路鵬鵬+陳銳+孫曉宇++趙玲俠++瞿佳++沈衛(wèi)榮

摘要：為了了解枝頂孢霉制劑在設(shè)施黃瓜根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)防治過(guò)程中對(duì)土壤微生態(tài)環(huán)境的影響，通過(guò)田間試驗(yàn)研究了黃瓜不同生長(zhǎng)期土壤酶活性和微生物數(shù)量變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，枝頂孢霉制劑對(duì)土壤酶活性和微生物數(shù)量的影響在幼苗期較顯著，盛果期和拉秧期影響較小；幼苗期，土壤脲酶活性降低，蔗糖酶活性升高，過(guò)氧化氫酶和磷酸酶變化不顯著；土壤中細(xì)菌數(shù)量減少，放線(xiàn)菌數(shù)量變化不顯著，真菌數(shù)量增加；盛果期僅蔗糖酶活性提高，拉秧期土壤酶活性和微生物數(shù)量變化均不顯著；土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性具有一定相關(guān)性，且隨黃瓜生長(zhǎng)期發(fā)生變化。結(jié)果表明，枝頂孢霉制劑對(duì)土壤微生態(tài)環(huán)境的影響主要在幼苗期，此影響有利于黃瓜幼苗生長(zhǎng)和根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)的防治。

關(guān)鍵詞：枝頂孢霉；過(guò)氧化氫酶；脲酶；蔗糖酶；磷酸酶；微生物數(shù)量

中圖分類(lèi)號(hào)： S154.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2017）06-0277-04

隨著土壤環(huán)境條件的惡化和人們食品安全意識(shí)的增強(qiáng)，農(nóng)藥監(jiān)管日趨嚴(yán)格，市場(chǎng)管理日益規(guī)范，新開(kāi)發(fā)的農(nóng)藥必須符合低毒、無(wú)公害的發(fā)展趨勢(shì)，微生物農(nóng)藥因符合這樣的條件而迅速成為研究熱點(diǎn)[1]。土壤酶和土壤微生物是土壤重要的組成部分，其活性和數(shù)量變化是土壤質(zhì)量變化的重要指標(biāo)。土壤酶參與土壤的物質(zhì)和能力循環(huán)，與土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤養(yǎng)分相關(guān)，其活性是土壤肥力的重要指標(biāo)之一，甚至有人根據(jù)土壤酶活性將土壤分級(jí)，以此來(lái)評(píng)價(jià)農(nóng)業(yè)土壤的生產(chǎn)力水平[2]。土壤微生物是土壤酶的重要來(lái)源，其群落多樣性不僅與土壤酶變化相關(guān)，而且對(duì)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展有重要意義，有文章稱(chēng)應(yīng)用外源微生物提高土壤養(yǎng)分利用率和防治植物病蟲(chóng)害的發(fā)生是未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展的方向[3-4]。本研究就設(shè)施黃瓜在根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病害脅迫的土壤環(huán)境下，通過(guò)施用微生物農(nóng)藥枝頂孢霉制劑，研究了土壤過(guò)氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和微生物數(shù)量在黃瓜不同生長(zhǎng)期的變化及它們相互之間的相關(guān)性。了解土壤酶活性和微生物數(shù)量的變化，可以掌握微生物農(nóng)藥在防治根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)的同時(shí)對(duì)土壤微生態(tài)環(huán)境的影響，可以為微生物農(nóng)藥合理安全使用提供參考，能更好地指導(dǎo)微生物農(nóng)藥的施用量、施用時(shí)期和施用次數(shù)，達(dá)到防治害蟲(chóng)和保護(hù)環(huán)境的雙重效果。1材料與方法

1.1枝頂孢霉制劑

陜西省微生物研究所研究開(kāi)發(fā)的用于防治根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)的微生物農(nóng)藥，菌種為枝頂孢霉JXC224，含孢量為4×109 CFU/g，劑型為粉劑。

