香蕉枯萎病區感病與健康植株根系附近土壤養分及土壤酶活性差異性研究

楊紹瓊 張光勇 孫寅虎 高梅 李春 陳偉強

摘要??采集云南省河口縣4個地區香蕉枯萎病發病蕉園的健康和感病植株根系附近土壤共24份，采用常規方法測定土壤養分和土壤酶活性，研究同一發病蕉園中健康與感病植株根系附近土壤養分與酶活性的變化規律，旨在為防治香蕉枯萎病從農藝措施角度提供理論依據。結果表明，同一發病蕉園中健康植株根系附近土壤pH高于感病植株，二者之間的差值為0.17～1.77;感病植株根系附近土壤堿解氮含量高于健康植株，二者之間的差值為20.25～99.91 mg/kg;感病植株根系附近土壤有效磷含量高于健康植株，二者之間的差值為1.16～253.87 mg/kg;感病植株根系附近土壤速效鉀含量高于健康植株土壤，二者之間的差值為92.71～299.03 mg/kg。感病植株根系附近土壤蔗糖酶活性高于健康植株，是健康植株的1.17倍以上。

關鍵詞??香蕉枯萎病;感病植株;健康植株;土壤養分;土壤酶活性

中圖分類號??S??436.68+1文獻標識碼??A

文章編號??0517-6611（2020）04-0141-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.04.042

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Study on Differences of Soil Nutrient and Soil Enzyme Activity near the Root of Banana Infected Wilt ?Fusarium and Non-Infected plants in Wilt Disease Areas

YANG Shao-qiong，ZHANG Guang-yong，SUN Yin-hu et al??（ ?Honghe Institution of Tropical Agriculture Sciences of Yunnan，Hekou，Yunnan ?661300）

Abstract??In order to study the differences of soil nutrient and enzyme activity of banana infected wilt fusarium and non-infected plant in banana orchards infected with wilt disease，eight infected plan and four non-infected plan soil samples were collected from four typical plantations infected by banana fusarium wilt in Hekou County，Yunnan Province.The objective of this study was providing research information for the prevention and control of banana fusarium wilt from the perspective of agronomic measures.The soil nutrient and soil enzyme activity was determined by conventional methods.The results indicated that the non-infected with fusarium plant soil pH was higher than infected plant in the same disease banana orchard，the difference between them was 0.17-1.77; the infected with fusarium plant soil alkali hydrolyzable nitrogen content was higher than non-infected plant infected plant，the difference between them was 20.25-99.91 mg/kg; the infected with fusarium plant soil available phosphorus content was higher than non-infected plant infected plant，the difference between them was 1.16-253.87 mg/kg; the infected with fusarium plant soil available potassium content was higher than non-infected plant infected plant，the difference between them was 92.71-299.03 mg/kg.Soil invertase activity of infected plant was more than 1.17 times of non-infected plant.

Key words??Banana fusarium wilt;Infected plant;Non-infected plant;Soil nutrient;Soil enzyme activity

香蕉枯萎病是由古巴尖鐮孢侵染而引起維管束壞死的一種毀滅性土傳真菌病害，也是當前嚴重威脅香蕉生產的主要病害之一，該病的發生嚴重制約著香蕉產業的發展，已成為我國香蕉產業發展的最大障礙之一，目前仍無有效、徹底的根治措施。土傳病害的影響因子主要有土壤質地、養分、土壤pH、土壤微生物群落結構等。目前研究主要集中在枯萎病區健康蕉園和感病蕉園土壤細菌多樣性、微生物群落多樣性[1-5]以及添加化學劑或堿性肥料防控枯萎病的發生[6-12]。對于發病蕉園和健康蕉園土壤理化性質等方面的研究較少，鄧曉等[13]對香蕉枯萎病與土壤因子相關性研究，認為大多數健康蕉園土壤理化性質高于感病蕉園，在同一發病蕉園中，土壤根際pH隨著感病級別的增加而升高。河口縣是我國最大的縣級香蕉主產區之一，種植面積1.25萬hm2，年產量40萬t，近年來由于香蕉枯萎病的蔓延，造成嚴重的經濟損失[14]。因此筆者選取河口香蕉枯萎病發病較嚴重的4個地區，研究河口縣香蕉枯萎病同一發病蕉園中健康植株和感病植株土壤養分以及酶活性的差異，旨在從農藝措施的角度防治香蕉枯萎病。

1??材料與方法

1.1??供試樣品

土壤樣品于2018年2—3月采自云南省河口縣螞蝗堡農場、南溪農場、壩灑農場和云南省紅河熱帶農業科學研究所4個枯萎病患病典型的香蕉園，分別采取健康植株和感病植株根系附近的土壤，每個蕉園10株混成一個土樣，健康和感病植株各采3個土樣，共24個土樣。土樣風干磨細，分別過1.00和0.25 mm篩備用。

