2種殺菌劑對茉莉根際土壤酶活性和微生物碳源代謝多樣性的影響

李世嘉 全昌云 韋金清 黃鈺淇 曾思雨 邵元元

摘??要：本研究在人工溫室大棚條件下，以白絹病染病茉莉植株根際土壤為材料，分析比較2種殺菌劑（氟啶胺和戊唑醇）處理對土壤理化性質、土壤酶活性及土壤微生物群落碳源代謝多樣性的影響。結果表明：在2種不同濃度殺菌劑處理前后，茉莉根際土壤理化性質各項指標具有顯著差異。50%氟啶胺處理后，土壤pH和有機質含量分別降低14.8%和18.8%，而50%戊唑醇處理后，有機質含量則顯著增加，增幅高達76.8%；50%戊唑醇對土壤全氮、有效磷、速效鉀的影響最為顯著，其中，全氮最高增幅為77.8%；有效磷最高增加了1.3倍；速效鉀最高增幅達2.1倍。殺菌劑對茉莉根際土壤蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶活性具有顯著影響。50%氟啶胺處理后，蔗糖酶活性顯著降低92.8%；50%戊唑醇處理后，脲酶活性顯著降低，較噴施前減少41.9%；殺菌劑處理后酸性磷酸酶活性均呈遞增的變化趨勢。比較2種殺菌劑處理后土壤微生物群落的碳源代謝多樣性發現，CK的平均每孔顏色變化率（AWCD）最低，2種殺菌劑處理后，AWCD均降低，且戊唑醇對AWCD的抑制作用最顯著?？傮w上，殺菌劑處理后，土壤微生物Shannon-Wiener多樣性指數（H）與McIntosh均勻度指數（U）均呈下降趨勢，各處理間的Simpson優勢度指數（D）無顯著差異；土壤微生物群落對6類碳源的代謝能力具有一定的抑制作用。土壤微生物群落碳源利用能力的主成分分析表明，氨基酸類和碳水化合物2類碳源的利用率相似，多聚物類和羧酸類相似。本研究結果可為評估殺菌劑處理后茉莉根際土壤微生物的生態功能提供科學依據。

關鍵詞：茉莉；氟啶胺；戊唑醇；土壤理化性質；土壤酶活性；根際土壤微生物；碳源代謝多樣性中圖分類號：S685.16；S154.3??????文獻標識碼：A

Effects?of?Two?Fungicides?on?Rhizosphere?Soil?Enzyme?Activity?and?Microbial?Carbon?Source?Metabolic?Diversity?of?Jasminum?sambac

LI?Shijia1，?QUAN?Changyun1，?WEI?Jinqing1，?HUANG?Yuqi1，?ZENG?Siyu1，?SHAO?Yuanyuan1，2，3*

1.?Guangxi?Geographical?Indication?Crops?Research?Center?of?Big?Data?Mining?and?Experimental?Engineering?Technology，?Nanning?Normal?University，?Nanning，?Guangxi?530001，?China;?2.?Key?Laboratory?of?Beibu?Gulf?Environment?Change?and?Resources?Utilization，?Ministry?of?Education，?Nanning?Normal?University，?Nanning，?Guangxi?530001，?China;?3.?Guangxi?Key?Laboratory?of?Earth?Surface?Processes?and?Intelligent?Simulation，?Nanning?Normal?University，?Nanning，?Guangxi?530001，?China

