楊 春, 鐘增明, 孫云水, 李世東*, 呂平香, 繆作清*

(1. 中國農業(yè)科學院植物保護研究所, 北京 100193; 2. 北京啟高生物科技有限公司, 北京 100081;3. 山東省壽光市云水農資有限公司, 濰坊 262700)

設施栽培因可延長生產時間和實現(xiàn)反季節(jié)生產,目前已成為我國蔬菜生產的重要方式;但設施栽培中大面積的單一種植、連作、密植和高水肥條件等措施在利于蔬菜生產的同時,也為土傳病原物的侵入、擴散和繁衍創(chuàng)造了條件,致使土傳病害嚴重發(fā)生。土壤消毒是土傳病害防治的最重要手段之一。溴甲烷作為一種世界上公認的高效土壤熏蒸劑,在過去數(shù)十年被廣泛使用[1];由于該化合物嚴重影響地球生態(tài)環(huán)境,根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署1992年發(fā)布的《蒙特利爾議定書哥本哈根修正案》,發(fā)達國家已于2005年、發(fā)展中國家已于2015年全面淘汰溴甲烷[2]。目前,尋求安全高效的溴甲烷替代品和替代技術已成為國際社會的研究熱點[3-4]。

四硫代碳酸鈉(sodium tetrathiocarbonate, STTC),為紅色透明狀液體,分子式Na2CS4,25℃下蒸汽壓為3.33 kPa,水溶性好,可迅速水解為對生物體有毒害作用的二硫化碳和硫化氫。該藥最先由美國Unocal公司開發(fā),商品名為Enzone[5],在美國加州主要用于葡萄、柑橘、李子、梨、櫻桃、梅和玫瑰等的植前、植后土壤處理。Matheron和Matejka[6]的研究證明,穴施濃度為4 900 μg/mL的STTC溶液200 mL能有效殺死土壤中辣椒病殘組織中的辣椒疫霉病菌Phytophthoracapsici菌絲體,并能有效控制辣椒幼苗根腐病和頸腐病的發(fā)生。Giannakou等[7]的研究表明,植前棉隆熏蒸處理后每間隔20 d再用2.26 mL/m2STTC澆灌處理能有效控制根結線蟲Meloidogynespp.的發(fā)生。Adaskaveg等[5]的研究表明,在植前和植后分別用濃度為3 850 mg/3m2和500 mg/3m2STTC溶液189 L處理桃樹根圍土,均能顯著抑制0.3～1.2 m深根段處的蜜環(huán)菌Armillariamellea(Vahl) P.Kumm.增殖。該熏蒸劑在美國已有注冊[8],但在我國目前還沒有正式登記,而且只有少量相關的應用和研究報道[9-10]。

黃瓜、辣椒和番茄等是我國保護地的主栽蔬菜,長期連作加重了枯萎病、疫病等蔬菜根部病害,影響了蔬菜的集約化生產,因此尋求有效的防治藥劑和措施成為了學者的關注重點。從20世紀50年代以來,人們就開始關注農藥與微生物關系,而農藥對土壤微生物及酶活性的影響,已成為評價農藥生態(tài)安全性的一個重要指標,也為農藥的合理施用提供了參考。本研究通過室內活性測定、溫室藥效試驗及對土壤生物學性狀的影響評價,明確STTC對主要蔬菜根病的控制效果及對土壤的環(huán)境效應,為該藥劑在我國的推廣和合理使用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試土壤:試驗用自然土壤采自中國農業(yè)科學院東門外白菜地(東經116°20′31″,北緯39°58′12″),土壤pH為8.40,有機質含量41.25 g/kg,全氮1.96 g/kg,速效鉀170.33 mg/kg,速效磷125.19 mg/kg。辣椒疫霉病土和黃瓜枯萎病土由中國農業(yè)科學院蔬菜花卉研究所提供。