1.2??土壤養分、酶活性測定方法??土壤pH采用pH計測定，土水比為1.0∶2.5;有機質用重鉻酸鉀油浴加熱容量法測定;全氮用開氏消煮，堿解蒸餾法測定;堿解氮用堿解擴散法測定;有效磷用鹽酸-氟化銨浸提鉬銻抗比色法測定;速效鉀以中性乙酸銨提取，原子吸收分光光度法測定;土壤有效鈣、鎂以中性乙酸銨-EDTA 浸提，原子吸收分光光度法測定。脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定;磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定;蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定。

2??結果與分析

2.1??感病與健康植株根系附近土壤養分含量比較

2.1.1??感病與健康植株根系附近土壤pH比較。pH是土壤重要的化學性質之一，對土壤微生物活動以及土壤養分組成形態有重要的影響。從圖1可看出，同一個患病蕉園，感病植株根系附近的土壤pH低于健康植株，健康與感病植株根系附近土壤pH的差值為0.17～1.77。所有枯萎病蕉園感病植株根系附近的土壤pH低于5，而南溪農場和壩灑農場蕉園健康植株和感病植株根系附近土壤pH低于4.5，呈強酸性。黃永輝等[15]認為香蕉枯萎病菌更適合在偏酸環境下生長，pH在4～5時菌絲生長最快。感病植株土壤pH低于健康植株，說明枯萎病菌的生長繁殖可能降低土壤pH，造成土壤的酸化，而土壤酸化進一步促進了枯萎病菌的繁殖。

2.1.2??感病與健康植株根系附近土壤有機質含量比較。從圖2可看出，在同一個發病蕉園中，健康植株根系附近土壤有機質含量高于感病植株土壤。其中南溪農場健康植株根系附近土壤有機質含量為25.58 g/kg，而感病植株根系附近土壤有機質含量為10.92 g/kg，僅為健康植株土壤的53%;熱科所發病蕉園感病植株根系附近土壤有機質含量為12.35 g/kg，是健康植株根系附近土壤的83%;壩灑農場感病植株根系附近土壤有機質含量為12.80 g/kg，是健康植株根系附近土壤的76%。螞蝗堡農場發病蕉園感病植株根系附近土壤有機質含量為21.04 g/kg，而健康植株根系附近土壤有機質含量為20.51 g/kg，是感病植株土壤的97%，這可能與蕉園施用有機肥有關，使得感病和健康植株根系附近土壤有機質含量無顯著差異。

2.1.3??感病與健康植株根系附近土壤氮含量比較。

從圖3可看出，發病蕉園健康植株根系附近土壤全氮含量高于感病植株根系附近土壤。螞蝗堡農場發病蕉園健康植株根系附近土壤全氮含量為1.63 g/kg，而感病植株根系附近土壤全氮含量為1.42 g/kg，是感病植株的1.15倍;熱科所發病蕉園健康植株根系附近土壤全氮含量為0.66 g/kg，感病植株根系附近土壤為0.53 g/kg，是感病植株的1.25倍;南溪農場健康植株根系附近土壤全氮含量為0.97 g/kg，感病植株根系附近土壤為0.46 g/kg，是感病植株的2.12倍。而壩灑農場蕉園健康與感病植株根系附近土壤全氮含量無顯著差異，兩者之間相差0.06 g/kg。

從圖4可看出，在同一發病蕉園中感病和健康植株根系附近土壤堿解氮具有相同的變化規律，即感病植株根系附近土壤堿解氮含量高于健康植株。4個蕉園健康植株根系附近土壤堿解氮含量分別為435.45、61.65、213.46、130.80 mg/kg，而感病植株根系附近土壤堿解氮含量分別為533.68、161.56、279.53、151.05 mg/kg，分別是健康植株的1.23、2.62、1.31和1.16倍，兩者之間的差值為20.25～99.91 mg/kg。這可能與植株感病后，各項生理功能減弱，從土壤吸收有效養分的能力變弱，進而導致土壤堿解氮含量的積累，使得感病植株根系附近的土壤堿解氮含量高于健康植株。

2.1.4??感病與健康植株根系附近土壤有效磷和速效鉀含量比較。

從圖5可看出，在同一個發病蕉園中感病植株根系附近有效磷含量均高于健康植株。4個蕉園健康植株根系附近土壤有效磷含量分別為133.51、148.58、102.36、40.18 mg/kg，感病植株根系附近土壤有效磷含量分別為245.54、402.45、103.52、149.53 mg/kg，分別是健康植株的1.84、2.71、1.01、3.72倍，二者之間的差值為1.16～253.87 mg/kg。其中南溪農場發病蕉園健康植株和感病植株根系附近土壤的有效磷含量變化不明顯。鉀是香蕉生長過程中需要量較多的元素之一，從圖6可以看出，香蕉感染枯萎病之后，感病植株根系附近土壤速效鉀含量比健康植株根系附近土壤速效鉀含量高。4個發病蕉園健康植株根系附近土壤速效鉀含量分別為243.15、207.62、232.40、206.53 mg/kg，感病植株根系附近土壤速效鉀含量分別為384.90、300.33、522.46、505.56 mg/kg，分別是健康植株的1.58、1.45、2.25和2.45倍，二者之間的差值為92.71～299.03 mg/kg。

