左強 武鳳霞 張淑彬 邢禮軍 李吉進 肖強 劉建斌

摘要 為篩選根結(jié)線蟲控制技術(shù)，采用傳統(tǒng)平板法和Biolog ECO生態(tài)板評價了液氨、氨水和碳酸氫銨3種氮素對根結(jié)線蟲及土壤微生物的影響。結(jié)果表明，等氮條件下液氨處理殺線蟲效果最好且黃瓜產(chǎn)量最高，氨水次之。液氨用量在375.0 kg/hm2的條件下，對黃瓜根結(jié)線蟲的防效達到71%，和10%噻唑膦顆粒劑（GF）45.0 kg/hm2處理相比效果沒有顯著差異（79.9%）。種植前，細菌數(shù)量、AWCD值、Shannon指數(shù)、McIntosh指數(shù)和Simpson指數(shù)均隨著液氨用量的增加而減少，隨著氨水和碳酸氫銨用量的增加而增加;但所有處理均顯著降低了土壤真菌的數(shù)量。黃瓜收獲后，土壤細菌數(shù)量、真菌數(shù)量、AWCD值、Shannon指數(shù)、McIntosh指數(shù)和Simpson指數(shù)均隨著氮素用量的增加而提高，且高于空白處理和10%噻唑膦GF 45.0 kg/hm2處理。以上結(jié)果說明，液氨、氨水和碳酸氫銨不但可以作為土壤肥料，也可以作為一種高效、低價和生態(tài)化的根結(jié)線蟲防治劑進行推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 液氨;氨水;碳酸氫銨;土壤消毒

中圖分類號： S482.51

文獻標識碼： B

DOI： 10.16688/j.zwbh.2021150

Abstract In order to screen control techniques for root-knot nematodes， three kinds of nitrogen （liquid ammonia， ammonia water and ammonium bicarbonate） were used to evaluate the effects on soil root-knot nematodes and soil microorganisms by plate culture and Biolog ECO. The results showed that liquid ammonia displayed the best nematicidal activity and the highest cucumber yield effect， followed by ammonia water under the equal nitrogen condition. Liquid ammonia at 375.0 kg/hm2 showed the highest root-knot nematode control efficacy of 71%， which had no significant difference to 10% fosthiazate granular formulation （GF） at 45.0 kg/hm2. After disinfection before planting， the bacteria population， AWCD value， Shannon index， McIntosh index and Simpson index decreased with the amount of liquid ammonia， but increased with the amount of ammonia water and ammonium bicarbonate. However， all the treatments significantly reduced the soil fungi population. After cucumber harvest， soil bacteria population， fungi population， AWCD value， Shannon index， McIntosh index and Simpson index increased with nitrogen sources， which were higher than those of control and fosthiazate 10% GF at 45.0 kg/hm2. The above results illustrated that the three kinds of nitrogen could not only be used as soil fertilizer， but also as an efficient， low-cost and ecological root-knot nematode control agent.

Key words liquid ammonia;ammonia;ammonium bicarbonate;soil disinfection

根結(jié)線蟲Meloidogyne spp.是一種較為嚴重的土傳病害，寄主范圍很廣，可以危害瓜類、茄果類、胡蘿卜、白菜等幾十種蔬菜，常常會造成作物的大面積減產(chǎn)，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成巨大損失[1]。據(jù)統(tǒng)計，全世界由根結(jié)線蟲造成的農(nóng)作物損失高達10 億美元[2-3]。目前，我國蔬菜根結(jié)線蟲病呈逐年加重趨勢，已成為蔬菜生產(chǎn)上的重要病害，我國很多地方都有根結(jié)線蟲病嚴重發(fā)生和危害的報道[4]。

土壤化學(xué)熏蒸消毒是防治根結(jié)線蟲病等土傳病蟲害最有效、最直接的手段之一，在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用。目前，在我國登記的熏蒸劑有5種，氯化苦（chloropicrin）、棉隆（dazomet）、威百畝（metham-sodium）、硫酰氟（sulfuryl fluoride）和辣根素（isothiocyanates），其中氯化苦、棉隆和威百畝是應(yīng)用最廣泛的3種藥劑[5]。但目前應(yīng)用這些消毒劑的價格偏高且生態(tài)破壞性大，限制了其大面積應(yīng)用和推廣。