Abstract：?In?this?study，?the?rhizosphere?soil?of?jasmine?was?used?as?the?material?under?the?condition?of?artificial?greenhouse?to?analyze?and?compare?the?effects?of?two?fungicides?（fluazinam?and?tebuconazole）?on?soil?physical?and?chemical?properties，?soil?enzyme?activities?in?addition?to?carbon?source?metabolic?diversity?of?soil?microbial?community.?The?indexes?of?soil?physical?and?chemical?properties?were?different?under?the?application?of?the?two?fungicides?of?different?concentration.?The?pH?value?and?organic?matter?content?of?soil?decreased?by?14.8%?and?18.8%，?respectively，?after?application?of?50%?fluazinam.?The?content?of?organic?matter?increased?by?76.8%?after?treatment?with?50%?tebuconazole.?50%?of?tebuconazole?had?the?most?significant?effect?on?total?nitrogen，?available?phosphorus?and?available?potassium，?and?the?highest?increase?of?total?nitrogen?was?77.8%.?The?maximum?available?phosphorus?increased?by?1.3?times?while?the?content?of?available?potassium?increased?by?2.1?times.?The?effects?of?fungicides?on?the?activities?of?sucrase，?urease?and?acid?phosphatase?in?jasmine?rhizosphere?soil?were?significant.?The?sucrase?activity?was?significantly?decreased?by?92.8%?after?treated?with?50%?fluazinam.?The?urease?activity?decreased?significantly?after?spraying?50%?tebuconazole，?which?was?41.9%?lower?than?that?before?spraying.?At?the?same?time，?the?acid?phosphatase?activity?showed?increasing?trends?after?treated?with?fungicides.?To?compare?the?carbon?source?metabolic?diversity?of?soil?microbial?community?after?application?of?the?fungicides?found?that?the?value?of?average?well?color?development?（AWCD）?in?CK?was?the?lowest.?After?the?treatment?of?the?two?fungicides，?AWCD?decreased?compared?with?that?before?spraying，?among?which?the?inhibitory?effect?of?tebuconazole?on?AWCD?was?the?most?significant.?In?general，?the?Shannon?diversity?index?（H）?and?evenness?index?（U）?of?soil?microorganisms?showed?a?decreasing?trend?with?fungicide?treatment.?However，?there?was?no?significant?difference?in?the?dominance?index?（D）?among?all?treatments.?Soil?microbial?community?had?a?certain?inhibitory?effect?on?the?metabolic?diversity?of?six?kinds?of?carbon?sources?after?fungicides?application.?In?addition，?principal?component?analysis?of?soil?microbial?community?carbon?source?metabolic?diversity?revealed?that?amino?acids?and?carbohydrates?had?similar?utilization?rates.?In?addition，?polymers?and?carboxylic?acids?were?similar.?This?study?analyzed?and?compared?the?effects?of?fluazinam?and?tebuconazole?on?the?microbial?characteristics?and?carbon?source?metabolic?diversity?in?jasmine?rhizosphere?soil，?and?the?results?would?provide?a?scientific?basis?for?evaluating?the?ecological?function?in?rhizosphere?soil?microorganisms?of?jasmines?under?the?influence?of?two?fungicides.

Keywords：?Jasminum?sambac;?fluazinam;?tebuconazole;?soil?physical?and?chemical?property;?soil?enzyme?activity;?rhizosphere?soil?microorganism;?carbon?source?metabolic?diversity

DOI：?10.3969/j.issn.1000-2561.2024.02.023

茉莉（Jasminum?sambac）屬于木樨科、素馨屬木本植物，原產于印度，在我國南方和世界各地廣泛種植。白絹病是茉莉生長過程中最為嚴重的病害之一，病原菌為核盤菌屬齊整小核菌（Sclerotium?rolfsii），該病菌寄主廣泛，茉莉是最典型的寄主之一，通常以菌核或菌絲在土壤、病株殘體、雜草上越冬，菌核具有很強的存活力，可在土壤中存活4?a以上，屬于典型的土傳病害。防治白絹病的常見方法主要包括：及時清除病株殘體、在田塊中增施石灰及施用殺菌劑。已有研究表明，噴施殺菌劑對茉莉白絹病的防效顯著[1-2]。

殺菌劑在保護作物免受植物病原體侵害方面起著重要作用[3-4]，因此，其潛在的生態學效應也備受關注。氟啶胺屬于吡啶胺類保護性殺菌劑，具有殺菌譜廣、持效期長、耐雨水沖刷、內吸性低等優點，其作用機理為抑制病原菌孢子萌發、菌絲生長和孢子的形成，對鏈格孢屬（Alternaria）、絲核菌屬（Rhizoctonia）、核盤菌屬（Sclerotinia）等多種病原真菌具有良好的防治效果[5]。戊唑醇是一種廣泛使用的三唑類殺菌劑，具有高效、低毒的優點，被應用于60多種作物的病原菌防治[6]。