供試菌株和種子:番茄立枯病菌RhizoctoniasolanKühn、茄子黃萎病菌VerticilliumdahliaeKleb.、蔬菜菌核病菌Sclerotiniasclerotiorum(Lib.)de Bary、辣椒疫霉PhytophthoracapsiciL.和黃瓜枯萎病菌Fusariumoxysporum(Schl.) f. sp.cucumerinum(Owen)均由本實驗室分離保存。‘中農16號’黃瓜、‘中椒8號’辣椒、‘中雜9號’番茄、中蔬牌白菜和綠金藍牌油菜種子均購自中國農業(yè)科學院蔬菜花卉所蔬菜種子門市部。

供試培養(yǎng)基:馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(potato dextrose agar,PDA):馬鈴薯200 g、瓊脂粉18 g、葡萄糖 20 g、蒸餾水1 000 mL。馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基(potato dextrose,PD):馬鈴薯200 g、葡萄糖20 g、蒸餾水1 000 mL。尖孢鐮刀菌培養(yǎng)基:A:磷酸氫二鉀2 g、硫酸鎂1 g、L-天門冬酰胺4 g、葡萄糖40 g、瓊脂30 g;B:乙二胺四乙酸鐵鈉鹽0.02 g、十水合硼酸鈉2 g、牛膽鹽1 g、硫酸鏈霉素1 g、五氯硝基苯(pentachloronitrobenzene, PCNB)1.5 g。成分A加入1 900 mL蒸餾水中滅菌后備用,成分B加入100 mL無菌水中備用。疫霉菌培養(yǎng)基:A:葡萄糖40 g、瓊脂35 g;B:五氯硝基苯0.15 g、利福平0.02 g、氯霉素0.03 g。成分A加入1 900 mL蒸餾水中滅菌后備用,成分B加入100 mL無菌水中備用。病菌擴大培養(yǎng)用固體培養(yǎng)基(稻殼∶麥麩∶玉米粉=3∶1∶0.5混合后,調節(jié)含水量達35%,裝入棉紗缸濕熱滅菌30 min)。

試劑和儀器:31.5%的STTC液劑和98%的棉隆(dazomet)粉劑,均由上海金山實驗化工廠生產。GA110萬分之一電子天平,德國賽多利斯公司;SPX型智能生化培養(yǎng)箱,寧波江南儀器廠;101A-2電熱鼓風干燥箱,上海市實驗儀器總廠;DHZ-DA全溫振蕩培養(yǎng)箱,太倉市豪誠實驗儀器制造有限公司。

1.2 方法

1.2.1 STTC對病菌的室內毒力測定

將活化后的番茄立枯病菌在PDA平板上26℃培養(yǎng)5～6 d后,連同培養(yǎng)基一起接入161℃干熱滅菌5 h的試驗用自然土壤中,每皿接400 g土,混勻。將活化后的茄子黃萎病菌和蔬菜菌核病菌分別在PD液體培養(yǎng)基中26℃、180 r/min振蕩培養(yǎng)4～5 d,然后接入滅菌試驗用自然土壤中,每瓶接400 g土,混勻。上述3種人工配制的帶菌土以及辣椒疫霉病土和黃瓜枯萎病土各取200 g,分別裝入450 mL棉紗缸內,然后將STTC按有效成分以重量比加入到5種帶菌土壤中,共設20.00、10.00、5.00、2.50、1.25 mg/kg 5個處理,5種帶菌土壤分別設不加藥劑為對照,每處理3次重復。將處理好的棉紗缸置于25℃生化培養(yǎng)箱內熏蒸3 d后敞氣2 d,然后測定各病菌的群體數(shù)量。黃瓜枯萎病菌用尖孢鐮刀菌培養(yǎng)基,參照Komada[11]的方法測定;辣椒疫霉病菌用疫霉菌培養(yǎng)基,參照Masago等[12]的方法測定;其他病菌用PDA培養(yǎng)基,通過稀釋平板法測定。以藥劑質量分數(shù)(mg/kg)值為自變量x,以校正死亡率概率值為因變量y,分別建立毒力回歸方程,計算藥劑的抑制中量LD50和95%置信限。

