游春梅， 陸曉菊， 官會(huì)林

(1.云南師范大學(xué) 能源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650092；2.文山學(xué)院，云南 文山 663000)

三七為五加科多年生草本植物，是我國(guó)特有的名貴中藥材，主要分布于北回歸線附近的中高海拔地區(qū)，云南文山壯族苗族自治州為其主要產(chǎn)區(qū).隨著種植年限的延長(zhǎng)，連作土壤障礙日益突出，三七根腐病害嚴(yán)重，已成為阻礙三七GAP基地建設(shè)和三七產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要因素.

植物土傳病害受多種因素影響，其中土壤微生物和土壤酶活性是影響土壤生態(tài)的重要因素，土壤酶活性反映了土壤中各種生物化學(xué)過程的強(qiáng)度和方向，是土壤生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分[1-5]，土壤酶活性對(duì)維持土壤系統(tǒng)健康起著重要的作用，其活性可作為土壤肥力評(píng)價(jià)的參考指標(biāo)之一，同時(shí)也是土壤自凈能力評(píng)價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo)[6-8].目前國(guó)內(nèi)外在植物土傳病害方面的研究多側(cè)重于土壤微生物生態(tài)方面[9-12],在土壤酶活性方面多側(cè)重于土壤酶活性狀況與土壤的理化特性及供肥性能等方面研究[13-16]，針對(duì)土壤酶活性與植物病害發(fā)生關(guān)聯(lián)性方面的研究甚少，特別是針對(duì)多年生三七根腐病害發(fā)生與土壤酶活性變化方面的研究鮮見報(bào)道.因此，本文擬從土壤主要酶活性變化差異方面，來探討三七連作土壤障礙因素，以揭示三七根腐病害的發(fā)生機(jī)制，為三七連作土壤障礙因素消減及其土壤改良措施的制定，提供新的思路和方法.

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 土壤樣品采集

樣品于2012年8月9日采集于文山壯族苗族自治州硯山三七集中種植區(qū)內(nèi)兩年生長(zhǎng)期的三七園地土壤.由于采樣區(qū)已連續(xù)種植三七6年，園地土壤供肥性能及土傳病害等障礙因素突出.按三七健康株組土壤和根腐病組土壤編號(hào)，分別采集植株根系附著土裝入自封保鮮袋，樣品編號(hào)為健康株組土樣YH，根腐病組土樣YB，每組編號(hào)樣本采集40～60株根系附著土混勻，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行土壤酶活性檢測(cè).

1.1.2 不同間隔年限根腐發(fā)病率調(diào)查

在已建立的硯山定位監(jiān)測(cè)區(qū)(YS)內(nèi)，試驗(yàn)選擇了兩年生三七種植定位監(jiān)測(cè)點(diǎn)的連作土壤(間隔0年)、間隔1年、間隔3年、間隔5年、間隔7年和新地五個(gè)不同間隔年限處理，進(jìn)行根腐發(fā)病率調(diào)查，不同間隔年限土壤小區(qū)面積均為3×1.2 m2，調(diào)查時(shí)間分別為2012年的1月19日、3月20日、5月16日、7月10日、9月14日、11月16日，以植株發(fā)黃或枯死標(biāo)記為發(fā)病植株.

1.2 土壤酶活性檢測(cè)

土壤酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定，土壤脲酶活性采用靛酚藍(lán)比色法測(cè)定，土壤脫氫酶活性采用紅四氮唑TTC為底物比色法測(cè)定，土壤纖維素酶和蔗糖酶采用3,5-二硝基水楊酸比色法測(cè)定，土壤多酚氧化酶活性采用鄰苯三酚比色法測(cè)定.土壤樣品處理與分析測(cè)定參照文獻(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行[17-18].