2.1.4??感病與健康植株根系附近土壤有效鈣和有效鎂含量比較。

從圖7和圖8可看出，螞蝗堡農場、熱科所和南溪農場健康植株根系附近土壤有效鈣、鎂含量高于感病植株土，3個發病蕉園健康植株根系附近土壤有效鈣含量分別為0.69、1.23、0.65 g/kg，感病植株根系附近土壤有效鈣含量分別為0.61、0.58、0.25 g/kg，分別是健康植株的1.31、2.12、2.6倍。3個發病蕉園健康植株根系附近土壤有效鎂含量分別為145.23、130.67、137.64 mg/kg，感病植株土壤有效鎂含量分別為111.90、88.39、59.45 mg/kg，分別是感病植株的1.30、1.48、2.32倍。壩灑農場感病植株根系附近土壤有效鈣、鎂含量分別是健康植株的3.96和4.21倍。

2.2??感病與健康植株根系附近土壤酶活性比較

土壤脲酶是土壤氮素循環的重要組成部分，能促進尿素的水解，形成NH4+，從而促進植物的吸收。從圖9可看出，螞蝗堡農場、熱科所和壩灑農場發病蕉園健康植株根系附近土壤脲酶活性高于感病植株，分別是感病植株的1.46、2.29和1.01倍，而南溪農場發病蕉園感病植株根系附近土壤脲酶活性遠高于健康植株，是健康植株的1.53倍。土壤脲酶活性在螞蝗堡農場蕉園活性最高，這與蕉園的全氮和堿解氮含量成正相關。

土壤磷酸酶是一類催化土壤中有機磷化合物礦化的酶，其活性的高低直接影響土壤中有機磷的分解轉化及其生物有效性。因為大部分蕉園土壤偏酸性，因此主要測定的是酸性磷酸酶活性。從圖10可看出，南溪農場和壩灑農場發病蕉園健康植株根系附近土壤酸性磷酸酶活性高于感病植株，分別是感病植株根系附近土壤的2.73和3.29倍;而螞蝗堡農場和熱科所發病蕉園感病植株根系附近土壤酸性磷酸酶活性強于健康植株，分別是健康植株的1.18和1.35倍。

蔗糖酶又稱轉化酶，對增加土壤中易溶性營養物質起著重要作用，其活性反映了土壤中有機碳累積和分解轉化規律，是表征土壤碳素循環和土壤生物化學活性的重要酶。從圖11可看出，調查取樣的4個發病蕉園感病植株根系附近土壤蔗糖酶活性均高于健康植株，分別是健康植株土壤的1.17、1.69、1.71和2.57倍。這可能與香蕉感病后，莖稈和根系出現病變，逐漸腐爛，為蔗糖酶提供了一定的底物，因此提高了土壤蔗糖酶的活性，也可能是蔗糖酶活性與有效磷含量呈顯著正相關，而感病植株土壤有效磷含量高于健康植株土壤，進而感病植株土壤蔗糖酶活性高于健康植株。

3??結論與討論

對河口縣4個枯萎病發病蕉園健康植株和發病植株根系附近土壤的檢測表明，在同一發病蕉園中，健康植株根系附近土壤pH高于感病植株，這與鄧曉等[13]研究結果不一致，可能是因為所調查蕉園土壤組成和性質不同，病菌株系及其土壤微生物組成不同造成的。感病植株根系附近土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量高于健康植株，這可能是由于香蕉感病后，根系和維管束受到傷害，營養物質不能正常吸收和運輸，而在香蕉發病后，蕉農認為是缺肥，進而增施化肥，進一步造成了營養物質的積累，因此形成了土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量高于健康植株根系附近土壤。

土壤酶是土壤組分中最活躍的有機成分之一，是土壤生物過程的主要調節者，參與了土壤環境中的一切生物化學過程，與有機質的分解、營養物質循環、能量轉移、環境質量等密切相關[16]。土壤蔗糖酶活性在4個蕉園中，感病植株根系附近土壤蔗糖酶活性高于健康植株，這可能與植株感病后，植株根系和假莖逐漸枯萎腐敗，為蔗糖酶提供了底物，增強了其活性。

土壤pH影響香蕉枯萎病的發生和發展，研究表明土壤pH分別與枯萎病發病率、病情指數呈極顯著負相關[12]，因此提高土壤pH有利于控制或者預防香蕉枯萎病的發生和發展。研究表明施用石灰、木薯渣、蔗渣等改良土壤，提高土壤pH[10-11]，可以降低尖孢鐮刀菌生理小種的致病力，從而破壞枯萎病發生的條件控制枯萎病的發生。因此在酸性土壤和香蕉枯萎病發生的蕉園上施用堿性肥料，有助于改良土壤，降低枯萎病的發病率。

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