氨是作物的重要無機養(yǎng)分，也是效力很強的殺菌劑，相對于化學(xué)熏蒸劑價格更加便宜。液氨，作為含氮量最高的氮肥，不但是很好的化學(xué)肥料，也有很好的殺菌效果，可以有效防治棉花枯萎病菌Fusarium oxysporum和黃萎病菌Verticillium dahliae，小麥全蝕病菌Gaeumnnomyces graminis以及土壤中大量的雜草種子[6-8]。氨水可以有效殺滅小麥冠腐病病原菌粉紅鐮刀菌F.roseum，抑制土壤中腐皮鐮刀菌F.solani孢子的萌發(fā)，減少土壤中香蕉枯萎病菌F.oxysporum的數(shù)量等[9-11]。碳酸氫銨能夠有效抑制瓜類枯萎病菌F.oxysporum[12-13]，馬鈴薯銀屑病、白菜根腫病等[14-15]。也有研究報道，碳酸氫銨可以防治南方根結(jié)線蟲Meloidogyne incognita，氨水可以防治茶苗根結(jié)線蟲M.incognita[16-17]。但目前對這3種氮源物質(zhì)（液氨、氨水和碳酸氫銨）對土壤中根結(jié)線蟲的防治效果以及土壤微生物生態(tài)變化的研究偏少。7C6F8194-1EA1-4D2B-8AA9-DE40B1C4658D

本研究在溫室條件下，評價3種氮素（液氨、氨水和碳酸氫銨）對根結(jié)線蟲病害的防治效果，以及對土壤功能微生物數(shù)量和群落變化的影響，為根結(jié)線蟲病害的防治尋找一種低成本、生態(tài)化的有效控制技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點位于北京市大興區(qū)龐各莊鎮(zhèn)惠友農(nóng)莊溫室基地，試驗溫室根結(jié)線蟲病害較為嚴重。土壤理化性質(zhì)如下：全氮1.27 g/kg，有效磷193 mg/kg，速效鉀614 mg/kg，銨態(tài)氮8.73 mg/kg，硝態(tài)氮30.9 mg/kg，有機質(zhì)34.5 g/kg，EC值18.3 m/S，pH 8.0。黃瓜品種為‘京研夏美2號。

1.2 試驗設(shè)計和處理方法

試驗共11個處理（表1），將根結(jié)線蟲病害嚴重的設(shè)施土壤翻耕至25 cm深，土壤含水量30%以下時，進行不同消毒處理試驗。不同劑量的液氨（150.0、262.5 kg/hm2和375.0 kg/hm2）消毒處理：本試驗所使用的液氨為高純液氨（純度大于82.3%;儲存鋼瓶：高度95 cm，半徑13 cm），由濟南德源氣體有限公司生產(chǎn)。采用分布帶覆蓋的方法施用液氨。在設(shè)施土壤中挖若干個坑，每個坑中埋上一端打一個死結(jié)的具有小孔的分布帶，每兩個分布帶的間距為150 cm，分布帶上面覆蓋塑料薄膜，薄膜四周用土埋實;通過分布帶將液氨施于設(shè)施土壤中，液氨消毒7 d后，揭開塑料薄膜晾干7 d，然后進行常規(guī)田間管理。不同劑量的氨水（678.0、1 186.5 kg/hm2和1 695.0 kg/hm2）消毒處理：本試驗所使用的氨水由濟南順陽化工科技有限公司生產(chǎn)（氨含量18.2%）。采用淺埋滴灌的方法施用，將滴灌管埋于翻耕后的土壤下面5 cm深處，滴灌管的間距為40 cm，滴灌管埋好后，在土壤上面覆蓋塑料薄膜，塑料薄膜四周用土埋實，在塑料薄膜四周澆水防止漏藥;將氨水儲存在儲水池中，密閉防止氨氣逸出;連接儲水池和滴灌管道，通過水泵將氨水從儲水池輸送到滴灌管中;氨水輸送完成后，儲水池加入清水，清洗滴灌管道;關(guān)閉閥門，全部密閉，進行氨水消毒。 氨水消毒7 d后，即可揭開塑料薄膜;揭膜后，將淺埋的滴灌管抽出，土壤自然晾干7 d，進行常規(guī)田間管理。不同劑量的碳酸氫銨（726.0、1 270.5 kg/hm2和1 815.0 kg/hm2）消毒處理：本試驗所使用的碳酸氫銨由天津渤化永利化工股份有限公司生產(chǎn)（氨含量17.0%），將不同劑量的碳酸氫銨均勻撒在土壤表面，然后均勻翻入土壤中，覆膜消毒7 d，揭開塑料薄膜晾干7 d，然后進行常規(guī)田間管理。