1.2.2 STTC對黃瓜枯萎病和辣椒疫霉病的防效評價

帶菌土的準備:將在病菌擴大培養(yǎng)用固體培養(yǎng)基上25～30℃培養(yǎng)10 d的黃瓜枯萎病菌和辣椒疫霉病菌按3%(W/W)的接種量分別均勻混入到試驗用自然土壤中。將育好的黃瓜苗和辣椒苗分別移栽于上述病土后置于中國農業(yè)科學院廊坊試驗基地的日光溫室中。待完全發(fā)病后拔掉病苗留病土備用。

植前熏蒸處理和結果調查:將上述帶菌土裝入長90 cm、寬40 cm的大塑料盒,為模擬田間耕作層厚度,土層厚度為25 cm;土壤設置5個處理,即施用STTC 40、50和80 g/m2、棉隆30 g/m2和無藥處理(對照);將各處理的藥劑均勻施入土壤后,覆蓋薄膜熏蒸15 d,然后揭膜和松土;敞氣7 d后,將處理過的土壤分裝至直徑18 cm、高度15 cm的花盆中,然后分別移栽生長一致的3葉期辣椒和黃瓜幼苗;每處理8盆,每盆2株,重復3次。辣椒于植前熏蒸處理后第10 天、黃瓜于植前熏蒸處理后第30 天調查發(fā)病情況,黃瓜枯萎病病情分級標準參考段廣榮等[13]的分級標準,辣椒疫霉病病情分級標準參考劉樂濤等[14]的分級標準。病情指數(shù)=∑(各級病株數(shù)×相對級數(shù)的代表值)/(總株數(shù)×4)×100;防治效果=(對照平均病情指數(shù)-處理平均病情指數(shù))/對照平均病情指數(shù)×100%。同時分別采集各處理土壤測定病菌數(shù)量,計算病菌減退率。病菌減退率=(對照菌落數(shù)-處理菌落數(shù))/對照菌落數(shù)×100%。

植后熏蒸處理和結果調查:將上述帶菌土裝入長90 cm、寬40 cm的大塑料盒,分別移栽長勢一致的3葉期黃瓜和辣椒幼苗,行間距20 cm,共2行,每行7株;移栽5 d后,在距植株主根10 cm處開直徑7 cm、深度8 cm穴,注入1 200 μg/mL STTC液劑200 mL,對照為注入200 mL自來水;每處理14株,重復3次。處理前、處理后5 d和10 d分別取處理點和根際處土樣,分別測定處理點和根際處病菌數(shù)量,并分別計算處理點和根際處在處理后的病菌減退率。

1.2.3 STTC對蔬菜幼苗的安全性評價

將試驗用自然土壤裝入直徑13 cm、高11 cm花盆中;將31.5%的STTC液劑分別配制成濃度為100、300、500、700、900、1 200和1 500 μg/mL的稀釋液,并分別澆灌花盆土,每盆80 mL。約3～4 h后,待藥液完全被土壤吸收,隨即帶基質移栽番茄、黃瓜、辣椒、白菜、油菜的3葉期幼苗。先用少量丙酮溶解98%的棉隆,再配制成100、300和500 μg/mL的稀釋液,以棉隆稀釋液處理為藥劑對照;以自來水處理為空白對照。每處理15株,重復3次。移栽1周后調查5種蔬菜幼苗的受藥害情況。

