劉長(zhǎng)命，楊媛媛，吳曉彤

（商洛學(xué)院 生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院，陜西商洛 726000）

魔芋（Amorphophallus konjac）又名鬼芋、蒟蒻等，俗稱灰菜，屬天南星科、魔芋屬多年生草本塊莖植物，以地下球莖作為經(jīng)濟(jì)器官。魔芋富含葡甘露聚糖（konjac glucomannan，KGM），被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、環(huán)保與化工等領(lǐng)域[1]。我國(guó)是魔芋生產(chǎn)大國(guó)，占世界總產(chǎn)量60%。其中，陜南秦巴山區(qū)的魔芋種植面積約占全國(guó)魔芋適生區(qū)總面積的1/4，魔芋已成為陜南區(qū)域特色經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)[2]。但是，在魔芋的栽培過程中，面臨的病害種類繁多，以軟腐病、根腐病、白絹病較為普遍。其中軟腐病因其發(fā)病的危害大、難防治，大面積爆發(fā)常會(huì)帶來毀滅性的災(zāi)難。在連續(xù)栽培地塊中發(fā)病率達(dá)20%～30%，嚴(yán)重區(qū)域甚至達(dá)80%以上，而其土傳病害又與土壤類型、營(yíng)養(yǎng)成分及根際微生物群落密切相關(guān)[3]。因此，開展魔芋根際土壤成分分析，進(jìn)而探索適宜的套作、間作栽培水肥條件，對(duì)魔芋的高效生產(chǎn)具有重要的實(shí)踐意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

土壤樣品于2018年7月18～20日取自商洛學(xué)院根植地方幫扶單位-丹鳳凱農(nóng)魔芋種植專業(yè)合作社的魔芋種植基地，每個(gè)樣品由4 個(gè)具有同樣發(fā)病特征點(diǎn)的間距30～50 m 的土壤構(gòu)成混合土樣，對(duì)照為健康魔芋根際土壤，具體樣地信息見表1。

表1 不同土壤樣本采樣地信息

1.2 試驗(yàn)方法

2.2.1 土壤取樣及預(yù)處理

土壤采樣采用時(shí)鐘取樣法[4]。先去除表面浮土與落葉，距植株15 cm 打孔，孔深40～50 cm，樣孔均勻分布于植株周圍，每株取5 個(gè)孔。取樣前先擦干凈土壤取樣器，將取出的土壤樣品去除石塊，經(jīng)自然風(fēng)干后研磨、過篩，裝入密封袋，貼上標(biāo)簽后待測(cè)。

2.2.2 土壤 pH 值的測(cè)定

土壤pH 值測(cè)定參照車飛的方法[5]。準(zhǔn)確稱取過篩風(fēng)干土樣10 g 于燒杯中，加蒸餾水20 mL，攪拌均勻，靜置30 min 后用pH 計(jì)測(cè)定。

2.2.3 土壤有機(jī)質(zhì)含量的測(cè)定

參照張貴剛等[6]的方法測(cè)定有機(jī)質(zhì)含量。稱取過100 目篩的風(fēng)干土樣0.2 g 于試管中，加入0.8 mol·L-1重鉻酸鉀溶液 75 mL 和濃硫酸 45 mL，三次重復(fù)。將試管放入油浴鍋中，溫度控制在170 ℃～180 ℃，待試管內(nèi)液體開始沸騰冒泡后開始計(jì)時(shí)，煮沸5min 后取出試管。冷卻后，倒入三角瓶中，加 2～3 滴林菲羅啉指示劑，再用 0.2 mol·L-1硫酸亞鐵滴定至磚紅色，即為滴定終點(diǎn)。

2.2.4 土壤速效氮磷鉀含量的測(cè)定

速效氮含量測(cè)定采用堿解擴(kuò)散法[7]。稱取20目篩的風(fēng)干土樣于潔凈的擴(kuò)散皿外室，均勻鋪平后加2 mL 硼酸指示劑內(nèi)室，蓋上玻璃片。迅速加入10 mL 1 mol·L-1氫氧化鈉溶液，輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)擴(kuò)散皿使堿溶液浸潤(rùn)所有土壤。然后，置于40 ℃恒溫箱中24 h 后滴定。

速效磷含量測(cè)定采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定[8]。稱取過1 mm 篩風(fēng)干土樣2 g，加入50 mL 0.5 mol·L-1碳酸氫鈉溶液和少量活性炭，振蕩30 min 后過濾。取10 mL 濾液，加10 mL蒸餾水和5 mL 鉬銻抗試劑，混勻后靜置30 min，700 nm 下比色。

