星油藤根結線蟲病對土壤理化性質及酶活性的影響

王美玲 楊仁貴 芮 蕊 王 澍，3*

（1西南林業大學園林園藝學院，云南昆明 650224；2西南林業大學土木工程學院，云南昆明 650224；3國家林業和草原局西南風景園林工程技術研究中心，云南昆明 650224）

植物發生不同病害對土壤理化性質有重要影響。研究表明，煙草發生炭疽病和青枯病[1]、黃瓜發生根結線蟲病[2]、黃檀林發生葉部病害[3]以及番茄發生土傳病害[4]均與土壤理化性質有一定的相關性。祝金蘭等[5]研究表明，煙草炭疽病的發生與土壤中全磷含量成正相關關系，但是與水溶性氯含量成負相關關系，與海拔、比重、田間持水量及pH值相關性不大。張 茜等[3]研究表明，降香黃檀人工林葉部病害增加，土壤pH值和速效鉀的含量呈下降趨勢，而土壤速效氮和全磷含量逐漸增加。李騰懿等[6]研究表明，林下參紅皮病發病指數與土壤有機質含量成正相關關系，與土壤堿解氮、有效磷及速效鉀的含量成負相關關系。

土壤酶與土壤理化性質和植物病害存在密切的關系。研究表明，連作三七土壤中過氧化氫酶、磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性與大量元素和微量元素相關關系存在差異[7]。類似的研究結果發現，在艾比湖自然保護區，4種土壤酶分別與土壤pH值等物理性質成負相關，與土壤中有機質等含量成顯著正相關[8]。此外，煙田土壤中根結線蟲病害等級增加，可以導致磷酸酶活性逐漸增加，過氧化氫酶活性和土壤脲酶逐漸降低[9]。史普酉等[10]發現，土壤酶（脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶、酸性磷酸酶）的活性隨著煙草黑脛病的增加而下降。不同的研究結果表明，發生根結線蟲病的黃瓜土壤中，蔗糖酶呈無規律（降低—增加—降低—增加）變化趨勢[2]。

星油藤（Plukenetia volubilisL.）是大戟科（Euphorbiaceae）多年生木質藤本植物，原產于南美洲，近年引入中國。其富含不飽和脂肪酸、蛋白質、α-亞麻油酸等，有巨大的營養、經濟價值[11-13]。目前，云南種植的星油藤易發生根結線蟲病害，但其對土壤理化性質和土壤酶的影響尚不明確。因此，本研究以根結線蟲病不同病級星油藤土壤為對象，探究星油藤根結線蟲病不同病級下土壤理化性質和土壤酶活性，為防止星油藤根結線蟲病害的發生提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

試驗地位于云南省景谷傣族彝族自治縣勐賽地區（東經 101°05'，北緯 23°05'）星油藤基地。 試驗地屬亞熱帶山原季風氣候區，年平均氣溫22.1℃，年均降水量為1 354 mm。最高海拔為2 920 m，最低海拔為813 m。試驗地星油藤種植密度為4 500株/hm2，株距為1 m，行距為2 m，排灌條件良好。

1.2 土壤樣品采集

2012年5月在勐賽地區，根據星油藤根結線蟲病害情況，分別在對照健康（P0）、輕度 1 級（P1）、中度3級（P3）、重度5級（P5）病害的植株根系上采集土壤。同病級按“S”形取5個植株，采用抖根法獲取黏附的土壤，混合后放入自封袋中，土樣重約1.0 kg。設置3次重復，土壤樣品共12個。土壤樣品過60目篩后，風干待測。植物根結線蟲病害情況可分5級[14]，分別為根上腫脹部位或根結1級≤10%、2級11%～25%、3級 26%～50%、4級51%～75%、5級≥76%。

1.3 測定項目與方法

采用1∶5土水比法測定pH值、電導率（EC值）和總溶解性固體含量（TDS值）。土壤氮、有機質、硝酸鹽（NO3-）和磷含量分別采用凱氏定氮法、重鉻酸鉀氧化-容量法、鍍銅鎘還原-重氮化偶合比色法、H2SO4-H2O2消煮鉬銻抗比色法測定。此外，K、Cu、Mn、Zn、Fe含量采用火焰光度法測定。

