不同土壤處理劑對甜瓜連作障礙的修復(fù)作用

不同土壤處理劑對甜瓜連作障礙的修復(fù)作用馬 慧，楊瑞秀，蓋曉彤，劉 暢，張照然，唐爽爽，高增貴(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)植物免疫研究所，沈陽110866)摘要：目的采用不同土壤處理劑對甜瓜連作障礙土壤的修復(fù)效果進(jìn)行研究。方法采用高效液相色譜技術(shù)，測定使用腐殖酸類肥料、生物肥、土壤連作障礙修復(fù)劑和殺菌劑處理連作土壤后甜瓜根際土壤酚酸物質(zhì)含量變化。結(jié)果各個(gè)處理的酚酸總量均有所下降，而土壤連作障礙修復(fù)劑、殺菌劑處理后，土壤中的酚酸總量、香草酸、香蘭素、香豆酸、阿魏酸和肉桂酸含量均有明顯降低。結(jié)論田間試驗(yàn)結(jié)果表明：土壤連作障礙修復(fù)劑、殺菌劑、腐殖酸類肥料、生物肥均利于增強(qiáng)植株的生長和產(chǎn)量的提高，降低甜瓜枯萎病的發(fā)生，其中以殺菌劑土壤處理后的甜瓜產(chǎn)量最佳。關(guān)鍵詞：甜瓜；連作障礙；高效液相色譜；酚酸物質(zhì)中圖分類號：S482 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-0413(2018)10-0764-04Alleviating of Muskmelon Soil of Continuous Cropping Obstaclesby Different Soil Treatment AgentMA Hui, YANG Rui-xiu, GAI Xiao-tong, LIU Chang,ZHANG Zhao-ran, TANG Shuang-shuang, GAO Zeng-gui(Institute of Plant Immunology, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China)Abstract: Aims This study aims to investigate soil remediation effectiveness on the continuous cropping obstacle onmuskmelon treated with different soil treatment agents. Methods The compounds and phenolic acid content inmuskmelon rhizosphere soil treated with humic acid fertilizer, biological fertilizer, soil barrier repair agent andfungicides were determined by high performance liquid chromatography (HPLC). Results The contents of vanillin,coumaric acid, ferulic acid and cinnamic acid were significantly decreased in treatments of soil barrier repair agent andfungicide. Conclusions The results of field trial showed that the yield of muskmelon increased and the occurrence ofmelon wilt reduced in the treatments of fertilizer, biological fertilizer, soil barrier repair agent and fungicides. The yieldof muskmelon treated with fungicide was the best.Key words: muskmelon; continuous cropping obstacle; HPLC; phenolic compounds馬慧, 楊瑞秀, 蓋曉彤, 等. 不同土壤處理劑對甜瓜連作障礙的修復(fù)作用J. 農(nóng)藥, 2018, 57(10): 764-767.收稿日期：2018- 05- 23，修返日期：2018- 07- 02基金項(xiàng)目：公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)資助項(xiàng)目(201503110- 04)作者簡介：馬慧(1992)，女，碩士。E- mail：mahui_1205163.com。通訊作者：高增貴(1966)，男，研究員，主要從事農(nóng)業(yè)植物病理學(xué)研究。E- mail：gaozengguisina.com。甜瓜連作障礙是制約甜瓜產(chǎn)量的重要原因，產(chǎn)生連作障礙的原因是非常復(fù)雜的，是多種因素綜合作用的結(jié)果1-2。