微生物通過為其他生物提供食物，在所有的生態系統中均發揮著至關重要的作用。土壤微生物是生態系統功能的基石生物[7]，微生物在土壤中的定殖取決于土壤結構、理化性質、養分狀況以及應激因素等的影響，而殺菌劑的使用則是破壞土壤微生物定殖穩態的因素之一[8-10]，殺菌劑通過限制微生物對營養物質的獲取，從而減少微生物的數量[11-12]。此外，殺菌劑也對土壤微生物生物量、土壤酶活性以及微生物群落結構的多樣性也具有顯著的影響[13-16]。然而，針對氟啶胺和戊唑醇2種殺菌劑對茉莉根際土壤理化特性、土壤酶活性與微生物碳源代謝多樣性的影響研究鮮有報道。本研究以噴施2種殺菌劑（氟啶胺、戊唑醇）前后的白絹病染病茉莉植株根際土壤為研究對象，通過測定其土壤理化性質，比較分析土壤酶活性以及土壤微生物群落的碳源代謝多樣性，進而分析2種殺菌劑對茉莉根際土壤微生物特性及微生物群落功能多樣性的影響，為評估殺菌劑處理下茉莉根際土壤微生物的生態功能提供理論依據。

1??材料與方法

1.1??材料

供試材料：盆栽茉莉植株來源于廣西壯族自治區橫州市中華茉莉園，株高為30～35?cm。

供試藥劑：500?g/L氟啶胺懸浮液（日本福帥得）；430?g/L戊唑醇懸浮液（德國拜耳）。

1.2??方法

1.2.1??試驗設計??供試茉莉植株分為兩大組。其中一組為空白對照，即健康植株，葉片呈綠色，共3個重復；另一組為白絹病染病植株，病癥為植株根際土壤表面和植株根部枝條均有白色菌絲，葉片整體干燥，萎蔫，葉片發黃。試驗期間，植株保持濕潤狀態，室溫。再將發病茉莉植株分成2組：（1）只接種病原菌組（T1、T2、T5、T7），T1、T2接種病原菌菌絲，T5、T7接種病原菌液體菌種；（2）接種病原菌后噴施殺菌劑組，分別為10%氟啶胺（T1-F1）、50%氟啶胺（T2-F5）、50%戊唑醇（T5-W5）、10%戊唑醇（T7-W1）。每個處理10株，3次重復；各處理組的噴施劑量為10?mL，以健康植株噴施無菌蒸餾水為空白對照（CK），在白絹病染病茉莉植株根際土壤分別噴施2種殺菌劑。盆栽試驗在南寧師范大學北部灣環境演變與資源利用教育部重點實驗室溫室大棚內進行。

1.2.2??根際土壤樣品采集及處理??分別采集CK及噴施殺菌劑后10?d各處理的茉莉根際土壤樣品。用小鏟將茉莉植株挖出并抖落根部附著的土壤，收集與茉莉根系緊密結合的土壤并混合成一個土壤樣品，裝入無菌密封袋后迅速運回實驗室，過2?mm篩混勻后暫存于–80?℃冰箱，一部分用于土壤微生物群落碳源代謝多樣性和酶活性測定，另一部分風干后測定土壤理化性質。

1.2.3??土壤理化性質測定??根據土壤常規分析方法測定土壤理化性質[17]。

1.2.4??土壤酶活性的測定??土壤酸性磷酸酶（acid?phosphatase，?ACP）、脲酶（urease，?URE）以及蔗糖酶（invertase，?INV）活性的測定參照TABATABAI[18]與關松萌[19]的方法。

1.2.5??土壤微生物碳源代謝多樣性測定??使用Biolog-Eco微孔板測定土壤微生物群落的碳源代謝多樣性[20]。以Biolog-Eco微孔板測定的平均每孔顏色變化率（AWCD）來表征微生物群落代謝單一碳源的能力[20]。計算公式采用GARLAND等[21]的方法。采用Shannon-Wiener多樣性指數（H）、McIntosh均勻度指數（U）和Simpson優勢度指數（D）表征土壤微生物群落功能代謝多樣性[22]。

式中，Ci為每個有培養基孔的吸光值；R為對照空白孔的吸光值；Pi為第i孔吸光值與對照孔之差與整個平板吸光值總和的比率；n為碳源底物的數量，n=31；H為Shannon-Wiener多樣性指數；D為Simpson優勢度指數；U為McIntosh均勻度指數。

1.3??數據處理

采用Excel?2010和SPSS?23.0軟件進行數據統計與分析，圖表中數據以平均值±標準誤差（mean±SE）表示，應用SPSS?23.0軟件進行單因素方差分析（One-way?ANOVA）及主成分分析，分析不同處理各指標的差異顯著性（P<0.05）。

