根腐病花椒根际和非根际土壤养分特征研究.pdf

第 卷 第期 年月陕西 林 业 科 技S h a a n x iF o r e s t S c i e n c ea n dT e c h n o l o g yV o l N o A p r d o i:/j i s s n 收稿日期:基金项目:西北农林科技 大学试验示范站(基地)科技 创新与成果转化 项目(T G Z X );大学生创新 创 业 训 练 计 划 项 目().作者简介:张雪倩(),女,本科,主要从事土壤生态学研究.通信作者根腐病花椒根际和非根际土壤养分特征研究张雪倩,李子菲,张添棋,王炳旭,万盼(西北农林科技大学林学院,杨凌 )摘要:以年生健康花椒植株和根腐病花椒植株为对象,采集其根际和非根际土壤,测定有机质、全氮、全钾、全磷、硝态氮、铵态氮、有效磷、速效钾含量以及p H,阐明根腐病花椒根际和非根际养分特征;通过皮尔逊相关分析,揭示土壤养分之间的相关性,研究结果可为花椒生产和根腐病防治提供科学依据.结果表明,与健康植株相比,根腐病花椒根际和非根际土壤全氮、全磷、有机质和速效钾的含量均显著降低(p );患病花椒土壤硝态氮含量在根际中显著升高(p ),而p H在非根际中显著下降(p );相关性分析表明,速效钾和全氮、全磷、有机质呈极显著正相关(p );全氮和有机质呈极显著正相关(p ),与全磷呈显著正相关(p );全磷与有机质呈显著正相关(p ).可见,根腐病花椒土壤养分含量降低,呈现酸化趋势;建议通过施加有机肥,防止土壤养分的下降和酸化,同时减少硝态氮肥的使用以抑制病原体的繁殖,促进患根腐病后花椒土壤的修复.关键词:有机质;硝态氮;土壤酸化;相关性分析;土壤修复中图分类号:S ;S 文献标志码:A文章编号:()N u t r i e n tC h a r a c t e r i s t i c so fR h i z o s p h e r ea n dN o n r h i z o s p h e r eS o i lo fC h i n e s eP r i c k l yA s hw i t hR o o tR o tD i s e a s eZ HANGX u e q i a n,L IZ i f e i,Z HANGT i a n q i,WANGB i n g x u,WANP a n(C o l l e g e o fF o r e s t r y,N o r t h w e s tA&FU n i v e r s i t y,Y a n g l i n g,S h a a n x i )A b s t r a c t:T h er h i z o s p h e r ea n dn o nr h i z o s p h e r es o i l so fy e a ro l dh e a l t h yC h i n e s ep r i c k l ya s hp l a n t sa n dr o o tr o tp l a n t sw e r ec o l l e c t e d,a n dt h ec o n t e n t so fo r g a n i cm a t t e r(OM),t o t a ln i t r o g e n(T N),t o t a l p o t a s s i u m(T K),t o t a l p h o s p h o r u s(T P),n i t r a t en i t r o g e n(NO),a mm o n i u mn i t r o g e n(NH),a c t i v ep h o s p h o r u s(A P),a c t i v ep o t a s s i u m(AK)a n dp Hw e r ed e t e r m i n e d P e a r s o nc o r r e l a t i o na n a l y s i sw a su s e d t or e v e a l t h e s o i l n u t r i e n t c o r r e l a t i o n,c l a r i f y t h e r h i z o s p h e r ea n dn o n r h i z o s p h e r en u t r i e n t c h a r a c t e r i s t i c so f r o o t r o tC h i n e s ep r i c k l ya s h,a n dp r o v i d e s c i e n t i f i cb a s i s f o r t h ep r o d u c t i o no fC h i n e s ep r i c k l ya s