研究表明：自毒作用和土壤微生物區(qū)系失衡是產(chǎn)生連作障礙的重要因素3-7。甜瓜根系分泌的自毒物質(zhì)對甜瓜植株的生長具有抑制作用，微生物活性和多樣性是衡量土壤健康狀況的重要指標(biāo)，土壤微生物對外界環(huán)境的變化極其敏感，在連作條件下，根系分泌物和殘茬腐解物在土壤中不斷積累，使微生物活性和多樣性發(fā)生改變，有益菌減少，有害菌增多，從而產(chǎn)生連作障礙8-13。目前市場上防治連作障礙的藥劑很多，本研究基于腐殖酸類肥料、生物肥、土壤連作障礙修復(fù)劑和惡霉靈設(shè)置不同的處理，測定在不同土壤處理劑處理下，甜瓜根際土壤酚酸類物質(zhì)的含量變化以及對甜瓜產(chǎn)量的影響，研究其防治甜瓜連作障礙的效果，旨在為預(yù)防及緩解甜瓜連作障礙提供理論依據(jù)。1 材料與方法1.1 試驗(yàn)材料供試甜瓜(Cucumis sativus L.)品種：棚帥甜王(河北滄州純豐種業(yè)有限公司)。土壤處理劑：1.2 g/L腐殖酸類肥料，細(xì)胞分裂素水劑(山東華諾聯(lián)邦農(nóng)化有限公司)；生物肥：生物酵素活性菌肥顆粒劑(遼寧國美農(nóng)牧集團(tuán)生物有機(jī)肥有限公司)；土壤連作障礙修復(fù)劑：威菌素重茬靈粉劑(唐山市元龍科技有限Vol.57, No.10Oct. 2018農(nóng)藥AGROCHEMICALS第57卷第10期2018年10月DOI:10.16820/j.cnki.1006-0413.2018.10.018第10期公司)；殺菌劑：99%惡霉靈原藥(威海韓孚生化藥業(yè)有限公司)。酚酸類物質(zhì)標(biāo)樣：阿魏酸、苯甲酸、香草酸、香豆酸、香蘭素、肉桂酸、苯甲酸、對羥基苯甲酸、丁香酸、沒食子酸、介子酸、咖啡酸、鄰苯二甲酸、苯甲酸-4-甲基苯酯、苯甲酸芐基酯、鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯、龍膽酸、綠原酸、水楊酸、原兒奈酸、2,4-二丁叔基苯酚(上海Sigma生物科技有限公司)。1.2 土壤修復(fù)劑田間試驗(yàn)方法試驗(yàn)分別于2017年5、8月在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)甜瓜試驗(yàn)基地(已連作甜瓜3年)進(jìn)行。試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理，每個(gè)處理5次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列，每小區(qū)面積20 m2，在甜瓜伸蔓期調(diào)查枯萎病的發(fā)病情況。處理：未種植過甜瓜的生茬土；處理：將腐殖酸類肥料(細(xì)胞分裂素)稀釋800倍，均勻灌于植株根部，每株200 mL，每20 d施用1次；處理：將生物肥(生物酵素活性菌肥)按50 g/苗的比例施于土壤中用作基肥，在甜瓜伸蔓期按每棵苗150 g的比例追施于植株根部；處理：將土壤連作障礙修復(fù)劑(威菌素重茬靈)稱取20 g修復(fù)劑與土壤拌勻用作基肥，在甜瓜伸蔓期再追施1次；處理：殺菌劑(99%惡霉靈)稀釋2000倍，均勻灌于植株根部，每株200 mL，每7 d施用1次；CK對照處理：連作3年甜瓜的土壤，未采用土壤處理劑處理。甜瓜正常水肥管理，結(jié)果期，利用五點(diǎn)法采樣，去除耕作層表面5 cm處土樣，取其根際土壤 (距離根系1 cm內(nèi))，采用抖土法將根系上的土壤收集至已滅菌的自封袋中，然后將各新鮮土壤樣品充分混合，進(jìn)行自然風(fēng)干處理。1.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制準(zhǔn)確稱取各標(biāo)準(zhǔn)品10 mg于100 mL容量瓶中，并用甲醇溶解定溶，則每種酚酸標(biāo)準(zhǔn)溶液質(zhì)量濃度為100 mg/L。1.4 不同處理土壤酚酸含量的測定1.4.1 HPLC分析樣品的制備將新鮮土壤樣品置于陰涼干燥通風(fēng)處，待其自然風(fēng)干后去除土壤中的雜質(zhì)，然后進(jìn)行研磨，過篩。參照Dalton等14的方法進(jìn)行土壤酚酸物質(zhì)的提取。稱取25 g土壤樣品置于50 mL的離心管中，加入1 mol/L的氫氧化鈉溶液25 mL，用100 r/min翻轉(zhuǎn)搖勻儀搖30 min，再用超聲振蕩器振蕩30 min，充分混勻。靜置24 h后，在200 r/min的搖床上振蕩30min，然后于8000r/min離心力下離心10min，分離上清液，用12 mol/L鹽酸調(diào)節(jié)土壤溶液pH值至2.5，沉淀胡敏酸，靜置2 h后，取上清液在8000 r/min離心力下離心10 min，分離上清液于4 保存，待分析測定。1.4.2 酚酸類物質(zhì)HPLC分離和鑒定HPLC測定酚類物質(zhì)的色譜條件：樣品進(jìn)樣前須用0.22 m的微孔濾膜過濾，去除溶液中的雜質(zhì)。