1.2.4 STTC對土壤微生物和土壤酶活性的影響試驗

將每份重200 g的風干試驗用自然土壤分別裝入6個廣口瓶中,加入31.5%的STTC使其在土壤中的濃度分別為0、0.1、1.0、5.0、10.0和50.0 μg/g,調節(jié)土壤含水量至田間最大持水量的60%后,密封置于25℃生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。定期調節(jié)土壤含水量,使之保持恒定。培養(yǎng)10 d開啟廣口瓶敞氣,以模擬田間熏蒸條件。在培養(yǎng)的第1、4、7、15、21、30和100天取樣檢測真菌、細菌和放線菌的數(shù)量,以及土壤脲酶、蔗糖酶和蛋白酶活性。真菌、細菌和放線菌的數(shù)量分別采用馬丁氏、牛肉膏蛋白胨和高氏一號培養(yǎng)基稀釋平板法測定[15]。土壤脲酶活性采用靛酚藍比色法測定,蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定,蛋白酶活性采用茚三酮顯色比色法[16]測定。試驗重復3次,每樣品重復測定4次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2003進行統(tǒng)計,數(shù)據(jù)的差異顯著性檢驗采用SPSS 17.0軟件的Duncan氏新復極差法在0.05水平進行分析;毒力回歸分析采用SPSS 17.0軟件中的Probit過程。

2 結果與分析

2.1 STTC對病菌的室內毒力測定結果

STTC對辣椒疫霉病菌、黃瓜枯萎病菌、茄子黃萎病菌、番茄立枯病菌和蔬菜菌核病菌的LD50分別為3.956、4.241、5.222、5.457、6.197 mg/kg,表明STTC對這5種土傳病原真菌均有較好的殺滅活性(表1)。

表1STTC對5種土傳病原真菌的毒力1)

Table1Toxicityofsodiumtetrathiocarbonateagainstfivesoilbornefungi

病菌Pathogen毒力回歸方程Toxicity regression equation抑制中量/mg·kg-1LD5095%置信限/mg·kg-195% Fiducial limit辣椒疫霉病菌 Phytophthora capsiciy=4.651 9+0.928 9 x3.9563.492～4.458黃瓜枯萎病菌 Fusarium oxysporum f.sp. cucumerinumy=4.068 0+1.485 3 x4.2413.509～5.082茄子黃萎病菌 Verticillium dahliaey=4.012 0+1.409 7 x5.2223.470～7.917番茄立枯病菌 Rhizoctonia solaniy=3.487 6+2.018 6 x5.4574.896～6.084蔬菜菌核病菌 Sclerotinia sclerotiorumy=4.301 4+1.642 9 x6.1975.516～6.670

1)x為藥劑STTC質量分數(shù)(mg/kg);y為病菌校正死亡率概率值。

xis the mass fraction of STTC (mg/kg).yis the probability value of pathogen corrected mortality.

2.2 STTC對黃瓜枯萎病和辣椒疫霉病的防治效果

2.2.1 STTC植前熏蒸處理的防治效果

STTC用量為80、50和40 g/m2的3個處理對辣椒疫霉病菌有很好的殺滅效果,且殺滅效果隨著用量的增加而提高,在用量為80 g/m2時辣椒疫霉病菌的減退率可達到95.89%,對辣椒疫霉病的防效達91.01%,高于對照藥劑棉隆的防效。STTC的3個用量處理對黃瓜枯萎病菌種群數(shù)量和黃瓜枯萎病的發(fā)生均有一定的抑制作用,當用量為80 g/m2時黃瓜枯萎病菌的減退率達88.64%,對枯萎病的防治效果達80%以上,與對照藥劑棉隆的防效無顯著差異(表2)。

表2STTC植前熏蒸處理后土壤中病菌的數(shù)量變化及防效1)

Table2PopulationsofPhytophthoracapsiciandFusariumoxysporumandcontrolefficiencyafterSTTCpre-plantingfumigation