蔗糖酶、過氧化氫酶、磷酸酶、脲酶分別采用3，5-二硝基水楊酸比色法、高錳酸鉀滴定法、磷酸苯二鈉法、苯酚-次氯酸鈉比色法測定。具體分析過程參照關松蔭[15]的方法。

1.4 數據分析

采用Excel 2003進行數據整理，采用SPSS 22.0進行方差和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 星油藤不同根結線蟲病病害等級土壤pH值、EC值、TDS值

從表1可知，P1、P3、P5病害等級土壤EC值和TDS值分別在 45.10～63.50μS/cm 和 22.45～31.40mg/L之間，隨著星油藤病害等級的增加逐漸增大，且不同病害等級（P1、P3、P5）間星油藤土壤 EC值和TDS值差異顯著。同時，P5星油藤土壤EC值和TDS值大于對照P0，而P1和P3星油藤土壤EC值和TDS值均小于對照P0。土壤pH值在5.56～6.26之間，不同病害等級間土壤pH值存在顯著差異，但未呈現出明顯的變化規律，以P5土壤pH值最高。

表1 星油藤根結線蟲病不同病級土壤物理性質和微量元素分析

2.2 星油藤不同根結線蟲病病害等級土壤微量元素

從表1可以看出，P1、P3、P5病害等級土壤微量元素銅、鋅和鐵的含量分別在 21.43～28.94 μg/g、74.50～98.03 μg/g、22.77～35.18 mg/g 之間，隨星油藤病害等級的增加，土壤微量元素含量逐漸增加，其中銅含量在不同病害等級間差異顯著，鋅、鐵含量在P1和P3土壤間差異不顯著，P5土壤鋅、鐵顯著高于對照P0。不同病害等級土壤錳含量在0.58～0.69 mg/g之間，隨著病害等級的增加呈增加趨勢，P3、P5土壤錳含量高于對照P0。

2.3 星油藤不同根結線蟲病病害等級土壤養分

不同病害等級星油藤的土壤養分變化如表2所示。從表2可以看出，土壤有機質、銨態氮（NH4+）、硝酸鹽（NO3-）的含量分別在 19.02～23.84 g/kg、7.45～28.79 mg/kg、5.00～19.08 mg/L 之間，且在 P1、P3、P5土壤中隨著病害等級增加含量逐漸增加，其中P5土壤NH4+、硝酸鹽含量顯著高于對照P0。土壤磷、鉀含量分別在 0.41～0.76 g/kg、3.10～8.17 mg/g 之間，且隨著病害等級的增加含量先降低后增加，其中P5土壤磷、鉀含量顯著高于對照P0。土壤亞硝酸鹽含量在0.02～0.03 mg/kg之間，以P5土壤含量最高。土壤氮含量在0.15%～0.18%之間，隨著星油藤病害等級的增加，氮含量存在差異，且僅P1土壤氮的含量顯著低于對照組P0。

表2 星油藤根結線蟲病不同病級土壤養分分析

2.4 星油藤根結線蟲病不同病害等級土壤酶活性

由表3可知，星油藤不同根結線蟲病害等級P1、P3、P5土壤中蔗糖酶、過氧化氫酶、磷酸酶、脲酶的酶活性分別在 0.13～0.19 mg/g、0.42～0.70 mL/g、1.12～1.45 mg/g、0.64～1.05 mg/g之間。 其中：土壤中 4種酶活性隨著病害等級增加先升高再降低，以3級病害土壤最高；過氧化氫酶、脲酶活性顯著差異，但土壤蔗糖酶、磷酸酶活性差異不顯著。不同病害等級土壤磷酸酶活性均顯著低于對照P0，土壤脲酶活性均高于對照P0；土壤過氧化氫酶活性在不同病害土壤間差異顯著，但是1級病害土壤過氧化氫酶活性與對照P0無顯著差異。