速效鉀含量測(cè)定用乙酸銨浸提-火焰光度計(jì)法測(cè)定[9]。稱取過18 目篩風(fēng)干土樣5 g 于三角瓶中，加入50 mL 1 mol·L-1的中性乙酸銨溶液，震蕩30 min 后過濾，火焰光度計(jì)上測(cè)定。

2.2.5 土壤全氮含量的測(cè)定

全氮含量測(cè)定采用半微量開氏法測(cè)定[10]。稱取過60 目篩風(fēng)干土樣0.5 g，送入凱氏瓶底，用水濕潤(rùn)后加2 g 加速劑和5 mL 濃硫酸，混勻后于電爐上加熱消煮。待冷卻后蒸餾和滴定。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

測(cè)試試驗(yàn)重復(fù)3 次，所有土壤營(yíng)養(yǎng)成分相關(guān)數(shù)據(jù)均采用Excel 2010 進(jìn)行初步處理，再采用SAS 10.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤有機(jī)質(zhì)含量分析

對(duì)六個(gè)土壤樣本的有機(jī)質(zhì)含量分析發(fā)現(xiàn)（見圖1），其含量在 5 級(jí)（0.6%～1%）到 3 級(jí)（2%～3%），整體肥力偏低。其中以陽河村兩個(gè)樣地的肥力最高，雷家洞村的樣地最低。各樣地的正常生長(zhǎng)與發(fā)病魔芋植株根際土壤有機(jī)質(zhì)含量存在顯著性差異。除樣地2 之外，其他五個(gè)樣地均表現(xiàn)為正常生長(zhǎng)植株根際土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著高于發(fā)病植株。5 和6 兩個(gè)樣地的正常生長(zhǎng)植株間或發(fā)病植株間的根際土壤有機(jī)質(zhì)含量相似，但正常生長(zhǎng)植株的根際土壤有機(jī)質(zhì)均顯著高于發(fā)病植株?？傮w來說，在調(diào)查的樣地中，正常生長(zhǎng)植株根際土壤的有機(jī)質(zhì)含量要顯著高于發(fā)病植株，表明在魔芋栽培中，可通過合理土壤營(yíng)養(yǎng)條件以增加植株抵抗力從而降低感病指數(shù)。

圖1 不同發(fā)病植株根際土壤的有機(jī)質(zhì)含量

2.2 土壤速效氮磷鉀含量分析

由圖2可知，不同樣地的速效氮、速效磷、速效鉀含量不同，以速效鉀的含量最高，平均值達(dá)94 mg·kg-1，速效磷含量平均為 23.9 mg·kg-1，速效氮含量最低，平均為16.2 mg·kg-1。顯著性分析發(fā)現(xiàn)，在六個(gè)樣地中，以樣地4（丹鳳縣陽河村）的速效氮最高，但其速效鉀含量卻顯著低于其他幾個(gè)樣地。且發(fā)病植株根際土壤的速效氮含量要顯著高于正常生長(zhǎng)植株，相似結(jié)果也可見于樣地5 和樣地6。而樣地1～3 則呈現(xiàn)相反結(jié)果。表明速效氮含量受環(huán)境影響較大，其對(duì)根際土壤微生物群落和優(yōu)勢(shì)度的影響缺乏規(guī)律性。

速效磷含量以陽河村兩個(gè)樣品最高，整體趨勢(shì)表現(xiàn)為發(fā)病植株顯著高于正常植株，推測(cè)與魔芋喜高鉀而低磷肥的特點(diǎn)有關(guān)。速效鉀含量最高為樣地1，且正常生長(zhǎng)植株要高于發(fā)病植株土壤含鉀量，相似的結(jié)果可見于樣地3、樣地4、樣地5。從整體趨勢(shì)來看，正常生長(zhǎng)植株較發(fā)病植株根際土壤的速效鉀含量要高，速效磷含量要低，速效氮含量規(guī)律不明顯。

圖2 不同發(fā)病植株根際土壤的速效氮、速效磷、速效鉀含量

2.3 土壤全氮含量分析

土壤中的N、P、K 元素是植物生長(zhǎng)發(fā)育的主要營(yíng)養(yǎng)元素，尤以氮元素需求量最大。從圖3可見，根際土壤的全氮含量表現(xiàn)為正常生長(zhǎng)植株要顯著高于發(fā)病植株，最高為樣地4 的正常植株，最低為樣地5 和樣地6 的發(fā)病植株，均為0.04%。不同樣地發(fā)病植株根際土壤的全氮含量平均為0.066%，正常植株平均為0.072%。這一結(jié)果同上述速效氮含量結(jié)果表明，在魔芋生長(zhǎng)期提供適宜的氮素肥料可以在一定程度上減輕魔芋土傳病害的程度。