以殺線蟲劑10%噻唑膦GF（日本石原產(chǎn)業(yè)株式會社研發(fā)）處理（2 g/株，45.0 kg/hm2）為化學(xué)藥劑對照，移栽時將藥劑施于黃瓜苗根部以下。另設(shè)空白對照處理?；瘜W(xué)對照處理和空白對照處理在土壤翻耕后進行覆膜處理，覆膜7 d后，揭開塑料薄膜晾干7 d，然后進行常規(guī)田間管理。每個處理小區(qū)12 m2，重復(fù)3次，共33個小區(qū)，隨機排列。

土壤處理時間為2018年8月15日，黃瓜定植時間是2018年9月1日。

1.3 根結(jié)線蟲病情調(diào)查

在黃瓜定植前未進行氮肥消毒時（2018年9月1日）和黃瓜收獲后（2018年12月10日），采用隨機五點取樣法，分別從各個小區(qū)取土樣1 kg左右，采用貝曼漏斗法（托盤法）分離土壤中的線蟲并進行鏡檢，測定土壤中根結(jié)線蟲的數(shù)量變化[18]。試驗結(jié)束后，每個小區(qū)采取5株黃瓜根，調(diào)查根結(jié)數(shù)量，計算根結(jié)指數(shù)和防治效果。黃瓜收獲期，連續(xù)統(tǒng)計每個處理的黃瓜產(chǎn)量。

根結(jié)線蟲危害程度分級標準：0級，無根結(jié)，根系健康;1級，僅有少量根結(jié)，占全根系的11% 以下;3級，根結(jié)明顯，占全根系的11%～25%;5級，根結(jié)特別明顯，占全根系的26%～50%;7級，根結(jié)數(shù)量很多，占全根系的51%～75%;9級，根結(jié)數(shù)量特多，占全根系的75%以上[19]。

1.4 土壤可培養(yǎng)微生物分析

對黃瓜定植前和收獲后采集的土壤樣品進行可培養(yǎng)微生物分析。采用稀釋平板法測定不同處理土壤中細菌、放線菌和真菌的數(shù)量。真菌采用PDA培養(yǎng)基，細菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，放線菌采用改良高氏1號培養(yǎng)基[20]。

1.5 土壤微生物群落水平生理特征的測定（community level physiological profiling， CLPP）

對黃瓜定植前和收獲后采集的土壤樣品通過Biolog ECO生態(tài)板（Biolog Inc.， Hayward CA， USA）進行微生物對碳源利用情況的測定。BiologTM ECO生態(tài)板共包括31種不同碳源，每個碳源有3個重復(fù)。將采集的土壤樣品10 g加入到90 mL滅菌的氯化鈉溶液中（8.5 g/L NaCl）搖動30 min，然后進行梯度稀釋到10-3。將150 μL稀釋液慢慢加入到Biolog ECO生態(tài)板的96孔中。生態(tài)板在25℃黑暗條件下培養(yǎng)240 h。前72 h的培養(yǎng)時間段每12 h檢測吸光度，72 h后每24 h檢測吸光度。吸光度用酶標儀在590 nm波長下進行測定（Bio-Rad Model 680）[21]。

1.6 產(chǎn)量測定

收獲期間摘取小區(qū)中所有的黃瓜進行產(chǎn)量測定（2018年10月10日開始測產(chǎn)，至2018年12月10日拉秧），計算總重量，評價不同處理的產(chǎn)量變化。

