王海濤，李小杰，許曉敬，黃海棠，陳玉國，李淑君，趙鳳霞，宋學立，楊立均

土壤pH 6.5是河南煙草青枯病發(fā)生的閾值①

王海濤1，李小杰1，許曉敬2*，黃海棠2，陳玉國1，李淑君1，趙鳳霞1，宋學立1，楊立均2

(1 河南省農(nóng)業(yè)科學院煙草研究所，河南許昌 461000；2 河南省煙草公司駐馬店市公司，河南駐馬店 463000)

通過對河南21個有煙草青枯病史的煙田和周邊91個無病史的煙田調查研究表明：有病史煙田在羅山、平橋、確山、泌陽、遂平和西平6個縣(區(qū))，土壤pH主要分布在5.5 ~ 6.5(占調查煙田總數(shù)的84.75%)；周邊無病史的煙田在唐河、正陽、上蔡、社旗、舞陽和城區(qū)6個縣(區(qū))，土壤pH主要分布在6.5 ~ 7.0(占調查煙田總數(shù)的81.25%)。有病史的6個縣(區(qū))與無病史的6個縣(區(qū))在土壤pH上存在顯著的差異，土壤pH 6.5是河南煙草青枯病發(fā)生的閾值。土壤pH與緯度之間具有極顯著的正相關性(=0.7375–17.799，2=0.386，<0.01)，由此推測土壤pH 6.5地理分界線大致在北緯33°，其以北煙區(qū)煙草青枯病發(fā)病機率低。

土壤pH；青枯病；煙草；河南

煙草青枯病是重要的土傳病害之一，是由煙草根際土壤中的青枯菌引起的一種細菌性維管束病害，是威脅煙草生產(chǎn)的一大毀滅性病害，防治十分困難[1]。

河南是我國重要的烤煙種植區(qū)，2018年種植面積約4.7萬hm2。河南煙區(qū)青枯病的發(fā)生歷史較短，2011年開始在遂平發(fā)現(xiàn)疑似病株，之后危害逐漸加重。2014年李小杰等[2-3]先后在駐馬店市的確山、西平、遂平和泌陽以及信陽市的平橋和羅山發(fā)現(xiàn)煙草青枯病并確診。

pH是土壤的重要屬性，影響烤煙青枯病的發(fā)生和危害程度[4-6]。汪漢成等[6]認為土壤pH和溫度是影響煙草青枯病發(fā)病的決定性因素，最適發(fā)病pH為6.0。王姣和丁偉[7]認為pH 5.5和6.5是煙草抗性基因最佳表達的酸堿環(huán)境。施用堿性物質提升土壤pH是我國西南煙區(qū)防治煙草青枯病的一種有效途徑[8-11]。

自2015年起，河南煙草系統(tǒng)對駐馬店和信陽的青枯病發(fā)病地塊采取強制輪作等措施，有效控制了青枯病發(fā)生和傳播，但其他煙區(qū)是否發(fā)生過青枯病以及青枯病發(fā)生的地理分界線尚不明確。由于煙草青枯菌在土壤或堆肥中可存活2 ~ 3年甚至更長時間[1]，在合適的氣候條件下可能重新造成青枯病的危害，因此，有必要對河南易發(fā)生煙草青枯病的產(chǎn)地環(huán)境進行研究和界定，以加強對青枯病的防控。為此，本文從土壤pH入手，旨在通過研究河南植煙土壤pH空間分布特點及其與青枯病發(fā)生之間的關系，確定易發(fā)生煙草青枯病的煙區(qū)范圍及其地理分界線。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

研究區(qū)域包括信陽市的羅山和平橋2個縣(區(qū))，駐馬店市的確山、泌陽、遂平、西平4個縣，并以上述6個縣(區(qū))為中心，根據(jù)地理位置毗鄰優(yōu)先的原則，結合煙區(qū)種煙歷史，向北增加漯河市的城區(qū)(原郾城縣)和舞陽2個縣(區(qū))，向東增加駐馬店市的上蔡和正陽2個縣，向西增加南陽市的社旗和唐河2個縣，合計共12個縣(區(qū))，見圖1。