1.3 數(shù)據(jù)分析

所得到的數(shù)據(jù)，用Excel和SPSS16.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 三七種植土壤不同間隔年限根腐發(fā)病率調(diào)查分析

從表1可看出：三七根腐發(fā)病率隨著三七種植間隔年限延長(zhǎng)而降低，三七連作地土壤(間隔0年)零星出苗后死亡，間隔1年期土壤出苗6個(gè)月(7月10日)后100%死亡移除，新地土壤發(fā)病率最低；將表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較后發(fā)現(xiàn)：連作地土壤(間隔年限0年)與間隔年限為1年的三七發(fā)病率之間存在顯著差異(p<0.05)，與間隔年限為3年、5年、7年、新地之間的三七發(fā)病率之間存在極顯著差異(P<0.01)；間隔1年與連作土壤(間隔年限0年)的三七發(fā)病率之間存在顯著差異，與5年、7年，新地之間的三七發(fā)病率之間則存在極顯著差異(P<0.01)，而與間隔3年的三七發(fā)病率之間則沒有顯著差異(P>0.05)；間隔3年則與連作土壤(間隔年限0年)和新地之間的三七發(fā)病率存在極顯著差異，與間隔7年的三七發(fā)病率間存在顯著差異，與間隔1年，5年的三七發(fā)病率間則沒有顯著差異；間隔5年的與間隔0年、1年、8年的三七發(fā)病率間存在極顯著差異，與間隔3年、7年的三七發(fā)病率間則沒有明顯的差異；間隔7年的與間隔0年、1年的三七發(fā)病率之間存在極顯著差異，與間隔3年、新地的三七發(fā)病率間存在顯著差異，而與間隔5年的三七發(fā)病率間則沒有明顯的差異；而新地分別與間隔0年、1年、3年、5年的三七發(fā)病率間都有極顯著差異，與間隔7年的三七發(fā)病率間則有顯著差異.說明隨著間隔年限的增加，三七的根腐發(fā)病率在降低，且其根腐發(fā)病率高低排序?yàn)椋哼B作地土壤(0年)>間隔1年>間隔3年>間隔5年>間隔7年>新地土壤.而相同間隔年限種植三七的土壤，隨著三七免耕種植期的延長(zhǎng)，發(fā)病率也在增加(見圖1)，且三七根腐發(fā)病率與間隔年限長(zhǎng)短成正相關(guān)(R2=0.944 9).

表1 試驗(yàn)基地定位監(jiān)測(cè)點(diǎn)發(fā)病率調(diào)查

注：“-”表示100%死亡移除.

間隔年限/y

2.2 三七種植正常株與發(fā)病株土壤酶活性分析

從表2可看出：總體趨勢(shì)上，病害株土壤中纖維素酶、蔗糖酶、脫氫酶、磷酸酶、脲酶活性均低于健康植株土壤中的.其中纖維素酶、蔗糖酶、脫氫酶、磷酸酶和脲酶活性分別降低了18%、41%、3%、59%、10%和29%.而多酚氧化酶在病株中的活性比正常植株中的要高，增加率達(dá)到了29%.根據(jù)上述結(jié)果，用SPSS做了發(fā)病植株與正常植株土壤酶活性的t檢驗(yàn)(表3)，通過t檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：纖維素酶、多酚氧化酶、蔗糖酶和脲酶活性在正常植株與發(fā)病植株之間的變化達(dá)到了極顯著差異水平，而磷酸酶活性在正常植株與發(fā)病植株之間的變化達(dá)到了顯著差異水平，脫氫酶活性則沒有明顯的差異，說明三七植株的發(fā)病與這些酶活性變化有一定關(guān)聯(lián)性.