2??結果與分析

2.1??噴施殺菌劑對茉莉根際土壤理化性質的影響

噴施2種殺菌劑前后分別測定茉莉根際土壤的理化性質，包括pH、有機質、全氮、有效磷以及速效鉀含量。由表1可知，不同種類和濃度的殺菌劑處理后，各指標存在顯著差異。pH總體上變化不明顯，其中T1-F1和T5-W5處理的土壤pH分別比未噴施殺菌劑處理的T1和T5略升高，T1-F1比T1增加4.4%，T5-W5比T5增加3.9%；T2和T7處理組噴施殺菌劑后土壤pH降低，其中T2-F5降低了14.8%，而T7-W1僅降低2.1%。有機質含量總體上表現為CK低于各處理組，T1、T7前后無顯著變化，T2-F5比T2顯著降低，降幅為18.8%，而T5-W5比T5則顯著增加，比噴施前增加了76.8%。全氮含量的變化規律與有機質含量變化一致，其中T5-W5較T5增加了77.3%。噴施殺菌劑后，除T7-W1處理外，有效磷含量均表現為增加，其中T5-W5比T5噴施前增加了1.3倍。速效鉀含量中，CK均高于其他處理組，噴施2種殺菌劑后，速效鉀含量均高于噴施前，其中T5-W5的增幅最大，增2.1倍，T2-F5增幅最低為16.1%。

2.2??噴施殺菌劑對土壤酶活性的影響

噴施殺菌劑后，處理組與CK相比，3種土壤酶活性均發生了變化（圖1）。不同濃度的殺菌劑處理后，其蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性差異顯著?？傮w上，不同處理的蔗糖酶活性均高于CK，T2-F5較噴施前降低了92.8%?？梢?，氟啶胺對蔗糖酶活性的抑制作用顯著；而處理T5-W5的蔗糖酶活性大幅度增加，比噴施前增加了6.3倍；T1-F1和T7-W1處理的酶活性變化不明顯。不同殺菌劑處理對脲酶活性的影響具有顯著差異，其中，與T5相比，T5-W5的脲酶活性顯著降低，減少了41.9%，而T2-F5較T2處理提高了93.4%。與CK相比，殺菌劑處理后的酸性磷酸酶活性總體均為上升趨勢，T2-F5處理的酸性磷酸酶活性變化最為顯著，比T2提高了50.6%。

2.3??噴施殺菌劑對土壤微生物群落碳源代謝多樣性的動力學特征分析

平均每孔顏色變化率（AWCD）是微生物群落對碳源代謝總體狀況的表征。由圖2可知，不同處理下土壤微生物的AWCD值隨培養時間的延長逐漸提升。24～48?h內，AWCD值迅速提升，48～120?h期間AWCD值穩定提升，微生物進入對數生長期，底物碳源被大量利用，120?h后進入穩定期。因此，后續有關微生物碳源代謝多樣性的分析均采用120?h的AWCD值計算獲得。對比不同處理土壤微生物120?h的AWCD值發現，CK的土壤微生物群落的代謝活力最低，其他處理組的AWCD值均表現為噴施后低于噴施前。其中，噴施戊唑醇對AWCD的抑制作用最顯著。

2.4??殺菌劑對土壤微生物群落功能多樣性指數的影響

土壤微生物群落碳源代謝多樣性能反映群落整體的動態變化，代表微生物群落數量分布和物種組成信息。多樣性指數分析結果表明，不同處理的Shannon-Wiener多樣性指數（H）差異不顯著，總體上，處理組均高于CK；與噴施前相比，除T5-W5處理外，其余處理均表現為降低趨勢。Simpson優勢度指數（D）在各處理間差異不顯著。各處理的McIntosh均勻度指數（U）呈差異顯著，其中，噴施殺菌劑后，U均降低，且其他處理（除

T2-F5外）均高于CK（表2）?？梢?，殺菌劑對土壤微生物群落的多樣性指數影響顯著。

2.5??殺菌劑處理后對土壤微生物群落碳源代謝多樣性的影響

Biolog-Eco微孔板中包括31種碳源，分為碳水化合物、氨基酸、羧酸、酚酸、多聚物及胺六大類。由圖3可知，總體上，不同處理后的茉莉根際土壤微生物群落對六大類碳源的代謝能力相當，其中，CK最低，其次為T2-F5處理，而處理T7最高?？梢?，殺菌劑對茉莉根際土壤微生物群落的碳源代謝具有一定的抑制作用。