圖3 不同發(fā)病植株根際土壤的全氮含量

2.4 土壤pH分析

從表2可見，正常生長(zhǎng)植株根際土壤pH 為6.8～7.85，平均值為 7.37；發(fā)病植株為 7.3～7.8，平均值為7.5。所有樣地的土壤pH 為6.8～7.85，平均值為7.48，呈中性，滿足其最適pH 值范圍為6.5～7.5。這一結(jié)果也表明所有樣地魔芋植株的發(fā)病情況與pH 無明顯的相關(guān)性。

表2 不同發(fā)病植株根際土壤的pH

3 討論與結(jié)論

魔芋是自然界中含KGM 最多的植物之一，其含量約為44%～64%。KGM 具有降糖、解毒、抗炎抑菌等功效，對(duì)冠心病、糖尿病以及消化道癌等也有特殊的療效[11]。然而，在魔芋的栽培過程中，面臨的病害種類繁多，由胡蘿卜軟腐歐氏桿菌所導(dǎo)致的軟腐病甚至是毀滅性的。馮小俊等[12]通過分析不同施氮量、施磷量、施鉀量對(duì)魔芋軟腐病的影響發(fā)現(xiàn)，鉀肥與魔芋軟腐病的發(fā)生呈顯著負(fù)相關(guān)，磷肥呈不顯著負(fù)相關(guān)，氮肥呈顯著性正相關(guān)，并表明鉀肥和磷肥在魔芋軟腐病的綜合防治中具有重要作用。本研究也發(fā)現(xiàn)正常生長(zhǎng)植株根際土壤的速效鉀含量顯著高于發(fā)病植株，但速效磷和速效氮含量卻表現(xiàn)出不一致的結(jié)果，推測(cè)是因?yàn)槟в笫窍测浂窍擦鬃魑?。富鉀不僅能保證植株長(zhǎng)勢(shì)良好，還會(huì)增強(qiáng)根際有益微生物的代謝活性和優(yōu)勢(shì)度。這一結(jié)果與高明霞等[13]研究結(jié)果一致，即長(zhǎng)期施鉀肥顯著增強(qiáng)根際微生物的代謝活性，微生物種類及優(yōu)勢(shì)度指數(shù)均增加。而速效氮含量在正常植株和發(fā)病植株不一致的現(xiàn)象，可能由于氮素易受環(huán)境條件等的影響，對(duì)根際微生物種類及優(yōu)勢(shì)度指數(shù)影響各不相同[14]。

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤微生物生命活動(dòng)所需能量的來源。根際營(yíng)養(yǎng)平衡是防控土傳病害的關(guān)鍵，植物的營(yíng)養(yǎng)水平與其防衛(wèi)機(jī)制有著密切的關(guān)系，不同的肥料種類和施用量對(duì)土壤根際微生物影響的同時(shí)，微生物也會(huì)通過改變其生物量或群落結(jié)構(gòu)做出不同的響應(yīng)[15]。本研究也發(fā)現(xiàn)，正常生長(zhǎng)植株根際土壤有機(jī)質(zhì)含量要顯著高于發(fā)病植株，其含量與魔芋軟腐病的發(fā)生與否顯著相關(guān)。表明增施有機(jī)質(zhì)肥將有助于促進(jìn)魔芋抗病性的表達(dá)，提高土壤的抑病作用。魔芋生長(zhǎng)期需鉀量大，張姣[10]和劉長(zhǎng)命等[16]在對(duì)商洛不同縣區(qū)土壤養(yǎng)分測(cè)試發(fā)現(xiàn)，土壤中速效鉀、鐵、錳含量較高，且鉀含量從西南至東北呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。因此，在對(duì)魔芋進(jìn)行栽培過程中，應(yīng)從東北至西南逐漸增加施用量。

本研究對(duì)魔芋正常生長(zhǎng)植株和發(fā)病植株根際土壤的營(yíng)養(yǎng)分析發(fā)現(xiàn)，除pH 外，正常植株根際土壤的有機(jī)質(zhì)、速效鉀、全氮含量均顯著高于發(fā)病植株，速效氮含量變化規(guī)律性不明顯，速效磷含量呈相反的趨勢(shì)。因此，在魔芋栽培生產(chǎn)中，可通過增施有機(jī)肥，以及適當(dāng)增加含鉀和氮素肥料的應(yīng)用，以增加植株的抗病能力，而適當(dāng)減少含磷素肥料的使用。