不同病情魔芋植株根際土壤營養成分研究

劉長命，楊媛媛，吳曉彤

（商洛學院 生物醫藥與食品工程學院，陜西商洛 726000）

魔芋（Amorphophallus konjac）又名鬼芋、蒟蒻等，俗稱灰菜，屬天南星科、魔芋屬多年生草本塊莖植物，以地下球莖作為經濟器官。魔芋富含葡甘露聚糖（konjac glucomannan，KGM），被廣泛應用于食品、醫藥、環保與化工等領域[1]。我國是魔芋生產大國，占世界總產量60%。其中，陜南秦巴山區的魔芋種植面積約占全國魔芋適生區總面積的1/4，魔芋已成為陜南區域特色經濟的主導產業[2]。但是，在魔芋的栽培過程中，面臨的病害種類繁多，以軟腐病、根腐病、白絹病較為普遍。其中軟腐病因其發病的危害大、難防治，大面積爆發常會帶來毀滅性的災難。在連續栽培地塊中發病率達20%～30%，嚴重區域甚至達80%以上，而其土傳病害又與土壤類型、營養成分及根際微生物群落密切相關[3]。因此，開展魔芋根際土壤成分分析，進而探索適宜的套作、間作栽培水肥條件，對魔芋的高效生產具有重要的實踐意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

土壤樣品于2018年7月18～20日取自商洛學院根植地方幫扶單位-丹鳳凱農魔芋種植專業合作社的魔芋種植基地，每個樣品由4 個具有同樣發病特征點的間距30～50 m 的土壤構成混合土樣，對照為健康魔芋根際土壤，具體樣地信息見表1。

表1 不同土壤樣本采樣地信息

1.2 試驗方法

2.2.1 土壤取樣及預處理

土壤采樣采用時鐘取樣法[4]。先去除表面浮土與落葉，距植株15 cm 打孔，孔深40～50 cm，樣孔均勻分布于植株周圍，每株取5 個孔。取樣前先擦干凈土壤取樣器，將取出的土壤樣品去除石塊，經自然風干后研磨、過篩，裝入密封袋，貼上標簽后待測。

2.2.2 土壤 pH 值的測定

土壤pH 值測定參照車飛的方法[5]。準確稱取過篩風干土樣10 g 于燒杯中，加蒸餾水20 mL，攪拌均勻，靜置30 min 后用pH 計測定。

2.2.3 土壤有機質含量的測定

參照張貴剛等[6]的方法測定有機質含量。稱取過100 目篩的風干土樣0.2 g 于試管中，加入0.8 mol·L-1重鉻酸鉀溶液 75 mL 和濃硫酸 45 mL，三次重復。將試管放入油浴鍋中，溫度控制在170 ℃～180 ℃，待試管內液體開始沸騰冒泡后開始計時，煮沸5min 后取出試管。冷卻后，倒入三角瓶中，加 2～3 滴林菲羅啉指示劑，再用 0.2 mol·L-1硫酸亞鐵滴定至磚紅色，即為滴定終點。

2.2.4 土壤速效氮磷鉀含量的測定

速效氮含量測定采用堿解擴散法[7]。稱取20目篩的風干土樣于潔凈的擴散皿外室，均勻鋪平后加2 mL 硼酸指示劑內室，蓋上玻璃片。迅速加入10 mL 1 mol·L-1氫氧化鈉溶液，輕輕轉動擴散皿使堿溶液浸潤所有土壤。然后，置于40 ℃恒溫箱中24 h 后滴定。

速效磷含量測定采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定[8]。稱取過1 mm 篩風干土樣2 g，加入50 mL 0.5 mol·L-1碳酸氫鈉溶液和少量活性炭，振蕩30 min 后過濾。取10 mL 濾液，加10 mL蒸餾水和5 mL 鉬銻抗試劑，混勻后靜置30 min，700 nm 下比色。

速效鉀含量測定用乙酸銨浸提-火焰光度計法測定[9]。稱取過18 目篩風干土樣5 g 于三角瓶中，加入50 mL 1 mol·L-1的中性乙酸銨溶液，震蕩30 min 后過濾，火焰光度計上測定。

2.2.5 土壤全氮含量的測定

全氮含量測定采用半微量開氏法測定[10]。稱取過60 目篩風干土樣0.5 g，送入凱氏瓶底，用水濕潤后加2 g 加速劑和5 mL 濃硫酸，混勻后于電爐上加熱消煮。待冷卻后蒸餾和滴定。

1.3 數據處理與分析

測試試驗重復3 次，所有土壤營養成分相關數據均采用Excel 2010 進行初步處理，再采用SAS 10.0 軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 土壤有機質含量分析

對六個土壤樣本的有機質含量分析發現（見圖1），其含量在 5 級（0.6%～1%）到 3 級（2%～3%），整體肥力偏低。其中以陽河村兩個樣地的肥力最高，雷家洞村的樣地最低。各樣地的正常生長與發病魔芋植株根際土壤有機質含量存在顯著性差異。除樣地2 之外，其他五個樣地均表現為正常生長植株根際土壤有機質含量顯著高于發病植株。5 和6 兩個樣地的正常生長植株間或發病植株間的根際土壤有機質含量相似，但正常生長植株的根際土壤有機質均顯著高于發病植株?？傮w來說，在調查的樣地中，正常生長植株根際土壤的有機質含量要顯著高于發病植株，表明在魔芋栽培中，可通過合理土壤營養條件以增加植株抵抗力從而降低感病指數。