表3 星油藤根結線蟲病不同病級土壤酶分析

2.5 星油藤不同根結線蟲病害等級土壤理化性質、微量元素與土壤酶的相關性分析

從表4可知：星油藤不同病害等級土壤蔗糖酶和磷酸酶與土壤理化指標、微量元素具有一定的相關性，但不明顯；過氧化氫酶與土壤錳含量成顯著正相關，相關系數為0.808；土壤脲酶與土壤硝酸鹽含量成顯著負相關，與土壤磷含量成極顯著負相關，相關系數分別是-0.729和-0.853。

表4 星油藤土壤理化性質、微量元素和土壤酶的相關性分析

3 結論與討論

3.1 結論

土壤電導率、總溶解性固體含量、銅（Cu）、鋅（Zn）、鐵（Fe）、有機質、銨態氮（NH4+）和硝酸鹽（NO3-）等指標隨著星油藤根結線蟲病病害等級（1級、3級、5級）的增加而逐漸增加；且除了有機質以外，其他指標在5級病害土壤中顯著高于無病害土壤。土壤pH值、磷和鉀含量隨著星油藤根結線蟲病病害等級（1級、3級、5級）增加先降低后升高，且5級病害土壤這3個指標也顯著高于無病害土壤。土壤蔗糖酶、過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶活性隨著星油藤根結線蟲病病害等級（1級、3級、5級）增加先升高后降低。病害土壤蔗糖酶和磷酸酶活性低于無病害土壤。本研究闡明了星油藤根結線蟲病病害等級與土壤理化性質及土壤酶的關系，為防止星油藤根結線蟲病的發生提供參考。

3.2 討論

3.2.1 星油藤不同病害等級對土壤理化性質的影響。本研究發現，隨著星油藤根結線蟲病病害等級（1 級、3 級、5 級）的增加，電導率、TDS 值及 Cu、Zn、Fe、NH4+和NO3-的含量均呈上升趨勢。其中，5級病害土壤相關指標大于無病害健康土壤，而1級、3級病害土壤相關指標均小于無病害健康土壤。不同的研究結果表明，煙田土壤微量元素（B、Fe、Mn、Cu、Zn）隨根結線蟲病害等級的增加未有明顯變化規律，而土壤理化性質（堿解氮、有機質、團聚體、CEC）隨著病害等級增加呈降低趨勢[9]。此外，與無病害土壤相比，香蕉枯萎病土壤堿解氮、速效磷、速效鉀含量明顯較高[17]，而青稞根腐病土壤MBN、MBP的含量明顯較低[18]。以上研究表明，病害對土壤理化性質的影響存在差異，可能與土壤環境、植物病害種類和等級有關。此外，微生物作為植物吸收和土壤營養分解的參與者，在植物發生病害的情況下，也可能導致土壤理化性質的差異。

3.2.2 星油藤不同病害等級對土壤酶活性的影響。土壤酶活性與土壤肥力因素密切相關[19]。本研究發現，土壤蔗糖酶、過氧化氫酶、脲酶、磷酸酶活性隨著星油藤病害等級（1級、3級、5級）的增加先升高后降低。同時，土壤蔗糖酶和磷酸酶活性低于無病害土壤的酶活性，這與游春梅等[20]的研究大致相同。無病害土壤酶活性高于病害土壤酶活性，可能是因為隨著病害加重土壤酶促進植物轉化和吸收養分的能力減弱。同時，土壤酶活性與土壤微生物關系密切，根結線蟲與微生物共同競爭營養物質從而抑制了根結線蟲的繁殖[21]。本研究還發現，星油藤根結線蟲病病害土壤過氧化氫酶活性與土壤錳含量、脲酶活性與土壤磷和NO3-含量存在顯著相關關系。不同的研究結果表明，煙田根結線蟲病病害土壤酶（過氧化氫酶和脲酶）活性與土壤SOM、MWD、AN的值存在正相關關系[9]；黃瓜根結線蟲病病害土壤有機質含量分別與土壤蔗糖酶和脲酶活性存在正相關和負相關關系，與土壤酸性蛋白酶活性不相關[2]。相關關系不同可能與植物種類[6]、植株分泌酶的能力、田間管理措施[2]、土壤溫度、土壤含水量[5]以及土壤微生物等因素有關。