20 cm由上至下，以根為中心，由內至外取5、10、15 cm的不同土層土樣，每棵感病植株共計取樣12份，共獲得土壤樣品36份，用寬×深表示，分別為5×5、5×10、5×15、5×20；10×5、10×10、10×15、10×20；15×5、15×10、15×15、15×20。將土樣在室內自然風干后人工處理至1 mm直徑顆粒并篩撿出石塊、雜草、植物殘根等異物后，再用機械粉碎至實驗所需的細度備用。

1.2.2 水解性氮測定 稱取2 g土樣均勻平鋪于擴散皿外室內。在擴散皿內室加入2 mL硼酸溶液，在皿的外室邊緣涂上堿性膠液，蓋上毛玻璃，使毛玻璃與皿邊完全粘合，再慢慢轉開毛玻璃的一邊，是擴散皿外室露出一條狹縫，迅速加入10 mL氫氧化鈉溶液于擴散皿外室，立即用毛玻璃蓋嚴。水平地輕輕轉動擴散皿，是氫氧化鈉溶液于土樣充分混合，然后小心地用橡皮筋兩根交叉成十字形圈緊，使毛玻璃固定，放入恒溫培養箱中于40 ℃保溫24 h。取出擴散皿，用硫酸標準溶液滴定內室中硼酸吸收的氨量，顏色由藍色變為紫紅色即達終點。

1.2.3 土壤有效磷的測定 稱取5 g土樣于三角瓶中，加入氟化銨-鹽酸浸提劑50 mL，于振蕩機中20～25 ℃，180 r/min振蕩30 min，取出后立即用無磷濾紙過濾于50 mL燒杯中。吸取濾液5 mL于50 mL容量瓶中，加入10 mL硼酸溶液，搖勻，加水至30 mL左右，在加入二硝基酚指示劑2滴，用5 %硫酸溶液和1∶3氨水溶液調節溶液顯微黃色，加入鉬銻抗顯色劑5 mL，用水定容至刻度，充分搖勻，在室溫高于20 ℃處放置30 min后，波長700 nm處比色測定吸光度。標準曲線的繪制：吸取林標準溶液0、1、2、3、4、5、6 mL于50 mL容量瓶中，加入于吸取待測液等量體積的浸提劑，加入10 mL硼酸溶液，搖勻，加水至30 mL左右，在加入二硝基酚指示劑2滴，用5 %硫酸溶液和1∶3氨水溶液調節溶液顯微黃色，加入鉬銻抗顯色劑5 mL，用水定容至刻度，充分搖勻，在室溫高于20 ℃處放置30 min后，用在波長700 nm處比色測定吸光度。

1.2.4 土壤速效鉀的測定 稱取土樣5 g于三角瓶中，加入50 mL乙酸銨溶液，于振蕩機中20～25 ℃，180 r·min-1振蕩30 min，取出后立即用無磷濾紙過濾于50 mL燒杯中。

濾液直接在火焰光度計上進行測定。標準曲線的繪制：分別吸取鉀標準溶液0、3、6、9、12、15 mL于50 mL容量瓶中，乙酸銨溶液定容，火焰光度計測定。

1.2.5 土壤有機質含量的測定 稱取0.2998～0.3002 g土樣于硬質試管，加入10 mL 0.4 mol/L重鉻酸鉀硫酸溶液，蓋上玻璃漏斗，將試管插入鐵絲籠放入油浴鍋內，控制溫度在170～180 ℃內，5 min左右撈出。待試管冷卻后擦去試管表面油液，將試管消煮液及土壤殘渣無損地轉入250 mL的三角瓶中，用水沖洗試管及小漏斗，洗液并入三角瓶中，使三角瓶內液體的的總體積控制在50～60 mL。加3滴鄰菲啰啉指示劑，用硫酸亞鐵銨標準溶液滴定剩余的K2Cr2O7，溶液的變色過程為橙黃-藍綠-棕紅。

2 結果與分析

2.1 不同發病程度土壤N含量差異

所有土樣中，土壤深度為5 cm時，氮含量最高。在同一發病程度的土壤中，寬×深為10 cm×5 cm的土層中含氮量最高。不同發病程度土壤的含N量存在顯著性差異，土壤含氮量隨著病害加重而增加，土壤中氮含量為：中度發病≥重度發病>輕度發病。含N量隨著土層加深而降低，土層深度5 cm以下，差異不顯著(圖1)。