病害Disease處理Treatment用量/g·m-2Dosage菌落數(shù)/cfu·g-1Colony forming unit病菌減退率/%Reduction rate病情指數(shù)Disease index防治效果/%Control efficacy辣椒疫霉病Pepper PhytophthorablightSTTC80(101±7)d (95.89±0.28)a(2.61±0.91)d(91.01±2.70)a50(398±15)c(83.79±1.23)c(5.73±0.91)c(80.09±2.01)b40(800±24)b(67.42±2.40)d(11.98±0.90)b(58.02±4.80)cDazomet30(330±4)c (86.58±0.48)b(4.69±1.56)cd(83.63±5.07)bCK0(2 461±111)a -(28.65±1.92)a-黃瓜枯萎病Cucumber FusariumwiltSTTC80(153±1)d (88.64±0.04)a(4.16±0.89)d(82.51±0.04)a50(390±17)c(70.96±0.24)b(8.33±2.39)c(64.48±0.13)b40(607±12)b(54.63±0.57)c(14.06±1.57)b(40.39±0.12)cDazomet30(97±10)d(92.76±0.10)a(2.61±0.91)d(88.73±0.05)aCK0(1 350±143)a -(23.96±2.95)a-

1) 表中數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標準差。同列不同字母表示經Duncan氏新復極差法檢驗在P<0.05水平差異顯著。

Data are mean± SD. Different letters in the same column indicate significant difference atP<0.05 level by Duncan’s new multiple range test.

2.2.2 STTC植后熏蒸處理對病菌的殺滅效果

施藥5 d后,主根根際和處理點土壤中辣椒疫霉病菌數(shù)量分別降低27.06%和53.08%,施藥10 d后,主根根際和處理點土壤中辣椒疫霉病菌的減退率分別為57.76%和62.81%,兩者數(shù)值逐漸接近;施藥5 d后,主根根際和處理點土壤中黃瓜枯萎病菌的減退率分別為21.15%和44.96%,施藥10 d后,減退率分別為50.98%和55.81%,兩者數(shù)值同樣逐漸接近。而對照土壤中辣椒疫霉病菌和黃瓜枯萎病菌的數(shù)量都在不斷增加,說明植后施用STTC可以明顯降低土壤中辣椒疫霉病菌和黃瓜枯萎病菌的種群數(shù)量(表3)。

表3STTC植后熏蒸處理對土壤中不同位點辣椒疫霉病菌和黃瓜枯萎病菌數(shù)量的影響

Table3PopulationsofPhytophthoracapsiciandFusariumoxysporumf.sp.cucumerinumafterSTTCtreatmentofpost-plantingsoil

病菌類型Pathogen處理Treatment處理前Before treatment根際處Rhizosphere處理點Treatment site菌落數(shù)cfu菌落數(shù)cfu處理5 d后5 d after treatment根際處Rhizosphere菌落數(shù)cfu病菌減退率/%Reduction處理點Treatment site菌落數(shù)cfu病菌減退率/%Reduction處理10 d后10 d after treatment根際處Rhizosphere菌落數(shù)cfu病菌減退率/%Reduction處理點Treatment site菌落數(shù)cfu病菌減退率/%Reduction辣椒疫霉病菌P.capsiciSTTC1 9251 7801 40427.0683553.0881357.7667662.81CK2 1581 8452 462-2 400-2 980-3 067-黃瓜枯萎病菌F.oxysporum f.sp.cucumerinumSTTC1 3241 2901 04421.1571044.9664950.9857055.81CK1 0401 0601 310-1 285-1 740-1 692-

2.3 STTC的安全性評價

STTC對植物的毒性相對較低,在濃度900 μg/mL以下,處理當日移栽,1周后對供試的5種蔬菜3葉期幼苗均是安全的。其中,辣椒幼苗的耐受濃度達1 200 μg/mL,番茄和黃瓜的耐受濃度達900 μg/mL,白菜和油菜的耐受濃度為700 μg/mL。而在對照藥劑棉隆100 μg/mL處理即出現(xiàn)了明顯的藥害癥狀(表4)。

表4藥劑處理土壤后當日移栽對蔬菜幼苗的藥害情況1)

Table4InjuriesofvegetableseedlingsplantedimmediatelyaftertreatmentwithSTTCanddazomet