1.2 土樣采集與pH測定

發(fā)病煙田土樣采集于2014年7—8月，從確診發(fā)生青枯病的煙田采集，共采集21個煙田土樣。未發(fā)病的煙田土樣采集于2014年采烤結束后，按1個村鎮(zhèn)采集1個代表性煙田的原則，要求采樣的村鎮(zhèn)植煙面積平原煙區(qū)>30 hm2，丘陵煙區(qū)>15 hm2，共采集91個煙田土樣。采集的土樣為0 ~ 20 cm耕層，采集方法為同一煙田按S形5 ~ 8點取樣后充分混勻，按四分法留取1.5 kg土樣備用。

采集的土樣經(jīng)室內(nèi)風干、去雜后，研磨過10目篩，然后采用2.5∶1水土質量比浸提-電位計法測定pH[12]。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)描述統(tǒng)計使用Microsoft Excel 2016進行，相關分析、聚類分析、差異顯著性檢驗等采用DPS 15.1程序進行。

2 結果與分析

2.1 煙草青枯病發(fā)病煙田概況

2014年在進行煙田有害生物調查過程中，先后在羅山、平橋、確山、泌陽、遂平和西平發(fā)現(xiàn)煙草青枯病并確診[2-3]，發(fā)病煙田土壤pH介于5.58 ~ 6.59，平均為6.13(表1)。

圖1 研究區(qū)域及調查煙田位置

表1 煙草青枯病發(fā)病樣點基本情況(2014年)

2.2 土壤pH統(tǒng)計特征

一般認為酸性(pH≤5.5)或弱酸性(pH 5.5 ~ 6.5)土壤易發(fā)生煙草青枯病，而中性(pH 6.5 ~ 7.5)或堿性(pH>7.5)土壤則不利于青枯病菌的繁殖。由表2可知，已確診發(fā)病的6個縣(區(qū))土壤pH介于5.15 ~ 7.77，平均為6.06；其中弱酸性土壤比例最高，達84.75%；其次是酸性和中性土壤，均占6.78%；堿性土壤最少，僅1.69%。周邊無發(fā)病的6個縣土壤pH介于6.40 ~ 8.10，平均為7.09；其中中性土壤比例最高，達81.25%；其次是堿性土壤，占15.63%；其余為弱酸性土壤，僅3.14%?？梢钥闯?，發(fā)病與未發(fā)病煙田二者最大的差異表現(xiàn)在pH分級次數(shù)分布的頻率上，前者以pH 5.5 ~ 6.5占絕對優(yōu)勢，后者以pH 6.5 ~ 7.5占絕對優(yōu)勢。

由表3可以看出，12個縣(區(qū))植煙土壤pH平均值由低到高依次為羅山<平橋<泌陽<確山<遂平<西平<唐河<正陽<上蔡<社旗<舞陽<城區(qū)，其中羅山、平橋、泌陽、確山、遂平、西平6縣(區(qū))pH平均值介于5.87 ~ 6.27，屬于弱酸性土壤；唐河、正陽、上蔡、社旗、舞陽等5縣土壤pH平均值介于6.83 ~ 7.41，屬于中性土壤，但舞陽土壤pH平均值7.41，接近堿性土壤；城區(qū)土壤pH平均值7.78，屬于堿性土壤。從變異系數(shù)來看，遂平最大，達11.85%，說明區(qū)內(nèi)土壤pH變化較大，兼有酸性和堿性土壤；其次是上蔡、羅山、舞陽3個縣，變異系數(shù)≥7%，剩余其他縣(區(qū))pH變異系數(shù)較小。5% 差異顯著性分析結果表明：羅山、平橋、泌陽、確山、遂平、西平6個縣(區(qū))土壤pH平均值最低，6個縣區(qū)之間雖然有差異，但差異不顯著；其次是唐河和正陽，土壤pH平均值分別為6.83和6.85，顯著高于已確診發(fā)病的6個縣區(qū)土壤；再次是上蔡和社旗，土壤pH平均值6.98和7.06，略高于唐河、正陽，但與唐河、正陽的差異不顯著；城區(qū)的土壤pH平均值最高，顯著高于除舞陽外的其他縣(區(qū))；而舞陽pH平均值介于社旗和城區(qū)之間，與上蔡、社旗和城區(qū)間的差異均不顯著。