表2 三七種植面上采樣點(diǎn)正常株與發(fā)病株土壤酶活性數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

多酚氧化酶：紅紫醇素·μg/g，30 ℃，1 min 蔗糖酶：Glucose·μg/g，40 ℃，1 min

脫氫酶：TPF·μg/g，40 ℃，1 h 磷酸酶：P-Nitrophenol·μg/g，37 ℃，1 min

纖維素酶：Glucose·μg/g，40 ℃，1 min 脲酶：NH3-N·μg/g，1 min

表3 三七健康植株和病害植株根際土壤部分酶活性配對(duì)t檢驗(yàn)

3 結(jié) 論

(1)根據(jù)定位監(jiān)測(cè)點(diǎn)發(fā)病率調(diào)查結(jié)果得出：三七根腐發(fā)病率隨著三七種植間隔年限延長(zhǎng)而降低，三七連作地土壤(間隔0年)零星出苗后死亡，同期調(diào)查以間隔3年和間隔5年的發(fā)病率最高，以新地土壤發(fā)病最低；相同間隔年限種植三七的土壤，隨著三七免耕種植期的延長(zhǎng)，發(fā)病率也在增加，三七根腐發(fā)病率與間隔年限長(zhǎng)短成正相關(guān)，其根腐發(fā)病率高低排序?yàn)椋哼B作地土壤(0年)>間隔1年>間隔3年>間隔5年>間隔7年>新地土壤.

(2)通過在YS定位區(qū)健康株與根腐病株土壤酶活性試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果得出：病害株土壤中蔗糖酶、脫氫酶、磷酸酶、脲酶活性均低于健康植株土壤.其中蔗糖酶、脫氫酶、磷酸酶、脲酶活性分別降低了3%、59%、4%、29%，而多酚氧化酶活性則是根腐病株土壤比正常植株土壤高，增加率達(dá)到了29%.通過發(fā)病植株與正常植株土壤酶活性的t檢驗(yàn)結(jié)果得出：纖維素酶、多酚氧化酶、蔗糖酶和脲酶活性在正常植株與發(fā)病植株之間的變化達(dá)到了極顯著差異水平，而磷酸酶活性在正常植株與發(fā)病植株之間的變化達(dá)到了顯著差異水平，脫氫酶活性則沒有明顯的差異，說明三七植株的發(fā)病與這些酶活性變化有一定關(guān)聯(lián)性.

4 討 論

土壤酶活性與土壤供肥性能間有密切的關(guān)聯(lián)性[19]，如：土壤中纖維素酶將纖維素分解為單糖，從而表征土壤分解植物殘?bào)w能力；蔗糖酶對(duì)增加土壤中易溶性營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)起著重要的作用，它與土壤許多因子有相關(guān)性，如土壤有機(jī)質(zhì)、氯、磷含量、微生物數(shù)量及土壤呼吸強(qiáng)度.一般情況下，土壤肥力越高，蔗糖酶活性越強(qiáng)；脲酶主要是促進(jìn)土壤中氮素的轉(zhuǎn)化，還與土壤其他因子(有機(jī)質(zhì)含量、微生物數(shù)量)有關(guān)，表征著土壤氮素營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)；土壤多酚氧化酶能把土壤中芳香族化合物氧化為醌，而醌與土壤中的蛋白質(zhì)、氨基酸、糖類、礦物質(zhì)等反應(yīng)完成土壤芳香族化合物的循環(huán)；磷酸酶主要是促進(jìn)土壤中磷素的轉(zhuǎn)化，土壤中的磷大多都是有機(jī)態(tài)的，而磷酸酶能夠促進(jìn)有機(jī)磷的水解，從而轉(zhuǎn)化為植物可利用的形態(tài)，因此土壤中磷酸酶的活性也在一定程度上表征著土壤的肥力狀況；脫氫酶能酶促脫氫反應(yīng)，它起著氫的中間傳遞體的作用，在有機(jī)質(zhì)分解過程中具有關(guān)鍵作用，在土壤生態(tài)中,可以反映處理體系中微生物的量及其對(duì)有機(jī)物的降解能力.本實(shí)驗(yàn)得出病害株土壤中蔗糖酶、脫氫酶、磷酸酶、脲酶活力均低于健康植株土壤，說明病害株土壤的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、可利用的氮、磷元素等都低于健康土壤，而且健康土壤與發(fā)病土壤中蔗糖酶、磷酸酶、脲酶的差異都達(dá)到了顯著水平.說明了其三七根腐病的發(fā)生與土壤酶活具有密切的關(guān)聯(lián)性.

