不同病情魔芋植株根际土壤营养成分研究

刘长命，杨媛媛，吴晓彤

（商洛学院 生物医药与食品工程学院，陕西商洛 726000）

魔芋（Amorphophallus konjac）又名鬼芋、蒟蒻等，俗称灰菜，属天南星科、魔芋属多年生草本块茎植物，以地下球茎作为经济器官。魔芋富含葡甘露聚糖（konjac glucomannan，KGM），被广泛应用于食品、医药、环保与化工等领域[1]。我国是魔芋生产大国，占世界总产量60%。其中，陕南秦巴山区的魔芋种植面积约占全国魔芋适生区总面积的1/4，魔芋已成为陕南区域特色经济的主导产业[2]。但是，在魔芋的栽培过程中，面临的病害种类繁多，以软腐病、根腐病、白绢病较为普遍。其中软腐病因其发病的危害大、难防治，大面积爆发常会带来毁灭性的灾难。在连续栽培地块中发病率达20%～30%，严重区域甚至达80%以上，而其土传病害又与土壤类型、营养成分及根际微生物群落密切相关[3]。因此，开展魔芋根际土壤成分分析，进而探索适宜的套作、间作栽培水肥条件，对魔芋的高效生产具有重要的实践意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

土壤样品于2018年7月18～20日取自商洛学院根植地方帮扶单位-丹凤凯农魔芋种植专业合作社的魔芋种植基地，每个样品由4 个具有同样发病特征点的间距30～50 m 的土壤构成混合土样，对照为健康魔芋根际土壤，具体样地信息见表1。

表1 不同土壤样本采样地信息

1.2 试验方法

2.2.1 土壤取样及预处理

土壤采样采用时钟取样法[4]。先去除表面浮土与落叶，距植株15 cm 打孔，孔深40～50 cm，样孔均匀分布于植株周围，每株取5 个孔。取样前先擦干净土壤取样器，将取出的土壤样品去除石块，经自然风干后研磨、过筛，装入密封袋，贴上标签后待测。

2.2.2 土壤 pH 值的测定

土壤pH 值测定参照车飞的方法[5]。准确称取过筛风干土样10 g 于烧杯中，加蒸馏水20 mL，搅拌均匀，静置30 min 后用pH 计测定。

2.2.3 土壤有机质含量的测定

参照张贵刚等[6]的方法测定有机质含量。称取过100 目筛的风干土样0.2 g 于试管中，加入0.8 mol·L-1重铬酸钾溶液 75 mL 和浓硫酸 45 mL，三次重复。将试管放入油浴锅中，温度控制在170 ℃～180 ℃，待试管内液体开始沸腾冒泡后开始计时，煮沸5min 后取出试管。冷却后，倒入三角瓶中，加 2～3 滴林菲罗啉指示剂，再用 0.2 mol·L-1硫酸亚铁滴定至砖红色，即为滴定终点。

2.2.4 土壤速效氮磷钾含量的测定

速效氮含量测定采用碱解扩散法[7]。称取20目筛的风干土样于洁净的扩散皿外室，均匀铺平后加2 mL 硼酸指示剂内室，盖上玻璃片。迅速加入10 mL 1 mol·L-1氢氧化钠溶液，轻轻转动扩散皿使碱溶液浸润所有土壤。然后，置于40 ℃恒温箱中24 h 后滴定。

速效磷含量测定采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定[8]。称取过1 mm 筛风干土样2 g，加入50 mL 0.5 mol·L-1碳酸氢钠溶液和少量活性炭，振荡30 min 后过滤。取10 mL 滤液，加10 mL蒸馏水和5 mL 钼锑抗试剂，混匀后静置30 min，700 nm 下比色。

速效钾含量测定用乙酸铵浸提-火焰光度计法测定[9]。称取过18 目筛风干土样5 g 于三角瓶中，加入50 mL 1 mol·L-1的中性乙酸铵溶液，震荡30 min 后过滤，火焰光度计上测定。

2.2.5 土壤全氮含量的测定

全氮含量测定采用半微量开氏法测定[10]。称取过60 目筛风干土样0.5 g，送入凯氏瓶底，用水湿润后加2 g 加速剂和5 mL 浓硫酸，混匀后于电炉上加热消煮。待冷却后蒸馏和滴定。

1.3 数据处理与分析

测试试验重复3 次，所有土壤营养成分相关数据均采用Excel 2010 进行初步处理，再采用SAS 10.0 软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 土壤有机质含量分析

对六个土壤样本的有机质含量分析发现（见图1），其含量在 5 级（0.6%～1%）到 3 级（2%～3%），整体肥力偏低。其中以阳河村两个样地的肥力最高，雷家洞村的样地最低。各样地的正常生长与发病魔芋植株根际土壤有机质含量存在显著性差异。除样地2 之外，其他五个样地均表现为正常生长植株根际土壤有机质含量显著高于发病植株。5 和6 两个样地的正常生长植株间或发病植株间的根际土壤有机质含量相似，但正常生长植株的根际土壤有机质均显著高于发病植株。总体来说，在调查的样地中，正常生长植株根际土壤的有机质含量要显著高于发病植株，表明在魔芋栽培中，可通过合理土壤营养条件以增加植株抵抗力从而降低感病指数。