藥劑Fumigant用量/μg·mL-1Dosage番茄Tomato黃瓜Cucumber辣椒Pepper白菜Cabbage油菜RapeseedSTTC100-----300-----500-----700-----900---+-+-1 200+-+--++1 500+-++-++棉隆 dazomet100+-++-+-+-300+++++500+++++

1) 表中“+”、“-”和“+-”分別表示葉片有明顯焦黃枯萎、無明顯焦黃枯萎和部分葉片有焦黃枯萎等藥害癥狀。

“+”,“-” and “+-” indicate that all seedlings, no seedlings and a part of seedlings with leaf yellowing and wilting, respectively.

2.4 STTC對土壤微生物和土壤酶活性的影響

2.4.1 STTC對土壤微生物數(shù)量的影響

在處理后早期(第1～4 天)隨著STTC在土壤中濃度的增加,細菌的數(shù)量顯著下降,其中50.0 μg/g處理4 d后與對照相比下降幅度達82.08%。但隨著時間的推移,各處理土壤中細菌的數(shù)量逐步恢復,0.1、1.0和5.0 μg/g的3個濃度處理在第7天開始增加,10.0和50.0 μg/g的2個濃度處理在第15天開始增加,21 d后大部分顯著高于對照(P<0.05),其中0.1、1.0和5.0 μg/g的3個濃度處理的土壤中細菌數(shù)量較對照分別提高21.61%、42.58%和54.84%。處理100 d后,各濃度STTC處理土壤中細菌的數(shù)量均顯著高于對照(P<0.05,表5)。

除0.1 μg/g濃度處理在第1天的土壤真菌數(shù)量與對照無顯著差異外,其他濃度處理在各時段的土壤真菌數(shù)量均顯著低于對照(P<0.05),且隨著STTC濃度的增加土壤真菌的減少幅度逐步增大。當濃度為50.0 μg/g時,處理后前7 d內土壤真菌的檢出數(shù)非常低,群體數(shù)量下降幾近100%。處理后100 d,各處理土壤中真菌種群雖有所恢復,但仍顯著低于對照(P<0.05,表5)。

表5STTC處理后對不同土壤微生物類群數(shù)量的影響1)

Table5EffectsofSTTConthepopulationsofdifferentgroupsofsoilmicrobes

微生物類群Type of microbe濃度/μg·g-1Concentration處理后菌落數(shù)/cfu·g-1 cfu after treatment1 d4 d7 d15 d21 d30 d100 d細菌/×106 cfu·g-1Bacterium0.0(190±15)a(173±12)a(283±13)a(321±11)bc(310±18)e(330±14)d(210±12)c0.1(158±15)b(117±13)b(234±12)b(295±19)cd(377±12)c(380±12)bc(251±18)b1.0(130±16)bc(100±8)bc(191±9)c(394±16)a(442±15)b(400±23)ab(312±12)a5.0(102±16)cd(77±16)cd(104±8)d(359±19)ab(480±19)a(433±14)a(290±13)a10.0(111±10)c(60±9)d(51±11)e(338±16)b(350±15)cd(368±21)bcd(261±12)b50.0(75±13)d(31±7)e(86±12)d(267±27)d(330±12)de(357±17)cd(240±10)b真菌/×103 cfu·g-1Fungus0.0(83±6)a(95±9)a(90±7)a(86±10)a(94±7)a(86±11)a(80±8)a0.1(72±6)ab(68±7)b(56±6)b(50±11)b(55±3)b(58±9)b(63±9)b1.0(63±6)b(52±8)c(36±5)c(30±4)c(40±5)c(48±11)bc(56±9)bc5.0(40±7)c(34±3)d(29±9)c(22±5)c(28±6)c(37±6)cd(50±4)bcd10.0(20±2)d(13±2)e(5±2)d(7±3)d(11±5)d(26±9)de(44±5)cd50.0(1±0)e(0±0)f(0±0)d(2±2)d(8±3)d(15±5)e(35±9)d放線菌/×104 cfu·g-1Actinomyces0.0(253±17)a(241±13)a(267±9)a(283±14)a(264±16)bc(290±20)b(240±29)b0.1(231±13)a(212±18)b(225±2)b(254±14)ab(287±16)ab(308±24)ab(283±9)a1.0(219±13)a(206±14)b(200±12)b(232±23)bc(317±9)a(342±11)a(291±19)a5.0(171±19)b(129±11)c(141±17)c(205±22)c(238±16)cd(320±9)ab(299±2)a10.0(100±13)c(75±4)d(42±11)d(147±14)d(210±13)de(309±17)ab(272±18)ab50.0(61±15)d(22±7)d(15±4)e(90±9)e(182±14)e(295±11)b(265±15)ab