雖然本試驗(yàn)初步研究發(fā)現(xiàn)了三七根腐病發(fā)生與土壤酶活性具有密切的關(guān)聯(lián)性，但土壤酶活性對(duì)植物根腐病害的影響是直接作用還是間接作用，以及這種發(fā)病機(jī)制是否與土壤中不同營(yíng)養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化吸收有關(guān)，尚需進(jìn)一步研究.

參 考 文 獻(xiàn):

[1] 郭曉霞,劉景輝,張星杰,等.免耕對(duì)旱作燕麥田耕層土壤微生物生物量碳、氮、磷的影響[J].土壤學(xué)報(bào),2012,49(3):575-580.

[2] 趙其國(guó).土壤科學(xué)發(fā)展的戰(zhàn)略思考[J].土壤,2009,41(5):681-688.

[3]NOAH F,JOSHUA PS,PATRICIA AH.Variations in microbial community composition through two soil depth profile.Soil Biol.Biochem,2003,35(1):167-176.

[4]VAN BRUGGEN AHC,SEMENOV AM.In search of biological indicators for soil health and disease suppression.Applied Soil Ecology,2000,15:13-24.

[5] 楊楊，劉畢琴，張發(fā)，等.土壤中產(chǎn)α-淀粉酶菌株的分離和篩選[J].大理學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，12(10)：44-47.

[6] 陳美軍，段增強(qiáng)，林先貴.中國(guó)土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)研究現(xiàn)狀及展望[J].土壤學(xué)報(bào),2011,48(5):1059-1070.

[7] RUTIGLIANO F A,CASTALDI S,ASCOLIR D,et al.Soil activities related to nitrogen cycle under three plant cover types in Mediterranean environment.Applied Soil Ecology,2009,43:40-46．

[8] NOAH F,JOSHUA P S,PATRICIA A H.Variations in microbial community composition through twosoil depth profiles. Soil Biol. Biochem,2003,35(1):167-176.

[9] 官會(huì)林,楊建忠,陳煜君,等.三七設(shè)施栽培根際微生物菌群變化及其與三七根腐病的相關(guān)性研究[J].土壤,2010,42(3):378-384.

[10]高旭紅,何松濤,官會(huì)林,等.香石竹設(shè)施栽培根際土壤微生物區(qū)系的16S rRNA系統(tǒng)遺傳多樣[J].微生物學(xué)報(bào),2011,51(6):811-818.

[11]楊建忠,崔秀明,陳昱君,等.連作地土壤處理對(duì)三七根腐病的控制效果[J].特產(chǎn)研究,2010(2):37-39.

[12]李娜，張利敏，張雪萍.土壤微生物群落結(jié)構(gòu)影響因素的探討[J].哈爾濱師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，28(6)：70-74.

[13]劉莉,趙安潔,楊雁.三七不同間隔年限種植土壤的理化性狀比較分析[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2013,26(5):1946-1952.

[14]劉曉星,呂光輝,楊曉東,等.艾比湖流域5種土壤類型的酶活性和理化性質(zhì)[J].干旱區(qū)研究,2012,29(4):579-583.

[15]孟令軍,耿增超,王海濤,等.祁連山東段3種中草藥根際與非根際土壤化學(xué)性質(zhì)與酶活性研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2013,28(1):26-32.

[16]邱莉萍,劉軍,王益權(quán).土壤酶活性與土壤肥力的關(guān)系研究[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào),2004,10(3):277-280.

[17]李振高,駱永明,滕應(yīng).土壤與環(huán)境微生物研究法[M].北京：科學(xué)出版社,2008.

[18]朱輝娟,李新平,魏迎春.大棚栽培土壤脲酶活性與養(yǎng)分因子的通徑分析[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2009,18(4):167-170.

[19]焦永吉,程功,馬永健,等.煙草連作對(duì)土壤微生物多樣性及酶活性的影響[J].土壤與作物，2014,3(2)：56-62.