測定土壤溶液中的酚酸類物質(zhì)采用Agilent 1260高效液相色譜儀；色譜柱：SB-C18色譜分離柱(Agilent 4.6 mm250 mm)；柱溫：25 ；流速：1 mL/min；檢測波長：280 nm；流動相A：甲醇(色譜級)；流動相B：pH值為2.8的乙酸水溶液(色譜級)，進(jìn)樣量：20 L，樣品進(jìn)行梯度洗脫，洗脫條件：0.015.0 min，30%A+70%B；15.016.0 min，50%A+50%B；16.030.0 min，70%A+30%B；30.050.0 min，100%A+0%。根據(jù)保留時(shí)間確定土壤中酚酸物質(zhì)的種類，用外標(biāo)法計(jì)算土壤酚酸含量。1.5 不同土壤處理劑對甜瓜生長性狀和產(chǎn)量的影響株高的測定：在甜瓜結(jié)果期，每個(gè)處理隨機(jī)選擇15棵甜瓜植株，用直尺測定植株株高，從莖基部開始測量到植株的生長點(diǎn)。發(fā)病率的測定：在甜瓜伸蔓期和結(jié)果期分別調(diào)查甜瓜枯萎病的發(fā)生情況。待田間甜瓜坐果成熟后，對各個(gè)處理?xiàng)l件下的甜瓜果實(shí)進(jìn)行稱重并記錄數(shù)據(jù)，計(jì)算不同處理?xiàng)l件下的甜瓜產(chǎn)量。2 結(jié)果與分析2.1 不同土壤處理劑對甜瓜根際土壤酚酸含量的影響甜瓜連作土壤使用不同土壤處理劑處理后，植株根際土壤中酚酸物質(zhì)的種類見圖1。圖1 不同處理甜瓜土壤酚酸類物質(zhì)和標(biāo)準(zhǔn)溶液液相色譜圖400350300250200150100500mAU14567910 120 5 10 15 20 25時(shí)間/min350300250200150100500mAU14567910 120 5 10 15 20 25時(shí)間/min8 處理84003002001000mAU14 567 910 120 5 10 15 20 25時(shí)間/min350300250200150100500mAU14567 910 120 5 10 15 20 25時(shí)間/min88300250200150100500mAU14567910120 5 10 15 20 25時(shí)間/min400350300250200150100500mAU14567 910 120 5 10 15 20 25時(shí)間/min88對照80706050403020100mAU1 4567910120 5 10 15 20 25時(shí)間/min82311 13 14151617處理處理處理處理標(biāo)準(zhǔn)溶液馬慧，等：不同土壤處理劑對甜瓜連作障礙的修復(fù)作用 765農(nóng)藥 AGROCHEMICALS 第 卷57根據(jù)酚酸保留時(shí)間可確定使用土壤處理劑處理甜瓜植株后，甜瓜根際土壤中含有9種酚酸物質(zhì)，分別為沒食子酸、對羥基苯甲酸、香草酸、丁香酸、香蘭素、香豆酸、阿魏酸、苯甲酸和肉桂酸。土壤連作障礙修復(fù)劑、殺菌劑處理后連作土壤中的酚酸總量下降明顯；而腐殖酸類肥料、生物肥處理后，與對照連作土壤相比酚酸總量下降不明顯，但肉桂酸等對甜瓜具有自毒作用的酚酸含量有所降低，香草酸、香蘭素、香豆酸、阿魏酸和肉桂酸含量均有所下降，見表1。表1 不同處理甜瓜根際土壤中酚酸類物質(zhì)的含量 mg/kg干土(春茬)處理生茬土腐殖酸肥生物肥土壤修復(fù)劑殺菌劑連作土壤沒食子酸0.71a1.32a1.31a1.04a0.85a1.65a對羥基苯甲酸1.89c4.30ab4.56a3.811b3.98ab4.18ab香草酸1.06b2.54a2.04b3.22ab1.97b2.46a丁香酸3.40b8.56a5.37ab8.05a6.37ab8.43a香蘭素1.82abc2.04ab1.92abc1.77bc1.706c2.08a香豆酸126.03c148.67ab151.41a135.09bc136.43bc151.50a阿魏酸2.15c2.96b2.66bc2.26c2.23c3.60a苯甲酸1.17b3.22a2.65ab2.43ab2.52ab3.31a肉桂酸0.31b0.93b0.70b0.62b0.57b1.82a總量138.53174.54172.62157.29156.99179.03注：數(shù)據(jù)的結(jié)果用平均值標(biāo)準(zhǔn)差表示，不同字母表示P<0.05時(shí)的差異顯著。2.2 不同土壤處理劑對甜瓜株高和發(fā)病率的影響由表2可以看出：土壤連作障礙修復(fù)劑、腐殖酸類肥料、生物肥、殺菌劑處理對甜瓜的生長發(fā)育具有不同的影響，施用土壤處理劑的甜瓜植株株高明顯高于空白對照，發(fā)病率明顯低于空白對照，差異性顯著。連續(xù)種植2茬后，田間試驗(yàn)結(jié)果表明：不同處理?xiàng)l件對甜瓜的生長發(fā)育影響不同，施加連作障礙修復(fù)劑、殺菌劑有利于甜瓜生產(chǎn)能力的提高，最終反應(yīng)在產(chǎn)量的提高，顯著高于連作土壤處理，略高于腐殖酸類肥料、生物肥?？