0.   引言

【研究意义】南方根结线虫Meloidogyne incognita是为害严重的植物病原线虫之一，在世界各地广泛分布，可寄生于3 000多种植物，尤以茄科、葫芦科和十字花科等植物受害严重^[1]。据估计，在全世界农业生产每年因各类灾害造成的总损失中，根结线虫的危害约占到5%，损失达500亿美元^[2]。黄瓜是我国重要蔬菜种类，近年来随着日光温室黄瓜栽培面积的逐步扩大和复种指数的提高，根结线虫危害日趋严重，并已成为黄瓜生产中的主要障碍，一般为害造成减产20%～30%，严重的达70%以上，甚至绝收^[3-4]。关于设施黄瓜根结线虫病与不同深度土壤肥力指标相关性关系，现有文献报道较少，研究黄瓜根结线虫病害与土壤肥力相关指标变化关系对于通过肥水管理等措施协同防控线虫病害有重要意义。【前人研究进展】施肥是农业生产中增产增收的重要手段，但是由于对农田土壤的过度扰动，对土壤线虫群落结构也产生了影响，使土壤中线虫数量下降；但另一方面，施肥也人为增加了土壤中有机质含量，改善土壤孔隙度，增加土壤中氧含量，显著改善土壤质量，使线虫的食物来源及生存环境得到改善，因此施肥对土壤线虫的影响并不是单一的促进或抑制作用^[5]。梁文举等^[6]对下辽河平原稻田土壤的研究表明，施肥能够显著降低土壤线虫的数量；而胡诚等^[7]的研究则认为施用化肥后土壤线虫数量下降，施用有机肥则可显著增加土壤线虫数量；刘艳军^[8]对温室土壤研究也证明了大量施用有机肥能够显著增加土壤线虫群落数量。【本研究切入点】关于土壤肥力变化与病害相关性研究并不多见，束庆龙等^[9]报道土壤中有机质、速效磷与病情呈负相关，指出土壤有机质和速效磷等因素对病情贡献较大，认为土壤肥力因素是其中最主要的诱病因子。根结线虫作为土壤线虫中植物寄生线虫重要组成部分，在土传病害传播危害中扮演重要角色，以往学者多是从土壤线虫（自由生活线虫）方面研究线虫消长与土壤肥力关系，而对于黄瓜土壤肥力变化与根结线虫发生危害关系报道较少。【拟解决的关键问题】本研究拟分析黄瓜不同时期根结线虫危害情况与土壤肥力指标变化值之间的相关性，以期了解设施黄瓜全生育期肥力变化水平和线虫危害的相关性，为线虫综合防控和土壤施肥提供技术参考。

1.   材料与方法

1.1   试验地概况

试验地选择在淮安丁集镇设施大棚黄瓜田。黄瓜于2017年10月30日定植在大棚里，试验地采用本地常规水肥管理，耕作方式为一年一季种植黄瓜（即每年10月份到翌年的7月）。

1.2   试验作物与病害对象

试验作物为黄瓜，品种为津研35，砧木为黑籽南瓜。研究病害对象为黄瓜根结线虫病。

1.3   土壤取样与理化指标测定

按照“Z”型^[10]随机选取五点采集0～30 cm土层样本，分上中下3个土层分别取样。土样带回实验室自然阴干后过筛，分装，送检测定。测定试验重复3次。取样时间在定植时(0个月)和定植后的38 、68 、128 、188 、218 d采样取土。土壤有机质采用重络酸钾容量法；全氮采用凯氏定氮法；全磷采用钼锑抗比色法；速效钾采用火焰光度法；速效氮采用扩散法；pH采用pH计测定。

1.4   砧木嫁接黄瓜线虫病害诊断分级方法

病害级别诊断方法采用“根畸变百分率法”划分砧木嫁接黄瓜根结线虫病害严重度等级^[11]；具体分级方法如下所示。0级：所有根系均无根结和肿胀部位；1级：0%＜受根结线虫危害根肿胀部位或根结＜10%；2级：10%≤受根结线虫危害根肿胀部位或根结＜25%；3级：25%≤受根结线虫危害根肿胀部位或根结＜50%；4级：50%≤受根结线虫危害根肿胀部位或根结＜75%；5级：75%≤受根结线虫危害根肿胀部位或根结≤100%。病情指数^[11-12]=［∑(各病级植株数×病级数值)/(调查总植株数×最高病级数)］×100；不同时期分别选取15株黄瓜（每5株为1个重复），观察根结发生情况并统计病情指数。