2.6??土壤微生物群落碳源代謝多樣性的主成分分析

利用培養120?h的AWCD數據，將31種碳源的利用情況進行主成分分析（圖4）。主成分1（PC1）和主成分2（PC2）的方差貢獻率分別為92.93%和4.44%，累計方差貢獻率為97.37%，表明PC1和PC2是微生物群落碳源利用變異的主要來源，可以解釋變異的大部分信息。其中氨基酸和碳水化合物的碳源利用率相近，多聚物和羧酸類相似；6類碳源均分布在PC1正軸方向。其中，酚酸和胺分布在PC2正軸方向，而多聚物、羧酸、氨基酸和碳水化合物等碳源分布在PC2負軸方向。

3??討論

殺菌劑可以直接作用于土傳病害的真菌病原體，對土壤健康產生影響，也可通過在葉面和徑流噴灑殺菌劑間接產生影響[23]。在本研究中，噴施50%的戊唑醇對土壤脲酶活性表現為抑制作用，而對土壤蔗糖酶和酸性磷酸酶則表現為促進作用；噴施高濃度（50%）的氟啶胺后，土壤脲酶、酸性磷酸酶均表現為促進作用。但通常認為殺菌劑處理后，顯著抑制了土壤脲酶、磷酸酶、葡糖苷酶等酶活性[14]，這是由于這些土壤酶活性分別在氮、磷、碳循環中起著至關重要的作用[24]，而且殺菌劑的作用效果不僅很大程度上取決于活性物質（如酶）的種類和劑量，還取決于其所滲透土壤的性質[25]。本研究中，殺菌劑對土壤理化性質的影響也不盡相同，從而也對殺菌劑的作用效果產生一定影響。與此類似，不同濃度的殺菌劑對土壤蔗糖酶的影響亦不同[26-27]。有學者報道，戊唑醇抑制脲酶活性可能是由于受殺菌劑影響，細菌群落結構發生了改變[28]；SATAPUTE等[29]研究發現丙環唑對土壤脲酶和磷酸酶也具有抑制作用。土壤酶活性的降低是由于高濃度殺菌劑的攝入而導致分泌較低的酶，而土壤酶活性的升高則是由于土壤微生物對殺菌劑具有一定的耐藥性，或可能是由于有機營養細菌數量的增加，將殺菌劑作為碳的來源[30]。

AWCD被用于評估土壤微生物群落整體的碳源活性[20]。本研究結果表明，殺菌劑對土壤微生物的群落碳源代謝能力具有一定的抑制作用。噴施殺菌劑后，土壤微生物多樣性的降低可能是由于較低的碳轉化率造成的[31]。噴施殺菌劑前，土壤微生物群落碳源代謝能力高，源于微生物群落較高的豐富度和多樣性[32-33]。本研究中，CK對6類碳源的代謝能力均為最低，噴施殺菌劑后，對土壤微生物的碳源代謝能力表現為抑制作用，這是由于Biolog法測定的是唯一可培養細菌的總體活性，殺菌劑的攝入抑制了某些微生物特別是細菌的代謝活性[16]。與之不同的是施用氟唑菌酰胺后對Shannon-Wiener多樣性指數（H）無顯著影響，而不同濃度的氟嘧菌酯處理14?d后，對其Simpson優勢度指數（D）具有一定程度的抑制作用[34]；而有研究發現，戊唑醇處理時間的不同，對AWCD與H、物種豐富度（S）的影響則不同，處理90?d內表現為明顯的抑制作用，而90?d后則明顯升高[14]?？梢?，由于殺菌劑種類、濃度以及處理時間的不同，土壤微生物群落碳源代謝多樣性、H、D以及S等指標均呈現不同的變化趨勢[16，?27，?35]。Biolog-Eco平板法針對的土壤微生物群落只在特定碳源上生長良好[36]，因此，后續研究需采用其他微生物群落的分析手段，如采用16S?rRNA分析土壤微生物群落結構多樣性。

以往關于殺菌劑對土壤微生物的影響主要從土壤微生物量、土壤微生物代謝、土壤微生物組成及群落結構多樣性等方面進行分析[14，?16，?29，?37-38]。本研究以茉莉根際土壤為研究對象，選取戊唑醇和氟啶胺2種常見的廣譜殺菌劑，設置2種不同濃度，從其對土壤理化性質、酶活性以及土壤微生物群落碳源代謝多樣性的角度，探討殺菌劑對土壤微生物群落功能多樣性的影響，將為茉莉白絹病的化學防治提供理論依據，為其他靶向殺菌劑的應用提供借鑒。

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