1.7 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 16.0軟件的One-way ANOVA，Tukeys多重分析。

根結(jié)指數(shù)=Σ（各級病株數(shù)×對應(yīng)病級數(shù)量）/（調(diào)查總株數(shù)×最高病級數(shù)值）×100;防治效果=（對照區(qū)根結(jié)指數(shù)-處理區(qū)根結(jié)指數(shù)）/對照區(qū)根結(jié)指數(shù)×100%;線蟲減退率=（消毒前線蟲數(shù)量-消毒后線蟲數(shù)量）/消毒前線蟲數(shù)量×100%[22]。7C6F8194-1EA1-4D2B-8AA9-DE40B1C4658D

Biolog ECO生態(tài)板數(shù)據(jù)經(jīng)校對后進行分析。孔平均顏色變化率（average well color development， AWCD）評價土壤細菌微生物利用單一碳源的能力。AWCD的計算公式如下：

式中，Ci為第i個反應(yīng)孔在590 nm下的光密度值;R為Biolog ECO生態(tài)板對照孔A1的光密度值;Ci-R小于零的孔，計算中記為零，即Ci-R≥0;n為底物的數(shù)量（本研究中n=31）。

另外，選取72 h的平均顏色變化率（AWCD）進行了其他3個功能多樣性參數(shù)的計算，Shannon index （H′），Simpson index （1/D） 和 McIntosh index （U）。各參數(shù)計算公式如下：

式中，Pi代表第i個孔相對吸光度值與所有整個微生態(tài)板的相對吸光度值總和的比值。ni 表示第i孔的相對吸光度值;N表示相對吸光值總和。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃瓜定植前不同氮素處理對土壤根結(jié)線蟲數(shù)量的影響

經(jīng)過處理后土壤中線蟲數(shù)的計數(shù)結(jié)果如表1所示，不同處理的線蟲數(shù)量均有所降低。在等氮條件下，液氨的3個處理的殺線蟲能力強于氨水和碳酸氫銨。同種氮素條件下，殺線效果和氮素用量成正比。從根結(jié)線蟲數(shù)量上分析，在純氮量為123.5 kg/hm2和216.0 kg/hm2的條件下，雖然液氨消毒效果最好，但和氨水及碳酸氫銨的處理差異不顯著。在純氮量為308.7 kg/ hm2的條件下，液氨處理（375.0 kg/hm2）的線蟲減退率為88.5%，線蟲數(shù)量顯著低于氨水（1 695.0 kg/hm2）和碳酸氫銨處理（1 815.0 kg/hm2）。

2.2 黃瓜收獲后不同氮素處理對黃瓜根結(jié)線蟲的防治效果

試驗結(jié)果表明，10%噻唑膦GF 45.0 kg/hm2處理土壤根結(jié)線蟲數(shù)量最少（186.2條/100 g），根結(jié)指數(shù)最低（12.7）（表2），其次是液氨375.0 kg/hm2 處理，土壤根結(jié)線蟲為240.5條/100 g，根結(jié)指數(shù)為18.3，兩者線蟲數(shù)量沒有顯著差異。在等氮條件下，線蟲數(shù)量依次為液氨處理<氨水處理<碳酸氫銨處理。同樣，根結(jié)指數(shù)從小到大依次為液氨處理<氨水處理<碳酸氫銨處理。在同種氮素條件下，土壤線蟲數(shù)量以及根結(jié)指數(shù)隨氮素用量增大而減小。

2.3 黃瓜定植前不同氮素處理對土壤微生物的影響

通過傳統(tǒng)的平板檢測法和Biolog ECO生態(tài)板法對消毒后移栽前的土壤進行了土壤微生物分析。平板檢測結(jié)果（圖1）表明，土壤中可培養(yǎng)細菌數(shù)量隨著液氨用量的增加而減少，隨著氨水和碳酸氫銨用量的增加而增加;同時，所有處理土壤中可培養(yǎng)細菌的數(shù)量均高于未處理對照的數(shù)量（圖1）。土壤中可培養(yǎng)真菌的數(shù)量變化和細菌略有不同，所有處理土壤中可培養(yǎng)真菌的數(shù)量均顯著低于未處理空白對照的數(shù)量;可培養(yǎng)真菌數(shù)量隨著液氨用量的增加而減少，隨著氨水用量的增加而略有減少，隨著碳酸氫銨用量的增加略有增加。