2.2 不同發病程度土壤P含量差異

對36份土樣進行有效磷測定，發現土壤深度為5 cm時，磷含量最高，且在同一發病程度的土壤中，寬×深為10 cm×5 cm的土層中磷含量最高。不同發病程度土壤的磷含量存在顯著性差異，土壤磷含量：中度發病﹥重度發病﹥輕度發病。P含量隨著土層加深而降低，土層深度5 cm以下，差異不顯著(圖2)。

圖1 不同發病程度土壤N含量Fig.1 N content in different disease severity soil

2.3 不同發病程度土壤K含量差異

通過對不同發病程度與不同土層的土壤分析，深度為5 cm的土層鉀含量最高，且在同一發病程度的土壤中，寬×深為10 cm×5 cm的土層中鉀含量最高。不同發病程度土壤的鉀含量存在顯著性差異，土壤鉀含量隨著病害加重而增加，土壤鉀含量：重度發病﹥中度發病>輕度發病。鉀含量隨著土層加深而降低，其中土層深度為10 cm時，含量最低(圖3)。

2.4 不同發病程度土壤有機質含量差異

研究發現，土壤有機質含量隨發病程度加重逐漸降低，重度發病的土壤有機質含量與輕度發病和中度發病的土壤存在顯著性差異，有機質含量多少為：輕度發病≥中度發病>重度發病。不論發病程度如何，土層越深有機質含量越低(圖4)。

3 討 論

不同發病程度土壤的N、P、K含量存在顯著性差異，土壤N和K含量都隨著病害加重而增加，可能是由于根腫病菌破壞了莖瘤芥維管束組織，從而阻礙了植株根系對土壤中營養元素的吸收利用，最終導致患病植株土壤中N、K含量的增加。

圖2 不同發病程度土壤P含量Fig.2 P content in different disease severity soil

圖3 不同發病程度土壤K含量Fig.3 K content in different disease severity soil

對36份土樣分析顯示，不論發病程度如何，表層至5 cm深的土壤氮、磷、鉀含量較高，該土層根腫病最易發生，這與彭洪江等[22]的研究相吻合。寬×深為10 cm×5 cm時，氮、磷、鉀含量均最高，可能是由于榨菜根系不發達，在土壤中吸收營養元素的范圍較小，根系5 cm以內可被較好吸收，更遠的輻射半徑根系達不到。

水解性氮含量的高低能大致反映出近期內土壤氮素的供應情況，與作物生長和產量有一定相關性。目前，關于氮素與根腫病關系的報道較少，僅局限于硝態氮對根腫病的影響[23-26]。本研究發現土壤含氮量隨著病害加重而增加，與吳國萍等[3]對油菜根腫病與土壤有效氮含量的研究有差異，這可能與受害植物不同有關。土壤有機質和磷元素與莖瘤芥根腫病的發生無明顯相關性，這與吳國萍等[3]的研究相吻合。鉀元素與根腫病發病率具有相關性，其含量隨著病害加重而增加，這與孫超超等[27]的研究有差異，具體原因尚待進一步驗證。發病重的土壤有機質含量顯著低于輕度發病和中度發病的土壤，說明有機肥的合理使用可以降低根腫病的發生。有機肥的使用量較少不足以滿足植株的正常生長。在所調查的田塊中，莖瘤芥沒有采用葉面施肥，所需的營養主要從土壤中吸收，如果有機肥施用量較少，滲入到土壤的有機肥會相應減少，植株缺乏營養，抗性降低，容易導致根腫病的發生。足量的有機肥和其他肥料的混合使用，可以改善土壤的肥力和團粒結構，加之蕓蔓素等的綜合作用，增強了地上部的“健壯度”，增強植株抗病性和適病性[28]，使得植株不易發病。

圖4 不同發病程度土壤有機質含量Fig.4 Organic matter content in different disease severity soil

4 結 論

(1)N和K與莖瘤芥根腫病具有相關性，P與莖瘤芥根腫病不相關。N、P、K在寬×深為10 cm×5 cm的土層中含量最高。

(2)發病重的土壤有機質含量顯著低于輕度發病和中度發病的土壤。說明利用土壤環境條件抑制根腫病切實可行，可以有效地抑制根腫病的發生，并減緩根腫病傳播速度[27,29]。