图1 不同发病植株根际土壤的有机质含量

2.2 土壤速效氮磷钾含量分析

由图2可知，不同样地的速效氮、速效磷、速效钾含量不同，以速效钾的含量最高，平均值达94 mg·kg-1，速效磷含量平均为 23.9 mg·kg-1，速效氮含量最低，平均为16.2 mg·kg-1。显著性分析发现，在六个样地中，以样地4（丹凤县阳河村）的速效氮最高，但其速效钾含量却显著低于其他几个样地。且发病植株根际土壤的速效氮含量要显著高于正常生长植株，相似结果也可见于样地5 和样地6。而样地1～3 则呈现相反结果。表明速效氮含量受环境影响较大，其对根际土壤微生物群落和优势度的影响缺乏规律性。

速效磷含量以阳河村两个样品最高，整体趋势表现为发病植株显著高于正常植株，推测与魔芋喜高钾而低磷肥的特点有关。速效钾含量最高为样地1，且正常生长植株要高于发病植株土壤含钾量，相似的结果可见于样地3、样地4、样地5。从整体趋势来看，正常生长植株较发病植株根际土壤的速效钾含量要高，速效磷含量要低，速效氮含量规律不明显。

图2 不同发病植株根际土壤的速效氮、速效磷、速效钾含量

2.3 土壤全氮含量分析

土壤中的N、P、K 元素是植物生长发育的主要营养元素，尤以氮元素需求量最大。从图3可见，根际土壤的全氮含量表现为正常生长植株要显著高于发病植株，最高为样地4 的正常植株，最低为样地5 和样地6 的发病植株，均为0.04%。不同样地发病植株根际土壤的全氮含量平均为0.066%，正常植株平均为0.072%。这一结果同上述速效氮含量结果表明，在魔芋生长期提供适宜的氮素肥料可以在一定程度上减轻魔芋土传病害的程度。

图3 不同发病植株根际土壤的全氮含量

2.4 土壤pH分析

从表2可见，正常生长植株根际土壤pH 为6.8～7.85，平均值为 7.37；发病植株为 7.3～7.8，平均值为7.5。所有样地的土壤pH 为6.8～7.85，平均值为7.48，呈中性，满足其最适pH 值范围为6.5～7.5。这一结果也表明所有样地魔芋植株的发病情况与pH 无明显的相关性。

表2 不同发病植株根际土壤的pH

3 讨论与结论

魔芋是自然界中含KGM 最多的植物之一，其含量约为44%～64%。KGM 具有降糖、解毒、抗炎抑菌等功效，对冠心病、糖尿病以及消化道癌等也有特殊的疗效[11]。然而，在魔芋的栽培过程中，面临的病害种类繁多，由胡萝卜软腐欧氏杆菌所导致的软腐病甚至是毁灭性的。冯小俊等[12]通过分析不同施氮量、施磷量、施钾量对魔芋软腐病的影响发现，钾肥与魔芋软腐病的发生呈显著负相关，磷肥呈不显著负相关，氮肥呈显著性正相关，并表明钾肥和磷肥在魔芋软腐病的综合防治中具有重要作用。本研究也发现正常生长植株根际土壤的速效钾含量显著高于发病植株，但速效磷和速效氮含量却表现出不一致的结果，推测是因为魔芋是喜钾而非喜磷作物。富钾不仅能保证植株长势良好，还会增强根际有益微生物的代谢活性和优势度。这一结果与高明霞等[13]研究结果一致，即长期施钾肥显著增强根际微生物的代谢活性，微生物种类及优势度指数均增加。而速效氮含量在正常植株和发病植株不一致的现象，可能由于氮素易受环境条件等的影响，对根际微生物种类及优势度指数影响各不相同[14]。

土壤有机质是土壤微生物生命活动所需能量的来源。根际营养平衡是防控土传病害的关键，植物的营养水平与其防卫机制有着密切的关系，不同的肥料种类和施用量对土壤根际微生物影响的同时，微生物也会通过改变其生物量或群落结构做出不同的响应[15]。本研究也发现，正常生长植株根际土壤有机质含量要显著高于发病植株，其含量与魔芋软腐病的发生与否显著相关。表明增施有机质肥将有助于促进魔芋抗病性的表达，提高土壤的抑病作用。魔芋生长期需钾量大，张姣[10]和刘长命等[16]在对商洛不同县区土壤养分测试发现，土壤中速效钾、铁、锰含量较高，且钾含量从西南至东北呈现递增趋势。因此，在对魔芋进行栽培过程中，应从东北至西南逐渐增加施用量。

本研究对魔芋正常生长植株和发病植株根际土壤的营养分析发现，除pH 外，正常植株根际土壤的有机质、速效钾、全氮含量均显著高于发病植株，速效氮含量变化规律性不明显，速效磷含量呈相反的趋势。因此，在魔芋栽培生产中，可通过增施有机肥，以及适当增加含钾和氮素肥料的应用，以增加植株的抗病能力，而适当减少含磷素肥料的使用。