Biolog ECO生態(tài)板的檢測結(jié)果與可培養(yǎng)細菌的結(jié)果類似（圖2）。AWCD（590 nm）、Shannon 指數(shù)、Simpson 指數(shù)和 McIntosh指數(shù)均隨著液氨用量（LA150.0，LA262.5和LA375.0）的增加而減少，隨著氨水（AW678.0，AW1186.5和AW1695.0）和碳酸氫銨用量（AB726.0，AB1270.5和AB1815.0）的增加而增加。除了液氨375.0 kg/hm2（LA375.0），其他處理的AWCD（590 nm）、Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)和McIntosh指數(shù)均高于CK（對照處理），特別是氨水1 186.5 kg/hm2（AW1186.5），氨水1 695.0 kg/hm2（AW1695.0）和碳酸氫銨1 815.0 kg/hm2（AB1815.0）處理，不同指數(shù)均顯著高于對照處理。平板檢測法和Biolog ECO生態(tài)板法的結(jié)果綜合表明，3種氮素的土壤消毒處理，對土壤細菌具有一定促生作用，對土壤真菌具有更好的抑制作用。

2.4 不同氮素處理對黃瓜收獲后土壤微生物的影響

對黃瓜收獲后的土壤進行了平板檢測和Biolog ECO生態(tài)板法檢測，結(jié)果表明，不同氮素消毒處理的可培養(yǎng)細菌和真菌數(shù)量都要顯著高于噻唑膦處理（噻唑膦GF）和空白對照（CK）（圖3）。等氮條件下，液氨處理具有比氨水和碳酸氫銨處理更高的細菌和真菌數(shù)量。同種氮源條件下，氮素劑量越高，可培養(yǎng)細菌和真菌數(shù)量越高。

Biolog ECO生態(tài)板的檢測結(jié)果和可培養(yǎng)微生物的檢測結(jié)果類似（圖4）。AWCD（590 nm）、Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)和McIntosh指數(shù)均隨著氮素用量的增加而增加。所有處理的AWCD（590 nm）、Shannon指數(shù)、Simpson指數(shù)和McIntosh指數(shù)均高于CK（對照處理）， 且LA262.5處理（液氨262.5 kg/hm2），LA375.0處理（液氨375.0 kg/hm2）、AW1186.5處理（氨水1 186.5 kg/hm2）、AW1695.0（氨水1 695.0 kg/hm2）和AB1815.0（碳酸氫銨1 815.0 kg/hm2）處理的所有指數(shù)均顯著高于對照處理。平板檢測法和Biolog ECO生態(tài)板法的結(jié)果綜合表明，3種氮素也可以作為土壤氮源的一種，對土壤微生物（細菌和真菌）具有一定的促生作用。

2.5 不同氮素處理對黃瓜產(chǎn)量的影響

采用不同土壤消毒方法后，均能夠增加黃瓜的產(chǎn)量。10%噻唑膦GF處理具有最高的產(chǎn)量91.4 kg（12 m2）和最高的增產(chǎn)率45.1%，其次是液氨375.0 kg/hm2，產(chǎn)量和增產(chǎn)率分別為89.9 kg和42.7%，但二者差異不顯著（表3）。等氮條件下，液氨處理具有更高產(chǎn)量和增產(chǎn)率，其次是氨水，然后是碳酸氫銨。同種氮源條件下，氮素量越高，產(chǎn)量和增產(chǎn)率越高。7C6F8194-1EA1-4D2B-8AA9-DE40B1C4658D