ha n dt h ep r e v e n t i o na n dc o n t r o lo fr o o tr o t T h er e s u l t ss h o w e dt h a tc o m p a r e dw i t hh e a l t h yp l a n t s,t h ec o n t e n t so fT N,T P,OMa n dAKi nr h i z o s p h e r ea n dn o n r h i z o s p h e r es o i l so f r o o t r o tC h i n e s ep r i c k l ya s hw e r es i g n i f i c a n t l y l o w e r(p )T h es o i lNO c o n t e n to f t h e i n f e c t e d t r e e s i n c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y i n t h e r h i z o s p h e r e(p ),w h i l e t h ep Hd e c r e a s e ds i g n i f i c a n t l y i nt h en o n r h i z o s p h e r e C o r r e l a t i o na n a l y s i ss h o w e dt h a tAKi ns o i l a v a i l a b l en u t r i e n t sw a ss i g n i f i c a n t l yp o s i t i v e l yc o r r e l a t e dw i t hT N,T Pa n dOM(p )T h e r ew a s a s i g n i f i c a n t p o s i t i v ec o r r e l a t i o nb e t w e e nT Na n dOM(p ),a n das i g n i f i c a n tp o s i t i v ec o r r e l a t i o nw i t hT P(p )T Pw a sp o s i t i v e l yc o r r e l a t e dw i t hOM(p )I ns u mm a r y,t h es o i ln u t r i e n tc o n t e n to fC h i n e s ep r i c k l ya s hw i t hr o o tr o td e c r e a s e d,s h o w i n gt h et r e n do fs o i la c i d i f i c a t i o n I t i ss u g g e s t e dt h a to r g a n i c f e r t i l i z e rb ea p p l i e dt op r e v e n t t h ed e c l i n ea n da c i d i f i c a t i o no f s o i l n u t r i e n t s,w h i l e r e d u c i n gt h eu s eo fn i t r a t en i t r o g e nf e r t i l i z e r t o i n h i b i t t h er e p r o d u c t i o no fp a t h o g e n sa n dp r o m o t et h es o i lr e m e d i a t i o no fC h i n e s ep r i c k l ya s ha f t e r r o o t r o t K e yw o r d s:O r g a n i cm a t t e r;n i t r a t en i t r o g e n;s o i l a c i d i f i c a t i o n;c o r r e l a t i o na n a l y s i s;s o i l r e m e d i a t i o n花椒(Z a n t h o x y l u mb u n g e a n u mM a x i m),是芸香科、花椒属的一种落叶小乔木,喜阳,较耐旱,在我国被广泛栽培.花椒产量、质量在经济作物中占有优势,具有极高经济价值和生态保护功能,发展潜力巨大.发展花椒产业对带动农民持续稳定增收、巩固脱贫攻坚成效和助力乡村振兴等方面都有积极的意义.然而,花椒栽培和生长过程中极易受到病虫害的侵袭,如蚧壳类害虫、花椒钻蛀性害虫、烟煤病、流胶病及根腐病等.