1.5   数据处理

试验数据和图表采用Excel处理，应用SPSS19.0进行数据差异性与相关性分析。

2.   结果与分析

2.1   不同深度土壤肥力含量测定

不同土层不同时期pH值指标变化情况显示（图1），不同土层pH值表现为先降后升，在定植期，末期高于定植后38、68、128 d 3个时期，全生育期pH值为6.44～7.67，上层土pH除定植外的5个时期与下土层pH值差异显著。pH在定植时上层土显著高于中层土，略低于下层土；随后在38 、68 d上层土pH高于中下层土，与下层土差异显著；在128 d时，上层土pH与中下层土相比数值最低，达显著水平；在218 d时，上层土pH值显著低于中下层土。不同土层不同时期土壤中速效氮变化情况显示（图2），总体在15.05～139.07 mg•kg⁻¹，表现为全生育期呈下降趋势，在定植期最高，后期逐渐下降，定植时上层土速效氮含量显著均低于中下层土，在定植38 d、68 d比下层土分别高出5.69%和8.59%，达显著水平；在定植128 、188 、218 d的3个时期，上层土速效氮含量在P_0.05水平上显著高于中下层土，达显著水平。不同土层不同时期土壤速效钾变化情况显示（图3），全生育期土壤速效钾含量在48.10～505.11 mg•kg⁻¹，下层土速效钾含量均低于中上层土；上层土速效钾含量在128 、188 、218 d显著高于中下层土。不同土层不同时期土壤中全磷含量变化情况显示（图4），总体在1.30～2.23 g•kg⁻¹，上层土与中下层土全磷含量变化拐点出现定植68 d，68 d前中下层土全磷变化高于上层土，定植68 d后各土层全磷含量先升后降，上土层含量变化同比中下土层全磷下降缓慢，上土层全磷含量在定植188 d和218 d显著高于中下层土。不同土层不同时期土壤全氮变化情况显示（图5），全生育期为0.24～0.35。全氮含量也是在68 d出现拐点，定植38 d上层土含量低于中层土含量、高于下层土含量，68 d后上层土含量高于中下层，在P_0.05水平上差异显著。不同土层不同时期有机质含量变化情况显示（图6），不同土层变化较为一致，均在68 d出现高峰，其他时期变化平稳。除在定植期和定植38 d上层土有机质含量与中下层土相比，未达到最高值外。在其他4个时期上中下土层含量比较显示，上层土有机质含量最高，中层次之，下层土最低。如在68 、128 、188 、218 d的4个时期，上层土壤有机质含量均高于中下层土。

图  1  不同时期土壤pH变化曲线

注：不同小写字母表示差异显著（P＜0.05），图2-6同.

Figure  1.  Soil pH at different growth stages of cucumber plants

Note: Different lowercase letters showed significant difference (P＜0.05), the same as Fig.2-6.

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图  2  不同时期土壤速效氮变化曲线

Figure  2.  Soil available nitrogen at different growth stages of cucumber plant

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图  3  不同时期土壤速效钾变化曲线

Figure  3.  Soil available potassium at different growth stages of cucumber plants

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图  4  不同时期土壤全磷变化曲线

Figure  4.  Soil total phosphorus at different growth stages of cucumber plants

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图  5  不同时期土壤全氮变化曲线

Figure  5.  Soil total nitrogen at different growth stages of cucumber plants

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图  6  不同时期土壤有机质变化曲线

Figure  6.  Soil organic matters at different growth stages of cucumber plants

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2.2   设施黄瓜病情指数变化情况

研究发现，试验田内病情指数整体呈现上升趋势（图7），试验在定植后68 d内，调查根部无根结发生，病情指数为0；128 d后调查根部有根结产生，病情指数为20，之后在188 d和218 d调查时，病情指数逐渐升高。

图  7  不同时期黄瓜病情指数变化曲线

Figure  7.  Cucumber disease index at different growth stages of cucumber plants

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2.3   不同土层土壤肥力指标与黄瓜病情指数相关性分析

不同土层土壤肥力指标与黄瓜病情指数相关性分析见表1、2。全氮含量上层土与中下层土相关性低。中层土含氮与病情指数达显著负相关，其他土层与病情指数相关性低，不显著。全磷含量上层土与中层土呈极显著正相关，相关系数为0.963，与下层土呈显著正相关，相关系数为0.862，与病指在P_0.05水平上呈显著负相关，相关系数为−0.842；中层土、下层土全磷含量与病指也分别呈显著负相关，相关系数为−0.854和−0.869。土壤速效钾上层土与中下层土呈极显著正相关，相关系数为0.985、0.978，与病指呈负相关，相关系数为−0.354。土壤速效氮含量上层土与中层土呈显著正相关，为0.844，与下层土呈极显著正相关，相关系数为0.960，与病指呈负相关，相关系数为−0.562。土壤pH值变化中显示，从定植到收获期pH值有所升高，上层土与中下层土呈显著正相关，相关系数分别为0.822、0.884，与病指相关性差。有机质变化分析显示，上层土与中下层土相关性高，相关系数分别为0.911和0.739，与病指相关性低，相关系数仅为0.253。