圖1 不同發病植株根際土壤的有機質含量

2.2 土壤速效氮磷鉀含量分析

由圖2可知，不同樣地的速效氮、速效磷、速效鉀含量不同，以速效鉀的含量最高，平均值達94 mg·kg-1，速效磷含量平均為 23.9 mg·kg-1，速效氮含量最低，平均為16.2 mg·kg-1。顯著性分析發現，在六個樣地中，以樣地4（丹鳳縣陽河村）的速效氮最高，但其速效鉀含量卻顯著低于其他幾個樣地。且發病植株根際土壤的速效氮含量要顯著高于正常生長植株，相似結果也可見于樣地5 和樣地6。而樣地1～3 則呈現相反結果。表明速效氮含量受環境影響較大，其對根際土壤微生物群落和優勢度的影響缺乏規律性。

速效磷含量以陽河村兩個樣品最高，整體趨勢表現為發病植株顯著高于正常植株，推測與魔芋喜高鉀而低磷肥的特點有關。速效鉀含量最高為樣地1，且正常生長植株要高于發病植株土壤含鉀量，相似的結果可見于樣地3、樣地4、樣地5。從整體趨勢來看，正常生長植株較發病植株根際土壤的速效鉀含量要高，速效磷含量要低，速效氮含量規律不明顯。

圖2 不同發病植株根際土壤的速效氮、速效磷、速效鉀含量

2.3 土壤全氮含量分析

土壤中的N、P、K 元素是植物生長發育的主要營養元素，尤以氮元素需求量最大。從圖3可見，根際土壤的全氮含量表現為正常生長植株要顯著高于發病植株，最高為樣地4 的正常植株，最低為樣地5 和樣地6 的發病植株，均為0.04%。不同樣地發病植株根際土壤的全氮含量平均為0.066%，正常植株平均為0.072%。這一結果同上述速效氮含量結果表明，在魔芋生長期提供適宜的氮素肥料可以在一定程度上減輕魔芋土傳病害的程度。

圖3 不同發病植株根際土壤的全氮含量

2.4 土壤pH分析

從表2可見，正常生長植株根際土壤pH 為6.8～7.85，平均值為 7.37；發病植株為 7.3～7.8，平均值為7.5。所有樣地的土壤pH 為6.8～7.85，平均值為7.48，呈中性，滿足其最適pH 值范圍為6.5～7.5。這一結果也表明所有樣地魔芋植株的發病情況與pH 無明顯的相關性。

表2 不同發病植株根際土壤的pH

3 討論與結論

魔芋是自然界中含KGM 最多的植物之一，其含量約為44%～64%。KGM 具有降糖、解毒、抗炎抑菌等功效，對冠心病、糖尿病以及消化道癌等也有特殊的療效[11]。然而，在魔芋的栽培過程中，面臨的病害種類繁多，由胡蘿卜軟腐歐氏桿菌所導致的軟腐病甚至是毀滅性的。馮小俊等[12]通過分析不同施氮量、施磷量、施鉀量對魔芋軟腐病的影響發現，鉀肥與魔芋軟腐病的發生呈顯著負相關，磷肥呈不顯著負相關，氮肥呈顯著性正相關，并表明鉀肥和磷肥在魔芋軟腐病的綜合防治中具有重要作用。本研究也發現正常生長植株根際土壤的速效鉀含量顯著高于發病植株，但速效磷和速效氮含量卻表現出不一致的結果，推測是因為魔芋是喜鉀而非喜磷作物。富鉀不僅能保證植株長勢良好，還會增強根際有益微生物的代謝活性和優勢度。這一結果與高明霞等[13]研究結果一致，即長期施鉀肥顯著增強根際微生物的代謝活性，微生物種類及優勢度指數均增加。而速效氮含量在正常植株和發病植株不一致的現象，可能由于氮素易受環境條件等的影響，對根際微生物種類及優勢度指數影響各不相同[14]。

土壤有機質是土壤微生物生命活動所需能量的來源。根際營養平衡是防控土傳病害的關鍵，植物的營養水平與其防衛機制有著密切的關系，不同的肥料種類和施用量對土壤根際微生物影響的同時，微生物也會通過改變其生物量或群落結構做出不同的響應[15]。本研究也發現，正常生長植株根際土壤有機質含量要顯著高于發病植株，其含量與魔芋軟腐病的發生與否顯著相關。表明增施有機質肥將有助于促進魔芋抗病性的表達，提高土壤的抑病作用。魔芋生長期需鉀量大，張姣[10]和劉長命等[16]在對商洛不同縣區土壤養分測試發現，土壤中速效鉀、鐵、錳含量較高，且鉀含量從西南至東北呈現遞增趨勢。因此，在對魔芋進行栽培過程中，應從東北至西南逐漸增加施用量。

本研究對魔芋正常生長植株和發病植株根際土壤的營養分析發現，除pH 外，正常植株根際土壤的有機質、速效鉀、全氮含量均顯著高于發病植株，速效氮含量變化規律性不明顯，速效磷含量呈相反的趨勢。因此，在魔芋栽培生產中，可通過增施有機肥，以及適當增加含鉀和氮素肥料的應用，以增加植株的抗病能力，而適當減少含磷素肥料的使用。