其中,花椒根腐病的发生尤为严重,新椒园发病率为 左右,成年椒园病株率达 以上,且危害程度逐年上升.最关键的是,该病的顽固性土传特性,导致种植园中病株铲除之后,在原土壤上补栽的花椒植株也不能生长且易感菌死亡.根腐病老椒园不能继续栽植花椒已成为花椒产业难以持续发展的一大难题.花椒植株的健康状况与土壤养分有关,养分含量会影响植物的抗病性,养分缺乏或比例失调会显著增加病害发生几率.土壤养分可以通过直接提供植物必需的营养元素来影响植物,也可以通过调节根际微生物的结构影响植物状况.作为一种土传病害,根腐病致病菌的大多数生命活动阶段都在土壤中进行,与土壤养分密切相关.现有研究发现,在患根腐病后,茅苍术根际土壤中的有机质、速效氮、速效磷和速效钾含量升高,烤烟患根腐病后土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾含量及p H值发生改变.然而,现有的研究主要集中于大豆根腐病、小麦根腐病 和玉米根腐病 等谷类作物,而对花椒等浅根系经济作物研究不足.对此,本研究以患根腐病花椒和健康花椒为对象,研究其根际和非根际土壤的养分含量变化,为花椒根腐病的绿色防治提供依据.研究地区与研究方法 研究区概况本研究区位于陕西省宝鸡凤县境内(宝鸡凤县 N,E),地处秦岭山区,嘉陵江源头,位于我国南北地域分界线上,海拔高度为 m,属暖温带、半湿润山地气候,年平均气温 ,年降水量 mm,年日照 时数 h,无霜期 d,土壤以黑色、棕黄色石灰土为主,质地大多为粘壤土、粘土.土壤p H值,植被为亚热带常绿落叶针阔混交林,植被类型主要为 锐齿 槲 栎(Q u e r c u sa l i e n av a r A c u t i s e r r a t a),蒙 古 栎(Q u e r c u sm o n g o l i c a)和 油 松(P i n u s t a b u l i f o r m i s).因具 有 独 特 的 地 理、气候、土壤条件,该县的“凤县大红袍”花椒色泽鲜红、麻味悠久、清香浓郁,被冠以“凤椒”的美称.样品采集本项目依托西北农林科技大学凤县花椒试验示范站(宝鸡凤县 N,E)开展相应的实验研究,所选花椒栽培种为“凤县大红袍”(又称“凤椒”),树龄为年,栽植密度为mm,平均胸径为 c m,株高 m,冠幅 c m.年月,选取生长状况相近、管理措施相同的健康株与根腐病株各 株,在树冠投影外缘 倍(距树干大约 m)范围内利用多点采样法共选取个采样点,去除地表凋落物,用根钻垂直挖土至距地表 c m,剪下适量露出的根系,先轻轻抖掉外围土壤作为非根际土壤,而后用毛刷小心刷下细根表层mm的土壤即为根际土壤.将每株土壤等量混合,再将每株的土壤样品等量混合.本研究共获取 份土壤样品,即健康株与根腐病株根际和非根际各份土壤样品(次重复).土壤理化性质测定有机碳采用高温外热重铬酸钾氧化容量法测定,土壤全碳、全氮用元素分析仪v a r i oM I C R Oc u b e(E l e m e n t a r)测定,全钾和速效钾采用火焰光度计法,铵态氮采用靛酚蓝比色法,硝态氮采用氯化钾浸提紫外分光光度法,有效磷采用盐酸氟化铵提取钼锑抗比色法测定.数据处理数据的处理利用E x c e l 完成,统计分析使用S P S SS t a t i s t i c s 完成.利用S P S SS t a t i s t i c s 中双变量分析(B i v a r i a t ea n a l y s i s)计算土 年 第 卷 第期张雪倩等根腐病花椒根际和非根际土壤养分特征研究壤养分之间的相关性系数.单因素方差法(O n ew a yANOVA)、最小显著性差异法(L S D)以及q检验(SNK)检验土壤酶活性和土壤理化性质的显著性差异(p ).各数据由平均值标准误(S E)表示.结果 土壤全量养分健康和患根腐病花椒植株土壤中,有机质有显著性差异(p ),与健康植株相比,患病植株非根际和根际的有机质分别降低了 和;全磷有显著性差异(p ),与健康植株相比,患病植株非根际和根际的全磷分别减低了 和;全氮只在患病植株和健康植株的非根际中有显 著性差异(p ),降 低了 ;而全钾在根际和非根际中均没有表现出显著性差异(p )(图).注:表中不同小写字母表示处理间显著性差异(p ),下同.D n:患病非根际花椒土壤(D i s e a s e dn o nr h i z o s p h e r eC h i n e s ep r i c k l ya s hs o i l);H n:健康非根际花椒土壤(H e a l t h yn o nr h i z o s p h e r eC h i n e s ep r i c k l ya s hs o i l);D r:患病根际花椒土壤(D i s e a s e dr h i z o s p h e r eC h i n e s ep r i c k l ya s hs o i l);H r:健康根际花椒土壤(H e a l t h yr h i z o s p h e r eC h i n e s ep r i c k l ya s hs o i l),下同.