1.2試驗(yàn)地及管理

根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)防治試驗(yàn)地在陜西省科學(xué)院渭南科技示范基地，位于陜西省渭南市大荔縣馮村鎮(zhèn)平王村，日光溫室，根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病害嚴(yán)重，面積560 m2，土壤類(lèi)型為黑壚土，pH值為79，相對(duì)體積質(zhì)量為1.31～1.32 g/cm3，飽和含水量為321%～33.2%，供試作物為黃瓜砧木。2014年10月下旬育苗，11月上旬起壟（壟高15～18 cm）覆膜定植，常規(guī)管理。

1.3田間試驗(yàn)及樣品采集

枝頂孢霉制劑防治根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)田間試驗(yàn)共分為4個(gè)處理，分別為CK、Z-1、Z-2、Z-3。CK為不施枝頂孢霉制劑的處理，Z-1為枝頂孢霉制劑施用量60 kg/hm2，Z-2為枝頂孢霉制劑施用量120 kg/hm2，Z-3為枝頂孢霉制劑施用量 240 kg/hm2。分別于施藥后30 d（幼苗期）、90 d（盛果期）、150 d（拉秧期）取樣。在試驗(yàn)田各處理黃瓜根部隨機(jī)取樣，每個(gè)處理取3個(gè)樣，取回實(shí)驗(yàn)室低溫保藏，待測(cè)定過(guò)氧化氫酶后于陰涼處風(fēng)干保藏。

1.4試驗(yàn)方法

過(guò)氧化氫酶測(cè)定采用滴定法[5]，脲酶、蔗糖酶和磷酸酶測(cè)定采用分光光度法[6]；微生物數(shù)量測(cè)定采用平板培養(yǎng)法。

1.5數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及分析軟件為Excel 2010和SPSS 19.0，差異顯著性分析使用LSD法，相關(guān)性采用Pearson法進(jìn)行分析，顯著性水平設(shè)為0.05，圖表中數(shù)據(jù)均用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2結(jié)果與分析

2.1枝頂孢霉制劑防治設(shè)施黃瓜根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)過(guò)程中土壤酶活性變化

設(shè)施黃瓜土壤酶活性在枝頂孢霉制劑的影響下呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)，從幼苗期到拉秧期枝頂孢霉制劑對(duì)其影響逐漸減小，拉秧期各處理土壤酶活性基本恢復(fù)到與對(duì)照相同的水平（圖1）。過(guò)氧化氫酶和磷酸酶活性隨黃瓜生長(zhǎng)期均有下降的趨勢(shì)，與對(duì)照相比各時(shí)期酶活性沒(méi)有顯著差異，枝頂孢霉制劑施用量增加，2種酶活性沒(méi)有顯著增加，沒(méi)有表現(xiàn)出劑量-效應(yīng)關(guān)系（圖1-a、圖1-d）。脲酶活性在幼苗期和拉秧期較低，盛果期較高，與對(duì)照相比，幼苗期有下降的趨勢(shì)，Z-1和Z-2條件下下降均不顯著，Z-3時(shí)脲酶活性顯著下降；盛果期和拉秧期脲酶活性受枝頂孢霉制劑影響不顯著（圖1-b）。蔗糖酶活性幼苗期最高，盛果期較低，拉秧期最低，與對(duì)照相比，幼苗期和盛果期枝頂孢霉制劑顯著提高了蔗糖酶活性，劑量增加酶活性提高，劑量-效應(yīng)關(guān)系顯著。拉秧期枝頂孢霉對(duì)蔗糖酶活性影響不顯著，劑量-效應(yīng)關(guān)系不顯著（圖1-c）。

2.2枝頂孢霉制劑防治設(shè)施黃瓜根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)過(guò)程中土壤微生物數(shù)量變化