表2 土壤樣品pH分級及各級頻率分布

表3 不同縣(區(qū))植煙土壤pH的描述性統(tǒng)計分析

注：表中同列不同小寫字母表示各縣(區(qū))間差異達<0.05顯著水平。

2.3 土壤pH的空間分布特征

將土壤pH與對應地理位置參數(shù)進行相關分析(圖2)發(fā)現(xiàn)，植煙土壤pH與采樣田塊經(jīng)度呈現(xiàn)極顯著的負相關關系，與采樣田塊緯度呈現(xiàn)極顯著的正相關關系，與海拔則呈現(xiàn)顯著二項式相關關系。

圖2 土壤pH與地理位置參數(shù)的相關性

2.4 土壤pH的聚類分析

將12個縣(區(qū))的pH平均值進行動態(tài)聚類分析，可分為3組：第一組包括羅山、平橋、泌陽、確山、遂平、西平，也正是目前已確診發(fā)病的6個縣(區(qū))，其土壤pH平均為6.10，變幅為5.87 ~ 6.27；第二組包括舞陽、城區(qū)2個縣(區(qū))，其土壤pH平均為7.60，變幅7.41 ~ 7.78；第三組包括唐河、正陽、上蔡、社旗4個縣，其土壤pH平均為6.93，變幅6.83 ~ 7.06。統(tǒng)計檢驗表明，3組之間土壤pH達到極顯著差異，說明第一組是煙草青枯病最易發(fā)生區(qū)域，第二組與第一組差異最大，pH相對較高，為最不易發(fā)生煙草青枯病的區(qū)域。

將12個縣(區(qū))的pH平均值根據(jù)歐氏距離法進行模糊聚類(圖3)，大致可以分為2類：已確診發(fā)病的6個縣(區(qū))全部歸為第1類，其他未發(fā)現(xiàn)病例的6個縣(區(qū))全部歸為第2類。兩類煙區(qū)土壤pH平均值相差達1.03個單位(表1)，這進一步說明第1類煙區(qū)土壤低pH(偏酸性)會促進青枯病菌的增殖，易發(fā)生青枯?。欢?類煙區(qū)土壤高pH(中性、偏堿性)可抑制青枯病菌的增殖，不能導致青枯病發(fā)生或發(fā)病機率低。

圖3 植煙土壤pH模糊聚類分析圖

3 討論

有青枯病病史的煙田土壤pH之所以較低，一個主要原因是，有病史的煙田主要分布在河南的南部，降雨量高，鹽基淋溶相對較強，且一些煙田為黃棕壤，因而土壤pH較低；而其周邊煙區(qū)或是降雨量較低，或是一些煙田為褐土，其土壤pH相對較高[13-15]。

土壤酸化會影響氮、磷、鉀等礦質養(yǎng)分元素及重金屬元素的活性，從而影響植物根系的正常生長發(fā)育，更易導致煙草青枯病的發(fā)生，但偏堿性環(huán)境可抑制煙草青枯病發(fā)生[4]。南方低pH煙區(qū)有施用生石灰改良土壤防治青枯病的傳統(tǒng)做法。王貽鴻等[16]研究也表明，偏酸性條件下青枯病菌胞外多糖分泌量增多，促進青枯菌與煙草根部的識別和吸附，有利于發(fā)病，而中性和偏堿性條件有利于脂多糖分泌，降低病害發(fā)生機率。本研究表明，河南有青枯病發(fā)病史的6個縣(區(qū))土壤pH與周邊接壤的無病史的6個縣(區(qū))相比，存在顯著差異，尤其是與城區(qū)、舞陽兩縣(區(qū))差異最大，與上蔡、正陽、社旗、唐河4縣的差異相對較小。比如在西平北邊的舞陽、城區(qū)都是僅一河之隔，這3個縣(區(qū))的氣候條件基本相同、種植品種相同，主要區(qū)別在于西平土壤pH明顯低于其他兩縣(區(qū))，但舞陽、城區(qū)從來沒有病例出現(xiàn)，進一步說明土壤pH是決定煙草青枯病發(fā)生的關鍵因素之一。本研究進一步表明，河南發(fā)生過煙草青枯病的羅山、平橋、確山、泌陽、遂平、西平等6個縣(區(qū))植煙土壤pH主要分布在5.5 ~ 6.5。從東、西、北3個方向與之接壤的6個縣(區(qū))均未發(fā)現(xiàn)煙草青枯病，其土壤pH主要分布在6.5 ~ 7.5。由此可以大致推斷pH 6.5可以作為判斷煙草青枯病發(fā)生與否的重要指標。