图土壤全量养分 土壤速效养分健康和患病植株土壤中,速效钾有显著性差异(p ),与健康植株相比,患病植株非根际和根际的速效钾分别降低了 和;硝态氮在患病植株土 壤根际中有 显著性升 高(p ),高于健康植株土壤根际 ;铵态氮和有效磷在非根际和根际中均未表现出明显差异(p )(图,表).土壤养分主成分分析对不同样品组间的养分水平进行比较分析,结果表明,健康植株根际组和健康植株非根际组样品更倾向于聚在一起,患病植株根际组和患病植株非根际组没有聚在一起,但其中患病植株根际组与健康两组间距离较近.患病植株和健康植株土壤养分之间有较大差异,健康根际和非根际土壤养分相似性较高,但是患病株土壤在根际和非根际之间相似性较低.说明根腐病会对土壤养分产生较大影响,并且对根际的影响更大.土壤养分相关性分析土壤 速 效 养 分 中 速 效 钾(AK)和 有 机 质(OM)呈极显著正相关(p );土壤全量养分中全氮(T N)和有机质(OM)极呈显著正相关(p ),与全磷(T P)呈显著正相关(p );全磷(T P)与有机质(OM)呈显著正相 关(p )图.陕西林业科技图土壤速效养分表土壤全量养分和速效养分相关性系数全氮T N全磷T P全钾T K有机质OM硝态氮N O铵态氮NH有效磷A P速效钾AK全氮p HT N 全磷T P 全钾T K 有机质OM 硝态氮NO 铵态氮NH 有效磷A P 速效钾AK p H注:“”表示p ;“”表示p .年 第 卷 第期张雪倩等根腐病花椒根际和非根际土壤养分特征研究图土壤养分主成分分析讨论土壤养分是评价土壤自然肥力的主要因素之一,包括全量养分与速效养分.土壤全量养分一般指全氮、全磷、全钾,是影响土壤肥力的重要因素之 一,与 环 境 保 护、农 林 业 发 展 等 密 不 可分 ;土壤速效养分是指土壤所提供植物生活所必需的,能直接被作物吸收利用的营养元素.本研究结果表明,患病后,植株土壤中全氮、全磷、有机质和速效钾的含量显著降低,这可能是由于根腐病影响植物生命活动导致土壤营养输入减少,加速消耗所致.这与冯雨星 的研究结果一致,他发现根腐病促进了C循环相关活动,增加了对养分的消耗,使土壤有机碳含量显著降低.病株根际土壤中有效磷含量升高,可以被植物直接吸收进行利用,这可能与根腐病的发生导致植物根际吸收养分能力下降有关.镰刀菌的生长与产孢与硝态氮含量呈正相关 ,患病花椒土壤硝态氮含量在根际中显著升高,体现了患病植株根际致病菌含量的上升 .患病后土壤p H值在非根际中显著下降.与唐涛 等人研究一致,酸性土壤不利于土壤对养分的吸收,与根腐病的产生有关.主成分分析(P C A)是将多组数据的差异反映在二维坐标图中,图中点距离的远近可表示样品组间组成成分的相似度.研究结果表明健康植株根际与非根际组样品更倾向于聚在一起,而患病植株根际组和患病植株非根际组没有聚在一起,说明根腐病会对土壤养分产生较大影响,使得土壤全氮,全磷,有机质和速效钾含量降低,且患病后养分含量在土壤中分布不均匀,验证了以上结论.相关性分析可知,速效钾与有机质呈显著正相关(p ),与李雪萍等人研究结果一致.速效钾为速效养分,直接被植物利用,而全氮、全磷、有机质属于全量养分,反映土壤养分潜力.全氮、全磷与有机质呈显著正相关(p ),且患根腐病后全氮、全磷、有机质在土壤中的含量均显著降低(p ).研究发现,有机肥的增加可以促进患根腐病后土壤的恢复,而在低氮环境下,根腐病发病程度降低.减少硝态氮肥使用量,有利于减少根腐病的发生,因此,增加有机肥使用量,同时降低硝态氮肥的使用量,有利于根腐病在生产上的绿色防治.结论花椒根腐病的发生会对土壤养分造成较大影响,使土壤中全氮、全磷、有机质和速效钾的含量显著降低,且硝态氮含量在根际中显著升高,p H在非根际中显著下降.土壤速效钾和全氮、全磷、有机质呈显著正相关,全氮和有机质、全磷显著正相关,全磷与有机质显著正相关.在生产上增加有机肥使用量、减少硝态氮使用量有利于防治花椒根腐病.