黃瓜生長(zhǎng)期微生物數(shù)量呈增加趨勢(shì)，枝頂孢霉制劑對(duì)微生物數(shù)量影響減弱（圖2）。與對(duì)照相比，細(xì)菌在幼苗期受枝頂孢霉制劑影響，數(shù)量顯著減少，劑量-效應(yīng)不顯著。盛果期和拉秧期細(xì)菌數(shù)量受枝頂孢霉制劑影響不顯著，細(xì)菌數(shù)量恢復(fù)到與對(duì)照相同水平（圖2-a）。放線(xiàn)菌受枝頂孢霉制劑影響數(shù)量有增長(zhǎng)趨勢(shì)，但沒(méi)有達(dá)到顯著水平（圖2-b）。真菌受枝頂孢霉制劑影響數(shù)量增加，幼苗期數(shù)量增加均顯著，劑量-效應(yīng)關(guān)系顯著；盛果期和拉秧期真菌數(shù)量受枝頂孢霉制劑的影響不顯著，各處理基本與對(duì)照處于相同水平（圖2-c）。

2.3土壤微生物數(shù)量和土壤酶活的相關(guān)性

隨黃瓜生長(zhǎng)期微生物數(shù)量和土壤酶活相關(guān)發(fā)生變化。幼苗期，細(xì)菌與真菌呈極顯著負(fù)相關(guān)，與蔗糖酶呈極顯著負(fù)相

關(guān)，與脲酶呈顯著正相關(guān)；放線(xiàn)菌與脲酶呈極顯著負(fù)相關(guān)；真菌和蔗糖酶呈顯著正相關(guān)；過(guò)氧化氫酶和磷酸酶呈顯著負(fù)相關(guān)（表1）。盛果期，放線(xiàn)菌和蔗糖酶呈顯著正相關(guān)，脲酶和蔗糖酶呈顯著正相關(guān)（表2）。拉秧期各變量相關(guān)性不顯著（表3）。

3結(jié)論與討論

土壤酶和土壤微生物是土壤的重要組成部分，是土壤代謝功能順利完成的重要因素和主要推動(dòng)力，在土壤物質(zhì)能量循環(huán)、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)、抑制植物病害、有害物降解等方面均發(fā)揮著重要作用[7-8]。由于土壤微生物和土壤酶對(duì)外源物質(zhì)高度敏感，所以常將其用于評(píng)價(jià)土壤生態(tài)環(huán)境，判斷外源物質(zhì)對(duì)土壤污染程度及可能對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的影響[9-10]。土壤微生物代謝需求和營(yíng)養(yǎng)的有效性能通過(guò)土壤酶活性直接表達(dá)，其區(qū)系變化能影響土壤酶活性[11]，因此土壤酶和土壤微生物的相關(guān)性對(duì)土壤酶學(xué)的研究和發(fā)展具有重要的價(jià)值。

枝頂孢霉制劑對(duì)脲酶和蔗糖酶活性有顯著影響，其影響隨著黃瓜生長(zhǎng)期減弱，對(duì)過(guò)氧化氫酶和磷酸酶影響不顯著。脲酶是農(nóng)作物生長(zhǎng)重要氮肥尿素的專(zhuān)性水解酶，其酶促產(chǎn)物氨是農(nóng)作物可吸收的重要氮源之一。脲酶能夠在一定程度上反映土壤的供氮能力，其活性與有機(jī)質(zhì)、全磷、速效磷含量呈顯著正相關(guān)[12-13]。但是尿素在溫度、水分適宜的條件下水解過(guò)快，使局部土壤pH值升高，造成氨態(tài)氮損失，降低了肥料的利用率；并在此過(guò)程中產(chǎn)生亞硝酸鹽傷害發(fā)芽的幼苗和幼齡植株。所以控制脲酶活性減緩尿素轉(zhuǎn)換成氨的速率，降低氮肥損失、提高尿素利用率，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要的意義。枝頂孢霉制劑在幼苗期使脲酶活性下降，可以降低黃瓜幼苗受亞硝酸傷害的風(fēng)險(xiǎn)，有利于黃瓜的生長(zhǎng)。而根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)防治的關(guān)鍵時(shí)期同樣處于幼苗期，所以枝頂孢霉制劑的施用時(shí)間在黃瓜幼苗前期較為合理。蔗糖酶具有提高土壤中易溶性物質(zhì)的能力，其酶促反應(yīng)產(chǎn)物葡萄糖和果糖是植物和微生物的營(yíng)養(yǎng)源，不僅能夠表征土壤生物學(xué)活性強(qiáng)度，也可以作為評(píng)價(jià)土壤熟化程度和土壤肥力水平的一個(gè)指標(biāo)[6]。枝頂孢霉制劑使蔗糖酶活性提高，且影響可以持續(xù)到盛果期，有利于黃瓜的生長(zhǎng)，對(duì)制劑施用時(shí)期的要求與根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)防治時(shí)期相吻合。