河南植煙土壤pH與緯度之間呈極顯著的正相關。自南而北，隨著緯度的升高，pH呈明顯的上升趨勢。根據(jù)pH()與緯度()之間的回歸方程＝0.7375-17.799，發(fā)現(xiàn)pH 為6.5時緯度的擬合值為32.97°，即北緯33°線，正好落在遂平、西平交界線附近，這條緯線向西延伸到社旗，向東延伸到上蔡；pH為7.0時緯度的擬合值為33.63°，而西平與舞陽、城區(qū)交界線正好在33.5°附近區(qū)域。

弄清煙草青枯病害發(fā)生的土壤pH條件和大致發(fā)生范圍，對于田間病害的診斷發(fā)現(xiàn)、對癥防治、防止蔓延都有著重要意義。當然，煙草青枯病的發(fā)生范圍除了受土壤pH影響外，還與病原積累、品種抗病性、溫度、土壤質地等因素有關。河南煙區(qū)青枯病危害能夠得到迅速有效的控制還有兩個重要原因：一是煙區(qū)發(fā)病史短，土壤中病原積累相對較少；二是煙草公司通過優(yōu)化煙田布局，禁止在發(fā)病地塊連作烤煙，加之煙農(nóng)出于自身利益考慮自覺實行輪作，均減少了青枯病的傳播機率。從種植品種抗性考慮，豫南煙區(qū)的主栽品種是云煙87，屬于中抗青枯病品種[17-19]，在土壤酸性條件下，導致了發(fā)??；而感病品種中煙100[20]主要集中在土壤pH較高的豫中、豫東煙區(qū)種植，因此也沒有發(fā)生青枯病。

4 結論

1)河南有青枯病發(fā)病史的煙田主要為弱酸性土壤，無發(fā)病史的煙田主要為堿性和中性土壤，土壤pH 6.5可以作為判斷河南煙草青枯病發(fā)生與否的閾值。

2)土壤pH與緯度之間具有極顯著的正相關性，北緯33°是土壤pH 6.5地理分界線，也可作為煙草青枯病發(fā)病與否的地理分界線。

[1] 鄭繼法, 丁愛云, 張建華, 等. 煙草青枯病研究進展[J]. 山東農(nóng)業(yè)大學學報, 1998, 29(4): 527.

[2] 李小杰, 王海濤, 李淑君, 等. 豫南煙區(qū)煙草青枯病危害調查及病原鑒定[J]. 中國煙草科學, 2015, 36(3): 86– 89.

[3] 李小杰, 李淑君, 陳玉國, 等. 豫南煙區(qū)煙草青枯病菌的致病力及遺傳多樣性分析[J]. 中國煙草科學, 2016, 37(3): 62–66.

[4] 魏國勝, 周恒, 朱杰, 等. 土壤pH值對煙草根莖部病害的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學, 2011, 39(1): 140–143.

[5] 孫思, 王軍. 青枯病發(fā)病率與土壤條件關系的研究進展[J]. 江西植保, 2005, 28(1): 17–20.

[6] 汪漢成, 余婧, 蔡劉體, 等. 溫度、濕度、接菌量及pH對煙草青枯病菌致病力的影響[J]. 中國煙草科學, 2017, 38(5): 8–12.

[7] 王姣, 丁偉. 不同pH對煙草抗青枯病相關基因表達的影響[J]. 植物醫(yī)生, 2018, 31(8): 44–47.

[8] 倪紀恒. 不同土壤類型與調控措施對煙草根系生長與分布的影響[D]. 鄭州: 河南農(nóng)業(yè)大學, 2002.

[9] 譚軍, 王昌軍, 孟貴星, 等. 恩施植煙土壤理化性狀對煙草青枯病發(fā)生影響的初步分析[J]. 中國煙草科學, 2012, 33(6): 93–96.