参 考 文 献:王玉萍,史波林,刘珺琪,等花椒果皮正丁醇部分化学成分研究J中草药,():任媛媛,翟晓巧,张晨我国花椒产业发展现状及存在问题和发展前景J河南林业科技,():朱妞花椒活性成分研究现状及发展前景J粮食与油脂,():李志克,唐蓉,黄小琴,等四川茂县花椒根腐病病原菌的分离与鉴定J中国农学通报,():韩婉阳,范世强,阎银团,等韩城市花椒产业发展现状及对策J陕西林业,():刘永清,王晓虎花椒病虫害的防治J河北林业,():陈先,李森茂县花椒产业化发展路径探索J农业开发与装备,():郑世燕,丁伟,杜根平,等增施矿质营养对烟草青枯病的控病效果及 其 作 用 机 理 J中 国 农 业 科 学,():李兴龙,李彦忠土传病害生物防治研究进展J草业学报,():刘杰,林茂祥,肖忠,等根腐病对茅苍术根际微生物群落多样性 的 影 响 J中 国 野 生 植 物 资 源,():敖金成,徐天养,王加春,等土壤肥力状况对植烟土壤微生物 区 系 的 影 响 J江 西 农 业 学 报,():陕西林业科技 Z e n gM,W a nB,W a n gL,e ta l I d e n t i f i c a t i o na n dc h a r a c t e r i z a t i o no fL t y p e l e c t i nr e c e p t o r l i k ek i n a s e s i n v o l v e d i nG l y c i n em a xP h y t o p h t h o r as o j a ei n t e r a c t i o nJP l a n t a,():S c h e r mB,B a l m a sV,S p a n uF,e ta l F u s a r i u mc u l m o r u m:c a u s a l a g e n to f f o o ta n dr o o tr o ta n dh e a db l i g h to nw h e a t JM o l e c u l a rp l a n tp a t h o l o g y,():G o s l i n gP,H o d g eA,G o d l e s sG,e t a l A r b u s c u l a rm y c o r r h i z a l f u n g i a n do r g a n i cf a r m i n gJA g r i c u l t u r e,E c o s y s t e m s a n dE n v i r o n m e n t,():鲍士旦土壤农化分析M中国农业出版社,闫德仁,张胜男,闫婷苔藓结皮层土壤矿质元素含量变化特征J干旱区资源与环境,():缪白玉四川苍溪猕猴桃产区土壤地球化学特征研究D成都理工大学,李雪萍,李建宏,漆永红,等根腐病对青稞根际土壤酶活性及土壤微生物群落结构的影响:绿色生态可持续发展与植物保护 中国植物保护学会第十二次全国会员代表大会暨学术年会C,中国湖南长沙,冯雨星香榧根腐病株根区土壤微生物群落特征研究D浙江农林大学,刘东海,张学江,王鹏,等不同施肥处理对小麦根际土壤真菌多样性及根腐病的影响J湖北农业科学,():T i n l i n eR D,U k r a i n e t zH,S p u nD T E f f e c t o f f e r t i l i z e r sa n do f l i m i n ga c i ds o i lo nc o mm o nr o o tr o t i nw h e a t,a n do f c h l o r i d eo nt h ed i s e a s e i nw h e a t a n db a r l e yJC a n a d i a nJ o u r n a l o fP l a n tP a t h o l o g y,():F e r n a n d e zM R,Z e n t n e rR P T h e i m p a c t o f c r o p r o t a t i o na n dNf e r t i l i z e r o nc o mm o nr o o t r o t o f s p r i n gw h e a t i nt h eB r o w ns o i lz o n eo f w e s t e r n C a n a d aJC a n a d i a nJ o u r n a l o fP l a n tS c i e n c e,():赵林艳,官会林,向萍,等白及根腐病植株根际土壤微生物群落组成特征分析J生物 技术通报,():L i a n g l i a n gL,X i n q iH,J i n b oZ,e t a l D e c i p h e r i n g t h e r e l a t i v e i m p o r t a n c eo f s o i l a n dp l a n t t r a i t so nt h ed e v e l o p m e n to f r h i z o s p h e r em i c r o b i a l c o mm u n i t i e sJS o i l B i