1) 表中數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標準差。同列不同字母表示經Duncan氏新復極差法檢驗在P<0.05水平差異顯著。

Data are mean±SD. Different letters in the same column indicate significant difference atP<0.05 level by Duncan’s new multiple range test.

處理后各時段土壤放線菌數(shù)量變化與細菌數(shù)量變化有相似之處。在處理后早期(第1～4 天),各處理土壤中放線菌數(shù)量均有所下降,且隨著STTC處理濃度的增加下降幅度增大,其中,濃度為10.0和50.0 μg/g的處理后第7 天土壤中放線菌的數(shù)量與對照相比分別下降84.27%和94.38%。但隨時間的延長,各處理中放線菌的數(shù)量均逐步恢復,甚至高出對照。處理100 d后,濃度為0.1、1.0、5.0、10.0 和50.0 μg/g的處理土壤中,放線菌的數(shù)量分別比對照增加17.92%、21.25%、24.58%、13.33%和10.42%(表5)。

2.4.2 STTC處理對土壤酶活性的影響

與對照相比,0.1、1.0和5.0 μg/g處理的脲酶活性除在第1 天略有升高外,其余各處理后的前7 d均顯著降低(P<0.05),而且隨著用藥濃度的增加,尿酶活性的降低程度越高,在第7 天時50.0 μg/g處理的土壤中脲酶活性最小,與對照相比活性降低88.27%。但隨著時間的推移,各處理中脲酶活性均不斷上升,處理后30 d時達最大,且均高于對照,其增加的幅度與處理濃度呈正相關。處理后100 d,各處理的脲酶活性仍顯著高于對照(P<0.05)(圖1a)。

在處理后的前15 d,各濃度處理對蔗糖酶活性均表現(xiàn)抑制作用,且隨著藥劑濃度的增加蔗糖酶活性降低,其中第15天時50.0 μg/g處理與對照相比活性降低43.70%。但從處理后21 d開始,各處理的蔗糖酶活性開始逐步升高,最終超過對照或與對照持平(圖1b)。

0.1和1.0 μg/g濃度在處理1～7 d可顯著增加蛋白酶活性,其中,處理后4 d蛋白酶活性分別比對照增加18.77%、42.42%(P<0.05)。5.0、10.0和50.0 μg/g處理,土壤蛋白酶活性在處理后4 d內呈先降低趨勢,但處理后7 d開始,3個處理的蛋白酶活性逐步升高,并在處理后21 d開始顯著高于對照(P<0.05,圖1c)。

圖1 STTC處理對土壤脲酶(a)、蔗糖酶(b)、蛋白酶活性(c)的影響Fig.1 Effects of sodium tetrathiocarbonate treatment of soil on the activities of urease (a), invertase (b) and proteinase (c)

3 討論

通過STTC對重要病菌的室內毒力測試,證明了STTC對不同土傳病原真菌均有很好的滅生活性,從所測得的LD50可以看出,本研究中STTC毒殺病菌的濃度均比較低,與Matheron和Matejka[6]的研究結果,有效殺死土壤中辣椒病殘組織中的辣椒疫霉病菌的STTC濃度為4 900 μg/mL相比,相差較大,可能與需要較高濃度藥劑來擴散到植物組織有關。