3 結(jié)論與討論

土壤化學(xué)消毒是最直接和有效的土壤病害處理方法，可以起到較好的控制土壤有害生物和增產(chǎn)作用[23]，但土壤消毒劑一般成本較高，對產(chǎn)品的推廣應(yīng)用造成了一定的影響[19，24]。液氨、氨水和碳酸氫銨3種氮源既是氮肥又是土壤消毒劑，對土壤中的病蟲害都具有一定的防治效果，同時價格比較便宜。本研究對這3種氮源進行土壤根結(jié)線蟲的防治研究發(fā)現(xiàn)，這3種氮源都具有一定的根結(jié)線蟲防治效果，特別是液氨在375.0 kg/hm2消毒用量條件下，可以起到和10%噻唑膦GF（2 g/株，45.0 kg/hm2）用量下類似的殺線效果和增產(chǎn)效果。在等氮條件下，液氨處理的殺線和增產(chǎn)效果最好。相同氮源條件下，殺線效果和增產(chǎn)效果與氮源用量成正比，液氨在375.0 kg/hm2用量條件下，殺線和增產(chǎn)效果最好。因此，液氨、氨水和碳酸氫銨這3種氮源都具有殺線增產(chǎn)的應(yīng)用前景。

常用的土壤化學(xué)消毒均為一類滅生性的方法，對土壤生物靶標無選擇性，對土壤中的微生物是毀滅性的觸殺，所以對土壤生態(tài)破壞嚴重[25]。有研究表明，使用氯化苦會降低土壤中細菌和真菌群落的多樣性，使用威百畝對土壤微生物也有顯著影響，同時減弱碳、氮礦化等重要的土壤轉(zhuǎn)化過程[26-27]。本研究采用傳統(tǒng)的平板法和Biolog ECO生態(tài)板法對3種氮源對土壤微生物數(shù)量和微生物群落水平生理特征（CLPP）進行了測定。平板結(jié)果發(fā)現(xiàn)，消毒后細菌數(shù)量隨著液氨用量的增加而下降，隨著氨水和碳酸氫銨用量的增加而增加，但所有氮源處理細菌數(shù)量都要高于對照（圖1）。平板對真菌的檢測發(fā)現(xiàn)，3種氮源對土壤真菌都具有顯著的滅除作用，這可能也是3種氮源可以用來防控多種真菌病害的原因[6， 14-15]。黃瓜收獲后，平板分析結(jié)果表明，所有氮源處理土壤中的細菌和真菌數(shù)量都顯著高于對照處理和10%噻唑膦GF處理，而且細菌和真菌的數(shù)量都隨氮源用量升高而升高，這說明不同氮源處理最終對土壤微生物的數(shù)量有促進作用。

Biolog ECO技術(shù)主要是通過平均顏色變化率（average well color development，AWCD）和多樣性指數(shù)等多個指標來分析微生物對多種碳源的利用情況，從而反映微生物群落代謝功能的多樣性特征[28-29]，可以有效彌補傳統(tǒng)平板法只能檢測可培養(yǎng)微生物數(shù)量的缺陷[30]。本研究中，Biolog ECO生態(tài)板的檢測結(jié)果同平板檢測細菌結(jié)果類似，消毒后AWCD值，Shannon多樣性指數(shù)，McIntosh多樣性指數(shù)和Simpson優(yōu)勢度指數(shù)隨著液氨用量的增加而降低，隨著氨水和碳酸氫銨用量的增加而增加（圖2）。黃瓜收獲后，所有氮素處理的AWCD值、Shannon多樣性指數(shù)、McIntosh多樣性指數(shù)和Simpson優(yōu)勢度指數(shù)均高于空白對照和10%噻唑膦GF處理，同時不同指數(shù)均和氮素的用量成正相關(guān)（圖4）。這同平板檢測結(jié)果相似，都說明所有氮源處理最終對土壤微生物生態(tài)群落沒有破壞作用，反而有增強的作用。

綜上可知，氮素消毒（液氨、氨水和碳酸氫銨）可以有效控制土壤中根結(jié)線蟲引起的危害，可以有效保護土壤微生物菌落及土壤生態(tài)環(huán)境，且成本遠低于噻唑膦等化學(xué)殺線蟲劑，適于在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用，為未來的土壤病害防治和生態(tài)保護提供了支持。

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（責(zé)任編輯：田 喆）7C6F8194-1EA1-4D2B-8AA9-DE40B1C4658D