梢姡ㄟ^土壤修復(fù)劑和殺菌劑處理土壤，可以提高甜瓜產(chǎn)量和控制土壤發(fā)病率。3 結(jié)論植物根系分泌的化感類酚酸物質(zhì)和土壤中的枯萎菌是引起甜瓜連作障礙的重要原因15-19。利用HPLC技術(shù)分離鑒定不同土壤處理劑對甜瓜根際土壤酚酸含量的影響，檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照連作土壤相比，土壤連作障礙修復(fù)劑、殺菌劑處理后、腐殖酸類肥料、生物肥處理的酚酸總量均有所下降，土壤連作障礙修復(fù)劑、殺菌劑處理后，土壤中的酚酸總量、香草酸、香蘭素、香豆酸、阿魏酸和肉桂酸含量均有明顯降低。微生物活性及多樣性是衡量土壤健康狀況的重要指標(biāo)，微生物的區(qū)系組成和數(shù)量影響著土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化和病蟲害的產(chǎn)生20-21。微生物的群落結(jié)構(gòu)易受外界環(huán)境、農(nóng)藥22-23、肥料24-26、種植作物27-28和種植方式29-30的影響，作物連作導(dǎo)致土壤微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，有益菌減少，有害菌增多，群落結(jié)構(gòu)失衡。土壤連作障礙修復(fù)劑、殺菌劑處理后、腐殖酸類肥料、生物肥均為土壤處理劑，有效的增加甜瓜根際土壤微生物的種群豐富度和多樣性，提高了土壤肥力，其結(jié)果與張洋31研究發(fā)現(xiàn)生物肥可以降低土壤中真菌的豐富度和多樣性，提高土壤肥力一致。田間試驗(yàn)研究結(jié)果表明：外源施加木霉菌土壤連作障礙修復(fù)劑、殺菌劑、腐殖酸類肥料、生物肥有利于增強(qiáng)植株的生長、提高產(chǎn)量，降低甜瓜枯萎病的發(fā)生。其中以殺菌劑處理后的甜瓜產(chǎn)量最佳，大于其他處理組，說明對于甜瓜連作障礙的修復(fù)，土壤殺菌劑仍然為重要的方法和手段。甜瓜連作障礙修復(fù)與土壤理化性質(zhì)、土壤微生物等皆具有密切關(guān)系，本研究選取了4種不同的土壤處理劑，并檢測其對甜瓜根際土壤酚酸含量種類及變化趨勢的影響，以便篩選出克服甜瓜連作障礙最有效的防治方法，而對于其他修復(fù)方法，如輪作、嫁接等方法仍需要進(jìn)一步研究。表2 土壤處理后對甜瓜株高、產(chǎn)量和發(fā)病率的測定處理生茬土腐殖酸肥生物肥土壤修復(fù)劑殺菌劑對照株高/cm170.002.08c169.331.00bc169.331.00bc170.671.53c172.431.00a157.191.53c產(chǎn)量/kg46.741.96b43.743.64c45.212.21d44.062.75c48.203.72a41.882.68d發(fā)病率/%01.251.2501.255.00株高/cm165.150.86a162.371.12bc162.371.12bc164.420.75ab163.221.24b152.720.94c產(chǎn)量/kg40.270.96ab39.851.22b39.851.22b41.831.08a42.570.87a35.331.54d發(fā)病率/%3.758.758.756.255.0018.75注：數(shù)據(jù)的結(jié)果用平均值標(biāo)準(zhǔn)差來表示。春季 秋季766第10期參考文獻(xiàn)：1 徐小軍, 王瑞，張桂蘭, 等. 連作對設(shè)施甜瓜生長和光合作用以及養(yǎng)分吸收和產(chǎn)量品質(zhì)的影響J. 果樹學(xué)報(bào), 2018, 35(4): 449-457.2 侯慧, 董坤, 楊智仙, 等. 連作障礙發(fā)生機(jī)理研究進(jìn)展J. 土壤,2016, 48(6): 1068-1076.3 張丹. 基于黃連化感物質(zhì)與微生物群落結(jié)構(gòu)變化的連作障礙機(jī)制研究(博士論文)D. 南昌: 江西中醫(yī)藥大學(xué), 2015.4 馬云華, 魏珉, 王秀峰. 日光溫室連作黃瓜根區(qū)微生物區(qū)系及酶活性的變化J. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2004, 15(6): 1005-1008.5 鄭雪芳，劉波，朱育菁, 等. 設(shè)施番茄連作障礙土壤修復(fù)及其對青枯病害的防治效果J. 中國生物防治學(xué)報(bào), 2018, 34(1): 117-123.6 葛曉穎, 孫志剛, 李濤, 等. 設(shè)施番茄連作障礙與土壤芽孢桿菌和假單胞菌及微生物群落的關(guān)系分析J. 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