o l o g ya n dB i o c h e m i s t r y,(p r e p u b l i s h):唐涛,袁斌,王帆帆,等黄连根腐病发生与根际土壤、根茎内生、叶内生细菌群落结构变化关系J植物保护,():马汇泉靳学彗孙伟萍辛惠普大豆根腐病生态学研究不同土壤条件对大豆根腐病的影响J中国油料,():曾升,周蓬勃,周明全一种三维模型多层级视点描述符J西北大学学报(自然科学版),():李雪萍,李建宏,姚拓,等土壤理化性质与青稞根腐病发生的关系J草原与草坪,():王璐,喻阳华,邢容容,等喀斯特高原山地区主要人工林土壤生态化学计量特征J南方农业学报,():吴凤云三七连作对土壤酶活及土壤化学性质的影响研究D云南师范大学,赵杰山东省烟草镰刀菌根腐病病原及生物学特性的研究D中国农业科学院,(上接第页)宋慧,任锡亮,张香琴芥菜种质资源分子聚类分析J浙江农业科学,():王丹,梁锦,黄天姿,等基于主成分和聚类分析的不同品种猕猴桃鲜食品质评价J食品工业科技,():辛明,李昌宝,孙健,等基于主成分和聚类分析的冬瓜酒品质评价J热带作物学报,():叶开梅,陈泽辉,祝云芳,等基于主成分分析与灰色关联度分析的玉米自交系综合评价J种子,():,李力,潘倩雯,刘宏灰色关联度分析法在中药谱效学研究中的应用J中国药房,():聂根新,周瑶敏,胡丽芳,等井冈蜜柚主要品质灰色关联度分析评价J农产品质量与安全,():王轩,毕金峰,刘璇,等不同产地红富士苹果品质的灰色关联度分析J食品科学,():李倩,梁宗锁,董娟娥,等丹参品质与主导气候因子的灰色关联度分析J生态学报,():L I ANGDN,HU QJ,XU Q H,e ta l G e n e t i c i n h e r i t a n c ea n a l y s i so fm e l o na p h i d(A p h i sg o s s y p i iG l o v e r)r e s i s t a n c e i nc u c u m b e r(C u c u m i s s a t i v u sL)JE u p h y t i c a,():MA S T I L OV I JS,HO R VA TDI,I VANE VDR,e t a l A n a l y s i so f i n t e r r e l a t i o n sb e t w e e nw h e a tp r o t e i nf r a c t i o n sc o m p o s i t i o na n di t st e c h n o l o g i c a lq u a l i t y w i t hc o m b i n e dm u l t i v a r i a t ea n du n i v a r i a t es t a t i s t i c sJH e m i j s k aI n d u s t r i j a,():P R OUMA LA,A D D E N E TS,R O C HE F O R TK,e t a l V a r i a b i l i t yo ft r a i t sa n db i o a c t i v ec o m p o u n d si nt h ef r u i ta n dp u l po f s i xm a m e ya p p l e(M a mm e aa m e r i c a n aL)a c c e s s i o n sJF o o dC h e m i s t r y,:GAN O P OU L O SI,MO Y S I A D I ST,X ANTHO P OU L OUA,e ta l M o r p h o p h y s i o l o g i c a ld i v e r s i t yi nt h ec o l l e c t i o no fs o u rc h e r r y(P r u n u sc e r a s u s)c u l t i v a r so ft h eF r u i tG e n e b a n ki nN a o u s s a,G r e e c eu s i n gm u l t i v a r i a t ea n a l y s i sJS c i e n t i aH o r t i c u l t u r a e,:D O I:/j s c i e n t a 林蝉蝉,何舟阳,单文龙,等基于主成分与聚类分析综合评价杨凌 地 区 红 色 鲜 食 葡 萄 果 实 品 质 J果 树 学 报,():康露,刘河疆,王帅,等新疆葡萄果实矿质元素的主成分及聚类分析J山东农业大学学报(自然科学版),():年 第 卷 第期张雪倩等根腐病花椒根际和非根际土壤养分特征研究