土壤微生物數(shù)量受枝頂孢霉制劑影響會(huì)發(fā)生不同的變化趨勢(shì)，土壤細(xì)菌數(shù)量減少，土壤放線(xiàn)菌數(shù)量變化較小，土壤真菌數(shù)量增加，但其變化隨黃瓜生長(zhǎng)期而減弱。有關(guān)研究顯示，根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)侵染植株后根結(jié)成為植株的重要代謝場(chǎng)所，植株體內(nèi)大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)根結(jié)進(jìn)入土壤[14]。許華等的研究顯示土壤細(xì)菌數(shù)量與土壤pH值正相關(guān)，與真菌數(shù)量負(fù)相關(guān)，根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)侵染黃瓜后根系分泌物中酸性物質(zhì)的種類(lèi)或數(shù)量增加，導(dǎo)致土壤pH值顯著降低[15-16]。本研究是在根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)病害嚴(yán)重的設(shè)施黃瓜地展開(kāi)試驗(yàn)，設(shè)施大棚土壤pH值可能隨黃瓜生長(zhǎng)期降低，從而促使細(xì)菌數(shù)量減少真菌數(shù)量增多。表明設(shè)施大棚的土壤環(huán)境有利于真菌生長(zhǎng)，這有利于提高真菌枝頂孢霉制劑對(duì)根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)的防治效果。

本研究中枝頂孢霉制劑對(duì)土壤酶和土壤微生物的影響均隨黃瓜生長(zhǎng)期而減弱。這可能主要是由于土壤對(duì)外源生防菌的抑制作用，也有可能是季節(jié)變化和植物生長(zhǎng)周期的影響所致。劉丹等研究表明，生防細(xì)菌對(duì)土壤環(huán)境改變的時(shí)間為1個(gè)月左右，其施用后對(duì)根圍微生物群落影響的持續(xù)時(shí)與對(duì)不同作物的影響持續(xù)時(shí)間基本相同，同時(shí)指出生防菌對(duì)土壤微生物群落的影響小于季節(jié)更替和植物生長(zhǎng)期的變化[11]。

土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性之間具有相關(guān)性，其相關(guān)性隨黃瓜生長(zhǎng)期發(fā)生變化。土壤細(xì)菌與真菌呈極顯著負(fù)相關(guān)，表明枝頂孢霉制劑對(duì)土壤環(huán)境產(chǎn)生了有利于真菌生長(zhǎng)的影響。土壤酶根據(jù)其在土壤中的存在形式和來(lái)源分為積累酶和增殖酶，積累酶屬于穩(wěn)定態(tài)胞外酶，而增殖酶易受外界環(huán)境條件干擾而鈍化[6]。幼苗期枝頂孢霉對(duì)土壤微生物數(shù)量和土壤酶有顯著影響，盛果期僅對(duì)蔗糖酶有顯著影響，因此幼苗期與微生物數(shù)量相關(guān)性顯著的土壤酶可能為微生物增殖酶，而盛果期與微生物數(shù)量相關(guān)性顯著的酶可能易于跟土壤成分結(jié)合成為積累酶。

枝頂孢霉制劑對(duì)土壤酶活性和土壤微生物均有影響，通過(guò)對(duì)土壤酶和土壤微生物的影響，為黃瓜生長(zhǎng)和根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)防治提供有利環(huán)境。其影響隨著黃瓜生長(zhǎng)期而減弱，表明其生長(zhǎng)隨黃瓜生長(zhǎng)期受到限制，所以其對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境的潛在風(fēng)險(xiǎn)較??；作為生防制劑同時(shí)要考慮適時(shí)補(bǔ)施，從而達(dá)到防治根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)的目的。

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