[10] 黎妍妍, 覃光炯, 王林, 等. 清江流域煙區(qū)煙草青枯病發(fā)生的土壤營養(yǎng)因素分析[J]. 南方農(nóng)業(yè)學報, 2018, 49(4): 656–661.

[11] 施河麗, 向必坤, 彭五星, 等. 調節(jié)植煙土壤酸度防控烤煙青枯病[J]. 中國煙草學報, 2015, 21(6): 50–53.

[12] 張甘霖, 龔子同. 土壤調查實驗室分析方法[M]. 北京: 科學出版社, 2012.

[13] 河南省土壤普查辦公室, 魏克循. 河南土壤[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2004.

[14] 河南省土壤肥料工作站, 河南省土壤普查辦公室. 河南土種志[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 1995.

[15] 黎妍妍, 張翔, 許自成, 等. 河南煙區(qū)土壤養(yǎng)分狀況分析[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學, 2006, 34(10): 2207–2208.

[16] 王貽鴻, 趙云峰, 孔凡玉, 等. 不同pH下胞外多糖和脂多糖對煙草青枯菌根部定殖的影響[J]. 中國煙草科學, 2017, 38(5): 24–31.

[17] 顧鋼, 紀成燦, 方樹民, 等. 煙草主栽品種對青枯病抗性反應[J]. 云南農(nóng)業(yè)大學學報, 2002, 17(2): 130–133, 136.

[18] 藍富和, 李鵬飛, 盧鑫, 等. 基于抗青枯病的烤煙品種適應性及煙葉質量評價[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學, 2017(2): 13– 17.

[19] 巫升鑫, 方樹民, 潘建菁, 等. 煙草種質資源抗青枯病篩選鑒定[J]. 中國煙草學報, 2004, 10(1): 22–24, 40.

[20] 賈興華, 王元英, 佟道儒, 等. 烤煙新品種中煙100(CF965)的選育及其應用評價[J]. 中國煙草學報, 2006, 12(2): 20–25.

Soil pH 6.5 is Occurrence Threshold of Tobacco Bacterial Wilt Disease in Henan

WANG Haitao1, LI Xiaojie1, XU Xiaojing2*, HUANG Haitang2, CHEN Yugu1, LI Shujun1, ZHAO Fengxia1, SONG Xueli1, YANG Lijun2

(1 Institute of Tobacco Research, Henan Academy of Agricultural Sciences, Xuchang, Henan 461000, China; 2 Zhumadian Branch of Henan Provincial Tobacco Company, Zhumadian, Henan 463000, China)

In this paper, 21 and 91 tobacco-planting fields with and without bacterial wilt disease were surveyed and studied, the results showed that bacterial wilt disease were occurred in the tobacco-planting fields in Luoshan, Pingqiao, Queshan, Biyang and Suiping, soil pH were mainly ranged from 5.5 to 6.5 (accounted for 84.75%); while no bacterial wilt disease was happenedin the tobacco-planting fields in the circumjacent regions including Tanghe, Zhengyang, Shangcai, Sheqi, Wuyang and Chenqu, soil pH were mainly ranged from 6.5 to 7.0 (accounted for 81.25%). Significant difference was found in soil pH values between the two regions with and without bacterial wilt disease, and soil pH 6.5 could be regarded as the occurrence threshold of tobacco bacterial wilt disease in Henan. There was extremely significantly positive linear correlation between soil pH and latitude (=0.7375-17.799，2=0.386，<0.01), north latitude 33° could be regarded as the geographic boundary of soil pH 6.5, and bacterial wilt disease is less likely occur in the north of this boundary.

SoilpH; Bacterial wilt disease; Tobacco; Henan

S435.72

A

10.13758/j.cnki.tr.2020.05.022

王海濤, 李小杰, 許曉敬, 等. 土壤pH 6.5是河南煙草青枯病發(fā)生的閾值. 土壤, 2020, 52(5): 1033–1037.

駐馬店市煙草公司科研項目(201641170024101)資助。

王海濤(1972－)，男，湖北枝江人，博士，副研究員，主要從事煙草植保及煙葉質量評價研究。E-mail: wanght3231@163.com