植前熏蒸處理結果表明,不同的STTC用量對土壤中辣椒疫霉病菌和黃瓜枯萎病菌的數(shù)量有顯著影響,用量越大病菌數(shù)減退越顯著,對辣椒疫霉病和黃瓜枯萎病的防效越明顯。植后熏蒸處理后,隨著時間延長,對土壤病菌的作用逐漸減弱,表現(xiàn)為植株主根際和處理點的病菌減退率逐漸接近,這與棉隆在土壤中的作用效果基本一致[17]。

一直以來,STTC被作為土壤熏蒸劑來研究的另外一個突出優(yōu)點就是其對作物有很好的安全性[5, 9-10],本研究進一步證明了這一點,當日移苗后在用量為700 μg/mL以下時,對全部供試作物均表現(xiàn)出很好的安全性,而目前常用的土壤處理藥劑dazomet在相同條件下的安全用量還不到100 μg/mL。STTC處理后隨即移栽蔬菜幼苗,說明STTC在某些蔬菜生長期中進行根圍處理也是可行的,不僅能有效降低根際土中的病菌數(shù)量,而且不會影響作物正常生長,此結果與馬承鑄等[10]的研究結果基本一致。

范昆等[18]的研究表明,氯化苦熏蒸土壤1周后,細菌數(shù)量有所下降,隨后又明顯上升,且大大超過未處理土壤中細菌的數(shù)量。本研究結果也有類似趨勢,在處理后的早期細菌數(shù)量顯著降低,但15 d后其數(shù)量顯著增加,并逐步超過對照。放線菌的受抑程度盡管大于細菌,但其種群數(shù)量的變化規(guī)律與細菌的基本相似,總體呈現(xiàn)先抑制后促進的趨勢。其原因可能在于在施藥后的初期STTC對于細菌和放線菌雖有一定的抑制作用,但隨著藥物的降解、散失或細菌(放線菌)對STTC耐性的增加,STTC最終成為細菌(放線菌)的部分營養(yǎng)物質或者生長促進物質。Martin等[19]的研究表明,D-D混劑熏蒸處理土壤后大部分真菌都被殺死,2年后某些真菌類群仍未恢復到處理前的水平;本研究中,在STTC處理土壤100 d后真菌的種群數(shù)量仍遠低于對照,與前人研究結果趨勢一致。細菌與真菌數(shù)量的比值(B/F)是表征土壤肥力的一個潛在指標[20],土壤中細菌數(shù)量增加真菌數(shù)量減少,以示土壤由“真菌型”病土向“細菌型”健康土轉變[21],本研究結果表明STTC處理土壤將有利于土壤健康。

土壤脲酶、蛋白酶和蔗糖酶分別催化土壤中尿素、蔗糖和蛋白質的水解,參與土壤中氮和碳素營養(yǎng)的轉化[22]。已有研究表明一些農藥可影響土壤酶的活性,并可作為土壤農藥污染狀況的指標之一[23-25]。本研究中STTC處理土壤對所測定的3種酶的活性均有顯著影響。主要表現(xiàn)在處理后的早期3種酶的活性隨STTC濃度的增加而受抑程度增加,但隨著時間的推移該3種酶的活性普遍高出對照。這一趨勢與STTC對土壤細菌和放線菌數(shù)量的影響趨勢一致,間接說明土壤中該3種酶的活性可能與細菌和放線菌數(shù)量相關。

雖然本研究涉及了STTC對土壤中真菌、細菌和放線菌群體數(shù)量的影響,但是對于STTC對土壤中有益微生物或者生防微生物以及有害微生物的群體變化情況沒有涉及,需要在后續(xù)研究中進一步開展相關工作,對有效控制土壤中的病原菌、保護土壤微生態(tài)具有重要意義。