表  1  不同深度土层肥力指标相关性系数

Table  1.  Correlation between soil fertility in different depths at different growth stages of cucumber plants

项目 Items		土壤全氮 Soil total nitrogen content					土壤全磷 Soil total phosphorus content					土壤速效钾 Soil available potassium content
		上层土 Upper soil	中层土 Middle soil	下层土 Under soil	病情指数 Disease index		上层土 Upper soil	中层土 Middle soil	下层土 Under soil	病情指数 Disease index		上层土 Upper soil	中层土 Middle soil	下层土 Under soil	病情指数 Disease index
上层土 Upper soil		1	−0.223	0.147	0.037		1	0.963**	0.862*	−0.842*		1	0.985**	0.978**	−0.354
中层土 Middle soil			1	0.475	−0.896*			1	0.944**	−0.854*			1	0.973**	−0.468
下层土 Under soil				1	−0.467				1	−0.869*				1	−0.375
病情指数 Disease index					1				*	1					1
注：**在0.01水平（双侧）上显著相关，*在0.05 水平（双侧）上显著相关。表2同。 Note: **Significantly correlated at 0.01 level (both sides), *Significantly correlated at the 0.05 level (both sides).The same as Table 2.

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表  2  不同深度土层肥力指标相关性系数

Table  2.  Correlation analysis of soil fertility indices in different depths

项目 Items		土壤速效氮 Soil available nitrogen					pH值 pH value					土壤有机质 Soil organic matter
		上层土 Upper soil	中层土 Middle soil	下层土 Under soil	病情指数 Disease index		上层土 Upper soil	中层土 Middle soil	下层土 Under soil	病情指数 Disease index		上层土 Upper soil	中层土 Middle soil	下层土 Under soil	病情指数 Disease index
上层土 Upper soil		1	0.844*	0.960**	−0.562		1	0.822*	0.884*	−0.028		1	0.911*	0.739	0.253
中层土 Middle soil			1	0.899*	−0.564			1	0.814*	0.440			1	0.597	0.166
下层土 Under soil				1	−0.561				1	0.287				1	−0.306
病情指数 Disease index					1					1					1

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3.   讨论与结论

土壤营养物质反映了土壤对植物根系供应养分的潜在能力，是构成土壤肥力的重要方面之一^[13]。相关性分析显示，全磷、速效钾、速效氮、pH在不同土层中变化规律相关性高，而黄瓜不同生育时期土壤全氮含量变化中不同土层指标值相关性低，分析认为，全氮在整个生育期与不同土层含量波动较大有关。全氮变化中的中层土与黄瓜根结线虫病害指数呈显著负相关，为−0.896，其他土层相关性低；同时，全磷、速效钾、速效氮不同土层分析显示，上层土肥力指标变化与黄瓜病情指数也呈负相关。分析认为，随着根结线虫病害严重发生土壤肥力下降明显，可能的原因是植物受到线虫危害，发病早期对肥水代谢吸收多从而导致土壤中出现缺肥现象。然而，从生产实际来看，对于发生病害的植株来讲，植株吸收的营养并未完全在产量上得到体现。分析认为，部分营养物质可能以营养包、巨细胞等形式在根部大面积结块成根结，以便于将植物营养储存起来供线虫生长发育。另外，试验发现，全磷、全氮、速效氮、速效磷变化中，在定植128、188、218 d的3个时期上层土含量均高于中下层，分析认为这3个时期正是线虫入侵、定植、扩增时期，植株受到线虫危害，根系周围营养物未能完全被植株吸收，根系所吸收土壤中下层的营养成分向植株茎、叶、果实等传导能力有限，除部分营养被植株吸收代谢外，另一部分营养主要集中在上层土根组织附近形成大面积根瘤所致。后期根瘤腐烂解体后，伴随根围附近微生物活动增强、根组织营养物外渗，反而出现上层土所测含量高于中下层土的现象。在定植后68 d的4个时期观察发现，上层土中有机质含量高于中下层，分析认为可能与该时期线虫发生高危期有关。另外，试验田内病情指数呈现整体上升趋势，这与Huang等^[14-15]的试验结果相似，分析认为这与试验前期土壤中存有线虫有着直接关系；另外随着后期气温逐渐变暖，适宜的土壤温、湿度更有利于根结线虫存活、孵化和增殖。有研究指出，当田间温度处于22～28℃时，南方根结线虫侵染能力明显增强，且侵染3 d后即可表现明显症状^[16]。

本试验从土壤各个肥力指标和黄瓜病情指数相关性上进行了分析，明确了不同土层肥力指标与黄瓜根结线虫病病情指数相关性，该研究对于通过施肥等措施协同防控线虫病害有一定参考价值。然而，土壤肥力指标变化与植物线虫病害的影响是直接作用还是间接作用^[17]，以及这种发病机制是否与土壤中不同营养元素的转化吸收有关，尚需进一步研究。